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湖南有线长沙网络有限公司HFC网络技术介绍培训文档运维部2013年7月内容提要一、数字前端系统部分二、HFC网络原理部分三、接入网部分第一数字前端部分信号系统CAS子系统EPG子系统BOSS子系统监测子系统信号系统1、信号接收子系统该系统负责数字电视节目信号源的接收，主要包括3部分：集团信号接收、卫星信号接收、模拟光信号接收等。其中集团信号接收采用中兴波分复用系统，目前传输容量为8Gb/s，带双环自愈功能；卫星接收采用同洲电子的CDVB5100CI+接收机，带非法信号干扰检测及自动关断功能，接收机采用N+1备份方式（当N＞10时，采用10+1）；模拟光接收主要接收省内部分频道信号，具有双链路、双通道备份。信号系统2、信号处理子系统该系统负责数字信号的复用、调制等处理，主要采用美国哈雷公司的编码器、复用器、调制器等系列设备，设备比较先进，同时采用N+1备份方式，保障系统可靠稳定。CAS系统CAS系统该系统负责数字信号的加扰和加密处理，按百万级用户容量设计，目前采用的是北京永新视博与北京数码视讯2家CA同密，其中市区采用永新视博解密卡，部分县区采用数码视讯解密卡。CAS系统各服务器均采用双机热备方式，增强了系统的可靠性；同时，采用算法和密钥相结合的立体加密体系，结合了基于算法和密钥两种方式的优点，提高了系统的安全性。EPG系统EPG系统该系统主要负责用户收看数字电视进行导航，系统厂家是北京永新视博。服务器采用双机冷备方式，保障系统稳定运行。基本功能节目菜单：以“频道-时间”方式提供一段时间内所有电视节目信息。当前节目播放：从节目单中选择当前的节目进行播放。BOSS系统BOSS系统该系统主要负责数字电视用户管理、业务订购等功能，按百万级用户容量设计。各服务器和数据库均采用双机热备，保障系统安全及用户资料安全。支持按次、按月、按年等多种业务订购模式。并提供一系列对外接口，便于与银行等对接。监测系统监测系统采用北京博汇分画面监控系统，对播出节目进行指标监控，一旦节目出现黑屏、静帧、音量丢失等情况，系统会提供声光告警进行提示，提高故障发现效率、减少值班人员压力。另外，配备2台码流分析仪，以便对信号指标进行测试与监控。信号输入部分信号处理部分信号输出部分TS矩阵解扰器数字卫星接收机备份单元备份单元MPEG-2编码器MPEG-2编码器MPEG-2编码器编码器备份单元DS-3适配器适配器备份单元播控服务器交换机节目库服务器视频服务器VOD/NVOD服务器SI/EPG发生器节目采编工作站数据广播系统节目磁盘阵列SDHAVAVAVAV复用器QAM调制器传输流处理器QAM调制器复用器QAM调制器QAM调制器复用器复用器QAM调制器备份复用器备份QAM调制器复用器加扰器备份加扰器加扰器加扰器模拟电视频道CA系统BOSS路由器交换机系统管理部分BOSS操作端DVB-C数字电视前端原理图光发射机混和器第二HFC网络部分什么是HFC网络HFC网络的特点什么是HFC网络HFC即HybridFiber－Coaxial的缩写，是光纤和同轴电缆相结合的混合网络。HFC通常由光纤干线、同轴电缆支线和用户分配网络三部分组成，从有线电视台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。接入网部分干线网部分1550nm网络结构目前双向网络其实包括两个部分：1550nm光纤到楼和EPON到楼+EOC入户，统称1550nm+EPON系统，一个完整的1550nm光传输广播系统，无论是大中城市的城域网络、还是市县（县相当于一个分前端）联网，主要包括三个部分：总前端；分前端；野外光接收。总前端1550nm系统结构在总前端，必须具有1550nm外调光发射机、EDFA光放大器、为了设备保护的光开关、光功率分配的光分路器，其系统图有如下几种A、切换后放大，保证光发射机的1+1热备份其中两台光发射保证型号、指标一致，避免切换后后级指标出现波动；光开关除了检测光功率，还具备检测射频信号功能，避免射频丢失或指标降低而光开关不切换的情况发生B、放大后切换，保证了光发射机和EDFA的１＋１热备份这样无论是光发射机还是EDFA出现故障，主路信号还是能继续提供光信号，避免总前端设备故障而导致的后级设备频繁切换。分前端1550nm系统结构在分前端，包括市县联网的县级前端、或县乡村网络中的乡级前端，包括光开关、EDFA、及光分路器等设备，其系统图有如下几种：A、主备信号切换后放大，保证线路的环自愈B、主备信号放大后切换这样至少有两个好处，一则输入EDFA的光功率更大，进一步保证了末级的各项指标；再则此级EDFA实现了1+1备份，进一步保证了系统的可靠性当然有的分前端用户可能很多，一台EDFA根本无法完全覆盖，那么一台EDFA究竟可以覆盖多少用户？如果不够怎么办？分析一台EDFA覆盖的用户数，可以从如下几个方面考虑：输出光功率，目前市场上销售的EDFA，稳定可靠的最大输出功率为23dBm；覆盖光接收机数量,而覆盖光接收机的数量由连接的光分路器端口确定，在光纤到楼的网络改造中，选择4、8、16、32等分的PLC光分路器；信号分配覆盖如果在分前端的一级光分路器选择8等分，衰减11dBm，加上链路衰减1dBm，则到小区剩余11dBm，在小区继续选择一个8等分，加上接头等其它损耗，光接收机按-1dBm接收，在楼栋光接收机的接受范围，即一台EDFA覆盖8*8=64台光接收机。而覆盖64台光接收机的光分路器组合还有2*32=64、4*16=64、4*4*4=64等几种组合情况，可以根据光缆资源和小区楼栋数量，酌情选择。现在楼栋光接收机的接受光功率都能做到-7dBm正常接收，那小区里选用16等分的光分路器，多衰减3dBm，使接收机按-4dBm接收，留3dBm余量，也是一个比较理想的考虑，那么一台EDFA覆盖8*16=128台光接收机而覆盖128台光接收机的光分路器组合还有4*32=128、4*4*8=128等几种组合情况。目前大部分分前端用户过多，这就需要增加一级EDFA作驱动放大器，驱动多台覆盖EDFA覆盖用户，其网络结构图如下1550nm+Overlay插播技术：是在分前端通过增加1550nm直调光发射机，经过光复用器和前端传来的广播节目光信号耦合，进入同一光纤线路，一起传送给各个光节点，供光接收机解出所有信号的一种新技术，此技术的应用，极大地提高了频道资源的无限重复利用，满足增值业务对频道资源需求的爆发式增长。这部分详细系统图如下：1550nm插播技术介绍1、插播信号与主路信号的波长有一定间隔，光信号不相互影响，但由于EDFA放大光信号的非线性，要求间隔不能太大，不然经过几级放大后，两路光信号的光功率相差太大，使光接收机不能正确接收全部信号。2、插播信号与主路信号中的频道不重叠，光接收机进行光电转换后，如果两个射频信号有重叠，整个系统指标将急剧下降，导致无法正常收看。3、调整插播光信号的光功率，使得插播和主路光信号的比例合适，这样两路光信号彼此受到的影响最小。其中插播系统能够成功的条件为：1、传输设备A、光发射机B、光放大器C、光接收机D、光机光接收机操作简介公司常用光机品牌黄土岭机房山水洲城机房窑岭机房八一机房河西机房马王堆机房科大机房广电中心机房医科大机房9.1km2.23km7.5km4.45km8km光接收机操作----前端机房分布图5.458km光接收机操作---接收机和供电器光接收机操作光机的简单介绍按照习惯称呼我们喜欢把光工作站和光接收机统称为光机。其实光工作站和光接收机是有区别的。在同等条件下光工作站的输出端口输出电平一般要高于光接收机，在外观构造上光站也要明显大于光接收机，光工作站具有完备的功能模块（或预留插口），而光接收机由于采用小外壳，功能模块单元相对很小，主要功能仅是实现光电转换，即使有回传发射模块也相对较简单，光工作站经常都采用对关键的功能模块实现备份，最常见的也是最易发生故障的电源模块一般都有做备份，光工作站由于功能齐全所以造价较贵，它适合用于光纤到小区的设备要求，光接收机小巧灵活、造价相对要低更适合我们现在网络建设的光纤到栋和以后的光纤到户的需求。在下面的介绍中如没特殊说明我也会把光站和光接收机统称光机。光接收机内部结构光接收机操作按光机的基本构造可分为室内型和野外型两种，我们目前用的都是野外型光机。如按功能又可分为单向型和双向型，目前我们公司用的光机有单向型也有双向型。按供电方式有220V供电和60V供电。220V供电即直插式供电（一般这种型号的光机无法对电缆线路进行供电），60V供电即供电器供电。目前我们用的光机按输出口区分一到四路输出的分别都有使用。光接收机操作-----工作原理光机主要由电源、光电转换、电信号放大、均衡、可变衰减电路组成（有的还带回传发射模块、双向滤波器、网管模块等）。光机的下行工作原理大致如下（不同型号品牌的光机有所不同）：尾缆或尾纤进入光机与光机内适配器相连，光信号通过光接收模块进行光电转换转换为电信号，光接收模块出来的射频信号经一级推勉放大、衰减、预均衡后进入二级推勉/功率倍增放大（有的带有三级放大）、信号分配系统、各级间均衡（EQ）衰减（ATT）、滤波器后经输出口输出。光接收机操作—内部结构图光机的安装、使用及注意事项1）、光机安装应该做好防雷接地，接地电阻应小于4欧姆；2）、安装时应保持光纤接头清洁，多次插拔后应采用无水酒精及脱脂棉擦净，3）、不要将尾纤光输出端口直接对准人眼睛，防止激光对人眼的伤害，4）、无要求对外供电的输出口要及时将供电保险拔出，以免损坏线路源器件，5）、需要更换输出口625转接头的一定要将针头固定螺丝拧松再进行更换，更换完成后要及时将螺丝拧紧，6）、安装于野外的光机进行检修后，要拧紧外壳以防渗水，关闭外壳时要注意外壳不要压到壳内连接线，7）、检修过程中拔下的光机插件和连接线在检修完成后要恢复原样。光接收机操作光接收机主要技术参数光工作波长范围1100——1600nm我公司用的是1310nm和1550nm两种；在1310nm光波长处有最低的光色散，1550nm光波长传输会降低传输损耗。输入光功率接收范围-6~+3dBm，光功率太低输出电平达不到要求，模拟信号的CNR会急剧下降，数字信号的MER、BER也会劣化。光功率过高将引起模拟信号的CTB、CSO恶化，数字信号的MER、BER也会劣化，接收光功率过高还将有可能损坏光接收模块；光纤连接器：我们用的有两种FC/APC（圆头斜口）或SC/APC（方头斜口），尾纤头有明显的卡口，在拔插过程中一定要将卡口与适配器卡槽对接，不然将影响到光功率的正常接收；输出电平：不同的光机型号标称输出电平值有所不同，根据以往经验光机输出电平功率在96~108dBuV都属于正常范围，输出电平可根据线路需要进行调节；光接收机操作光机数字电视信号主要指标：接收信号光功率是指光接收机的输入光信号的强度，其单位为dBm。平均功率（电平）是指8MHz带宽内的总RF功率，测试点频率在被测试频道的中央。其单位为dBmV或dBμV。调制误差率（MER）是指误差幅度的有效值与平均矢量幅度的比值。比特误码率（BER）是发生误码的位数与传输的总位数之比，它分为BER(Pre-FEC)纠错前误码率和BER(Post-FEC)纠错后误码率；我们要准确把握数字电视传输网络质量的好坏，一般对平均功率，MER,BER这三个指标进行测量，64QAM调制下光机正常工作范围平均功率在96~105dB，MER大于34dBuv，BER小于1.00E-9，平坦度在4dB以内就可达到较好的图象效果，根据经验MER大于32dBuv，BER小于1.00E-7就可正常传输。光接收机操作常见故障判断与处理：光机故障有三种情况：一个是光机某路输出信号不正常，二个是整个光机输出信号不正常，三是几台光机输出同时出现不正常。光机某路输出信号不正常如果光机出现单一输出口不正常其它输出口正常，首先查看此单一输出口的对