在HFC網(wǎng)絡(luò)上開(kāi)展個(gè)人寬帶業(yè)務(wù)的建設(shè)與維護(hù)

徐軼零

（重慶廣播電視信息網(wǎng)絡(luò)有限公司墊江分公司墊江 重慶墊江 408300）

一、CMTS—cable modem 技術(shù)背景介紹

（一）有線電視網(wǎng)的資源潛力

我國(guó)的有線電視網(wǎng)雖然沒(méi)有得到國(guó)家投資，但卻依靠自身力量發(fā)展起來(lái)了。目前，它的覆蓋范圍比電信網(wǎng)還廣，已經(jīng)建成12 989km的國(guó)家級(jí)干線光纜網(wǎng)絡(luò)，在許多地方已建成光纜和同軸電纜混合網(wǎng)（HFC網(wǎng)絡(luò)），聯(lián)通全國(guó)22個(gè)省、市、自治區(qū)。截至2019年底，我國(guó)有線電視用戶(hù)近兩億戶(hù)。從用戶(hù)數(shù)量看，我國(guó)擁有世界上最大的有線電視網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，CMTSCable Modem技術(shù)也是有線電視行業(yè)解決互聯(lián)網(wǎng)寬帶業(yè)務(wù)的一種較為優(yōu)良的方式。

1.Cable Modem的原理和使用

首先，什么是Cable Modem。Cable Modem名為電纜調(diào)制解調(diào)器，又名線纜調(diào)制解調(diào)器。它是近幾年隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的擴(kuò)大而發(fā)展起來(lái)的，主要用于有線電視網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。Cable Modem與以往的Modem在原理上都是將數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制后在Cable（電纜）的一個(gè)頻率范圍內(nèi)傳輸，接收時(shí)進(jìn)行解調(diào)。其傳輸機(jī)理與普通Modem相同，不同之處在于它是通過(guò)有線電視的某個(gè)傳輸頻帶進(jìn)行調(diào)制解調(diào)的。而普通Modem的傳輸介質(zhì)在用戶(hù)與交換機(jī)之間是獨(dú)立的，即用戶(hù)獨(dú)享通訊介質(zhì)。Cable Modem屬于共享介質(zhì)系統(tǒng)，其它空閑頻段仍然可用于有線電視信號(hào)的傳輸。Cable Modem徹底解決了由于聲音圖像的傳輸而引起的阻塞，其傳輸速率上行已達(dá)10Mbit/s以上，下行傳輸速率更高，可以達(dá)到38Mbit/s。Cable Modem也是組建城域網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備，光纖同軸電纜混合網(wǎng)（HFC）主干線用光纖，光結(jié)點(diǎn)小區(qū)內(nèi)用樹(shù)枝型總線同軸電纜網(wǎng)連接用戶(hù)，其傳輸頻率可達(dá)550/750MHz。在HFC網(wǎng)中，傳輸數(shù)據(jù)就需要使用Cable Modem。

其次，Cable Modem技術(shù)原理。Cable Modem從下行的模擬信號(hào)中劃出6MHz頻帶，將信號(hào)轉(zhuǎn)化為符合以太網(wǎng)協(xié)議的格式，與電腦實(shí)現(xiàn)通訊。用戶(hù)需要給電腦配置以太網(wǎng)卡和相應(yīng)的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序，同軸電纜中的6MHz頻帶用于提供數(shù)據(jù)通訊，電視和電腦可以同時(shí)使用，互不影響。射頻信號(hào)在用戶(hù)和前端之間沿同軸電纜上行或下行，上行和下行信號(hào)共享6MHz頻帶，但應(yīng)調(diào)制在不同的載波頻率上，以避免相互干擾。

最后，CMTS在物理層的技術(shù)原理。CMTS下行通道的頻率范圍為88～860MHz，每個(gè)通道的帶寬為6MHz（NTSC 6 G-MHz，PAL 8MHz），采用64QAM或256QAM調(diào)制方式，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸速率為30 342Mbit/s或42 884Mbit/s。上行通道的頻率范圍為5～65MHz，每個(gè)通道的帶寬可為200、400、800、1 600、3 200kHz，采用QPSK或16QAM調(diào)制方式，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸速率為320～5 120Kbit/s或640～10 240Kbit/s。上行通道的帶寬可根據(jù)所需的數(shù)據(jù)傳輸速率設(shè)定,頻率在5～65MHZ之間。在同樣的帶寬內(nèi)，QPSK調(diào)制的速率比16QAM調(diào)制方式低，但其抗干擾性能好，適用于噪聲干擾較大的上行通道，而16QAM調(diào)制適用于信道質(zhì)量好且要求高速傳輸數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。在CMTS設(shè)備中，為了減小上行通道的干擾，一個(gè)下行通道一般對(duì)應(yīng)多個(gè)不同頻率的上行通道，CMTS設(shè)備根據(jù)信道的噪聲狀況自動(dòng)跳頻到干擾較小的通道，而用戶(hù)察覺(jué)不到該跳頻過(guò)程。

二、CMTS—cable modem 網(wǎng)絡(luò)的組建

（一）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1.下行結(jié)構(gòu)

從下行結(jié)構(gòu)看，CMTS首先接收來(lái)自以太網(wǎng)交換機(jī)的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)下行端口將信號(hào)混合入有線電視設(shè)備中光發(fā)射機(jī)中，通過(guò)光纖將信號(hào)進(jìn)入有線電視設(shè)備的光工作站中。而后，其在光工作站以后的同軸電纜網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)-12或-9線纜和放大器將信號(hào)保證在能夠達(dá)到足夠要求的情況下進(jìn)入樓棟大分配，出大分配后以-5線纜接到用戶(hù)家中的cable modem。

2.上行結(jié)構(gòu)（回傳結(jié)構(gòu)）

從cable modem中發(fā)射出的上行信號(hào)（回傳信號(hào)）在進(jìn)入光工作站這一部分線路與下行結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)的設(shè)備是一樣的，只不過(guò)是倒過(guò)來(lái)了而已。過(guò)了光工作站以后，通過(guò)光纖，回傳信號(hào)進(jìn)入反向光接收機(jī)，通過(guò)反向光接收機(jī)的-5線纜口進(jìn)入回傳信號(hào)混合器，再由混合器進(jìn)入CMTS的上行端口（回傳端口）以此再進(jìn)入以太網(wǎng)交換機(jī)連入互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

（二）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

1.網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能要求

因?yàn)檎麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一個(gè)涉及上行、下行的雙向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所以要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的放大器必須是雙向的，即頻率在5～750MHZ之間信號(hào)都能通過(guò)。而設(shè)備中的分支分配包括線纜工作頻率一般都是在5～1 000MHZ之間，所以都可以使用。到了光工作站這一部分，因?yàn)槠涔δ芫褪菍?shí)現(xiàn)信號(hào)的光信號(hào)與電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，所以它也必須是雙向的，即是說(shuō)它既能將接收來(lái)的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)通過(guò)同軸電纜網(wǎng)傳下去，也可以將同軸電纜網(wǎng)回傳的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)發(fā)射到反向光接收機(jī)里去。

2.網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的一些重要參數(shù)設(shè)置

參數(shù)設(shè)置第一個(gè)設(shè)備就是CMTS，我單位為了考慮將寬帶網(wǎng)絡(luò)的頻率盡量與電視頻道的頻率隔開(kāi)以保證互不干擾，所以將下行頻率設(shè)置在561MHZ。這一點(diǎn)，各個(gè)地方可以根據(jù)自己的實(shí)際情況作調(diào)整。

首先，信號(hào)電平大小設(shè)置在45～50dbmv之間（即105～110dbuv），以保證cable modem的接受信號(hào)電平可以保證在45～75dbuv之間。這個(gè)接收值也是cable modem接收電平的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。其次，根據(jù)國(guó)家信號(hào)頻率的規(guī)定5～65MHZ為低頻段，用于信號(hào)的上行傳輸，結(jié)合我單位使用的CMTS四個(gè)回傳端口的實(shí)際，我們將cable modem的上行頻率分別設(shè)置為36MHZ、40MHZ、42MHZ、38MHZ。具體的cable modem上行發(fā)射電平會(huì)是多少則是cable modem 與 CMTS 在通話(huà)后鏈路調(diào)整的結(jié)果，我們希望它能夠在45dbmv左右。這也是調(diào)試時(shí)候要考慮的問(wèn)題了。最后，對(duì)于光工作站的反向光發(fā)射信號(hào)，我們保證它在-1至3mw之間。這個(gè)信號(hào)值過(guò)低則不能保證反向光接收機(jī)接收到信號(hào)（其接收范圍在-15-0mw之間），過(guò)高則容易燒壞反向光接收機(jī)（反向光接收機(jī)在接受信號(hào)大于0mw的情況下既不能正常工作，更有可能被燒壞）。

三、CMTS—cable modem 網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試

（一）光工作站到混合器輸出口（即進(jìn)入CMTS的信號(hào)）的信號(hào)調(diào)試

對(duì)于這一段線路的調(diào)試，市網(wǎng)絡(luò)公司給我們提供的標(biāo)準(zhǔn)是這段線路總共衰減15個(gè)db，但我們?cè)趯?shí)際工作中根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的具體情況將衰減提高到了21個(gè)db。這樣做的原因就是為了有效地防止由于回傳線路漏斗效應(yīng)產(chǎn)生的上行噪聲帶來(lái)信噪比的嚴(yán)重惡化，致使寬帶用戶(hù)在上網(wǎng)過(guò)程中嚴(yán)重掉包甚而至于根本無(wú)法連通線路。造成我公司寬帶噪聲比市公司嚴(yán)重的一個(gè)主要原因也是因?yàn)槭泄疽慌_(tái)CMTS回傳口只接了兩個(gè)光節(jié)點(diǎn)，我公司隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大但卻沒(méi)有新增CMTS，以至于一個(gè)回傳口至少接了八個(gè)光節(jié)點(diǎn)，最多甚至達(dá)到了十一個(gè)光節(jié)點(diǎn)。根據(jù)一些技術(shù)資料介紹，CMTS的回傳口每多增加兩個(gè)光節(jié)點(diǎn)，其N(xiāo)PR值將惡化一倍。每個(gè)CMTS回傳口能夠接的光節(jié)點(diǎn)數(shù)以2～4為最好，最多也不能超過(guò)六個(gè)。關(guān)于這一點(diǎn)，我們?cè)趯?shí)踐工作中也確實(shí)驗(yàn)證了這個(gè)結(jié)論：在最初的網(wǎng)絡(luò)調(diào)試中，我們?cè)?jīng)有過(guò)一段時(shí)間有一個(gè)上行口只保持接了三個(gè)光節(jié)點(diǎn)，信噪比也一直穩(wěn)定在30db左右，當(dāng)光節(jié)點(diǎn)加到八個(gè)以后信噪比就一直在22左右徘徊，而如果信噪比低于了20db就會(huì)影響上網(wǎng)的正常運(yùn)行了。

在具體的調(diào)試過(guò)程中，我們將進(jìn)入混合器的回傳光節(jié)點(diǎn)在混合器的接口面板上統(tǒng)一將混合器的衰減調(diào)整為19個(gè)db。因?yàn)樾盘?hào)從光工作站到反向光接收機(jī)出來(lái)一般要放大兩到三個(gè)信號(hào)，最后在混合器的輸出口，我們?cè)俳y(tǒng)一加一個(gè)衰減為5個(gè)db的可調(diào)衰減以保證衰減可以靈活調(diào)整。這樣-19+3-5=-21，這一段線路的衰減也就在21db左右了。

調(diào)試的時(shí)候由于信號(hào)源是直接注入光工作站的輸出口，而信號(hào)源的發(fā)射值都是105dbuv左右，這樣直接注入光工作站在反向光接收機(jī)處，有時(shí)是不可能測(cè)出正確信號(hào)的。因此，我們通常在信號(hào)源上接20個(gè)db的衰減，即注入信號(hào)85dbuv。這樣，只要在混合器輸出口出信號(hào)65個(gè)dbuv左右，就算調(diào)試成功了。

此外，附帶提一點(diǎn)的是，我們的產(chǎn)品采購(gòu)部門(mén)曾經(jīng)買(mǎi)過(guò)一種能夠放大30個(gè)db的反向光接收機(jī)。我個(gè)人認(rèn)為這種產(chǎn)品是不可取的。雖然它可以在信號(hào)不足的時(shí)候大幅度地提升信號(hào)，但一般在光工作站和放大器正常工作的情況下，是不需要這樣大幅度提升信號(hào)的，且這樣升信號(hào)更容易產(chǎn)生噪聲。如果將其放大調(diào)整為0，就會(huì)浪費(fèi)了它的放大功能。因此，我個(gè)人不建議采購(gòu)此類(lèi)反向光接收機(jī)。

（二）放大器線路的調(diào)試

放大器的調(diào)試，我們遵守0db增益的原則，即在后一級(jí)放大器注入一個(gè)信號(hào)值的情況下，在前一級(jí)放大器的輸入口測(cè)試其信號(hào)。其信號(hào)值也要等于在后一級(jí)放大器的注入信號(hào)值。這樣做的目的就是讓反向信號(hào)從進(jìn)入末級(jí)放大器到進(jìn)入光工作站，其信號(hào)值是一樣的，即放大器的放大值剛好彌補(bǔ)線路和分支、分配的衰減值。但即使是這樣，光節(jié)點(diǎn)下放大器的級(jí)數(shù)最好也不要超過(guò)兩級(jí)，一級(jí)或是光纖到樓棟最理想的。不然，就算是做了0db增益的調(diào)試，依然會(huì)有嚴(yán)重的噪聲影響，這也是我們?cè)趯?shí)踐中得出的結(jié)論。此外，一個(gè)光節(jié)點(diǎn)下以200～300戶(hù)為最好。

（三）無(wú)源分配網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試

無(wú)緣分配網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試主要遵循一個(gè)集中分配的原則，即合理分配末級(jí)放大器輸出衰減到各個(gè)樓棟是一樣的，然后樓棟到各用戶(hù)終端通過(guò)大分配衰減的衰減值能大致保持一致?？偟膩?lái)說(shuō)就是要求從modem到末級(jí)放大器，其衰減值能保持在25～32db之間。這7db的調(diào)整空間主要是為用戶(hù)室內(nèi)布線結(jié)構(gòu)或者材料不同引起的衰減不同而預(yù)留的。這樣，在無(wú)源網(wǎng)絡(luò)分配中衰減25～32個(gè)db，放大器線路上遵循0db增益而衰減不變，再加上光工作站進(jìn)CMTS的20個(gè)db衰減，從用戶(hù)終端到進(jìn)入CMTS總的衰減就在45～52個(gè)db之間，讓modem的上行電平保持在45dbmv左右。這樣就是最理想的工作狀態(tài)了。它既不容易產(chǎn)生噪聲，又能保證上行電平不至于過(guò)高（modem的上行極限電平值在58～62dbmv之間）造成上不了線。

四、CMTS—cable modem 網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)

（一）接頭故障

HFC網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過(guò)程有一個(gè)通俗的說(shuō)法叫做接頭工程。其表達(dá)的意思就是說(shuō)網(wǎng)絡(luò)線路在調(diào)試好以后，網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行就是靠網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)接頭做得好壞與否了。由于HFC網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的特點(diǎn)與電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的不同，導(dǎo)致了我們?cè)谧鰺o(wú)源分配的-5F頭、放大器的-9F頭（最好是貫通頭）都要嚴(yán)格按照國(guó)家廣電的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。我們?cè)跇I(yè)務(wù)開(kāi)展的初期，曾多次碰到這種接頭做法不規(guī)范或者將接頭裸露于室外造成下雨天進(jìn)水甚而至于根本不做接頭就將幾股線纜絞纏在一起。這些做法，我們通過(guò)加信號(hào)源在網(wǎng)絡(luò)中，再用場(chǎng)強(qiáng)儀測(cè)試，就可以發(fā)現(xiàn)上述的幾種做法會(huì)造成信號(hào)衰減特別大，遠(yuǎn)超出正常衰減范圍，處理的做法就是重新做接頭。這類(lèi)故障在我們開(kāi)展寬帶業(yè)務(wù)幾年后已經(jīng)基本上處理完畢，現(xiàn)在主要處理的就是噪聲故障。

（二） 噪聲故障

噪聲故障前面已經(jīng)提過(guò)。其實(shí)，如果調(diào)試做好了，然后一個(gè)CMTS回傳口又不接太多的光節(jié)點(diǎn)，這個(gè)故障應(yīng)該是不會(huì)太多的。但鑒于實(shí)際情況，我們不得經(jīng)常處理此類(lèi)故障，處理的辦法包括：1.改變回傳信號(hào)的上行頻率；2.提高CMTS的接收電平，降低噪聲的干擾。如果噪聲源過(guò)強(qiáng)，我們也只有通過(guò)一個(gè)光節(jié)點(diǎn)一個(gè)光節(jié)點(diǎn)地?cái)嚅_(kāi)，進(jìn)而一級(jí)放大器一級(jí)放大器地?cái)嚅_(kāi)，排查噪聲源。因?yàn)闆](méi)有更好的噪聲源查找儀器，所以也只好用這種原始的辦法了。此外，因?yàn)橐郧霸?jīng)用過(guò)的可尋址解碼箱是屬于單向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，為了能使接解碼箱的用戶(hù)上網(wǎng)，所以，我們不得不用一個(gè)二分配把它單獨(dú)跳線出來(lái)保證其上網(wǎng)。但這樣做的后果是此類(lèi)用戶(hù)再無(wú)緣分配網(wǎng)絡(luò)，這一部分其線路衰減達(dá)不到25個(gè)（因?yàn)闆](méi)有經(jīng)過(guò)大分配）。這個(gè)也容易引起噪聲，并造成回傳電平的不均衡。這個(gè)問(wèn)題只有在數(shù)字電視開(kāi)通后不再用可尋址解碼箱了（統(tǒng)一使用大分配）才可以解決。

五、在用戶(hù)終端安裝cable modem 個(gè)人寬帶

在安裝cable modem以前，首先，我們需要用戶(hù)正確的布線結(jié)構(gòu)，錯(cuò)誤的布線結(jié)構(gòu)不但增加了安裝人員的安裝難度，而且多半會(huì)造成modem接收和發(fā)射電平不夠，從而影響用戶(hù)正常上網(wǎng)。室內(nèi)正確的布線結(jié)構(gòu)是采用集中分配的星形結(jié)構(gòu)，而不是一路串一路的線性結(jié)構(gòu)。用戶(hù)將需要看電視或者上廣電寬帶的房間都拉上一根線，統(tǒng)一在進(jìn)房處用一個(gè)分配器接好，分配器最好放在能夠拿到的地方以方便安裝人員的維護(hù)，切忌不要直接將每一根線纜直接互相纏在一起。這樣做雖然看模擬電視無(wú)多大影響，但在進(jìn)行上網(wǎng)業(yè)務(wù)或者數(shù)字電視業(yè)務(wù)時(shí)絕對(duì)是有影響的，輕則掉包網(wǎng)速慢，重則根本無(wú)法上線。其次，選擇好的材料也是保證上網(wǎng)正常的關(guān)鍵，用戶(hù)應(yīng)該到正規(guī)廠家，購(gòu)買(mǎi)正規(guī)的屏蔽性能好且運(yùn)行穩(wěn)定的-5線和分配器。我們?cè)幸淮卧谝粋€(gè)用戶(hù)家里處理故障，在終端加上信號(hào)源后，用場(chǎng)強(qiáng)儀一級(jí)一級(jí)測(cè)試信號(hào)衰減都顯正常，但modem就是不能在線，排查了幾天，最后用替換法才查出是用戶(hù)家里買(mǎi)了一個(gè)劣質(zhì)的分配器造成了不能上網(wǎng)。這種劣質(zhì)的分配器用場(chǎng)強(qiáng)儀測(cè)試其衰減，衰減顯示正常，但就是不能正常工作。因此，用戶(hù)一定不要購(gòu)買(mǎi)這種劣質(zhì)材料。其一則影響上網(wǎng)，二則也加大了我們排查故障的難度。此外，我們強(qiáng)烈建議不到萬(wàn)不得已（上行信號(hào)不夠的情況）不要使用分支器，因?yàn)榉种鞯母鹘涌谄帘涡阅芤确峙洳詈芏啵悍峙淇梢赃_(dá)到60多個(gè)db，而分支一般只有30幾個(gè)db。最后，用戶(hù)在接modem的地方最好要使用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)盒，數(shù)據(jù)盒一路可以接電視，一路接上網(wǎng)，兩端口互相屏蔽性能好，且電視口一路限制低頻信號(hào)通過(guò)。因此，用戶(hù)在安裝時(shí)有條件的一定要使用數(shù)據(jù)盒。

六、小結(jié)

本文除了第一段技術(shù)背景參考了有關(guān)資料以外，其余的全是筆者在實(shí)際工作中的實(shí)踐成果，故其理論描述肯定有很多不足之處，望讀者指正！