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1、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N10时，采用10+1）；模拟光接收主要接收省
2、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
3、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
4、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,SDH,AV,AV,AV,AV,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
5、 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,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Hybrid FiberCoaxial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
6、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
7、证了光发射机和EDFA的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
8、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
9、*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
10、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
11、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,9.1km,2.23km,7.5km,4.45km,8km,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
12、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
13、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
14、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
15、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 11001600nm 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
16、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96108dBuV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dBV。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
17、(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96105dB，MER大于34 dBuv，BER小于1.00E-9，平坦度在4 dB以内就可达到较好的图象效果，根据经验MER大于32 dBuv，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应衰减
18、片和均衡片是否有插和接触是否良好（可与正常输出口的衰减片和均衡片对换以判断衰减片和均衡片是否损坏），如衰减片和均衡片故障则进行衰减片和均衡片更换，如果衰减片和均衡片正常那就有可能是光机分配系统或此单一输出口的放大系统出现故障，此种现象将光机更换进行反厂维修。,整个光机输出信号不正常,220V市电故障：220V电源故障主要包括市电外线停电（重新更换接电点或发电），光机接市电电源连接线接触不良（当接触不良时使用万用表空载测量电压在正常范围，但带负载后电压就会急剧下将降，从而引起光机无法得到正常工作电压。对电源接线头进行检查更换），光机接市电电源连接线老化引起断路（市电、电源接线头正常，光机端插座无
19、测量电压或有几十伏电压，无测量电压说明火线或火线零线断路，有几十伏电压说明零线断路，重新布线或对断点重接）。,市电正常，供电器故障：供电器正常输入电压180V260V，输出电压54V68V，供电器正常情况指示灯在开关开启下会亮红色指示灯，如果指示灯不亮，查看供电器保险是否正常（保险烧坏时，要查明什么原因引起，看是不是馈电线路短路或市电不正常引起，排除故障后进行保险更换。保险正常指示灯不亮，可能是供电器元器件损坏，更换供电器）如果指示灯亮保险正常的话无电压输出，查看是不是625转接头损坏或浪涌电压保护器击穿（更换转接头或拔除击穿浪涌电压保护器）。,供电器正常,光机故障：光机电源指示灯（POWER
20、 LED）不亮，查看供电器至光机馈电连接线、馈电625转接头、光机馈电保险是否正常，馈电连接线跟625转接头容易出现接触不良的故障（表现为光机无工作电源或光机信号时有时无），光机馈电保险烧坏要先检查是不是馈电线路短路引起排除这几种情况就有可能是光机内部电源系统出现故障，如电源模块坏、内部电源连接线断开等（有些光机型号可以进行电源模块更换，不能更换的将光机反厂维修）电源系统正常、信号源正常情况下光机信号偏高、偏低、无信号输出或指标不正常，先检查光功率、各插件接触、连接线连接是否正常。光机信号偏高、偏低进行适当的增减衰减、均衡量以达到正常，如果光机信号过低无法调节的话可能是放大模块出现故障；光机无
21、信号输出或指标不正常先查看光功率指示（OPT）是否正常，一般情况下光功率正常时指示灯亮绿灯，不正常时亮红灯，最简单的判断方法是将尾纤头拔出观察光功率指示灯有无变化（光功率指示灯多位于尾纤接口适配器旁），当光功率正常时查看各插片，射频连接线是否有损坏，元器件损坏时更换已坏元件以达到正常。,几台光机输出信号同时出现不正常,首先查看光缆是不是被损坏，最简单的方法是通过查看光功率指示灯就可以进行判断（上面已有介绍），也可通过光功率或光时域反射仪进行测量。当光缆正常时就需检查前端机房光传输设备是否正常。,第三 接入网部分,HFC光站+放大器网HFC光接收机网P2P点对点宽带网EPON网络,第一种网络：H
22、FC光站+放大器网,光站,过流分支器,过流分配器,放大器,集中分配器,-12,-12,-12,-7,-7,-7,-12,-12,-12,-12,-12,-12,说明：湖南有线光信号送至小区光工作站（安装在弱电机房或室外光站箱，一般有四个输出口），光站的输出接-12电缆到过流分支器（衰减10-24dB可选），过流分支器的输出接-12电缆到放大器（二、三输出可选），放大器的输出口接-12电缆到楼栋前单页手井（900*600mm）内的过流分配器（进为-12针接头，出为625针接头，在室外时要求套热缩套管），过流分配器的输出接-7电缆到单元内集中分配器，集中分配器的输出接-5电缆到用户终端面板（也有可
23、能是智能箱、串接面板，按技术部测试结果，数字电视面板最好采用F头输出面板）。,光信号,终端面板,HFC放大器带用户线路图,-12,-12,-12,-12,-7,-7,-7,-7,-7,-7,-7,-7,-7,-7,-7,-7,-12,-12,放大器,第一种网络检测程序遵循从终端往前端方向逐级检测原则，终端输出电平603dB，集中分配器输出电平683dB，过流分配器输出电平883dB，放大器输出电平1003dB。无信号时检查线路和电路通断情况，放大器网络一般会采用在光机或一级放大器处向下馈电的方式。,第二种网络：HFC光接收机网（取消放大器）,过流分配器,光接头盒,集中分配器,-12,-7,-7
24、,-7,-12,-12,F4,F4,F4,F12,光交接箱,光接收机,终端面板,说明：湖南有线光信号送至小区光交接箱，光交接箱内设光分路器、光配线架，配线大芯数光缆经光缆接头盒点对点接续，经四芯光缆到光接收机（二、三、四输出可选），光接收机到用户终端的线路与第一种情况放大器到用户终端的线路相同。,光信号,HFC光接收机带用户线路图,-12,-12,-12,-12,-7,-7,-7,-7,-7,-7,-7,-7,-7,-7,-7,-7,F4,光接收机,第二种网络检测程序遵循从终端往前端方向逐级检测原则，终端输出电平603dB，集中分配器输出电平683dB，过流分配器输出电平883dB，光接收机输
25、出电平1003dB。无信号时检查线路和电路通断情况，光接收机的供电一般采用AC220V直供和供电器AC60V供电两种方式。,第三种网络：P2P点对点宽带网,楼道交换机,光接头盒,用户盒,UTP,F4,F4,F4,F12,UTP,UTP,UTP,UTP,UTP,二层汇聚交换机,三层中心交换机,光信号,说明：湖南有线光信号送至小区弱电机房光纤配线架，经光纤跳线连接三层交换机光纤模块。机房引大芯数光缆到光缆接头盒（设在单页井或室外箱内），从光缆接头盒引四芯光缆到楼栋中间单元二层汇聚交换机（光纤的连接通过光缆终端盒、光纤收发器或光模块），从二层交换机引野外超五类线到相邻楼道交换机，从楼道交换机引室内超
26、五类线到书房的数据终端用户盒。,点对点宽带网线路图,F4,F18,光缆接头盒,野外UTP,野外UTP,野外UTP,F4,野外UTP,野外UTP,野外UTP,F4,野外UTP,野外UTP,野外UTP,F4,野外UTP,野外UTP,野外UTP,第三种网络检测程序遵循从终端往前端方向逐级检测原则，首先用自带笔记本电脑检测网络情况，排除用户电脑因病毒和软件原因所引起的故障；随后逐级检测楼道交换机、汇聚交换机、中心交换机的输出口网络状况。网络不通时检查线路和电路通断情况，看各级有源设备的通电情况。,第四种网络：EPON网络,楼道交换机,光接头盒,用户盒,UTP,F4,F4,F4,F12,光交接箱,ONU
27、,UTP,UTP,UTP,UTP,UTP,光信号,说明：湖南有线光信号送至小区光交换箱。光交接箱引大芯数光缆到光缆接头盒（设在单页井或室外箱内），从光缆接头盒引四芯光缆到楼栋中间单元ONU（光纤的连接通过光缆终端盒、光跳线或尾缆），从ONU引野外超五类线到相邻楼道交换机，从楼道交换机引室内超五类线到客厅的电视/数据终端用户盒。书房的电脑要上网时可以通过增加HUB（已布五类线）或增加无线路由器（没布五类线）方式解决。,EPON线路图,F4,F18,光缆接头盒,野外UTP,野外UTP,野外UTP,F4,野外UTP,野外UTP,野外UTP,F4,野外UTP,野外UTP,野外UTP,F4,野外UTP,
28、野外UTP,野外UTP,第四种网络检测程序遵循从终端往前端方向逐级检测原则，首先用自带笔记本电脑检测网络情况，排除用户电脑因病毒和软件原因所引起的故障；随后逐级检测楼道交换机、ONU的输出口网络状况、ONU的输入光功率。网络不通时检查线路和电路通断情况，看各级有源设备的通电情况。,IP,CATV,OLT,网管,RF（同轴）,分光器,FE,数字电视STB,ONU,1490nm,1310nm,FE,光接收机,光纤,1550nm,分光器,光纤,光放大器,前端机房,分前端机房,小区交接箱,楼栋,户内,现行新建接入网状况,说明：公司现行接入网为前面所介绍第二种网络HFC光接收机网和第四种网络EPON网的结合，现阶段公司新建小区的接入网络为两套完全独立的物理网络：一套为HFC有线电视下行网络，采用1550nm传输系统；一套为EPON数据网络（采用1490nm下行，1310nm上行传输系统）。两套网络在光接收机前的光缆共用（同1根光缆内取两芯分别传送不同信号），EPON网络在光接收机处设接头盒。光接收机以下全部为双线（同轴电缆+光缆、同轴电缆+超五类线），一直到进户。,分布式交换机更高密度、更高容量、更强业务能力，集成EPON OLT功能,EPON设备组成（OLT设备）,谢谢各位,
