HFC網絡寬帶故障解決方法研究

張 彬，樊元壩

(天津泰達有線電視網絡有限公司 天津300456)

2008年CHINA-DOCSIC技術規范出現，兼容大型的 CMTS，在國內廣電運營商中普遍運用，經過10年的發展已經形成了完善的技術體系，穩定的雙向HFC網絡是CMTS傳輸的必要條件。隨著人們生活質量的提高，用戶對帶寬的需求也越來越高，在提高帶寬的同時還能夠保障用戶的體驗是目前各廣電運營商亟需解決的難題。

1 CMTS系統的優缺點

CMTS系統的優點是有效利用了廣電傳統的雙向HFC網絡，非雙向網絡可以在單向HFC的基礎上進行改造，配加回傳通道，且前期施工簡單，大面積覆蓋，低開通率的情況下成本較低，能夠實現快速接入，解決入戶難、施工難等問題；有統一技術標準，產品比較成熟，設備之間的兼容性高。缺點是CMTS下行帶寬承載帶寬有限，單條8MHz帶寬信道，在信號采用 64QAM 調制方式時，頭端共享最高速率38Mbit/s，可開通用戶少，可承載業務有限，大帶寬業務無法滿足。匯聚噪聲效應直接影響寬帶的性能，每年都要投入大量的人力物力資源維持網絡的穩定，保障用戶的寬帶體驗。

2 CMTS系統的常見的故障類型

CMTS系統常見的故障可分為出口問題、機房故障、基礎網絡傳輸故障、CM故障以及桌面維護。

2.1 出口故障

Cisco 7600路由器以上屬于出口類故障，通常有出口中斷、緩沖池故障、個別應用或 APP不能使用等。出口故障一般影響面較大，在較短時間內會有大量的用戶報修網絡中斷，報修用戶地址分布在不同前端所覆蓋的區域，基本可以認為是出口，呼叫中心應及時派單請相關技術人員進行維修。

2.2 機房故障

前端機房 7600路由器以下屬于機房故障，包括DHCP、TFTP、DNS服務器造成大面積無法注冊，上線及網速慢，CMTS板卡，光發光收模塊，射頻分配器混合器及連接線纜引起的衰減異常，信噪比低，正向 MER、BER值低等故障現象。通常也會有大量用戶同時報修，與出口故障不同的是故障用戶都集中在同一個前端或者同一個下行端口。大屏幕監控人員可以根據報修用戶提供的MAC號查詢監控軟件，準確定位到故障點并轉呼叫中心派單維修。

2.3 基礎網絡故障

機房以下至用戶終端面板這部分稱之為基礎網絡，通常因為設計衰減小造成電平偏高或者電纜損壞，施工工藝問題導致接頭老化，器件損壞造成衰減大等問題。在CMTS系統網絡運維過程中，基礎網絡故障報修是用戶報修的主要組成部分，同時也是網絡維修的重難點。組成 HFC網絡的光纖干線、同軸電纜支線和用戶配線網絡 3部分任意一處出現問題都可能造成網絡中斷，影響用戶上網。同時回傳通道的匯聚結構也決定了 CMTS有線寬帶系統繞不開的噪聲干擾，每年都要花大量的人力物力來維持優化網絡通道，排除隱患。

2.4 終端CM設備故障

通常有CM損壞和CM設備授權問題。CM損壞可分為有電源故障、高頻頭損壞、CM 板卡故障、CM網口損壞，通常更換電源線或者CM就能排除故障。CM 授權問題主要有：①CM 接收不到授權信息，無法獲得授權，一般發生在首次辦理寬帶業務，業務員點完授權以后沒有點擊確定，這種人為操作失誤只要加強業務員管理及培訓便能杜絕；②BOSS系統存在BUG，續費用戶業務開通順序由先關斷再開通授權變成了先開通授權再關斷，系統優化后故障排除；③CM 實際獲得的授權帶寬與用戶承諾開通的帶寬不一致，此類故障往往是由于促銷策略變更后，BOSS系統沒有及時更新所致。

2.4 桌面維護故障

用戶終端路由器、手機、Pad及電腦調試歸為桌面維護。目前市場上充斥著各種各樣的路由器，功能繁多，需要維修人員熟悉路由器的各種功能，熟練設置 Wifi密碼，同時根據路由器查看在線設備的使用情況，輔助分析網絡故障。電腦調試則需要維修員熟練本地連接的網絡設置，利用測速軟件對帶寬進行測速，憑本機的 IP地址、網關和 DNNS，定位故障位置。

按照影響范圍來劃分，我們可以將故障分為個別故障以及集中故障，通常影響5戶及以上的故障報修按照集中故障處理。個別故障一般承諾24h解決，集中故障要求維修員 1h之內趕赴現場，確定故障原因，4小時內排除故障。

3 CMTS系統故障的解決流程

3.1 回傳通道調試

CMTS系統接收電要滿足設備激勵需求，通常需要對光站與反向光收之間的衰減進行統一調試。因CM 上傳信號進入光站的標準值是 75dBμV，考慮到光站測試口衰減 20dBμV，故在光站下行測試口注入一個 95dBμV的低頻測試信號，調整光站到前端機房反向光收模塊上的衰減，使反向接收模塊輸出電平為98dBμV。

3.2 寬帶維修流程

根據 CMTS系統結構結合公司職能部門的劃分，小組討論制定了 CMTS寬帶系統故障維修流程表，如圖 1所示，明確各部門的職責范圍，為維修員上門維修指明方向。當維修人員遇到困難能夠及時報告相關人員協助解決，避免二次上門維修。

3.3 數據下行信號故障排查

數據下行信號主要有電平低、MER值低及糾錯前后 BER值異常故障現象。下行信號測試與電視信號測試一樣，只是將測試頻率改為 530MHz或299MHz。首先應該測試光站輸出是否正常，考慮到網絡中傳輸數據下行調制方式有 64QAM 和256QAM 兩種，測試的時候需要維修員切換調制方式測試，避免誤測。光站輸出異?？梢詼y試同一下行所覆蓋的其他光站輸出是否有同樣的問題，據此判斷是單個光站輸出異常還是機房故障。

3.4 單戶故障排查

線路故障維修，維修員進入用戶家首先應測試終端下行接收電平是否正常。終端電平偏低而入戶電平正常，則需要檢查用戶家分配箱器件、接頭及終端面板后面的接頭，排除故障。反向衰減異常，通常從終端面板發射一個 110MHz的低頻信號，從光站上行測試口及以下同軸網絡節點接收該信號，測試線路衰減是否與設計相符，找出故障線纜、接頭、器件并進行修復。

3.5 回傳噪聲故障排查

3.5.1 噪聲的來源及監測

圖1 寬帶維修流程表Fig.1 Broadband maintenance flow chart

噪聲是系統中區別于有用信號成分的統稱，主要來源有電磁輻射干擾噪聲、設備內部電路噪聲、電源干擾噪聲、接地回路噪聲等。為了有效監測噪聲侵入，我們引進了Singnal Quality Monitor噪聲監測系統。如圖 2所示，系統可以很直觀地看到每個上行口的信噪比，當上行口信噪低于門限值以后會紅色報警，這時候不管是否有用戶報修都需要維護人員到現場維修，排除噪聲，充分利用網管的預警機制，防患于未然。

3.5.2 不同位置引入噪聲的特征及消除

光纖部分噪聲侵入危害較小，通常將光纖跳接點接頭用酒精棉擦拭干凈，既能降低光纖損耗，也能消除噪聲侵入干擾。而同軸分配網絡部分接頭和器件較多，每個位置都可能引起噪聲侵入，通常分為終端噪聲、干線噪聲、光機自身引起噪聲。終端噪聲是由于終端設備接地不良引起，對于沒有辦理寬帶業務的可以在入戶線前加高通濾波器隔離掉低頻(5～65MHz)噪聲，有雙向業務的用戶則需要入戶檢修。

在實際維修當中，我們需要用反向頻譜分析儀從前端光收到用戶終端逐級對干線進行排查，檢修線路消除噪聲侵入。圖3是主干線上的反向頻譜。

圖2 上行通道信噪圖Fig.2 Uplink channel signal-to-noise map

圖3 主干線反向頻譜Fig.3 Backbone reverse spectrum

光機自身設備引起噪聲是由于光機元器件老化，隔離度不夠造成的。前端反向模塊檢測噪聲異常，測試干線噪聲正常，光機反向測試口測試噪聲異常。將光機每路的反向衰減片拔掉以后，在光機反向匯聚測試口測試反向頻譜電平超過警戒值 50dBμV，基本就可以認定為光機自身引起的噪聲侵入，一般需要更換光機排除故障。

4 CMTS系統的優化方案

4.1 上行口拆分

為了有效利用帶寬資源，前期用戶相對較少，每個上下行都采用4混合的模式，將4個光站反向混在一起。隨著業務的發展，寬帶用戶不斷增加，寬帶利用率逐漸提高，當出口利用率達到 80%的時候，為保障用戶體驗，需要對上行口進行拆分。根據每個光站覆蓋寬帶用戶量可以將上行口拆分成三混合、兩混合及單獨一個光站獨享一個上行口，每個下行口對應4個上行口，從而達到下行拆分的目的。

4.2 增加上下行頻點優化調制方式

在8M帶寬下行采用64QAM的調制方式，最大有效碼率為38Mb/s。計劃為用戶提供2M、4M帶寬的數據業務。隨著網絡的發展，人們對帶寬的要求也越來越高，尤其是高清、超清、藍光視頻的出現，在滿足人們對視頻畫質需求的同時，對帶寬的需求也越來越高，38Mb/s的速率已經不能滿足用戶對帶寬的需求。增加上下行信道，調整調制方式勢在必行。上下行均采用4個8MHz帶寬信道綁定就可以使下行在256QAM 調制時速率達到 200Mb/s，上行采用64QAM 調制時速率達到 120Mb/s，未來下行還可以擴展到8個信道、16個信道綁定。