以NPA值為指標(biāo),提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量

1、以NPA值為指標(biāo),提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量NPAfW標(biāo)全稱為：NetWork Performance Analysis .顧名思義, NP旗際上就一個對網(wǎng)絡(luò)性能的分析,并以量化的方式顯示出來.它 的好處是顯而易見的,我們可以從中直觀的看出該端口下用戶體驗是 一個什么樣的狀況.NPA指標(biāo)是在單位時間內(nèi)采集到以下幾項數(shù)據(jù),然后經(jīng)過計算得 出的數(shù)值：1、 上行端口的SNRg;2、 上行端口可糾錯誤碼；3、 上行端口不可糾錯誤碼.NPA的指標(biāo)以用戶體驗直觀的感受為效勞對象, 對影響用戶體驗 的指標(biāo)進(jìn)行針對性采集,量化網(wǎng)絡(luò)的實際運(yùn)行狀態(tài).需要注意的是, 局部端口指標(biāo)很好,但是用戶還是反映網(wǎng)速慢,對于此類問題我們需

2、具體分析.網(wǎng)速慢有很多原因,1:電腦電腦中有不受限制的軟件 占據(jù)了極大流量也是其中一個原因；2:網(wǎng)站效勞器的容量；3:出 口帶寬擁擠情況,4:網(wǎng)站效勞器置放位置局部寬帶運(yùn)營商成心對 其它網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行限速5:傳輸網(wǎng)實際運(yùn)行狀況.而我們負(fù)責(zé)的是 用戶終端至CMTS1間的交換,因此,我們的重點是保證從CMTS用 戶終端傳輸網(wǎng)絡(luò)高質(zhì)量的運(yùn)行.了解了 NPAM體的含義,我們要從它每項數(shù)據(jù)入手,方能有效提 高NPA直,也就直接有效的提升了網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行質(zhì)量.1、SNR SNR相當(dāng)于一個上行數(shù)字頻點的MER®,它是多種數(shù)據(jù)的集合,其中CN外其中占比很大,因此影響SNR值的因素大多都能在頻譜中直觀表達(dá).

3、如圖:圖一圖二從圖一圖二中間的比照看,圖二的 CNR值明顯高于圖一,在正常情 況下列圖二的SNR直會高于圖一幾個dB,當(dāng)然實際情況也有可能恰好 相反,具體原因我們會在下章解釋.既然干擾是影響系統(tǒng)的主要原因,那干擾主要是由什么引起的呢？主要有以下幾點產(chǎn)生：噪聲與干擾來源類型和原因在射頻回傳鏈路中通常可能存在以下類型的故障：*線性問題微反射 鏈路增益與群延時問題斜率問題系統(tǒng)熱噪聲光纖鏈路噪聲*非線性產(chǎn)物問題 共路互調(diào)失真有源設(shè)備過載*干擾問題持續(xù)侵入干擾源瞬變侵入干擾源1線性問題1.1 微反射這是射頻網(wǎng)絡(luò)中常見的一個問題.由于信號源阻抗與負(fù)載阻抗不相等 時負(fù)載無法完全吸收來自于信號源的信號功率,

4、沒有被負(fù)載吸收的信 號功率延信號傳輸通道返回信號源端.由于反射回信號端的經(jīng)過延時 的信號與新信號疊加產(chǎn)生對新的信號干擾,表現(xiàn)為系統(tǒng)增益不平坦. DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了射頻系統(tǒng)帶內(nèi)不平坦度的要求,當(dāng)反射問題導(dǎo)致 帶內(nèi)增益嚴(yán)重波動的時候會導(dǎo)致 CM無法上線或出現(xiàn)經(jīng)常掉線的問 題.顯然,導(dǎo)致反射的原因是由于阻抗不匹配.通過選擇品質(zhì)優(yōu)良反 射損耗高的器件如：放大器、分支分配器、電纜、接頭等可以在 相當(dāng)程度上解決反射的問題,但是施工和設(shè)計同樣非常重要.在工程 中最常見的問題是分配器的端口或者是分支器的主輸出口閑置時沒 有安裝終端匹配電阻,這將直接導(dǎo)致嚴(yán)重的反射.另一方面,電纜是 信號傳輸?shù)耐緩?其嚴(yán)重折

5、損也會導(dǎo)致嚴(yán)重的反射.通常用單點頻信號發(fā)生器來做反向調(diào)試很難發(fā)現(xiàn)反射的問題.微反射問題可以通過多點測量回傳通到增益平坦度發(fā)現(xiàn),具表現(xiàn)為增益平坦度出現(xiàn)大的波 浪或者鋸齒狀.修復(fù)的方法是查找相應(yīng)的射頻鏈路上是否有線纜折損, 是否有空端口沒有安裝終端負(fù)載.通?？梢酝ㄟ^二分法判斷故障范圍, 假設(shè)是沒有電纜折損或者空接端口,那么需要考慮是否有分支分配器失效. 微反射在射頻鏈路中是客觀存在而且無法徹底消除的,但通過正確的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和施工工藝可以限制微反射問題不影響網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行.1.2 鏈路增益和群延時問題鏈路增益問題是指射頻鏈路的增益偏離了理想值. 當(dāng)增益過低時那么有 可能造成局部區(qū)域用戶因系統(tǒng)衰減過大而無

6、法上網(wǎng)； 當(dāng)某一鏈路增益 過高那么會導(dǎo)致該鏈路的噪聲大幅度增加,系統(tǒng)有可能對一些原本影響 不大的噪聲邊得敏感,與該鏈路混合的其他鏈路會受到影響.一般來講,只有增益大幅度偏離才會對系統(tǒng)造成影響. 鏈路增益失配 往往是導(dǎo)致系統(tǒng)失效的一個主要原因. 根據(jù)我們的經(jīng)驗,所有混合在 一起的鏈路增益必須匹配,否那么很容易出現(xiàn)問題.解決的方法是在開 通效勞之前對系統(tǒng)進(jìn)行完整調(diào)試, 并對網(wǎng)絡(luò)實施定期的巡檢維護(hù),發(fā) 現(xiàn)問題立即處理.對于干線,那么需要進(jìn)行定期的增益檢測.群延時問題指的是由于系統(tǒng)同帶內(nèi)群延時的不平坦所帶來的失效.通常群延時問題發(fā)生在系統(tǒng)頻率通帶的邊界,這往往是由于雙工濾波器的特性 造成的.我們通過契

7、比雪夫(Chebyshev)函數(shù)逼近的帶通濾波器群 延時特性,可以看到濾波器的階數(shù)越高(阻帶衰減越快,特性越陡峭) 通帶邊界頻率處的群延時的峰化現(xiàn)象越嚴(yán)重.因此,通常不建議 使用靠近通帶邊緣的頻率用于數(shù)據(jù)效勞,特別是對系統(tǒng)性能要求較高的16QAM、64 QAM制的上行信號.對于國標(biāo)的高分割系統(tǒng),低頻 段5MHz-15MHz噪聲一般都比擬嚴(yán)重,通常不會用于傳送數(shù)據(jù)效勞信 號,15MHz以上已經(jīng)根本處于群延時特性的平坦段,高頻段那么不建議采用60MHz以上頻率作為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信號的中央頻點.1.3 斜率問題系統(tǒng)斜率問題在正向通道會經(jīng)常碰到,在回傳通道中由于電纜對 低頻的衰減較小,在光節(jié)點深化的今天回傳

8、通道中斜率的影響已經(jīng)不 太嚴(yán)重.通?？梢圆捎枚囝l點測試回傳通道的斜率,當(dāng)斜率較為嚴(yán)重的時候需要安裝反向均衡器予以調(diào)整.我們要識別系統(tǒng)正常斜率與接 頭接觸不良引起的斜率問題.系統(tǒng)的正常斜率均為負(fù)斜率,即低頻段 的增益較高頻要高.而接觸不良引起的均為正斜率,即低頻段的增益 低于高頻段,這是氧化等原因引起的接頭接觸不良, 導(dǎo)致信號的低頻 局部難以通過,但是高頻信號由于趨膚效應(yīng)能夠順利通行. 這種問題 常發(fā)生在使用了較長時間的網(wǎng)絡(luò)中,通過多頻點回傳通道斜率測試可 以很容易地判斷這類故障.更換受損的接頭或者電纜是唯一的解決辦 法.對于干線,那么需要進(jìn)行定期的斜率檢測 .當(dāng)然我們目前網(wǎng)絡(luò)級 數(shù)極少,根本不

9、出現(xiàn)這個問題,在這是想對可能出現(xiàn)的這一故障進(jìn)行 說明,在實際網(wǎng)絡(luò)中我們可以舉一反三.1.4 系統(tǒng)熱噪聲熱噪聲是由反向通道的各類有源器件的電子運(yùn)動而產(chǎn)生.熱噪聲的奉獻(xiàn)是使得傳輸信號的載噪比劣化,反向通道中最主要的有源器件 是放大器和光機(jī),放大器的噪聲系數(shù)用 F來表示.一個放大器的載噪 比(C/N)由公式C/N=A-NF-NS來表達(dá),其中A是輸入放大器的載波電 平,NF是放大器的噪聲系數(shù),一般設(shè)備均會給出其參數(shù)大致在 7db左右;Ns稱為噪聲本底Ns=10LgBWn-65.2dbuv其中BW屈噪聲信號實際帶寬,-65.2 dbuv實際是75歐姆系統(tǒng)下每赫茲熱噪聲.由于熱噪聲通常意義下是非相關(guān)的,所

10、以當(dāng)放大器級聯(lián)時,總的C/N 可用以下公式表達(dá)(C/N)總=(C/N)1-10Lgn系統(tǒng)的熱噪聲與溫度相關(guān),但是由于其幅度極小,通常不至于影響網(wǎng) 絡(luò)的正常運(yùn)行.光纖鏈路噪聲與激光器、光纖、光接收機(jī)有關(guān),光纖鏈路四種類型噪聲影響C/N值1 .激光器噪聲,是激光器內(nèi)在固有特性引發(fā)的,稱為相關(guān)強(qiáng)度噪聲 RIN2 .模式分隔噪聲MPN這是一種光纖噪聲,由于光纖的色散對RF信號 帶來的隨機(jī)變化,光纖鏈路越長,MPN對C/N影響的權(quán)重越大.3 .雜散輻射,這是由于光在光纖的散射作用,使得發(fā)射到激光器后產(chǎn) 生工作模的變化輸出時間上不相關(guān)的兩個信號,這樣的兩個信號在檢波器被混頻產(chǎn)生隨機(jī)的差拍信號,形成噪聲特性

11、的干擾.4 .檢波器的散彈噪聲和熱噪聲,其機(jī)理同放大器的熱噪聲,當(dāng)輸入信 號功率低于某一閥值時,熱噪聲效應(yīng)將表現(xiàn)顯著,因此,光纖長度 非常長的情況,熱噪聲將處于決定性的地位.,而散彈噪聲是由檢 波器輸出電流隨輸入光子的隨機(jī)到達(dá)而呈現(xiàn)的統(tǒng)計性波動,它隨光纖長度變化而變化,每增加1db的損耗就使得C/N劣化1db.需要警惕的是光鏈路故障也是一樣會存在干擾,在實際的維護(hù)過程中,我們遇到了多起光鏈路故障造成上行端口SNR值低的故障現(xiàn)象,現(xiàn)場測試該光節(jié)點方向底噪如下：從底噪上來說,整體的底噪不高,線性也相對平滑,但又細(xì)小的 毛刺,端口 SNR直一直處在22dB左右,實測光功率低于計算值2dB 左右,經(jīng)O

12、TDRW試發(fā)現(xiàn)為該小區(qū)小機(jī)房內(nèi)接頭故障,重做, SNR 值36dB.光鏈路故障判斷相對簡單,由于電纜網(wǎng)絡(luò)中的有源設(shè)備雙 通濾波器上行頻率范圍為5-65MHZ,在進(jìn)入激光器前,帶外的信號 是沒法進(jìn)入的,因此,在測試底噪的時候,我們將測試頻帶范圍 改為1-75 MHz,如果有兩側(cè)較高底噪,一種可能是光設(shè)備處有極 大的射頻信號,第二種可能就是光鏈路故障,如激光器過載,光 纜故障等.2非線性問題2.1 共路互調(diào)失真共路互調(diào)失真(Common Path Distortion )簡稱CPD它是由于用作 信號連接的器件導(dǎo)體受到腐蝕而引起的,表現(xiàn)為反向頻帶內(nèi)充滿均勻的間隔與正向頻道間隔相同的干擾信號, 如下圖

13、.當(dāng)發(fā)生腐蝕的電節(jié)點越來越多干擾的幅度就會越來越大,以至到最后變得難以收拾.CPD是由于導(dǎo)體的連接中出現(xiàn)了腐蝕的現(xiàn)象,腐蝕導(dǎo)致了2個金屬連接處導(dǎo)電性下降,有勢壘層存在.當(dāng)正常信號需要由一個導(dǎo)體度越 到另一個導(dǎo)體時,局部信號能量損耗用于跨越勢壘層,信號產(chǎn)生畸變, 這個現(xiàn)象非常類似于半導(dǎo)體器件中的二極管. 眾所周知,二極管具有 混頻效應(yīng),因此其將局部正向的頻道混落到反向頻帶中來,從而出現(xiàn)所謂的CPQ2.2 有源設(shè)備過載這是一個非常嚴(yán)重近乎于災(zāi)難性的問題.由于當(dāng)有源設(shè)備處于削波 (過載)狀態(tài)時有效,頻帶內(nèi)將充滿了非線性產(chǎn)物,這將會直接導(dǎo)致所有與該節(jié)點混合的鏈路上的通信中斷,中斷的時間就要看削波持續(xù)

14、的時間.削波的原因是系統(tǒng)內(nèi)傳送的信號加上噪聲的總功率的峰值超 過了有源設(shè)備所能承受的極限.在 HFC網(wǎng)絡(luò)中,最脆弱的莫過于回 傳激光器.由于通?；貍骷す馄鞯膭討B(tài)裕量較小,FP激光器通常只有10dB的動態(tài)裕量；DFB激光器那么能夠有大約 20dB,電放大器的 動態(tài)裕量那么相對大得多.系統(tǒng)的動態(tài)范圍那么取決于動態(tài)范圍最小的部 件,因此國外更多的說法是把削波問題簡化為激光器的削波( Laser Clipping ).由于激光器的動態(tài)范圍有限,所以正如前面所提到的那 樣在工程上不建議采用滿功率法來進(jìn)行調(diào)試網(wǎng)絡(luò).造成激光器削波的原因有幾種,其中最常見的是放大器增益偏高,其次是大幅度的侵 入干擾,還有就是

15、某些使用反向通道的設(shè)備其載波電平在一開始便處 于最大的狀態(tài).放大器增益偏高有可能是經(jīng)過一段時間的使用,放大 器中的某些元件出現(xiàn)失效,但更多的情況在網(wǎng)絡(luò)調(diào)試時沒有調(diào)試好或 者有遺漏.一般來講一個設(shè)計合理、調(diào)試正確、維護(hù)得當(dāng)?shù)腍FC網(wǎng)絡(luò)哪怕是受到較強(qiáng)的干擾也不會輕易出現(xiàn)光機(jī)削波的狀態(tài).因此,網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試在建設(shè)高可靠性網(wǎng)絡(luò)中非常重要.值得注意的是當(dāng)HFC網(wǎng)絡(luò)靠近大功率的中波發(fā)射臺時,當(dāng)系統(tǒng)有較嚴(yán)重的泄漏問題那么很有可 能會導(dǎo)致激光器的削波問題.這是由于雖然中波電臺的高次諧波頻率 一般不會落在5MHz-65MHz范圍內(nèi),但是系統(tǒng)放大器和激光器低頻下 限的延伸卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止5MHz,如果系統(tǒng)有較大的漏洞,那么

16、中波電臺的 高次諧波仍會導(dǎo)致進(jìn)入激光器的總功率超標(biāo).因此,在做回傳噪聲頻譜分析的時候低頻下限往往需要測量低達(dá) 500KHz左右.激光器削波在頻域表現(xiàn)為整個底部噪聲(Noise Floor )忽然大幅度地提升, 用頻譜分析儀可以很直觀地看到. 實際上,除非出現(xiàn)高強(qiáng)度的突發(fā)性 干擾,否那么一般來講激光器的削波都是有跡可循的.由于削波失真必然會產(chǎn)生差拍,互調(diào)產(chǎn)物也必然是數(shù)字載波特征的信號,由于數(shù)字載波信號更像固定寬帶噪聲,具互調(diào)產(chǎn)物的特征也表現(xiàn)為噪聲,這種數(shù) 字信號失真稱為組合互調(diào)噪聲 CIN,如同模擬通道的CT可口 CSO但通 過對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測、合理的調(diào)試可大局部防止或降低. 這對保 證網(wǎng)絡(luò)

17、的可靠性起至關(guān)重要的作用.削波的產(chǎn)生應(yīng)當(dāng)指出,即使沒有削波失真,差拍產(chǎn)生的互調(diào)依然是存在的,只是 大多數(shù)情況不必區(qū)分是削波還是單純的差拍,由于二者的互調(diào)產(chǎn)物具 有同頻特性,但削波時,失真產(chǎn)物才足夠大.差拍信號一般是由正向信 號相互混頻,產(chǎn)生的差拍產(chǎn)物會落入反向通道中,形成干擾信號,而由于正向電平較高反向電平較大,將表現(xiàn)未持續(xù)性的尖峰干擾或局部噪聲提升.3侵入干擾問題侵入干擾是業(yè)內(nèi)討論較多的一個問題, 有不少同仁談之色變.其實只 要采用適宜的方法進(jìn)行處理,侵入干擾對系統(tǒng)的影響可以限制在可以 接受的范圍之內(nèi).侵入干擾按類型可分為：持續(xù)侵入干擾和瞬變侵入干擾；按來源可劃分為：傳輸路徑侵入干擾 和線路

18、終端侵入干擾.3.1 持續(xù)侵入干擾持續(xù)入侵干擾源指的是幅度和頻率均相對穩(wěn)定的侵入干擾.這類干擾往往是恒定頻率的空中開路信號播送電臺、電視臺、電視機(jī)的中 頻泄漏、計算機(jī)的主時鐘泄漏等等.這類干擾信號長時間存在,難以 克服,用一般的頻譜分析儀可以輕易查找到.對于這類干擾,最 好的方法就是限制其幅度并采取回避的方法.3.2 瞬變侵入干擾瞬變侵入干擾,顧名思義就是時間上不連續(xù)或者持續(xù)時間不長頻率不 固定的干擾.這類干擾可以是任何具有大功率旋轉(zhuǎn)電機(jī)的設(shè)備、業(yè)余 電臺、家用電器等等.不得不說的是：我們在維護(hù)中發(fā)現(xiàn)絕大局部的干擾是由 F頭的不標(biāo)準(zhǔn) 施工及安裝引起的,我們有時候只需將F頭取下再擰緊,就會解決問

19、 題,這同F(xiàn)頭的構(gòu)造密切相關(guān)的.如下列圖,正如電源有正負(fù)極一樣,F頭 作為一個電纜連接件也是需要一個可靠的接觸 .F頭屏蔽層不是靠羅 口接觸,而是靠擰緊后分支器的羅口底部與 F頭內(nèi)底部緊密結(jié)合而可靠傳輸?shù)?接頭的設(shè)計是在旋緊到最后一圈時才具有設(shè)計所規(guī)定的 屏蔽性能,而用手根本上不可能將其完全旋緊, 此時必須借助扳手等工具才可以完成.有實驗證實用手?jǐn)Q的泄漏值是用工具擰緊的 20倍,可想而知,它的累計影響力將有多大！針型護(hù)杳單位：mm我們做過一個實驗,在網(wǎng)絡(luò)中什么都不進(jìn)行變化的情況下,僅僅只是擰緊了分支分配器F頭,具結(jié)果如下：圖三：擰緊前圖四：擰緊后其效果是直觀明顯系統(tǒng)對底噪的當(dāng)然是越低越好,換個方式說就是載波與底噪的差值 是越大越好,但是,底噪首先要求的是平滑無雜波：如圖五,即使 是前面高一點,并不會對系統(tǒng)指標(biāo)產(chǎn)生多大的影響,而即算較低的 底噪,如果有較多的毛刺或者是平坦度較差,其系統(tǒng)指標(biāo)也不一定 會好.圖五:圖六:廣電網(wǎng)絡(luò)目前出現(xiàn)的毛刺較多,大多都是由于接頭的問題產(chǎn)生, 相信大家都是有的較多的體會的,如下列圖.如出現(xiàn)此類的情況,最好的處理方式就是：耐心！,耐心解決這些問題,不放過一個疑心點,將其處理干凈rZCAlVKU: G-Tran«02: RPM 1RPMl4前1幅,. E4.fiOOMht后人幡.42.frM WHii和購 JBeVM誤碼是NPA中最重