HFC网络CMTS技术培训

HFC网络CMTS技术培训广电网络双向改造技术培训提纲HFC网络CMTS基本概念相关技术标准现有网络反向通道现状反向通道常见故障及调试方法CableModem回传调试工艺HFC网络HFC即HybridFiber－Coaxial的缩写，是混合光纤同轴电缆网。HFC通常由光纤干线、同轴电缆干线和用户分配线网络三部分组成，从有线前端出来的节目信号先变成光信号在干线上传输；到用户区域后把光信号转换成电信号，经分配器分配后通过同轴电缆送到用户。广西广电网络频道应用规划CMTS基本概念CMTS是线缆调制解调器终端系统的英文缩写，（CableModemTerminationSystem），俗称大头端。CMTS通过有线电视网发送和接收数字线缆调制解调器信号。它接收从用户的线缆调制解调器发来的信号，将信号转换成IP包，然后将信号按一定路由发送给ISP，连接Internet。DOCSIS标准1995年11月，美国主要的有线电视经营商和研究机构CableLabs发起MCNS（MultimediaCableNetworkSystem，多媒体电缆网络系统）合作组织，目的是建立一整套协议以在HFC网络上进行高速双向数据传输，为用户提供Internet等服务，同时使各个厂家的CM产品具有充分的兼容性。DOCSIS标准MCNS于1997年3月颁布了应用于HFC网的有线传输数据业务接口规范（DataOverCableServiceInterfaceSpecification，DOCSIS），定义如何通过电缆调制解调器提供双向数据业务。MCNS的DOCSIS1.0标准于1998年3月获得ITU（国际电联）通过，成为国际标准ITU-TJ.112B。为了能够进入欧洲市场，MCNS制订了适应欧洲情况的EuroDOCSIS。该标准的MAC层协议与DOCSIS1.0/1.1是一致的，只是物理层采用了欧洲关于频带划分等方面的规定。DOCSIS1.0和Euro_DOCSIS1.0DOCSIS1.0和Euro_DOCSIS1.0的后续版本分别是DOCSIS1.1和Euro_DOCSIS1.1，是为IP电话和其他对时间要求苛刻的业务提供标准，并对1.0版本中的QoS的功能进行了扩展，提供极强的误码前向纠错能力，并使CableModem系统具有更强的信道传输和抗HFC网络回传噪声的性能。2002年11月又推出了DOCSIS2.0版本，采用了A—TDMA（高级时分复用技术），提高了上行数据速率，下行速率不变。DOCSIS标准主要由以下几部分组成：SP-CMCI：CableModem与CPE之间的接口协议SP-CMTS-NSI：CMTS与数据网之间的接口协议SP-RFI：射频接口协议（CMTS和CM与有线电视网之间）SP-CMTRI：CM与电话回路的接口协议（基于单向传输的有线电视网使用）SP-OSSI：操作支持系统协议SP-DBS：数据安全协议DOCSIS标准主要支持在计算机网与有线电视网之间，以及有线电视前端（或HFC的光节点）与用户之间实现IP数据包的传输。其中，CMTS属于头端（局端）设备，可部署在有线电视网络的前端，也可以部署在双向HFC网络中的光节点。它在数据网与HFC网之间起网关的作用；CM（CableModem）是终端设备，介于HFC网与用户端设备（CPE：CustomerPremiseEquipment）之间；CPE包括PC机、IAD、工作站、网络计算机等。骨干网CMTSCableModemCableModemCPECPEInternet出口路由器CMTS接入示意图CableModemCPEHFC双向网HFC双向网CMTS广西有线广播电视网络建设规范2.网络建设规范2.3电缆分配网2.3.1新建或改造网络采用200~400户建立一个光节点，电缆网络采用树-星型结构，以无源集中分配到用户模式建设。2.3.2网络以模块化双向设计为主。室外分支、分配器采用防水过流型，分支损耗应≤14dB，接头采用5/8英寸防水掏空针形公制铝管电缆接头。下行通道集中分配端口数字信号输出电平为64±4dBμV（模拟信号为70±3dBμV），以确保系统输出口数字电平不低于50dBμV（模拟电平不低于60dBμV）。回传通道集中分配器输入端口到光工作站输入端口的电损耗应控制在30dB以内；宾馆、饭店和商务办公楼等单终端用户的回传通道电损耗应控制在40dB以内（含用户盒）。各回传通道内的用户电平差应≤±2dB。CableModemIP规划非常重要，必须兼容、预留新业务，如双向STB。CPEIP规划调整方便，兼顾DHCP和静态IPIP地址规划PPPoEWeb-Login客户端认证专用设备DHCPCM的授权管理CMTS的特性DHCPOptions82CMSNMPFilterCPE的管理反向通道基本概念反向通道一般指用户终端设备射频输出口到射频信号最终处理设备之间的网络通道。反向通道所包含的部分用户端：CableModem、终端用户盒、射频线路支干线：入户分配器、干线分支（配）器、放大器、光发射机、射频线路、光纤前端机房：光接收机、混合器、衰减器反向通道各部分的意义（作用）用户终端：反向通道的信号源。支干线：反向通道的传输通道，其作用在于在一定的标准内，将信号由“源端”传送的“目的端”。“目的端”：负责接收、处理由反向通道传送的信号。反向通道是HFC双向网络的重要组成部分。没有合格的反向通道，HFC双向网络将是一个美丽的残废！反向通道技术标准反向通道相关的技术标准DOCSIS1.0,1.1,2.0,3.0《HFC网络上行传输物理通道技术规范》（中华人民共和国广播电影电视行业标准GY/T180-2001）《广西有线广播电视网络建设规范》序号项目技术指标说明测量方法3标称上行端口输入电平（dBμV）105此电平为设计标称值，并非设备实际工作电平。注①6上行最大过载电平（dBμV）≥112三路载波输入，当二次或三次非线性产物为－40dBc时测量。7载波/汇集噪声比（dB）≥20（Ra）电磁环境最恶劣的时间段测量，一般为18:00～22:00；注入上行载波电平为100dBμV；波段划分见表2。≥26（Rb、Rc）(对CM业务要求CNR≥22)注①.设备实际工作电平按照设备的实际工作带宽和每赫兹（Hz）功率计算；105dBμV为35MHz带宽内满负载的电平，设备工作带宽为B，则实际工作电平为：（105－10log35÷B）dBμV。《有线电视860MHz双向HFC网络总体技术规范》对反向通道技术标准的理解HFC网络原先是基于传输模拟信号而设计的我们经常遇到的问题：制定反向通道技术标准时的现状：广泛采用的仪器是针对测量模拟信号设计的模拟信号的测量方法已经相当成熟，并被广泛掌握技术规范中为什么没有关于数字信号的相关指标？CABLEMODEM与CMTS之间是传输的数字信号，应该用什么仪器，用什么方法测量数字信号？理解反向通道技术标准的关键之一：通过模拟信号的传输指标，判断信道是否满足数据信号传输要求。反向通道主要技术参数工作频率范围：5—65MHz其中按照国家标准，分为Ra(5.0-20.2MHz)、Rb(20.2-58.6MHz)、Rc(58.6-65MHz)三个波段。目前绝大部分CABLEMODEM按照标准工作在Rb波段。信噪比、载噪比：S/N、C/NDOCSIS要求:大于22dB现有网络反向通道现状调制带宽（MHz）16QAM调制QPSK调制3.210Mbps5Mbps1.65Mbps2.5Mbps0.82.5Mbps1.25Mbps0.41.25Mbps0.6Mbps调制方式、调制带宽与传输速率对照表：反向通常见故障分析为什么反向通道容易产生信号问题？其中一个重要的原因是：在“星树型”网络中，由于网络的拓补结构决定了，噪声的汇聚效应，即：漏斗效应。一、噪声问题：特征：信噪比低于规定标准（当信号电平符合要求时）产生的影响：CABLEMODEM不能正常工作（数据丢失、“掉线”）、调制带宽低噪声的主要分类：1.器件噪声2.侵入噪声噪声的分布比例侵入噪声,80其他,20侵入噪声的主要来源电缆接头的连接电缆接头的连接电缆接头或连接器大量应用在分配网络中，从光接收机，放大器，分支、分配器，用户终端及两段电缆间的连接，接头的产品及施工的质量对射频信号的传输，特别对反向传输的噪声侵入会带来很大影响。连接器连接要求：电缆接头不良、接头松动、无防潮措施、水气侵入、接头被腐蚀会带来信号传输质量下降，标准要求连接器驻波比≤1.2（相当于反射损失21dB）反射系数8.9%。在野外的各种电缆及设备接续,适宜用针型防水接头,对于F型接头及非防水型接头要用热缩套管防水处理。接插件的氧化在接插件的触点有氧化层，作用象一个微小的二极管由于二极管的非线性引起正向信号的混频，差拍会落入回传频带！侵入噪声的一个重要特征：时域变化性。即时间不同，侵入噪声的范围及强度有所变化。典型的情况是：白天正常，晚上掉线侵入噪声示意图解决侵入噪声的主要方法：1.采用标准的终端用户盒2.避免接头松动3.分配（支）器空余端口的加终端屏蔽4.放大器、光收发器外壳屏蔽5.采用高屏蔽电缆6.可寻址分段控制集中分配器（江门）7.电视和数据滤波隔离器（江门）总结：提高网络抗干扰性二、反向通道信号电平问题特征：相关节点或链路的信号电平不符合设计要求影响：信噪比低于标准反向通道电平设计的准则单位增益正向设计要求单位增益即每个站点的输出一致，每个放大器用以补偿站点之间的损耗。因此各站点的输出口之间的增益为0dB（即1）谓之“单位增益”。回传路径同样要求单位增益因此，以下的观点是错误的：在用户端（反向通道启始端）注入测试信号，在分机房光接收机输出口（反向通道终止端）测量测试信号电平达到要求，则说明反向通道电平调试完成。正确的观点是：确保反向通道各个环节信号测试点电平均达到设计要求，此时反向通道正常实现单位增益。以激光器为例说明电平对网络的影响激光器的“削波”现象过高或过低的输入信号都将导致放大器的“削波”，降低网络信噪比。反向通道调试简介调试反向通道必备的用品：仪器：信号发生器、频谱仪（场强仪）图纸：竣工图纸、信号注入表信号注入表（建议采用的工作方法）回传光接收机测试信号记录表测量的常见问题1.如何测量信号的有效带宽（3dB）带宽2.选择测试信号注入点应注意的问题选择信号平均峰值N，则以N-3为被测信号带宽边界电平数值。测量所得带宽为有效带宽在定向耦合器件端口注入信号需要特别注意定向耦合关系。否则将导致测试结果不准确。错CABLEMODEM&CMTS可做为反向通道射频指标的实用测量手段CABLEMODEM&CMTS可测量的指标HFC下行信号上行信号CMTSCMCM作为下行信号的接收端、上行信号的发射源CMTS作为上行信号的接收端、下行信号的发射源CMTS可提供的检测信息1.CMTS输出信号电平（注意输出端口增加衰减器对信号的影响）2.回传端口调制方式3.回传端口调制带宽4.回传端口信噪比（注意与某个小区信噪比的区别）5.当前CABLEMODEM在线数6.某个CABLEMODEM当前部分工作状态CABLEMODEM可提供的检测信息1.下行信号（CABLEMODEM输入端）电平2.下行信号信噪比3.CABLEMODEM发射电平4.CABLEMODEM当前工作状态5.CABLEMODEMMAC地址6.MOTOROLACABLEMODEM可显示工作日志（LOG）MOTOROLACABLEMODEM内置信息面下行信号同步上行信号同步CM运行CM注册CM配置文件获得DHCPIP同步时间利用CABLEMODEM及CMTS检测时应注意的问题检测数值的准确度与信道在检测期间的利用率有直接关系。信道利用率越高，检测数值的准确度越高。这与设备的内部工作原理有关。目前厂家尚未提供检测数值的准确度与信道利用率之间的数值关系，但基本原理是：1.上行信道利用率越低（如，清早没有人在上网），CM