数字化有线电视前端机房信号管理解决方案.

1、数字化有线电视前端机房信号管理解决方案前言随着广电技术的飞速发展，设备更新换代的周期变短，新技术不断涌现， 如 HFC 双向网络、CableModem、数字电视、SDH 传输、宽带 IP 千兆以太网、网络管理等等。这就带来新设备不断地投入使用，而设计规范与操作规程的制定却远远跟不上实际的需要。刚刚设计改造的前端机房，用了两年不到又要中断信号重新调整。这在西方国家的有线电视运营者来说会造成极其严重的损失。所以对于机房设计工程师来说，未来所面临的挑战是极其严峻的。目前我国有线电视前端机房的设计越来越趋向于规范化，回顾过去的有线电视前端机房，我们大家都深刻地感受到，要想设计一个规范化的，切合实际又实

2、用的有线电视前端机房也绝非易事，比较后可以得出，过去的前端机房， 存在着连线杂乱，外挂无源器件太多，信号传输不规范，线性以及均衡调整不理想等各种因素带来电视信号等级降低，故障率高，维护困难等诸多因素。我们公司参考了国外的一些著名机房以及结合我国一些工程的具体案例，得到了一些体会愿意和大家分享。目前我国的很多城市已经开展了各种各样的数字业务以及其它关于数字方 面的增值业务，在业务开展中往往遇到很多回传噪声的问题，实在使很多工程 技术人员感到头痛，那么我们应该怎样来面对这样的问题呢，是解决还是逃避， 很显然逃避不是解决问题的方法，可是解决又该怎样解决呢？我想解决的方法 也是很多种的，从根本上讲，与

3、其说解决，还不如说适应性调整。因为环境是 不可根本改变的情况下，只有去适应它才能保证业务的正常进行。首先，我们来分析数字业务的回传与电视节目的下行在信号环境下的区别： 电视信号在频谱上看，多半在 65M 以上，在这样的信号环境下输送信号，和它相伴随的噪声环境相对来说是比较小的，越是高段的信号，噪声峰值也越小， 所以在信号频谱上看，电视信号的峰值相对噪声相比较， 噪声就显得微乎其微了；可是回传的频段多半都在 65M 以下（SCDMA 在 200M 环境），无论从前端还是在末端看频谱，都会发现，在低段的噪声基础就比较高，信号的峰值与 噪声的峰值都比较接近，关键的问题在于此，在这一段的信号使用就难上

4、加难 了。其次，在 65M 以下有用信号与噪声之间的电平差很小的情况下，对于电缆分配网部分的局限性也带来了很大的不便。原因是电缆分支部分带来的差异会导致回传到放大器的回传信号的电平输入相差太远。在分支分配末端，对于电视信号相差 5-10dB 是很正常的事情，可是这种差距对于回传到放大器就不能忍受了，特别是在再加上电缆长度的不同，分支分配器之间的差别，到放大器回传模块的电平，可能会相差太远，尤其是在回传频段上的噪声电平又很高， 同样会进入放大器的可能性就很大。第三，分支器之间有差异，5-65M 之间也有差异，可是最大差异在于电缆， 因为电缆在 5-65M 以下的损耗与 750 或 860M 时的

5、电缆损耗相差实在太大了。虽说使用回传均衡器带来一定的方便。但是总的来说，调整电缆接入部分的回 传，包括回传放大器以及单位增益准则的应用，都不是一件特别轻松的事，它 需投入大量的人力物力，经过长时间的摸索才可能达到稍微好的效果。可在这时候，前端回传混合分配的设计是马拉松长跑的最后 100 米冲刺， 前端回传系统的产品选型以及设计直接决定了该回传整体系统的最后总体得分。它的重要性如同心脏，决定这个业务的运营效果。不仅仅是回传，电视信号下行的前端机房部分同样起到心脏的作用，很多的网络维护人员都会对其维护工作的难度感到头痛，网络一级一级往下传，越是环节多偏差越大，甚至达到没有办法调整的地步，我们该怎么

6、办？该责怪电缆还是放大器，是光传输还是前端？在这么多的环节当中，要想得到每一部分能够调整，首先要有可靠的前端，前端的性能直接决定所有其它的东西，如果前端有 1-2dB 的误差，那么谁能轻易的告诉我到了电缆分配后会造成多少偏差？ 这是一个很难回答的问题，所以，在整体网络当中，首先我们要有一个值得信赖的部分，也就是一个基准，如果没有基准，整个网络没有办法解决。很显然， 前端部分的无源及有源的设计就要求高精度高标准的设计，才能给末端工作带 来改善的可能。很多工程设计人员把注意力全部集中在价格最昂贵的设备上，而往往忽略 了辅助周边设备的重要性，如同一匹千里马没有给它配上合适的马掌一样，即 使是很昂贵的

7、马，没有好的马掌，也不能达到日行千里的能力。从中我们发现， 加拿大 PCI 是一家专门把注意力放在这些机房辅助周边设备上的厂家，他的理念是不同运动项目要配不同的鞋。目的是要让非常昂贵的设备能够达到其应有 的效果。二、PCI 简 介加拿大 PCI 是全球最齐全的有线电视周边设备生产厂商，并通过了ISO9001 认证，为宽带服务供应行业专业设计和制造高品质、创新的产品，大多数产品供应有线电视市场。其产品尤其适合数据传输对器件的要求，对于解决在双向网络中因器件问题造成双向数据传输不通畅的情况优势相当明显，而且 PCI 公司的产品在北美乃至全球数据网络建设和运营中不断总结、改进和完善，使其日趋完美。在

8、 20 年发展过程中，PCI 利用全球领先的核心 RF 滤波技术生产出高性能的产品提供给广大客户，PCI 在 RF 滤波和 RF 信号管理概念方面是行业的领导者，受到全球知名厂商及用户的赞誉。PCI 不断在研发和制造更加创新的滤波器、混合/分配网络（RF 和 L-Band 信号管理）、射频放大器、末端无源设备、测试信号发生器、连接头和终端产品。走进我国一些有线电视台前端机房，表面上机架排列整齐、清洁、美观， 但到机架背后看，从卫星接收的信号分配到前端 RF 信号的混合、分配等，用的都是小功分器、混合器、定向耦合器、分支分配器，这些小器件用电缆吊挂在设备后面，显得非常杂乱，是造成前端不可靠性的重

9、要原因之一，也给设备维修带来麻烦。PCI 公司把上、下行信号混合、分配、监测器件集成在 1 Ru 或 5 Ru 机架上（SCN-1000 19,SCN-2000 23,MAXNET 系列）。SCN-4000 则是将 16路光节点回传信号的混合、分配、测试等器件集成在 19 2RU 的机架内，其外部只有 16 路输入端口和 4 路混合，8 路混合，16 路混合等多种选择及测试端口，器件在内部连接，连线最短，可靠性最好，还大大减小外部干扰的侵入。PCI 的专业研发中心不断的开发创新的技术，高品质、高科技的产品给客户带来更多有益的帮助。PCI 的客户来自全球，包括北美地区大的有线电视系统运营商和小的

10、电缆网络运营商，也包括更多的通信供应和制造厂商，PCI 靠快速的响应时间、产品定制、高品质的产品供应和强大的技术支持来赢得客户的信任。PCI 产品包括：l PCI 滤波器l MAXNETTM 系列 RF and L-Band 信号管理产品l SCN 系列 RF and L-Band 信号管理产品l SCN-ManagerTM RF 信号管理l DigiMAXTM 射频放大器l DigiMAXTM 末端无源产品l COMPRESSORTM 连接器、终端器和附件PCI 目前在国内的主要用户（未详细列出）：青岛有线台深圳有线台南宁有线网络中心广州市环网瑞安有线网络中心中广有线舟山分公司岱山有线台陕西

11、宝鸡广电网络江苏泰州有线台福州宁德有线台宁波有线台北京 TPV（全球第三大显示器厂商）三、加拿大 PCI信号管理专家首先我们来讨论一下，机房内有些什么昂贵的设备？我们根据机房内的信 号性质以及功能来分成几个部分的设备：L-BAND 信号、A/V 信号、RF 信号、光信号、监控设施、强电设施、接地以及五金设施等。对于我们广电人士最重要的是 L-BAND信号、A/V 信号、RF 信号、光信号、监控设施等四大部分。在这四大部分当中，加拿大 PCI 为我们提供了什么呢？ 如何设计前端机房，不如展开实例边说边强调：加拿大 PCI为我们提供了品种繁多，系列齐全，应用灵活的产品，在这里我们可以仅拿出其二至三

12、个系列的产品来说明一下：3.1SCN-1000 系列：该系列是 19”机架 1RU 高的系列产品，每一个 SCN-1000 可插两个 8 路以下的模块，16 路占一个 1RU 机架，模块种类齐全：L-BAND：可分为 2 路、4 路、8 路、16 路，双 2 路、双 4 路模块等等。RF：也分为 2 路、4 路、8 路、16 路、宽带滤波器、定向耦合模块，双 2 路、双 4 路模块等等。其中还有 3 个 2 路模块、4 路+定向耦合模块、2 路+4 路模块、2 路+双定向耦合、双定向耦合、3 定向耦合、宽带滤波器模块、8 个定向耦合等等。其它的模块不一一列举。2 路分配/混合模块4 路分配/混

13、合模块8 路分配/混合模块SCN-1000 系列机架PCI 陡峭型 陷波器/滤波器PCI 所有产品的特点是高屏蔽度 120，高线性+/-0.5。而 SCN-1000 系列产品是为 19”机架式设备所应用，比如说一个机柜一般放置 16 台 1RU 调制器， 而一个 SCN-1000 插上一个 16 路模块就可以完成本机柜内 16 套节目混合的所有 RF 连线，而输出线只有一条，达到 RF 信号连接最短的目的，机柜内只有一条 RF 信号线输出，而每套节目的连线都套上相应的开线套管，这样对未来的系统维护和调整都带来了方便。如果机柜内部根据其他的具体情况，有一些特定的节目编排，利用其丰富的模块种类，也

14、可以达到输出最少线的目的。它的特点在于可以灵活组合模块，达到整体布线规范，没有外挂器件，结构分明， 维护简单的效果。同时 PCI 还提供系列的在线衰减器和均衡器等，可以用来对信号做相应的调整。PCI 产品设计的思路是强烈的模块化结构，他们认为机房的每一个环节都应该是模块化的结构，模块化的产品的目的是为了每一部分都是模块化的，包括机柜也视为模块化，机柜就是一个更大的模块，卫星部分模块化，调制部分模块化，光传输部分模块化，节目或信号的调整只是在模块上增加模块而已，整体的布线是不轻易去改动的。而且是为将来预留好的，随时增加的。图：（图一）19”机架式混合分配器的应用是针对不同的设备结构而设计的。1R

15、U 高单16 路可应用于 19”机架式设备的连接，输出线只有一条，1.5RU 双 16 路的可应用于模块式设备的连接，输出线只有两条。如图所示。（图二，16 路机架式调制器）（图三， 32 路模块式调制器）3.2MAXNET(系斯耐特)系列：该系列是 PCI 引以为自豪的产品，也是所有系列中品种最齐全，功能最强大的系列产品，它几乎所有的要求都能满足，从卫星部分开始到回传方案都有其施展的空间。虽然 SCN-1000 系列也有相应的卫星 L 波段以及 RF 射频，可跟 MANXNET 系列相比，那远远不能相比。上述（图三）就是 MAXNET 产品的其中一款 16 路混合。详细介绍如下：首先我们从机

16、架谈起，MAXNET 系列的机架就分很多种，其中分为（1）、有源和无源设备机架（2）、1RU、1.5 RU、3RU、5RU（3）、水平安装及垂直安装（4）、前面板安装及后面板安装（5）、多种电缆扎线管理架等等。19”1RU 机架正面19”1RU 机架背面19”5RU 机架正面19”3RU 机架正面19”5RU 机架背面3.2.1 电源：（1）220V（2）110V（3）48V（4）24V（5）24V 远程供电等等（6）带有电流监视的电源模块等等3.2.2 L-BAND 系列产品：（1）2、4、8 路卫星功分器，双 2 路卫星功分器（2）L-BAND 放大器，双 L-BAND 放大器（3）供电电

17、源，电源分配模块等等。RF 监测/ 切换,模块远程供电电源8 路卫星功分器2 路卫星功分器3.2.3 RF 系列产品：（1）2、4、8、16 路混合模块（2）2、4、8、16 路分配模块（3）3 个 2 路混合分配模块 2 个 4 路混合分配模块等等（4）单定向耦合模块，双定向耦合模块，三定向耦合模块等等（5）单滤波器，双滤波器，高通、低通滤波器，宽带、窄带滤波器等等（2-way）(4-way)(8-way)(16-way)前置放大器模块3.2.4 放大器模块：（1）550M、750M、870M、1000M 多种增益放大器模块（硅和砷化镓推挽式和功率倍增式）（2）高增益双模块式放大器模块（硅和

18、砷化镓推挽式和功率倍增式）（3）回传混合放大器（50M、65M、200M 等等）（4）单路 QAM 窄波放大器模块（多种增益）（5）双路 QAM 窄波放大器模块（多种增益）3.2.5 RF 信号监控（1）单备份 RF 信号监控切换模块（2）双备份 RF 信号监控切换模块等接头制式：1) BNC2) F3) COMPORT由于篇幅的关系不多一一列举了，有了那么丰富的模块类型，什么样的设计结构几乎都能满足，关键看你对产品的理解以及对产品的灵活应用了。接下来我们先从卫星部分入手，卫星部分主要是使用卫星功分器，又分有源线放和无源两种。在一般的设计中，有些由于卫星的节目不多，而且卫星高频头距离接收机的电

19、缆也不太长的情况下，我们可以忽略供电问题，因为多数卫星接收机都具有端口馈电功能，但是如果卫星节目很多，或者很多卫星接收机的端口不具供电，或者水平垂直的极化分配得很多节目等等，我们就要考虑有关的卫星供电的问题了，尤其是传输的电缆距离又很远，这样情况下还必须充分考虑节目所需要的供电功率、电流，信号的强度以及卫星线放的安装等等。（一）、首先我们介绍 MAXNET 系列卫星功分器系列产品，它能够达到卫星 LNB 冗余供电、线路放大器及供电、延伸、节目分配等等。PowerPower本机架内含 2 个电源模块可以实现供电以及电源分配，3 个 8 路功分器，3 个 4 路功分器，以及一个双 2 路 L-BA

20、ND 线路放大器。实现 2 个卫星的双极化长距离布线的节目编排共（24 路节目）。从以上两个案例可以看出，只要按照一定的规则设计，整体的布局以及设备清单的合理性以及经济性都非常切实际，而且从布线以及安装，甚至到未来的维护都有条有理。对于未来升级以及节目的增加都非常有利，而且方便。（二）、SCN 系列卫星功分器：该系列又分 SCN-1000 系列和 SCN- 5000 系列，区别在于，SCN-1000 系列是 1RU 的，而 SCN-5000 系列是5RU 系列的。SCN 系列的卫星功分器与 MAXNET 系列的区别在于 SCN-1000 和 SCN-5000 系列没有 L-BAND 的线路放大

21、器和电源等有源设备。而MAXNET 系列样样齐全了，他们各有各的应用领域。（分散式管理）（集中式管理）（三）、MAXNET 系列 RF 信号管理：可采用 1RU 或 1.5RU 的分散式管理方式，也可采用 5RU 高的集中式管理方式，一般来说，下行多半采用分散式管理方式，特别是 19”机架式设备，但是 5RU 集中模块式调制设备也可以采用集中式管理方式。包括 3RU 的半集中半分散式管理方式都可以采用，另外集中式管理设备的优势在于它可以将所有的信号都在一个机架内进行处理，包括放大分配均衡处理等等。特别是在将来增加了数字电视的基础上，QAM 放大部分要与模拟信号的放大处理分开，因为他们的信号特性

22、是不同的，QAM 放大部分只是在 550M-870M 之间进行放大滤波等等的处理，而模拟电视部分的信号是在 550M 以下进行处理，所以各有各自的滤波处理，然后再进行混合传送。四、 机房上行信号的管理对于一个有线电视前端来说，回传是最后一步了，也是难度最高的一个环节，如果末端回传网络部分调整的好，前端部分的难度会相应降低，可如果网络部分的回传没有调整的很好，前端即使想尽办法也是徒劳的，最怕的是回传回来的信号频谱已经离噪声和干扰太近了，甚至已经淹没，那这样的回传是要不得的，只有重新调整设计才有恢复的可能，那么在做回传的过程当中一定要注意哪些方面呢？很多有线台对于数据业务的开展，往往喜欢将很多的光

23、节点的回传汇总到一个端口上，这样的做法是非常冒险的，这里有一个矛盾的事情，就是混合的光节点越多，汇聚的噪声也越严重，混合的少了，可能对于数据设备的利用率也会相应降低。展开来说，一个光节点后面一般是四条主干线，主干线后面可能还有放大器，甚至是很多的分支分配，是一个非常复杂而又高难度的电缆网络构架。在这样的构架当中噪声、干扰均衡是最致命的，要想将这样的一个网络调整好需要很多工夫和时间，而多个光节点再进行混合，那难度就更大了， 这样的汇聚噪声也是很可怕的，在什么情况下可以采用多个光节点混合呢？一般来说，象网管以及一些一次认证的网络设备可以采用多光节点混合汇聚，因为数据回传的不是很频繁，而且对时间的严

24、谨性要求不是很高，可是对于象CableModem 等数据业务对于实时的要求比较高的业务就不能这样处理了， 混合的越多，不稳定的因素也就越多，具体应该多少路进行混合，要根据具体的网络情况来定，有的网络汇聚部分的情况比较好，可以采用 8 路以上的混合结构，有的不是很好，可能是 4 路或 2 路进行混合，一般来说，网络建设初期的情况比较好，可以采用 8 路以上的结构混合，甚至更多，特别是网络回传分期开通的方式可以先搭起构架，等到具有一定的用户数以后再进行分流，总之， 用户开通的越多，网络的严谨性要求越高，网络的汇聚的噪声也越严重。怎样 调整，关键在于建设初期的设备使用要非常严谨，一旦业务开展起来以后

25、，再 想重新调整就难上加难了。当然，对于设备来说，用户数量是和设备有关的，回传的用户数量也同样与其有关，数量大的光节点混合的数量要少，所以，对于有线网络运营商来说，能够尽量按照光节点分批开展业务是非常有利的。具体来说不同的回传结构又各自有各自的特点和优势：（方案一）VOD/NVOD95dB71dB7该方案的特点是分散管理性强，对未来的预留比较充分，未来业务的考虑比较灵活多变性，缺点是回传的电平资源有一点浪费。在该方案的应用上可以采用初期 8 路或 16 路混合，进入 CMTS 头端，也可采用更多的混合数量加 65M 或 50M 回传滤波混合放大器等措施，具体怎样汇聚， 要根据光节点开户的具体情

26、况，根据未来可能的增长趋势，还要评估每个CMTS 上行卡所能承受的用户数量，来确定相应的回传措施。MN2-（方案二） 该方案的特点是分散与集中管理相结合，对未来的预留还算灵活，缺点是对于未来业务灵活性的考虑比较少，但优点是从第二级就可以开展其他业务的回传方案，未来的投资数量可能会比较合理。 在该方案的应用上可以采用初期 8 路或 16 路混合，进入 CMTS 头端，或经过分流分别从二级混合处进行合并进入 CMTS，也可采用更多的混合数量加 65M 或 50M 回传滤波混合放大器。具体采用怎样的连接方法， 主要取决于光节点的开户比例，也就是多少个光节点的用户在 400-500 户左右，该数字要和

27、 CMTS 上行卡口的连接户数相限制（方案三） 该方案的特点是集中管理，网络管理、网络监控、系统评估与业务完全分离，对未来的业务预留比较充分，且网络的评估与监测完全与业务相分离，优点是未来的业务管理比较方便灵活，但一旦业务数量增加，投资数量可能会比较大。在该方案的应用上也可以采用初期 8 路或 16 路混合，进入 CMTS 头端， 先考虑当前的业务需求，未来的暂且做预留，具体方案等其他业务开展 时再做规划，也可采用更多的混合数量加 65M 或 50M 回传滤波混合放大器。具体采用怎样的连接方法，主要取决于光节点的开户比例，也就 是多少个光节点的用户在 400-500 户左右，该数字要和 CMT

28、S 上行卡口的连接户数相限制且在网络评估和检测的过程中，可对所有业务的回传做充分的评估，只要针对相应的回传频率相结合即可（方案四）MN2- 该方案的特点是集中管理，网络管理、网络监控、系统评估、以及其他未来业务与当前业务完全分离，对未来的业务预留比较充分，且前期投入少，未来预留多，并且充分，几乎每个端口都做好了充分的预留，网络的评估与监测完全与业务相分离，优点是未来的业务管理比较方便灵活，但一旦业务数量增加，投资数量可能会比较大，且对于未来的规划考虑比较少。要靠当时的规划发挥。优点是初期投资比较少，先开通业务再说将来 在该方案的应用上也可以采用初期 16 路混合，进入 CMTS 头端，先考虑当

29、前的业务需求，未来的暂且做预留，具体方案等其他业务开展时再做规划，也可采用更多的混合数量加 65M 或 50M 回传滤波混合放大器。具体采用怎样的连接方法，主要取决于光节点的开户比例，也就是多少个光节点的用户在 400-500 户左右，该数字要和 CMTS 上行卡口的连接户数相限制本方案主要考虑未来的未知因素太多，所以只做预留，不做深入的规划， 对于未来的网络管理评估以及其他业务都不做详细的考虑，只将端口的 可能性留出来，以后的事情以后在说，只是保证在将来升级的过程当中， 尽量不中断现有的业务运做。（方案五）DC-20 输出电平95.0 dBuVRPR/2CRPR/2CRPR/2CRPR/2C4路混合器DC-12uV84路混合器6.8 dB DC-122路混合器DC-682.2 dBuV75.8 dBuV77.2 dBuV DC-2075.8 dBuV DC-2078.6 dBuV DC-