CMTS上行入口對接頭老化對信號的影響

魯雪強

近年來廣電網絡進行雙向網改造，部分省份大面積鋪開DOCSIS 3.0的HFC組網。而廣電對于上行通道的頻譜規劃為5～65 MHz，基于現在的業務帶寬需求，配置單個上行通道參數為64QAM調制，則對通道的要求為上行信噪比＞28 dB，才能保證數據的穩定傳輸。大量增值業務都集中依靠雙向網絡，對網絡可用性要求很高。因為DOCSIS 3.0對上行通道的頻點數使用增加，相對以前單個上行頻點的噪聲容限下降，我們需要保障更大范圍的上行通道頻譜干凈。

筆者維護數個機房，近來發現有時某個上行通道信噪比會突然從35 dB跌落到20 dB左右。多次發現在進CMTS上行端口對接板處重上接頭可恢復通道信噪比。統計公司其他已投入使用的機房，近2年新建投入使用的機房基本沒有這個問題，其他老機房不斷出現該故障，使用愈久故障愈加頻繁。對噪聲來源位置也不確定，筆者深入該故障進行分析。

1 故障分析

機房回傳網絡結構：在HFC網絡中，用戶端小區光站上行信號進入機房上行光接收機進行光電轉換后，使用對接板上的頭子連接兩側的射頻線到CMTS上行端口。上行信號設定工作區為40～60 MHz段，內含2路上行信號。具體如圖1所示。

圖1 機房回傳網絡結構圖

2 故障解析

基于故障普遍性，選取3路經常出現故障的上行線路進行分析。由于軟件顯示上行信噪比跌落，筆者經過分析，認為進入CMTS上行端口的信號產生了變化。根據經驗，首先懷疑是用戶端傳回強噪聲。使用860場強儀多次掃描上行光接收機檢測口，根據自身實際網絡參數，設定參考電平75 dBμv。本地CMTS設備配置的上行為2路，中心頻率為46 MHz和52 MHz，帶寬3.2 MHz。在頻譜上行工作段40～60 MHz內未發現影響上行信號的噪聲，只有正常上行信號在進行突發傳送。此時排除了日常維護的機房外HFC網絡回傳噪聲，需要在網絡尋找其他故障點。

據多位維護人員反映，有時整理對接板處線路A點后，就在網管記錄上監測到通道信噪比跌落；之后觸碰或者重上對接頭故障均可消失，通道信噪比恢復正常。由此看來故障與接板處的線有關，而非上行光接收機的下端網絡噪聲。

在圖表B點位置，斷開CMTS上行端口，連接860場強儀使用頻譜監測。多次模擬搖晃圖表A點面板外的線后，有時在頻譜上監測到，4～100 MHz頻段有持續穩定的噪聲，特別是在40～60 MHz上行信號工作區強度達到40 dBμv。噪聲頻譜如圖2所示。

圖2 噪聲頻譜

重慶有線電視網絡股份有限公司CMTS上行信號入口電平設置60 dBμv，中心頻率工作在52 MHz，取噪聲強度40 dBμv。

根據公式計算：

60dBμv=1mv，40dBμv=100μv，S/N=10

信噪比20 LOG（Vs/Vn）=20 dB

故障時上行通道信噪比記錄低點在20dB處，找到的故障點和實際相符。

噪聲來源定位于對B點外，做進行下面2個試驗。

（1）將A點處射頻線更換為全新，未能避免觸碰產生噪聲問題。

（2）跳過A-B點之間的對接板，從上行光接收機輸出直連CMTS上行端口，任意搖晃不會導致通道信噪比變差。

說明噪聲來源為A-B點之間。仔細檢查該處，拆卸下對接頭，破開表面的注塑。

拆卸老化對接頭與全新對比如圖3所示。

圖3 老化對接頭與新對接頭的對比

可以發現拆卸下的使用5年后對接頭中間簧片已經嚴重變形，不能很好壓住射頻線針頭部分。接觸表面顏色也發黃，已出現氧化現象。從故障的原因分析，是由于噪聲引起的，此時我們推斷是空間的電磁雜亂信號通過老化接頭侵入了鏈路。采用加屏蔽的方式，用錫箔紙把故障接頭包裹起來，并用導線引出。當噪聲在頻譜上出現時，將導線接地，觀察頻譜噪聲明顯消失；斷開接地，噪聲再次出現在頻譜上。此時斷定噪聲來源就是老化接頭。

金屬簧片接觸表面附有氧化層，在兩接觸件表面就會產生膜層電阻。由于膜層為不良導體，隨膜層厚度增加，接觸電阻會增大。當線路接觸不良時，導體的電阻因接觸面減小而變大，根據熱定律，在該接觸處就會產生局部升溫，隨著溫度升高，該接觸處的電阻又繼續升高。線路匹配電阻發生變化，產生駐波反射等情況，影響信號質量。金屬簧片在熱和彈力的影響下，隨著時間增加發生不可逆的變形老化。

本地實驗中還發現對接頭簧片夾縫垂直地面安裝更容易在觸碰中產生噪聲。因為夾片已經變形，地心引力下，夾片接觸針頭更易松動，這也是對接板中的小部分容易出現噪聲干擾，而其他同期使用的對接頭更小頻率出現故障的原因。

推薦使用圓孔狀十字開口對接頭，可以完全咬緊針頭部分，也避免了安裝的方向問題。內部注塑也致密，如果使用此類型的對接頭可以有效避免平口簧片老化變形問題。

3 結語

重慶有線從2005年開始雙向網建設，2012年開展寬帶大面積擴張。近年的維護發現，老舊小區下的HFC網絡接頭老化受潮產生噪聲屬于主要故障，都是更換后網絡噪聲消除。新建小區開通后器件類引入噪聲故障基本沒有，主要是接頭未安裝到位的侵入噪聲。對比可知，機房和小區使用接頭要注意使用年限并定期檢查更換，行業經驗為3年更換一批易老化的部件。

參考文獻：

[1]高 宗 敏 ．DOCSIS 3．0-- 第 三代電纜數據傳輸系統[J]．有線電視技術,2011(10)．