HFC網(wǎng)絡(luò)寬帶故障解決方法研究

張 彬，樊元壩

(天津泰達(dá)有線電視網(wǎng)絡(luò)有限公司 天津300456)

2008年CHINA-DOCSIC技術(shù)規(guī)范出現(xiàn)，兼容大型的 CMTS，在國內(nèi)廣電運(yùn)營商中普遍運(yùn)用，經(jīng)過10年的發(fā)展已經(jīng)形成了完善的技術(shù)體系，穩(wěn)定的雙向HFC網(wǎng)絡(luò)是CMTS傳輸?shù)谋匾獥l件。隨著人們生活質(zhì)量的提高，用戶對帶寬的需求也越來越高，在提高帶寬的同時還能夠保障用戶的體驗(yàn)是目前各廣電運(yùn)營商亟需解決的難題。

1 CMTS系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

CMTS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是有效利用了廣電傳統(tǒng)的雙向HFC網(wǎng)絡(luò)，非雙向網(wǎng)絡(luò)可以在單向HFC的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，配加回傳通道，且前期施工簡單，大面積覆蓋，低開通率的情況下成本較低，能夠?qū)崿F(xiàn)快速接入，解決入戶難、施工難等問題；有統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品比較成熟，設(shè)備之間的兼容性高。缺點(diǎn)是CMTS下行帶寬承載帶寬有限，單條8MHz帶寬信道，在信號采用 64QAM 調(diào)制方式時，頭端共享最高速率38Mbit/s，可開通用戶少，可承載業(yè)務(wù)有限，大帶寬業(yè)務(wù)無法滿足。匯聚噪聲效應(yīng)直接影響寬帶的性能，每年都要投入大量的人力物力資源維持網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定，保障用戶的寬帶體驗(yàn)。

2 CMTS系統(tǒng)的常見的故障類型

CMTS系統(tǒng)常見的故障可分為出口問題、機(jī)房故障、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)傳輸故障、CM故障以及桌面維護(hù)。

2.1 出口故障

Cisco 7600路由器以上屬于出口類故障，通常有出口中斷、緩沖池故障、個別應(yīng)用或 APP不能使用等。出口故障一般影響面較大，在較短時間內(nèi)會有大量的用戶報修網(wǎng)絡(luò)中斷，報修用戶地址分布在不同前端所覆蓋的區(qū)域，基本可以認(rèn)為是出口，呼叫中心應(yīng)及時派單請相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行維修。

2.2 機(jī)房故障

前端機(jī)房 7600路由器以下屬于機(jī)房故障，包括DHCP、TFTP、DNS服務(wù)器造成大面積無法注冊，上線及網(wǎng)速慢，CMTS板卡，光發(fā)光收模塊，射頻分配器混合器及連接線纜引起的衰減異常，信噪比低，正向 MER、BER值低等故障現(xiàn)象。通常也會有大量用戶同時報修，與出口故障不同的是故障用戶都集中在同一個前端或者同一個下行端口。大屏幕監(jiān)控人員可以根據(jù)報修用戶提供的MAC號查詢監(jiān)控軟件，準(zhǔn)確定位到故障點(diǎn)并轉(zhuǎn)呼叫中心派單維修。

2.3 基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)故障

機(jī)房以下至用戶終端面板這部分稱之為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，通常因?yàn)樵O(shè)計(jì)衰減小造成電平偏高或者電纜損壞，施工工藝問題導(dǎo)致接頭老化，器件損壞造成衰減大等問題。在CMTS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維過程中，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)故障報修是用戶報修的主要組成部分，同時也是網(wǎng)絡(luò)維修的重難點(diǎn)。組成 HFC網(wǎng)絡(luò)的光纖干線、同軸電纜支線和用戶配線網(wǎng)絡(luò) 3部分任意一處出現(xiàn)問題都可能造成網(wǎng)絡(luò)中斷，影響用戶上網(wǎng)。同時回傳通道的匯聚結(jié)構(gòu)也決定了 CMTS有線寬帶系統(tǒng)繞不開的噪聲干擾，每年都要花大量的人力物力來維持優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)通道，排除隱患。

2.4 終端CM設(shè)備故障

通常有CM損壞和CM設(shè)備授權(quán)問題。CM損壞可分為有電源故障、高頻頭損壞、CM 板卡故障、CM網(wǎng)口損壞，通常更換電源線或者CM就能排除故障。CM 授權(quán)問題主要有：①CM 接收不到授權(quán)信息，無法獲得授權(quán)，一般發(fā)生在首次辦理寬帶業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)員點(diǎn)完授權(quán)以后沒有點(diǎn)擊確定，這種人為操作失誤只要加強(qiáng)業(yè)務(wù)員管理及培訓(xùn)便能杜絕；②BOSS系統(tǒng)存在BUG，續(xù)費(fèi)用戶業(yè)務(wù)開通順序由先關(guān)斷再開通授權(quán)變成了先開通授權(quán)再關(guān)斷，系統(tǒng)優(yōu)化后故障排除；③CM 實(shí)際獲得的授權(quán)帶寬與用戶承諾開通的帶寬不一致，此類故障往往是由于促銷策略變更后，BOSS系統(tǒng)沒有及時更新所致。

2.4 桌面維護(hù)故障

用戶終端路由器、手機(jī)、Pad及電腦調(diào)試歸為桌面維護(hù)。目前市場上充斥著各種各樣的路由器，功能繁多，需要維修人員熟悉路由器的各種功能，熟練設(shè)置 Wifi密碼，同時根據(jù)路由器查看在線設(shè)備的使用情況，輔助分析網(wǎng)絡(luò)故障。電腦調(diào)試則需要維修員熟練本地連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，利用測速軟件對帶寬進(jìn)行測速，憑本機(jī)的 IP地址、網(wǎng)關(guān)和 DNNS，定位故障位置。

按照影響范圍來劃分，我們可以將故障分為個別故障以及集中故障，通常影響5戶及以上的故障報修按照集中故障處理。個別故障一般承諾24h解決，集中故障要求維修員 1h之內(nèi)趕赴現(xiàn)場，確定故障原因，4小時內(nèi)排除故障。

3 CMTS系統(tǒng)故障的解決流程

3.1 回傳通道調(diào)試

CMTS系統(tǒng)接收電要滿足設(shè)備激勵需求，通常需要對光站與反向光收之間的衰減進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)試。因CM 上傳信號進(jìn)入光站的標(biāo)準(zhǔn)值是 75dBμV，考慮到光站測試口衰減 20dBμV，故在光站下行測試口注入一個 95dBμV的低頻測試信號，調(diào)整光站到前端機(jī)房反向光收模塊上的衰減，使反向接收模塊輸出電平為98dBμV。

3.2 寬帶維修流程

根據(jù) CMTS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)結(jié)合公司職能部門的劃分，小組討論制定了 CMTS寬帶系統(tǒng)故障維修流程表，如圖 1所示，明確各部門的職責(zé)范圍，為維修員上門維修指明方向。當(dāng)維修人員遇到困難能夠及時報告相關(guān)人員協(xié)助解決，避免二次上門維修。

3.3 數(shù)據(jù)下行信號故障排查

數(shù)據(jù)下行信號主要有電平低、MER值低及糾錯前后 BER值異常故障現(xiàn)象。下行信號測試與電視信號測試一樣，只是將測試頻率改為 530MHz或299MHz。首先應(yīng)該測試光站輸出是否正常，考慮到網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)下行調(diào)制方式有 64QAM 和256QAM 兩種，測試的時候需要維修員切換調(diào)制方式測試，避免誤測。光站輸出異?？梢詼y試同一下行所覆蓋的其他光站輸出是否有同樣的問題，據(jù)此判斷是單個光站輸出異常還是機(jī)房故障。

3.4 單戶故障排查

線路故障維修，維修員進(jìn)入用戶家首先應(yīng)測試終端下行接收電平是否正常。終端電平偏低而入戶電平正常，則需要檢查用戶家分配箱器件、接頭及終端面板后面的接頭，排除故障。反向衰減異常，通常從終端面板發(fā)射一個 110MHz的低頻信號，從光站上行測試口及以下同軸網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收該信號，測試線路衰減是否與設(shè)計(jì)相符，找出故障線纜、接頭、器件并進(jìn)行修復(fù)。

3.5 回傳噪聲故障排查

3.5.1 噪聲的來源及監(jiān)測

圖1 寬帶維修流程表Fig.1 Broadband maintenance flow chart

噪聲是系統(tǒng)中區(qū)別于有用信號成分的統(tǒng)稱，主要來源有電磁輻射干擾噪聲、設(shè)備內(nèi)部電路噪聲、電源干擾噪聲、接地回路噪聲等。為了有效監(jiān)測噪聲侵入，我們引進(jìn)了Singnal Quality Monitor噪聲監(jiān)測系統(tǒng)。如圖 2所示，系統(tǒng)可以很直觀地看到每個上行口的信噪比，當(dāng)上行口信噪低于門限值以后會紅色報警，這時候不管是否有用戶報修都需要維護(hù)人員到現(xiàn)場維修，排除噪聲，充分利用網(wǎng)管的預(yù)警機(jī)制，防患于未然。

3.5.2 不同位置引入噪聲的特征及消除

光纖部分噪聲侵入危害較小，通常將光纖跳接點(diǎn)接頭用酒精棉擦拭干凈，既能降低光纖損耗，也能消除噪聲侵入干擾。而同軸分配網(wǎng)絡(luò)部分接頭和器件較多，每個位置都可能引起噪聲侵入，通常分為終端噪聲、干線噪聲、光機(jī)自身引起噪聲。終端噪聲是由于終端設(shè)備接地不良引起，對于沒有辦理寬帶業(yè)務(wù)的可以在入戶線前加高通濾波器隔離掉低頻(5～65MHz)噪聲，有雙向業(yè)務(wù)的用戶則需要入戶檢修。

在實(shí)際維修當(dāng)中，我們需要用反向頻譜分析儀從前端光收到用戶終端逐級對干線進(jìn)行排查，檢修線路消除噪聲侵入。圖3是主干線上的反向頻譜。

圖2 上行通道信噪圖Fig.2 Uplink channel signal-to-noise map

圖3 主干線反向頻譜Fig.3 Backbone reverse spectrum

光機(jī)自身設(shè)備引起噪聲是由于光機(jī)元器件老化，隔離度不夠造成的。前端反向模塊檢測噪聲異常，測試干線噪聲正常，光機(jī)反向測試口測試噪聲異常。將光機(jī)每路的反向衰減片拔掉以后，在光機(jī)反向匯聚測試口測試反向頻譜電平超過警戒值 50dBμV，基本就可以認(rèn)定為光機(jī)自身引起的噪聲侵入，一般需要更換光機(jī)排除故障。

4 CMTS系統(tǒng)的優(yōu)化方案

4.1 上行口拆分

為了有效利用帶寬資源，前期用戶相對較少，每個上下行都采用4混合的模式，將4個光站反向混在一起。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，寬帶用戶不斷增加，寬帶利用率逐漸提高，當(dāng)出口利用率達(dá)到 80%的時候，為保障用戶體驗(yàn)，需要對上行口進(jìn)行拆分。根據(jù)每個光站覆蓋寬帶用戶量可以將上行口拆分成三混合、兩混合及單獨(dú)一個光站獨(dú)享一個上行口，每個下行口對應(yīng)4個上行口，從而達(dá)到下行拆分的目的。

4.2 增加上下行頻點(diǎn)優(yōu)化調(diào)制方式

在8M帶寬下行采用64QAM的調(diào)制方式，最大有效碼率為38Mb/s。計(jì)劃為用戶提供2M、4M帶寬的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，人們對帶寬的要求也越來越高，尤其是高清、超清、藍(lán)光視頻的出現(xiàn)，在滿足人們對視頻畫質(zhì)需求的同時，對帶寬的需求也越來越高，38Mb/s的速率已經(jīng)不能滿足用戶對帶寬的需求。增加上下行信道，調(diào)整調(diào)制方式勢在必行。上下行均采用4個8MHz帶寬信道綁定就可以使下行在256QAM 調(diào)制時速率達(dá)到 200Mb/s，上行采用64QAM 調(diào)制時速率達(dá)到 120Mb/s，未來下行還可以擴(kuò)展到8個信道、16個信道綁定。