HFC双向网络回传通道的设计

《中国有线电视》2005(08)C H I N A CABLE TELEV I SI ON#网络建设#HFC双向网络回传通道的设计t熊承国(无锡路通电子技术有限公司,江苏无锡214063)摘要:详细介绍了回传通道设计中采用的每H z带宽恒定功率法,指出回传通道设计的主要任务与目的,提出对回传通道性能通过NPR测试进行评价的建议。

关键词:反向激光器;噪声功率比;回传通道中图分类号:TN943.6文献标识码:B文章编号:1007-7022(2005)08-0765-12The Design of HFC B-i Net work Return Patht X I O NG Cheng-guo(W ux iLutong E lectronic Techno l o gy Co.,Ltd,Jiangsu W ux i214063,Ch i n a) Abst ract:W e have proposed the deta il e d i n troduction of constant po w er per H z(bandw idt h)m ethod i n retur n path desi g n,as w e ll as t h e m a j o r task and purpose o f return path design.W e have also presented the adv ice o f eva l u ati n g the perfor m ance o f retur n path v ia NPR test i n th i s article.K ey w ords:retur n laser;NPR;return path回传通道的设计计算与正向通道的设计计算有很大差别。

回传通道的设计主要包括前端信号的分配与合成、回传光纤链路的设计计算、电缆分配放大链路设计计算、无源分配网络的设计计算及回传通道的噪声特性估算等5大内容。

在正向通道设计中,我们主要考虑:(1)在相邻放大器站点之间实现单位增益(0 dB);(2)力求保持传输信号质量劣化最小,并满足国标要求;(3)追求系统的最高性能/价格比。

在回传通道设计中,除了必须满足以上要求外,还应该同时解决如下几个问题:(1)系统设计所遵循的标准;(2)网络拓扑结构的变化)))从树枝型拓扑结构变为多级星型拓扑结构;(3)根据数据传输速率(或占有带宽)的要求决定光节点覆盖的范围(250~2000户/每节点);(4)网络的业务内容和频率资源的分配;(5)RF功率分配:按各种业务占有的带宽分配回传信号的功率(每H z恒定功率法);(6)确定反向激光器的RF激励功率;(7)电缆分配网络的设计计算;(8)前端设计;(9)回传链路NPR的估算。

1回传通道设计的依据回传通道的设计主要遵循以下标准:中国有线电视行业标准GY/T180-2000《H FC 网络上行物理通道技术规范》;国际标准I E C60728-10《电视和声音信号的电作者简介:熊承国(1942-),男,高级工程师,多年从事有线电视产品研发与网络技术研究。

765图1 对称分配入户方式(正向通道)拓扑结构示意图缆分配系统》第10部分:回传信道系统性能;I EC60728-7-1《H FC 户外设备状态监测》:物理层规范;I EC60728-7-2《H FC 户外设备状态监测》:MAC 层规范。

需要指出,在行业标准GY /T 180-2000中尚有一些技术问题有待研究并给予必要的说明或修订,否则,在回传通道设计或调试中,可能引起歧义或导致不当调试,例如:在该行业标准文本中,将侵入噪声、脉冲噪声、热噪声统归为汇集噪声,并且未计及组合互调噪声,标准中提出的测量方法也不能保证将侵入噪声和脉冲噪声功率与热噪声功率同时可靠测量以得到规定的测试指标。

该标准测量方法还规定了一项用户端口保护隔离能力测量方法,但在技术指标中并未规定该项指标的具体要求,不知是什么原因,从描述看,该项测试应该是测量三态开关或用户寻址关断开关的关断能力。

在通道串扰比的测试方法中,注入信号为扫频仪RF 输出120dB L V 连续波,有待对信源二次谐波和反向激光器在高激励下二次失真产物的影响进行验证。

现在,将I EC60728-10的反向通道性能要求摘出,以列表形式(见表1)提供。

2 双向HFC 网络的拓扑结构表1 利用符合ES 200800(QPSK 的C 级)参考信号的系统性能规范参 数要 求载噪比\22dB(BW =1.544MH z)频响(窄带)[2.5dB /2MH z 频响(宽带)[8dB (注)载波多重干扰比\22dB(BW =1.544MH z)脉冲噪声失真在考虑中载波哼声调制比\7%(-23dBc)回波[15%群时延变化<300ns(BW =2MH z)频率误差?30k H z注:适用于f m in +5MH z 到f m ax -5MH z 频段,此处f m in 和f ma x 分别是回传通道的最低和最高标称频率,为了衰减干扰信号而使用的高通和低通滤波器的拐点就在这两个频率(f m i n +5M H z 和f max -5MH z),因此这两个频率之外不能用于传输信号而不作要求。

从改善回传通道的信号传输质量出发,双向H FC 网络的拓扑结构应该从传统的树枝型变成多级星型,采用对称分配入户方式,如图1所示。

图1中,斜线左边的数值表示正向传输的模拟电视信号的图像载波电平,斜线右边的数值表示C M 回传数字调制信号在3.2MH z 占有带宽内的功率,这样的拓扑结构对于回传通道性能的改善是十分显著的,因为:(1)解决了回传通道中电平均衡的难题,回传通道调试工作量大为减少;(2)大大减少了RF 接头的数量,系统可靠性得到显著提高;(3)侵入干扰点大大减少,因而使侵入噪声明显降低;(4)回传通道的NPR 将会明显改善(回传信号始终保持在)个合适的高电平上,远远高于侵入干扰和组合互调噪声的电平)。

多级星型网络拓扑结构H FC 网络的路由选择、节点位置的设置应考虑到网络未来能平滑升级,包括考虑今后可以方便地将1个光节点升级成2个、3个甚至4个光节点。

光节点的升级也可以考虑采用二级星型拓扑。

这样将大大减少前端或分前端的出纤数量,系统造价可明显降低。

在新建网络时,同轴入户分配网最好采用集中方式对称分配入户(即采用星型拓扑结构,用分配器分766熊承国:H FC 双向网络回传通道的设计 《中国有线电视》2005年第08期配入户)。

3光节点覆盖范围大小的确定光节点覆盖范围的大小直接关系到系统的造价、性能及性/价比。

有观点认为,光节点覆盖用户数的多少与回传信号质量的优劣关系不大,更有甚者说/1个光节点带5000~1万户也不会造成回传通道的阻塞0。

据了解,持这种观点的人在试验网络上进行验证时,将未开通双向业务的用户全部关断(将系统输出口或回传通道加上高通滤波器),这样,光节点所覆盖用户中未开通双向业务的那部分用户被完全隔离,仅仅试验了已经开通双向业务的那一小部分接入用户的回传通道性能,并不是光节点所覆盖全部用户的回传通道性能。

此外,这样做虽然对屏蔽来自用户端的侵入干扰有显著效果,但对未来开通数字电视节目、VOD等交互业务可能会带来麻烦。

进行双向H FC网络设计时,每个光节点覆盖的用户多少取决于分配带宽、每个用户使用速率、调制频谱效率、业务渗透率、业务使用因子等因素。

例1:分配给C M的带宽(5个信道,每信道3.2MH z): 5@3.2MH z=16MH z每个用户上行传输速率:128kbps(128k@8= 1024kbps)上行采用QPSK调制,频谱效率为2bps@0.9= 1.8bps/H z在每个光节点覆盖的用户中10%的人使用C M (业务渗透率)任何时侯均有50%的C M用户使用C M(业务使用因子)光节点覆盖的用户数=1.8@(16@106)/[(1024@103)@0.1@0.5]=563户(取每个光节点覆盖500户)我们认为,上述计算结果基本上符合双向H FC网络的实际情况,也为许多网络实践所证实。

当然,不同的网络或不同的设计思路得到的结果将会有较大的差异,每个光节点覆盖125户到2000户都有可能,不能笼统地说哪一种好哪一种劣,我们认为,每个光节点覆盖用户多少应根据实用性原则折衷考虑。

4网络业务内容和频率资源的分配双向H FC网络具有很宽的传输带宽,可以支持诸多的网络业务,如:(1)C M(电缆调制解调器):正反向传输速率明显不对称,特别适宜在H FC双向网络中应用;(2)CP(Cab le Phone电缆电话):正反向传输速率对称,但一般不提供断电通话功能。

还可提供优质可视电话及会议电话业务;(3)个人通信服务(PCS):用双向HFC网络作为PCS中继传输网,正反向传输速率对称;(4)网络管理系统(NM S)、VOD、CA等。

对于频率资源的分配,双向H FC网络的配置必须满足国标规定,随着数字电视业务发展速度的加快,正向通道的频率资源将会变得更加充裕。

按照相应国标GB/T6510-1996、行标GY/T106 -1999及GY/T180-2000的规定,目前HFC双向网络的频率配置一般应作如下考虑:正向模拟和数字信号传输通带:87~860MH zFM:87~108MH z 下行网管信息:108~119MH z下行模拟电视节目:120~550MH z下行数字信号:550~750(870)MH z上行信号传输带宽:5~65MH z上行窄带数据信道、网管信息:5~20.2MH z,58. 6~65MH z上行宽带数据信道:20.2~58.6MH z在进行回传通道设计时,要在给定的频率范围内,根据不同的应用业务来分配不同的带宽,从而保证回传信号回传到前端时,在回传光接收机的RF输出口上,各种应用业务均有大致相同的NPR和比特误码率。

当然,对于回传信道的低频段(5~20.2MH z)侵入干扰较大,不同的双向网络因为网络质量的差异,也会呈现不同的噪声本底,NPR也会差异很大。

5回传通道的射频功率分配众所周知,正向通道和回传通道所传输的信号性质不同(正向通道目前主要传输模拟电视信号,回传通道传输的是抑制载波的数字调制信号),因此,正/反向通道信号电平(功率)的计算和测量方法完全各异,具体情况如下:正向通道:采用最高频道的图像载波电平为参考电平;回传通道:采用信号功率和噪声功率比来描述信号传输状况;信号功率=信号功率谱密度(dB L V/H z)+10lg BW(H z)正因为回传通道传输的是抑制载波的数字调制信号,所以就产生了在回传通道采用每H z带宽恒定功率法进行RF功率分配的设计和调试方法。