雙向HFC分配網(wǎng)設(shè)計(jì)考慮

HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)考慮無(wú)錫路通光電CATV網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀

數(shù)字電視廣播Internet的接入新的增值業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)管理要求電視網(wǎng)絡(luò)頻帶增寬單向網(wǎng)改造為雙向網(wǎng)一、回傳通道的出現(xiàn)二、如何進(jìn)行雙向傳輸

頻譜分配HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)總體考慮HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)總體考慮放大器方框圖HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)總體考慮三、有線電視系統(tǒng)的要素（一）、正向路徑： 前端、光纜、光節(jié)點(diǎn)、放大器、分支分配器、同軸電纜（二）、回傳通道（三）、供電HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)總體考慮

四、失真激光器的削波失真。廣義的C/N概念（NPR)。一、數(shù)字信號(hào)的產(chǎn)生

采樣和量化。兩個(gè)附加過程用于數(shù)字的傳輸：編碼和調(diào)制。（一）、信源編碼（二）、調(diào)制技術(shù) 1、FSK（頻移鍵控） 2、BPSK（相移鍵控） 3、多進(jìn)制調(diào)制 4、正交調(diào)制QPSK、M-QAM有線電視系統(tǒng)的數(shù)字化應(yīng)用有線電視系統(tǒng)的數(shù)字化應(yīng)用4相相移鍵控狀態(tài)圖16QAM星座圖

有線電視系統(tǒng)的數(shù)字化應(yīng)用二、性能比較（一）、頻譜效率：每單位調(diào)制帶寬所能傳送的比特?cái)?shù)。（每符號(hào)的比特?cái)?shù)乘以每秒符號(hào)數(shù)除以調(diào)制帶寬。）假定二進(jìn)制的調(diào)制為1bit/sec/Hz。QPSK為其二倍。M-QAM調(diào)制，其符號(hào)大小q=log2M，則其頻譜效率為qbit/sec/Hz。64-QAM（q=6）為：6bit/sec/Hz。頻譜效率用以說明在有限回傳帶寬內(nèi)可容納多少信號(hào)。有線電視系統(tǒng)的數(shù)字化應(yīng)用（二）、每比特能量：規(guī)定的傳送準(zhǔn)確度下，表明系統(tǒng)需要多高的信噪比。一般常用誤碼率（BER）來衡量。

若噪聲恒定，每比特能量高，則誤碼率小。BER可用:Eb/NO的函數(shù)表示：BER=f（Eb/NO）。為達(dá)到要求的BER，則相應(yīng)的C/N要求為：C/N=（Eb/NO）*（R/B）。B是檢波器的噪聲帶寬，R是比特率。瀑布曲線有線電視系統(tǒng)的數(shù)字化應(yīng)用（三）、香農(nóng)定理：

C=B*log2（1+CNR）B：帶寬Hz、CNR、百分比C：bits/sec/HzC實(shí)際≈1/2*B*log2CNR=B/2（lgCNR/lg2）≈B/6*C/N（bits/sec/Hz）C/N：dB。這說明：6MHz的帶寬將能運(yùn)載與C/N相同的Mbit/sec數(shù)。高效率的調(diào)制方式必須具有好的載噪比。有線電視系統(tǒng)的數(shù)字化應(yīng)用三、對(duì)付有噪信道的技術(shù)。（一）、前向糾錯(cuò)：發(fā)送多條比特位。（二）、交織傳送：消除噪聲尖峰影響。（三）、均衡：對(duì)回傳輸通路的反射影響?？偨Y(jié)：：已成功運(yùn)用的高比特率的調(diào)制方案，QPSK、M-QAM。高帶寬效率的調(diào)制方式同時(shí)需要高的信道C/N。調(diào)制方式不同對(duì)各類信道損害的敏感程度不同。前向糾錯(cuò)（FEC）技術(shù)降低了C/N要求，卻犧牲了數(shù)據(jù)速率均衡和交織傳輸改善了對(duì)反射和突發(fā)噪聲的容限。噪聲源與干擾一、回傳噪聲漏斗。有三個(gè)主要的噪聲源：熱噪聲、光纖鏈路噪聲和侵入噪聲。二、熱噪聲C/N=Vi-NF-噪聲本底。噪聲本底=10lg噪聲帶寬（每Hz）-125.2dBmV對(duì)正向系統(tǒng)NTSC制為：-59.2dBmV（4MHz）PAL制為：-57.6dBmV（5.75MHz）回傳系統(tǒng)的帶寬變化大（從100KHz-6MHz）。噪聲本底也隨之變化。回傳放大器的NF一般為：四口輸出：14dB。三、光纖鏈路噪聲噪聲源與干擾噪聲源與干擾這中間說明的是將所有功率都分配到一個(gè)、4MHz帶寬的信號(hào)上所得的C/N。實(shí)際情況是將功率平分到5-65MHz。即需要修正。系數(shù)為：10lg（4MHz/60MHz）≈-12.1dB。可見光纖鏈路噪聲對(duì)于總的C/N貢獻(xiàn)最大。四、侵入噪聲侵入噪聲來源輻射、沖擊型噪聲、電弧、開關(guān)、大型電設(shè)備。噪聲源與干擾噪聲源與干擾噪聲源與干擾五、失真與削波。當(dāng)加在激光器上的RF信號(hào)足夠大時(shí)，在負(fù)的方向上低于驅(qū)動(dòng)門限時(shí)，會(huì)引起削波失真。回傳通道失真不會(huì)呈現(xiàn)典型的差拍群，而是看上去更像噪聲。因?yàn)榛貍魍ǖ赖臄?shù)字載波信號(hào)自己就像是噪聲塊，這些噪聲塊之間產(chǎn)生差拍時(shí)，它們的互調(diào)產(chǎn)物仍然像是噪聲，因此我們用互調(diào)噪聲（CIN）表示數(shù)字信號(hào)失真。噪聲槽測(cè)試法：如果有RF信號(hào)引起削波失真，激光器將產(chǎn)生大量的互調(diào)干擾產(chǎn)物，噪聲本底會(huì)顯著上升。因此對(duì)回傳通道的應(yīng)用應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)一的功率控制。噪聲源與干擾六、廣義的C/N概念既包括真正的噪聲，也包括失真的產(chǎn)物。（NPR)七、公共路徑失真。RF信號(hào)通過電纜系統(tǒng)時(shí)，經(jīng)過了許多機(jī)械觸點(diǎn)，若接觸不良會(huì)形成類似一個(gè)微型二極管。使正向信號(hào)間相互混頻。差拍產(chǎn)物會(huì)落入回傳頻段。由于正向信號(hào)電平高，回傳電平低，所以對(duì)回傳信號(hào)的影響會(huì)明顯，解決的方法很簡(jiǎn)單。保護(hù)接觸點(diǎn)的清潔。牢固防水等。但實(shí)際上做到這一點(diǎn)非常困難。八、哼聲調(diào)制與電源干擾。噪聲源與干擾總結(jié)：只要回傳系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有噪聲積聚，就應(yīng)考慮HFC分片設(shè)計(jì)。光鏈路噪聲是系統(tǒng)中噪聲的主要貢獻(xiàn)者。減少侵入噪聲的方法是維護(hù)、保養(yǎng)、技術(shù)解決。16-QAM以上的調(diào)制方式對(duì)激光器削波很敏感，在回傳通路用起來困難。對(duì)付像共模、公共路徑和哼聲等噪聲，需要注重維護(hù)保養(yǎng)。失真與削波噪聲槽測(cè)試

我們關(guān)心的是在某一噪聲功率比（NPR）時(shí)的RF輸入范圍，即動(dòng)態(tài)范圍，有理論指出，一個(gè)激光器的動(dòng)態(tài)范圍還決定于光纖的光損耗而不是分支損耗。用此方法可衡量激光器的性能。一般要使激光器要達(dá)到15dB的動(dòng)態(tài)范圍?；貍飨到y(tǒng)的光纖鏈路

一、回傳激光器的類型

激光器的原理FP激光器的特性回傳系統(tǒng)的光纖鏈路DFB激光器的特性

回傳系統(tǒng)的光纖鏈路二、光纖鏈路性能光鏈路的性能是影響回傳系統(tǒng)性能的主要因素：其中有三個(gè)關(guān)鍵因素：光纖部分的噪聲性能在整個(gè)系統(tǒng)的C/N計(jì)算中起決定因素激光器的削波特性確定了回傳系統(tǒng)所能通過的射頻功率上限雜散（Spurs）

回傳系統(tǒng)的光纖鏈路光調(diào)制指數(shù)（OMI）

回傳系統(tǒng)的光纖鏈路檢波器噪聲：有兩種噪聲貢獻(xiàn)：散彈噪聲接收機(jī)的熱噪聲散彈噪聲隨著光纖的長(zhǎng)度增加而變得重要，在弱調(diào)制時(shí)散彈噪聲對(duì)任何鏈路長(zhǎng)度都很重要，當(dāng)它成為主要噪聲時(shí)每增加1dB光纖損耗，C/N便減小1dB。熱噪聲在輸入信號(hào)功率很低時(shí)會(huì)變得嚴(yán)重回傳系統(tǒng)的光纖鏈路RF功率分配一、回傳系統(tǒng)能夠通過多大的RF功率 系統(tǒng)的“失真”決定系統(tǒng)中RF功率的上限，傳統(tǒng)的放大器失真表現(xiàn)為CTB、CSO，而激光器出現(xiàn)后，“失真”主要是指削波失真，無(wú)論是正向還是反向。（一）噪聲槽的測(cè)試表明了回傳系統(tǒng)的性能強(qiáng)烈依賴于激光器的削波現(xiàn)象，而且削波的程度是決定于信號(hào)的峰值功率。（二）匯聚噪聲通常不引起削波。（三）什么影響峰值因子：也就是說混合波的峰值因子為：3+10lgN單一正弦波為3dB,兩正弦波為6dB，35MHz噪聲塊為：13.5dB。RF功率分配（四）光調(diào)制度OMI與加載的功率 OMI是正比于峰值幅度的。而我們一般測(cè)量的是平均功率，而不同信號(hào)的峰值因子不同，也就是說，對(duì)不同的信號(hào)，為了得到相同的OMI（即峰值功率），其平均功率是不一樣的，具體的實(shí)驗(yàn)表示，單一正弦與兩正弦波、噪聲塊比，其互相差值為3dB、10.5dB。二、選擇激光器的工作點(diǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)最先考慮的問題之一就是回傳激光發(fā)射機(jī)的RF輸入電平，它決定了OMI，一要考慮對(duì)付噪聲，希望提高OMI，二要考慮削波失真，這又決定了RF電平的上限。那如何評(píng)估一激光器呢？有兩種方法：（一）噪聲槽測(cè)試（二）雙頻測(cè)試RF功率分配（一）噪聲槽測(cè)試

我們關(guān)心的是在某一噪聲功率比（NPR）時(shí)的RF輸入范圍，即動(dòng)態(tài)范圍，有理論指出，一個(gè)激光器的動(dòng)態(tài)范圍還決定于光纖的光損耗而不是分支損耗。用此方法可衡量激光器的性能。一般要使激光器要達(dá)到15dB的動(dòng)態(tài)范圍。（二）雙頻測(cè)試由兩信號(hào)f1、F2加到反向激光器上，觀察其互調(diào)產(chǎn)物，確定互調(diào)迅速增大時(shí)的信號(hào)功率Ecr為產(chǎn)生削波的功率，由峰值因子可知，加其它的噪聲信號(hào)時(shí)，其總功率應(yīng)小于Ecr-7.5。三、在不同的應(yīng)用中分配RF功率我們采用每Hz固定功率的原則進(jìn)行功率分配

例：發(fā)射機(jī)的總功率為45dBmV總加載帶寬35MHz≈75dB每Hz功率：-30dBmV/HzRF功率分配其中每Hz固定功率的分配原則有至少五個(gè)方面的好：1．不管帶寬如何，所有的服務(wù)具有相同的C/N，測(cè)量時(shí)也沒必要指定帶寬。2．當(dāng)頻道適當(dāng)設(shè)定后，在頻譜儀上觀測(cè)到的頻譜看來很平坦。3．功率分配方式簡(jiǎn)單。4、如信道受到的侵入?yún)R聚噪聲少，分配的總功率也少，寬的信道受到的侵入多，分配的總功率也多。5．回傳通道自動(dòng)的把功率容量留給了以后要增加的服務(wù)

。同時(shí)也有幾點(diǎn)要注意：1、給所有的服務(wù)提供相同的C/N，并不見得是最限好的方案。2．某些應(yīng)用端的發(fā)射機(jī)可能不具備足夠的輸出功率。3、留給未來的功率容量也許是一種浪費(fèi)。RF功率分配HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)總體考慮電纜分配系統(tǒng)(接入網(wǎng))是雙向HFC網(wǎng)絡(luò)成功與失敗的關(guān)鍵

建議同軸網(wǎng)設(shè)計(jì)采取兩個(gè)原：按雙向業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓樸。按雙向業(yè)務(wù)選擇設(shè)備，對(duì)暫不開通雙向業(yè)務(wù)的小區(qū)可按單向廣播選擇設(shè)備，但適當(dāng)考慮設(shè)備的雙向升級(jí)能力。HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)考慮回傳增益的變化和回傳通路損耗的不一致。匯集噪聲造成上行信號(hào)CNR值嚴(yán)重下降,可能造成整個(gè)信號(hào)通道堵塞。匯集均衡電平差異過大，即使CMTS調(diào)整Cablemodem的輸出電平也難以達(dá)到各用戶電平上行到前端后保持一致。在同軸分配系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，盡量少用大衰減的分支器，是解決“匯集均衡”問題的有效措施之一。HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)考慮等功率分配數(shù)字調(diào)制信號(hào)與模擬調(diào)制信號(hào)的測(cè)量不同。功率和電平的關(guān)系放大器的增益削波失真與加載功率有關(guān)HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)考慮一、回傳通路損耗的差異。HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)考慮（一）、家庭布線和分支損耗還要考慮網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備的互相干擾，固引入高通濾波器。（二）、接入電纜的長(zhǎng)度（三）、信號(hào)分配網(wǎng)系統(tǒng)分配網(wǎng)系統(tǒng)是按正向，750MHz和860MHz的衰減量進(jìn)行設(shè)計(jì)的。以保證達(dá)到各分支分配器出口時(shí)高端的電平相等。而對(duì)僅向65MHz信號(hào)而言，其損耗值是相當(dāng)?shù)牟煌Ｒ话銜?huì)在10-17dB左右。HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)考慮（四）、系統(tǒng)的平坦度：（五）、熱變化：（六）、光纖鏈路損耗：（七）、前端接收機(jī)的精度：（八）、總的差別為：45dB左右，其中主要是用戶室內(nèi)電纜和分支器，以及正向分配網(wǎng)設(shè)計(jì)的結(jié)果。HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)考慮二、回傳路徑均衡。主要是減少侵入的噪聲。三、回傳均衡的一些變通?；貍骶獾哪康闹饕歉纳苿?dòng)態(tài)范圍和減小侵入噪聲。（一）、反向阻斷定濾波器： 非常有效，但有局限性。（三）、用戶端的分離措施總結(jié)：以上的幾種方法都可明顯減少侵入噪聲，但要強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)必須處于高標(biāo)準(zhǔn)建造和維護(hù)的條件下，否則不會(huì)達(dá)到設(shè)計(jì)效果，當(dāng)然系統(tǒng)的設(shè)置也非常關(guān)鍵?；貍魍返膿p耗差異需要減少，使用戶的應(yīng)用更為有效?？梢圆捎梅种Х峙淦骶馄鳎擅黠@降低侵入噪聲干擾?？捎袔追N變通方法用于回傳通路損耗的均衡。需要解決戶內(nèi)的隔離問題，可改善器件或采用濾波。HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)考慮HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)考慮針對(duì)應(yīng)用業(yè)務(wù)的設(shè)計(jì)評(píng)估線路容量為將來的擴(kuò)容進(jìn)行經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)（一）節(jié)點(diǎn)分割（二）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（三）頻率搬移技術(shù)（四）提高帶寬效率（五）增加回傳頻譜各種回傳應(yīng)用的具體要求頻譜劃分HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)思路上行調(diào)制方式的選擇增強(qiáng)電纜線路的屏蔽和減少光纖節(jié)點(diǎn)的用戶數(shù)量對(duì)解決問題有一定的效果，但最根本的是應(yīng)采用抗干擾性強(qiáng)、頻帶利用率高的傳輸技術(shù)來克服噪聲與干擾帶來的弊端。

CDMA與S-CDMA多用戶產(chǎn)生的多址干擾S—CDMA技術(shù)是通過測(cè)距和均衡校正兩項(xiàng)措施來達(dá)到同步的要求。我們認(rèn)為，基于S-CDMA技術(shù)的傳輸方式有其獨(dú)到的長(zhǎng)處。HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)思路接入方式的選擇CableModem直接到戶優(yōu)點(diǎn)：專線接入，上網(wǎng)快捷高速，用戶計(jì)算機(jī)可24小時(shí)停留在網(wǎng)上，用戶可以隨意發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，用戶可根據(jù)自己需要開機(jī)上網(wǎng)。不需要鋪設(shè)五類線，減少施工工作量、節(jié)省用戶室內(nèi)走線。缺點(diǎn)：?jiǎn)螒舭惭b成本較高，匯流噪聲偏高。

CableModem直接到戶HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)思路CableModem到單元

優(yōu)點(diǎn)：降低了每戶成本，減少了網(wǎng)絡(luò)改造的工作量，不僅縮短了CableModem的回傳線路，而且有效隔離了家庭噪聲干擾。缺點(diǎn)：CableModem長(zhǎng)期連續(xù)工作。CableModem的發(fā)熱和夏季高溫，可能影響系統(tǒng)壽命。而且多用戶同時(shí)上網(wǎng)時(shí)，造成速率下降。另外，原來由用戶自己保管的CableModem，現(xiàn)在必須由有線電視臺(tái)來統(tǒng)一保管。既要防盜，又要維護(hù)，增加了有線電視臺(tái)的工作量。CableModem到單元HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)思路無(wú)五類線接入方式

優(yōu)點(diǎn)：通過電視/數(shù)據(jù)信號(hào)合成器—TDcombiner（TD混合器）進(jìn)家庭不需重復(fù)架設(shè)五類線，使用現(xiàn)有的有線電視同軸電纜進(jìn)戶，用戶終端換成用戶分離器即可，實(shí)現(xiàn)了一線多用，形成網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)變。缺點(diǎn)：增加了多個(gè)無(wú)源器件，從而增加了大量的線路接頭，給網(wǎng)絡(luò)帶來了更多的不安定因素和故障點(diǎn)。一次性投資較大。另外，同樣存在著必須由有線電視臺(tái)來統(tǒng)一保管CableModem的問題。無(wú)五類線接入方式HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)思路我們認(rèn)為，上述三種模式可以同時(shí)試用，通過試點(diǎn)小區(qū)的試驗(yàn)，總結(jié)出最適合自已的模式，然后再大面積推廣。

HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)思路單元集中分配模式與分支分配模式的選擇

分支分配模式優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)用歷史長(zhǎng)，無(wú)論是設(shè)計(jì)理論還是分支分配器質(zhì)量都已比較成熟可靠。不少有線電視臺(tái)還專門制定了分支分配模式的設(shè)計(jì)模板，便于大規(guī)模統(tǒng)一設(shè)計(jì)和施工。分支分配模式節(jié)省電纜，施工工藝成熟。缺點(diǎn)：使用分支分配器多，連接件多，從而增加了回傳噪聲侵入點(diǎn)，增加了發(fā)生故障的概率，也就是說，增加了網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定因素。另外，分配箱相應(yīng)增多。分支分配模式HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)思路單元集中分配模式

優(yōu)點(diǎn)：使用器件少。減少了連接件，從而減少了回傳噪聲侵入點(diǎn)。我們知道，有線電視系統(tǒng)85%的故障是由電纜接頭引起的，連接件的減少有利于降低故障率，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性。缺點(diǎn)：施工工藝不夠成熟，增加了施工難度。另外，單元集中分配模式用電纜量稍多。

我們認(rèn)為單元集中分配模式是發(fā)展的趨勢(shì)。如在施工工藝上想些辦法，單元集中分配模式不失為一種好的模式。建議在樓房集中地區(qū)采用單元集中分配模式，在樓房分散地區(qū)采用分支分配模式。單元集中分配模式HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)思路光站與RF放大器的選擇

從目前國(guó)內(nèi)CATV系統(tǒng)HFC網(wǎng)絡(luò)中光站與RF放大器的應(yīng)用方式看，主要有以下三種模式：光站四路高電平（108dB）直接帶用戶，無(wú)源分配系統(tǒng)采用單元集中分配方式或分支分配方式。光站輸出后接一級(jí)延放，一級(jí)用戶單端放大器，無(wú)源分配系統(tǒng)采用單元集中分配方式或分支分配方式。光站輸出后接一級(jí)四端口電站,或兩端口電站,無(wú)源分配系統(tǒng)采用單元集中分配方式或分支分配方式。從發(fā)展趨勢(shì)看，第一種方式最有生命力。HFC雙向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)思路光站的選擇