前端機房射頻鏈路的規劃、設計與運維

賴少武

（廣東廣電網絡清遠分公司 運維部安全播出室，廣東 清遠 511518）

前端機房射頻鏈路的規劃、設計與運維

賴少武

（廣東廣電網絡清遠分公司 運維部安全播出室，廣東 清遠 511518）

【本文獻信息】賴少武.前端機房射頻鏈路的規劃、設計與運維[J].電視技術，2014，38（20）.

緊密結合當前數字有線電視、高清互動電視系統傳輸的特點，通過對清遠分公司前端機房射頻鏈路的規劃、設計，提出鏈路安全優化方案及運維分析，并在最后提出了幾點建議，以供廣大有線廣播電視規劃建設、運維工作者參考借鑒，批評指導。

射頻鏈路；IPQAM；單點故障；電氣特性；安全播出

安全播出的重要性，是由廣播電視的特殊地位和作用決定的。在有線電視傳輸的各項工作中，安全播出是第一要務。中心前端機房的安全播出事關全局，而RF射頻鏈路的傳輸作為其中的一部分，其重要性不言而喻，某個單節點的纜線、接頭故障都會造成大面積的停播事故。因此中心前端機房建立一張安全、穩定、可靠、維護方便的鏈路傳輸網，是每個網絡公司所追求的目標。

1 中心前端機房射頻鏈路規劃

1.1 頻點及射頻端口現狀

清遠分公司經過幾年的網絡改造，全網已經實現862 MHz的雙向系統。根據有線電視系統的頻率劃分和頻道配置，擁有的下行頻率資源為93個。

現時，清遠分公司已使用的頻點信號分為廣播信號及窄帶增值業務信號。廣播信號有：股票信息及主應用占2頻點（1個RF端口）、EPG廣告下行信息占1頻點（1個RF端口）、保留6套模擬電視信號占6頻點（6個RF端口）、標清數字電視信號占17頻點（5個RF端口）、高清數字電視信號占11頻點（6個RF端口）、標清互動電視信號（未整轉成高清互動電視用戶，全網大概120戶左右，由于用戶數量很少，為了維護方便，節省IPQAM資源）占2頻點（1個RF端口）；窄帶信號有：CMTS下行信號占4頻點、高清互動IPQAM占12頻點，共占用頻點數為55個（廣播信號占據20個前端混合器RF端口），剩余頻點38個。

全網共提供6套模擬電視節目，112套標清數字電視節目、33套高清數字電視節目、10套音頻廣播。

1.2 鏈路的規劃思路[1]

一般來說，前端機房射頻鏈路的規劃與設計應考慮以下幾個方面：

1）信號的非線性指標（C/N，BER，MER等參數）；

2）應盡可能地以最大限度提高整個鏈路傳輸信號的能力；

3）應最大限度地提高網絡傳輸性能參數指標；

4）應盡可能地簡化鏈路結構；

5）消除單點故障，提高這個網絡傳輸的安全性、穩定性；

6）擴容綜合能力強、維護靈活等原則；

7）滿足光發射機的信號接入電平參數。

1.3 板卡選型

有線電視系統最根本的目的是要解決覆蓋問題，因此，由前端產生的復合射頻信號最終必須通過合理的混合、傳輸、分配網絡才能被準確、優質地傳送到千家萬戶。在中心前端機房RF射頻鏈路的傳輸中，無源器件和有源器件構成了整個傳輸網絡，其電氣特性決定了網絡傳輸質量的優劣。因此，對板卡的選型使用就顯得尤為重要。

2 中心前端機房射頻鏈路的設計

基于以上規劃思路，清遠分公司經過對多廠家設備板卡電氣特性參數、維護是否方便等原則進行檢測對比之后采用ADC公司生產的各型號產品。其板卡技術性能指標參數高（電平、隔離度等），整齊、規范，帶插損的接口及測試口（-20 dB）更是大大方便于運維；射頻前置放大器采用30 dB的增益，為以后前端廣播信號的混合、分配及擴容做預留。

經規劃設計RF射頻鏈路信號流程圖如圖1所示。

該鏈路的設計流程圖優勢如下：

圖1 RF射頻鏈路信號流程圖

1）大大的提高系統傳輸廣播信號的能力

前端混合器滿負荷共提供64路RF射頻信號接入，除去現有的20路RF信號，剩余44路冗余接口。根據清遠分公司市場部三年滾動規劃，到2016年，新增數字標清電視頻道72套，高清電視節目60套，標清電視每頻點復用6套節目（采用MPEG-2編碼方式），則需12個頻點，每個RF調制4頻點，占據3個物理端口；高清電視節目每頻點復用3套節目（采用H.264編碼方式），則需要20個頻點每個RF調制2頻點，占據10個物理端口，標高清共13個物理端口，12端口冗余，至此只剩下6頻點；頻點就是資源，資源就是效益。隨著未來電視技術的不斷日新月異，8接8的前端混合模式完全能夠滿足未來廣播業務的發展需求。

2）有效地消除廣播電視信號單點故障

該鏈路設計流程圖，采用完全對稱結構，1+1備份模式對廣播信號做到安全、穩定地傳送到各個分前端，中間某一條鏈路的故障都不會造成廣播電視信號的中斷。分前端機房采用射頻切換的保護方式，分別由兩臺光接收機從兩個不同光纖路由接收中心前端機房的廣播電視光信號，當主路光信號降低2 dB，RF射頻信號下降5 dB左右，切換器完成切換（切換門限值：±3 dB），確保廣播信號的安全傳輸。

3）信號接入靈活、維護方便

（1）廣播信號：對于廣播信號覆蓋全網，信號全部在前端混合器接入，混合器全部帶接口插損及測試口（-20 dB），信號電平的調節、維護方便靈活；

（2）窄帶信號：對于寬帶信號及VOD點播業務，由于在每臺光發射機前設置一個耦合器（上述設計流程圖所示，廣播鏈路損耗-1 dB，耦合鏈路損耗-12 dB），方便窄帶信號的插入，信號的建設、調整及維護都不影響廣播電視的安全傳輸，靈活接入，方便維護。

4）擴容方便

該鏈路設計流程圖，最大支持光發射機數量為4× 4×8=128臺，對于中小型前端而言應該是足夠覆蓋各個分前端及所屬樓棟用戶的規劃設計（分前端已經承擔了大部分用戶）；對于中大型前端，可把放大器之前的普通4分配更換成8分配，則最大支持光發射機數量增加一倍達到256臺，而由于有切換保護（切換門限值：±3 dB），鏈路損耗4 dB左右，直接觸發保護路由進行切換，鏈路廣播信號不變。擴容步驟如下：

（1）更換備路鏈路4分配為8分配；

（2）調試備路鏈路放大器增益，使主備輸出信號參數一致（調試過程信號傳輸完全滿足非線性指標）；

（3）切換切換器開關，選擇備路模式信號輸出；

（4）更換主路鏈路4分配為8分配；

（5）調試主路鏈路放大器增益，使主備輸出信號參數一致；

（6）切換切換器開關，選擇自動模式輸出。

3 鏈路的運維

3.1 廣播信號的運行維護

1）各個射頻調制器輸入到前端混合器的電平信號最好不超過調制器的最高門限，一般要預留（3±1）dB（清遠分公司采用112 dBμV的電平接入，普遍3 dB的預留）；

2）由于前端主備混合器采用完全對稱的1+1備份模式，輸入到前置放大器的主備各頻點信號電平要基本一致，確保切換器的安全切換保護；

3）輸入前置放大器的信號必須平坦，頻道間電平小于等于1 dB；

4）前置放大器的輸出電平設置一般不宜過高，會造成指標的劣化，一般不超過105 dBμV（清遠分公司采用101 dBμV的電平輸出）；

5）輸入到光發射機的信號（廣播信號及窄帶信號）電平一般在75～80 dBμV范圍（清遠分公司依據圖示鏈路設計，采用（78±1.5）dBμV接入）。

3.2 窄帶信號的運行維護

為了開展寬帶業務及VOD業務，節約頻道資源，需要對CMTS的下行與IPQAM信號進行物理分開，同頻傳輸。

1）IPQAM[2]

清遠分公司高清互動前端采用端到端平臺，高清片源碼率7.5 Mbit/s（采用H.264編碼方式），標清片源碼率3.75Mbit/s（采用MPEG-2編碼方式），IPQAM采用哈雷40G和北京數碼視訊設備，規劃頻點為12鄰頻（522～610 MHz），采用64QAM調制，每頻點調制帶寬38 Mbit/s，那么每個頻點可提供標清并發流為38/ 3.75≈10路[3]，加上每流開銷，單頻點約支持9路，即每個IPQAM RF射頻口能提供12×9=108個標清并發流；高標清點播片源比例按照1∶1計算，則碼率系數為1.5。

根據清遠分公司規建部實際規劃建設：

（1）當光節點規模是200戶時，一臺光發射機覆蓋4個光節點；

（2）當光節點規模是50戶時，一臺光發射機覆蓋4個或者8個光節點。

運維選擇最高值計算，則普通一臺光發射機覆蓋規模為800戶左右；根據市場部未來三年發展滾動規劃，清遠分公司到2016年高清互動點播報裝率達到40%，以清遠分公司運維實際峰值6%的并發率計算，則在線并發數峰值為1.5×800×40%×6%=28.8個，即IPQAM每個RF射頻端口最多支持接入光機數為108/ 28.8≈3.8臺，因此，清遠分公司采用4分配后接入（如圖1所示）。

2016年之后，隨著用戶報裝率的不斷增長，可通過以下方式進行調整：

（1）采用帶寬利用率更高的256QAM調制方式（對網絡條件要求比較高）；

（2）對IPQAM進行LISCENCE擴容，增加頻點帶寬；

（3）減少IPQAM的接入光機數。

2）CMTS（省略）

CMTS跟IPQAM的運維類似，此處不再贅述。

4 建議

1）在前端鏈路的建設過程中，應對所用混合器、分配器的各個端口進行電氣特性檢測，發現問題及時排除，如等到投入使用后發現問題進行更換會增加一定的工作量；

2）在對帶插損的混合器、分配器的使用過程中，應靈活地使用衰減片（因為每一個無源器件的端口損耗、鏈路的接口損耗都不可能保證完全相同）；

3）如圖2所示，由于此類機框密集度比較高，特別是雙向化改造采用CMTS+CM方式，建議在機柜空間滿足的情況下，機框與機框之間，板卡與板卡之間，端口與端口之間盡量相錯開，預留足夠操作的空間，能為以后的運維帶來很大的方便。

圖2 機柜示意圖

5 小結

廣東廣電網絡清遠分公司經過多年的探索，大膽吸取同行的經驗教訓，針對自身的網絡和業務特點，全面細致分析了射頻鏈路的各個環節，設計了不同的備份保障方案，并對方案進行了反復的優化。清遠分公司自優化前端射頻鏈路結構以來，信號傳輸穩定，維護方便，安全播出零故障。

[1] 劉劍波，李鑒增，王暉，等.有線電視網絡[M].北京：中國廣播電視出版社，2003.

[2]陳偉，李荊生，童曉光.IPTV與IPQAM體系架構及其關鍵技術比較研究[J].電視技術，2012，36（16）：41-44.

[3] 丁一，郭曉.IPQAM技術與應用[J].有線電視技術，2007（9）：78-80.

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TN943.6

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2014-06-08

賴少武（1982—），工程師，主研方向數字電視、高清互動電視系統、信號傳輸技術。