双向HFC分配网设计考虑

HFC双向网络设计考虑无锡路通光电CATV网络的现状

数字电视广播Internet的接入新的增值业务网络管理要求电视网络频带增宽单向网改造为双向网一、回传通道的出现二、如何进行双向传输

频谱分配HFC双向网络设计总体考虑HFC双向网络设计总体考虑放大器方框图HFC双向网络设计总体考虑三、有线电视系统的要素（一）、正向路径： 前端、光缆、光节点、放大器、分支分配器、同轴电缆（二）、回传通道（三）、供电HFC双向网络设计总体考虑

四、失真激光器的削波失真。广义的C/N概念（NPR)。一、数字信号的产生

采样和量化。两个附加过程用于数字的传输：编码和调制。（一）、信源编码（二）、调制技术 1、FSK（频移键控） 2、BPSK（相移键控） 3、多进制调制 4、正交调制QPSK、M-QAM有线电视系统的数字化应用有线电视系统的数字化应用4相相移键控状态图16QAM星座图

有线电视系统的数字化应用二、性能比较（一）、频谱效率：每单位调制带宽所能传送的比特数。（每符号的比特数乘以每秒符号数除以调制带宽。）假定二进制的调制为1bit/sec/Hz。QPSK为其二倍。M-QAM调制，其符号大小q=log2M，则其频谱效率为qbit/sec/Hz。64-QAM（q=6）为：6bit/sec/Hz。频谱效率用以说明在有限回传带宽内可容纳多少信号。有线电视系统的数字化应用（二）、每比特能量：规定的传送准确度下，表明系统需要多高的信噪比。一般常用误码率（BER）来衡量。

若噪声恒定，每比特能量高，则误码率小。BER可用:Eb/NO的函数表示：BER=f（Eb/NO）。为达到要求的BER，则相应的C/N要求为：C/N=（Eb/NO）*（R/B）。B是检波器的噪声带宽，R是比特率。瀑布曲线有线电视系统的数字化应用（三）、香农定理：

C=B*log2（1+CNR）B：带宽Hz、CNR、百分比C：bits/sec/HzC实际≈1/2*B*log2CNR=B/2（lgCNR/lg2）≈B/6*C/N（bits/sec/Hz）C/N：dB。这说明：6MHz的带宽将能运载与C/N相同的Mbit/sec数。高效率的调制方式必须具有好的载噪比。有线电视系统的数字化应用三、对付有噪信道的技术。（一）、前向纠错：发送多条比特位。（二）、交织传送：消除噪声尖峰影响。（三）、均衡：对回传输通路的反射影响。总结：：已成功运用的高比特率的调制方案，QPSK、M-QAM。高带宽效率的调制方式同时需要高的信道C/N。调制方式不同对各类信道损害的敏感程度不同。前向纠错（FEC）技术降低了C/N要求，却牺牲了数据速率均衡和交织传输改善了对反射和突发噪声的容限。噪声源与干扰一、回传噪声漏斗。有三个主要的噪声源：热噪声、光纤链路噪声和侵入噪声。二、热噪声C/N=Vi-NF-噪声本底。噪声本底=10lg噪声带宽（每Hz）-125.2dBmV对正向系统NTSC制为：-59.2dBmV（4MHz）PAL制为：-57.6dBmV（5.75MHz）回传系统的带宽变化大（从100KHz-6MHz）。噪声本底也随之变化。回传放大器的NF一般为：四口输出：14dB。三、光纤链路噪声噪声源与干扰噪声源与干扰这中间说明的是将所有功率都分配到一个、4MHz带宽的信号上所得的C/N。实际情况是将功率平分到5-65MHz。即需要修正。系数为：10lg（4MHz/60MHz）≈-12.1dB。可见光纤链路噪声对于总的C/N贡献最大。四、侵入噪声侵入噪声来源辐射、冲击型噪声、电弧、开关、大型电设备。噪声源与干扰噪声源与干扰噪声源与干扰五、失真与削波。当加在激光器上的RF信号足够大时，在负的方向上低于驱动门限时，会引起削波失真。回传通道失真不会呈现典型的差拍群，而是看上去更像噪声。因为回传通道的数字载波信号自己就像是噪声块，这些噪声块之间产生差拍时，它们的互调产物仍然像是噪声，因此我们用互调噪声（CIN）表示数字信号失真。噪声槽测试法：如果有RF信号引起削波失真，激光器将产生大量的互调干扰产物，噪声本底会显著上升。因此对回传通道的应用应进行统一的功率控制。噪声源与干扰六、广义的C/N概念既包括真正的噪声，也包括失真的产物。（NPR)七、公共路径失真。RF信号通过电缆系统时，经过了许多机械触点，若接触不良会形成类似一个微型二极管。使正向信号间相互混频。差拍产物会落入回传频段。由于正向信号电平高，回传电平低，所以对回传信号的影响会明显，解决的方法很简单。保护接触点的清洁。牢固防水等。但实际上做到这一点非常困难。八、哼声调制与电源干扰。噪声源与干扰总结：只要回传系统的结构有噪声积聚，就应考虑HFC分片设计。光链路噪声是系统中噪声的主要贡献者。减少侵入噪声的方法是维护、保养、技术解决。16-QAM以上的调制方式对激光器削波很敏感，在回传通路用起来困难。对付像共模、公共路径和哼声等噪声，需要注重维护保养。失真与削波噪声槽测试

我们关心的是在某一噪声功率比（NPR）时的RF输入范围，即动态范围，有理论指出，一个激光器的动态范围还决定于光纤的光损耗而不是分支损耗。用此方法可衡量激光器的性能。一般要使激光器要达到15dB的动态范围。回传系统的光纤链路

一、回传激光器的类型

激光器的原理FP激光器的特性回传系统的光纤链路DFB激光器的特性

回传系统的光纤链路二、光纤链路性能光链路的性能是影响回传系统性能的主要因素：其中有三个关键因素：光纤部分的噪声性能在整个系统的C/N计算中起决定因素激光器的削波特性确定了回传系统所能通过的射频功率上限杂散（Spurs）

回传系统的光纤链路光调制指数（OMI）

回传系统的光纤链路检波器噪声：有两种噪声贡献：散弹噪声接收机的热噪声散弹噪声随着光纤的长度增加而变得重要，在弱调制时散弹噪声对任何链路长度都很重要，当它成为主要噪声时每增加1dB光纤损耗，C/N便减小1dB。热噪声在输入信号功率很低时会变得严重回传系统的光纤链路RF功率分配一、回传系统能够通过多大的RF功率 系统的“失真”决定系统中RF功率的上限，传统的放大器失真表现为CTB、CSO，而激光器出现后，“失真”主要是指削波失真，无论是正向还是反向。（一）噪声槽的测试表明了回传系统的性能强烈依赖于激光器的削波现象，而且削波的程度是决定于信号的峰值功率。（二）汇聚噪声通常不引起削波。（三）什么影响峰值因子：也就是说混合波的峰值因子为：3+10lgN单一正弦波为3dB,两正弦波为6dB，35MHz噪声块为：13.5dB。RF功率分配（四）光调制度OMI与加载的功率 OMI是正比于峰值幅度的。而我们一般测量的是平均功率，而不同信号的峰值因子不同，也就是说，对不同的信号，为了得到相同的OMI（即峰值功率），其平均功率是不一样的，具体的实验表示，单一正弦与两正弦波、噪声块比，其互相差值为3dB、10.5dB。二、选择激光器的工作点系统设计时最先考虑的问题之一就是回传激光发射机的RF输入电平，它决定了OMI，一要考虑对付噪声，希望提高OMI，二要考虑削波失真，这又决定了RF电平的上限。那如何评估一激光器呢？有两种方法：（一）噪声槽测试（二）双频测试RF功率分配（一）噪声槽测试

我们关心的是在某一噪声功率比（NPR）时的RF输入范围，即动态范围，有理论指出，一个激光器的动态范围还决定于光纤的光损耗而不是分支损耗。用此方法可衡量激光器的性能。一般要使激光器要达到15dB的动态范围。（二）双频测试由两信号f1、F2加到反向激光器上，观察其互调产物，确定互调迅速增大时的信号功率Ecr为产生削波的功率，由峰值因子可知，加其它的噪声信号时，其总功率应小于Ecr-7.5。三、在不同的应用中分配RF功率我们采用每Hz固定功率的原则进行功率分配

例：发射机的总功率为45dBmV总加载带宽35MHz≈75dB每Hz功率：-30dBmV/HzRF功率分配其中每Hz固定功率的分配原则有至少五个方面的好：1．不管带宽如何，所有的服务具有相同的C/N，测量时也没必要指定带宽。2．当频道适当设定后，在频谱仪上观测到的频谱看来很平坦。3．功率分配方式简单。4、如信道受到的侵入汇聚噪声少，分配的总功率也少，宽的信道受到的侵入多，分配的总功率也多。5．回传通道自动的把功率容量留给了以后要增加的服务

。同时也有几点要注意：1、给所有的服务提供相同的C/N，并不见得是最限好的方案。2．某些应用端的发射机可能不具备足够的输出功率。3、留给未来的功率容量也许是一种浪费。RF功率分配HFC双向网络设计总体考虑电缆分配系统(接入网)是双向HFC网络成功与失败的关键

建议同轴网设计采取两个原：按双向业务设计网络拓朴。按双向业务选择设备，对暂不开通双向业务的小区可按单向广播选择设备，但适当考虑设备的双向升级能力。HFC双向网络设计系统考虑回传增益的变化和回传通路损耗的不一致。汇集噪声造成上行信号CNR值严重下降,可能造成整个信号通道堵塞。汇集均衡电平差异过大，即使CMTS调整Cablemodem的输出电平也难以达到各用户电平上行到前端后保持一致。在同轴分配系统设计中，尽量少用大衰减的分支器，是解决“汇集均衡”问题的有效措施之一。HFC双向网络设计系统考虑等功率分配数字调制信号与模拟调制信号的测量不同。功率和电平的关系放大器的增益削波失真与加载功率有关HFC双向网络设计系统考虑一、回传通路损耗的差异。HFC双向网络设计系统考虑（一）、家庭布线和分支损耗还要考虑网络终端设备的互相干扰，固引入高通滤波器。（二）、接入电缆的长度（三）、信号分配网系统分配网系统是按正向，750MHz和860MHz的衰减量进行设计的。以保证达到各分支分配器出口时高端的电平相等。而对仅向65MHz信号而言，其损耗值是相当的不同。一般会在10-17dB左右。HFC双向网络设计系统考虑（四）、系统的平坦度：（五）、热变化：（六）、光纤链路损耗：（七）、前端接收机的精度：（八）、总的差别为：45dB左右，其中主要是用户室内电缆和分支器，以及正向分配网设计的结果。HFC双向网络设计系统考虑二、回传路径均衡。主要是减少侵入的噪声。三、回传均衡的一些变通。回传均衡的目的主要是改善动态范围和减小侵入噪声。（一）、反向阻断定滤波器： 非常有效，但有局限性。（三）、用户端的分离措施总结：以上的几种方法都可明显减少侵入噪声，但要强调系统必须处于高标准建造和维护的条件下，否则不会达到设计效果，当然系统的设置也非常关键。回传通路的损耗差异需要减少，使用户的应用更为有效。可以采用分支分配器均衡器，可明显降低侵入噪声干扰。可有几种变通方法用于回传通路损耗的均衡。需要解决户内的隔离问题，可改善器件或采用滤波。HFC双向网络设计系统考虑HFC双向网络设计系统考虑针对应用业务的设计评估线路容量为将来的扩容进行经济的设计（一）节点分割（二）网络结构（三）频率搬移技术（四）提高带宽效率（五）增加回传频谱各种回传应用的具体要求频谱划分HFC双向网络设计思路上行调制方式的选择增强电缆线路的屏蔽和减少光纤节点的用户数量对解决问题有一定的效果，但最根本的是应采用抗干扰性强、频带利用率高的传输技术来克服噪声与干扰带来的弊端。

CDMA与S-CDMA多用户产生的多址干扰S—CDMA技术是通过测距和均衡校正两项措施来达到同步的要求。我们认为，基于S-CDMA技术的传输方式有其独到的长处。HFC双向网络设计思路接入方式的选择CableModem直接到户优点：专线接入，上网快捷高速，用户计算机可24小时停留在网上，用户可以随意发送和接收数据，用户可根据自己需要开机上网。不需要铺设五类线，减少施工工作量、节省用户室内走线。缺点：单户安装成本较高，汇流噪声偏高。

CableModem直接到户HFC双向网络设计思路CableModem到单元

优点：降低了每户成本，减少了网络改造的工作量，不仅缩短了CableModem的回传线路，而且有效隔离了家庭噪声干扰。缺点：CableModem长期连续工作。CableModem的发热和夏季高温，可能影响系统寿命。而且多用户同时上网时，造成速率下降。另外，原来由用户自己保管的CableModem，现在必须由有线电视台来统一保管。既要防盗，又要维护，增加了有线电视台的工作量。CableModem到单元HFC双向网络设计思路无五类线接入方式

优点：通过电视/数据信号合成器—TDcombiner（TD混合器）进家庭不需重复架设五类线，使用现有的有线电视同轴电缆进户，用户终端换成用户分离器即可，实现了一线多用，形成网络的质变。缺点：增加了多个无源器件，从而增加了大量的线路接头，给网络带来了更多的不安定因素和故障点。一次性投资较大。另外，同样存在着必须由有线电视台来统一保管CableModem的问题。无五类线接入方式HFC双向网络设计思路我们认为，上述三种模式可以同时试用，通过试点小区的试验，总结出最适合自已的模式，然后再大面积推广。

HFC双向网络设计思路单元集中分配模式与分支分配模式的选择

分支分配模式优点：应用历史长，无论是设计理论还是分支分配器质量都已比较成熟可靠。不少有线电视台还专门制定了分支分配模式的设计模板，便于大规模统一设计和施工。分支分配模式节省电缆，施工工艺成熟。缺点：使用分支分配器多，连接件多，从而增加了回传噪声侵入点，增加了发生故障的概率，也就是说，增加了网络的不稳定因素。另外，分配箱相应增多。分支分配模式HFC双向网络设计思路单元集中分配模式

优点：使用器件少。减少了连接件，从而减少了回传噪声侵入点。我们知道，有线电视系统85%的故障是由电缆接头引起的，连接件的减少有利于降低故障率，提高网络运行的可靠性。缺点：施工工艺不够成熟，增加了施工难度。另外，单元集中分配模式用电缆量稍多。

我们认为单元集中分配模式是发展的趋势。如在施工工艺上想些办法，单元集中分配模式不失为一种好的模式。建议在楼房集中地区采用单元集中分配模式，在楼房分散地区采用分支分配模式。单元集中分配模式HFC双向网络设计思路光站与RF放大器的选择

从目前国内CATV系统HFC网络中光站与RF放大器的应用方式看，主要有以下三种模式：光站四路高电平（108dB）直接带用户，无源分配系统采用单元集中分配方式或分支分配方式。光站输出后接一级延放，一级用户单端放大器，无源分配系统采用单元集中分配方式或分支分配方式。光站输出后接一级四端口电站,或两端口电站,无源分配系统采用单元集中分配方式或分支分配方式。从发展趋势看，第一种方式最有生命力。HFC双向网络设计思路光站的选择