回传通道设备调试规范优化分析.docx
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回传通道设备调试规范优化分析
回传通道设备调试规范优化方案(讨论稿)
1、优化思路
1、目前实际使用的回传业务仅仅占用了很少的带宽,如果按照回传通道60MHz的总带宽分配总功率和计算功率密度,会造成回传光发无法使用到最佳工作点。
可以考虑根据短期内的带宽需求确定满足当前业务传输性能的规划带宽,适当提高回传光发的驱动功率。
2、光链路损耗的不同导致不带AGC控制的雷华回传光接收机输出功率过高或过低,均会导致NPR特性变差,因此考虑适当提高光接收机的输出功率,并规定最佳输出点。
亿通回传光接收机的参考光功率值应根据平均回传光链路衰减值确定。
3、分别确定亿通两口和四口光站回传调试要求。
2、目标
1、在考虑到回传通道侵入噪声和温度变化的情况下尽量充分提高光站回传激光器的输入总功率,保证较高的光链路载噪比。
2、在保证不出现非线性失真的条件下应尽量提高光接收机的输出功率。
3、实施内容
1、确定光站回传净增益(光站总衰减片插0)
规格
型号
回传净增益(dB)
亿通2口
YTF5228HB-Ⅰ
-8
亿通4口
YTF5238HB-Ⅱ
14
GI
SG2000
-6
测试数据与厂家提供数据一致。
2、带宽规划:
实际可用带宽按照以下规则确定。
回传通道传输频率范围为5-65MHz,传输带宽为60MHz。
5-20MHz的汇聚干扰较为严重,短时间内比较难彻底地消除,因此考虑在进激光器前用高通滤波器滤除。
考虑到滤波器矩形系数的影响,20-25MHz作为过渡带不作为宽带业务信号传输。
因此实际可用带宽为65-25=40MHz。
58.6MHz~65MHz的频带由于处于滤波边缘群延时可能较大,不利于正式业务的信号传输,用于传输窄带数据业务如HFC网络管理的信号。
25-58.5MHz用于宽带业务信号的传输。
规划带宽按照以下规则确定。
按照500户小区模型进行设计,假设全部用户均接入有线电视网络,CM业务开通率为20%,同时有60%的用户使用CM,那么该小区同时将有500*20%*60%=60户使用CM业务。
用户CM业务带宽按照500kbps分配,可以得出信道传输速率为60*0.5Mbps=30Mbps。
如果使用QPSK调制方式传输,符号率为30Mbps/(2bit/sym)=15Msym/s,频带利用率按照0.8计算,共需要15/0.8=18.75MHz的带宽,折合为6个3.2MHz的回传信道。
考虑到专网CM业务和HFC网管信道各占用一个3.2MHz的信道,共需要8个3.2MHz信道。
25-58.5MHz的宽带业务频带完全能满足业务的需要。
短期内应用两个3.2MHz回传信道用作个人CM和专网CM业务,并预留一个3.2MHz回传信道。
HFC网管预留带宽按照国标要求规划,占用一个3.2MHz的回传信道(实际带宽为150KHz)。
所以回传通道共需要4*3.2=12.8M的规划带宽。
3、光站回传通道调整内容
首先安装25-1000MHz回传通道高通滤波器,具体安装位置见下所述。
●GI光站:
回传光发前衰减片位置
●亿通两口光站:
反向均衡4位置
●亿通四口光站:
反向均衡8位置
然后根据以下两条原则确定光站回传光发输入衰减值。
A.因计划安装5-25MHz的带阻滤波器,进入回传激光器的噪声功率已大大降低,光站端口最佳输入总功率可以确定为最大NPR所在的输入功率低3dB,为回传通道侵入噪声和温度变化造成的轻度过载作预留。
高通滤波器的插损小于0.5dB,可忽略不计。
B.为提高CM业务功率,提高CM信号的载噪比指标,可按照规划带宽来分配总功率和计算功率密度。
相比按照60MHz带宽分配总功率的方式,功率密度的增加值=10lg(传输带宽/规划带宽)=10lg(60MHz/12.8MHz)=6.7dB,约合7dB。
规划带宽功率密度=输入最佳总功率-lg(规划带宽)=输入最佳总功率-10lg(12.8MHz)=输入最佳总功率-71
CM业务输入功率=规划带宽功率密度+lg(业务带宽)=规划带宽功率密度+10lg(3.2MHz)=规划带宽功率密度+65dB
回传光发输入衰减=光站端口业务规划输入功率-CM业务输入功率=80-CM业务输入功率
以下是确定几种不同规格光站回传光发输入衰减片的过程。
型号
NPR
最大值
(dB)
光站端口输入总功率@最大NPR值
(dBuV)
光站端口输入最佳总功率
(dBuV)
规划带宽
功率密度
(dBuV/Hz)
CM业务
功率
(dBuV)
回传光发输入衰减(dB)
备注
亿通2口FP
45.3
83
83-3=80
80-71=9
9+65=74
80-74=6
预插0dB衰减
亿通2口IFP
48.2
83
83-3=80
80-71=9
9+65=74
80-74=6
预插0dB衰减
亿通4口
FP
45.7
79
79-3=76
76-71=5
5+65=70
80-70+10=20
预插10dB衰减
GI2mwIFP
44.7
79
79-3=76
76-71=5
5+65=70
80-70=10
预插0dB衰减
GI5mwIFP
45.5
79
79-3=76
76-71=5
5+65=70
80-70=10
预插0dB衰减
对于亿通2口光站,进入激光器的总功率=光站端口输入最佳总功率-回传通道净增益=80-8=72,比厂家推荐的70dBuV提高2dB。
对于亿通4口光站,进入激光器的总功率=76-10+14=80dBuV,跟厂家推荐的80dBuV持平。
对于GI光站,进入激光器的总功率=76-6=70dBuV,比厂家推荐的75dBuV低5dB。
4、回传光接收机调整内容
大部分回传光链路在分前端的接收光功率在0dBm至-8dBm的范围内变化,选择接收光功率为-5dBm的链路作为参考光链路,使用上述设计的最佳功率驱动光站回传光发,保证激光器较高的调制度和较好的链路NPR特性。
A.雷华光接收机
特性:
拥有20dB的手动增益控制功能。
测试分析:
不同回传光链路输入光功率在-5dBm的±5dB范围内变化时,通过调整增益旋钮设置光接收机的输出功率为98dBuV,均有较好的NPR特性。
光接收机输出功率比当回传光发驱动功率因侵入噪声和温度变化在最佳点附近变化时,光接收机输出电平也随之变化,在±3dB范围内均有较好的NPR特性。
不同光链路对应的光接收机采用相同的输出功率,一方面可以保证进入CMTS上行口的CM回传信号有较高的载噪比指标,一方面可以实现相同的光链路增益。
调试方法:
光接收机输出的CM业务功率为98-6=92dBuV,CM业务光链路增益为光接收机输出功率(92)与光站输入功率(80)的差值,即92-80=12dB。
光接收机输出后经过模块式回传分配单元和回传混合单元后进入CMTS上行口,模块链路损耗大约为20dB。
回传分配单元的插片式衰减器的数值大致为92-20-60=12dB。
B.亿通光平台
特性:
输出电平的控制方式为功率补偿方式,并有参考功率设置方式以及MGC控制方式辅助控制输出。
参考功率控制方式可使功率补偿范围达到为±5dBm。
MGC控制方式为自动控制方式的修正。
若其值为“0”,则表示MGC控制量不参与控制,若为+1则表示输出电平将在原有的基础上增加1dB。
测试分析:
参考功率设为-5dBm,MGC控制方式设置为“0”,则光功率在0~-10dBm内变化时,输出电平取决于回传光信号调制度。
当输入光功率在-5dBm的±5dB范围内变化时,输出电平可保持100dBuV不变,不同光链路均有较好的NPR特性。
当回传光发驱动功率因侵入噪声和温度变化在最佳点附近变化时,光接收机输出电平也随之变化,在±3dB范围内均有较好的NPR特性。
调试方法:
光接收机输出的CM业务功率为100-6=94dBuV,CM业务光链路增益为光接收机输出功率(94)与光站输入功率(80)的差值,即94-80=14dB。
回传分配单元的插片式衰减器的数值大致为94-20-60=14dB。
4、指标验算
网络模型假定为:
●每个光站端口平均带5个放大器,每个放大器带50户。
四口光站覆盖1000户,两口光站覆盖500户,每端口平均250户。
●四个光站回传信号混合到一个CMTS上行口。
●放大器回传放大器的噪声系数NF:
5dB,CM业务带宽:
3.2MHz,光链路NPR:
42dB
热噪声功率=-65.2+lg(3.2*10e6)=-65.2+65=-0.2
=输入功率-噪声系数-热噪声功率=74-5-(-0.2)=69.2dB
=
-10lg(10)=59.2dB
=-10lg(
+
)=41.5dB
=
-10lg4=41.5-6=35.5dB
5、调整前后调试方法的比较情况
1、光站回传通道(光站输出带放大器)
对于输出带放大器的光站,调整前后的衰减值见下表。
型号
调整前衰减值
调整后衰减值
变化情况
备注
亿通2口光站
14dB
6dB
减小8dB
增加25-1000MHz高通滤波器。
亿通4口光站
14dB
20dB
增加6dB
GI光站
15dB
10dB
减小5dB
对于直接覆盖用户的光站,衰减值较光站输出带放大器的接入方式减小6dB。
型号
调整前衰减值
调整后衰减值
变化情况
备注
亿通2口光站
8dB
0dB
减小8dB
增加25-1000MHz高通滤波器。
亿通4口光站
8dB
14dB
增加6dB
GI光站
9dB
4dB
减小5dB
2、分前端回传光接收机
型号
调整前输出功率
(3.2MHz带宽)
调整后输出功率
(3.2MHz带宽)
变化情况
雷华光接收机
≥80dBuV并且可调
92dBuV,监测口输出72dBuV
提高输出功率保证回传信号的载噪比指标
亿通光接收机
参考功率设置为-5dBm,输出功率为85dBuV
参考功率设置为-5dBm,MGC设置为0,输出功率为94dBuV
不同光链路回传光收均设置相同的参考功率,MGC恒定为0
注:
同一上行口混合的回传光链路应全部来自于同一型号的回传光接收机。
3、其他未涉及项目沿用现有的调试规范。
6、方案论证
1、选择IP地址为192.168.96.94的CMTS的第3上行口,覆盖三个亿通两口光站、一个亿通四口光站。
另外选择了IP地址为192.168.96.106的CMTS的第2上行口,覆盖两台GI光站和两台亿通两口光站。
光节点地址
光节点编号
光机型号
CMTSIP
上行端口号
光功率
光收
线路新村12栋
D06G11
Y4
192.168.96.94
3
-3
雷华
营苑西村10栋
D08G11
Y2
192.168.96.94
3
-2.4
雷华
北苑1村22栋
D08G13
Y2
192.168.96.94
3
-1.7
雷华
北苑2村8,22,9栋
D08G14
Y2
192.168.96.94
3
-3.6
雷华
小市新村4栋
D06G05
GI
192.168.96.106
2
-5.4
雷华
曹后村9号
D07G06
GI
192.168.96.106
2
-3.8
雷华
东井亭一村
D06G07
Y2
192.168.96.106
2
-1
雷华
曹后村院内5栋墙角
D07G08
Y2
192.168.96.106
2
-1.6
雷华
2、安装25-1000MHz高通滤波器(亿通四口光站因暂无滤波器样品未安装),调整光站回传通道衰减配合对下表中前八个光站级联的放大器进行了调试。
光节点地址
光节点编号
光机型号
CMTSIP
上行
端口号
1X4X3衰减片
调整前1X4X3衰减片
线路新村12栋
D06G11
Y4
192.168.96.94
3
14
8
营苑西村10栋
D08G11
Y2
192.168.96.94
3
14
6
北苑1村22栋
D08G13
Y2
192.168.96.94
3
6(检测口最大调至89)
0
北苑2村8,22,9栋
D08G14
Y2
192.168.96.94
3
14
0
小市新村4栋
D06G05
GI
192.168.96.106
2
14
0
曹后村9号
D07G06
GI
192.168.96.106
2
14
0
东井亭一村
D06G07
Y2
192.168.96.106
2
14
0
曹后村院内5栋墙角
D07G08
Y2
192.168.96.106
2
14
0
月苑3村4栋
D08G02
Y2
192.168.96.42
3
16
0
营苑新寓17栋
D08G08
Y2
192.168.96.42
3
16
14
营苑新寓11栋
D08G09
Y2
192.168.96.42
3
18
0
墨香山庄9栋
D08G19
GI
192.168.96.42
3
16
20
分析:
雷华光收调整后1X4X3衰减片基本为14dB,亿通光收调整后1X4X3衰减片基本为16dB。
在光站回传输入端口送入80dbuv的34MHz信号,对于雷华光收来说,除D08G13外,各个光站回传光链路的光收输出信号均能达到92dBuV输出,推算出模块式回传分配混合单元的链路损耗大约为92-14-60=18dB。
对于亿通光收来说,在参考功率设为-5dBm情况下,可以推算出光收输出信号为60+16+18=94dBuV,该数值与设计值保持一致。
其中D08G13的回传光收仅能最大设置到89dBuV输出,调整回传光收后可以92dBuV输出,经此判断为回传光收的问题。
3、调整后光站以及混合到上行口的回传频谱分析。
D06G11(亿通四口)
D08G11(亿通两口)
D08G13(亿通
D08G14(亿通两口)
D06G05(GI)
D07G06(GI)
192.168.96.94-3上行口
从以上频谱图可以看出,除未进行安装的亿通四口光站,目前安装上的光站回传高通滤波器均能对5-20MHz频段的噪声可靠的滤除,达到了预期的目标。
GI和亿通两口光工作站回传光发输入衰减片的调整幅度较大,光链路没有因为输入激光器功率提高而引起失真现象。
机房和外部线路联调结束后,采用最大保持的方法测试了同属于192.168.96.94第三个上行口的四个光节点回传链路1X4X3输出口的信号与噪声的差值。
光节点编号
信号与噪声的差值(dB)
D06G11
37.73
D08G11
35.52
D08G13
39.1
D08G14
38.3
混合后
27.1
信号和噪声的差值类同于载噪比的概念,可采用有关载噪比的理论来分析。
CMTS上行口四个混合光链路中,CM数量不均等引起各支路功率不均衡,造成混合前各支路载噪比差异较大。
根据应采用功率叠加,叠加后的数值应比最差的35.52dB要低。
因此混合后的回传信号载噪比取决于载噪比最低的支路。
为提高混合后的数值,应保持各个回传支路指标均衡且达到应有的要求。
对D08G11光站回传重新调试后,信号与噪声的差值被校正到37.7dB,调整前后的频谱图见下。
该上行口信号与噪声的差值从27.1dB调整到29.2dB,提高了近2dB。
调整前后的频谱图如下。
4、MRTG信噪比曲线分析。
13周(4月2日-4月8日)的下半周完成上行口的回传调整。
4月10日14:
00记录了MRTG保存的CMTS信噪比曲线。
上行口:
行口;9999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999192.168.96.94-3
每日图表(10分钟平均)
最大信噪比308.0dB平均信噪比286.0dB当前信噪比289.0dB
每周图表(30分钟平均)
最大信噪比300.0dB平均信噪比275.0dB当前信噪比282.0dB
上行口:
192.168.96.106-2
每日图表(10分钟平均)
最大信噪比287.0dB平均信噪比281.0dB当前信噪比286.0dB
每周图表(30分钟平均)
最大信噪比288.0dB平均信噪比275.0dB当前信噪比285.0dB
分析:
综合两个上行口的数据,目前每日的平均信噪比指标比每周的平均信噪比指标均高出0.6~1dB,信噪比曲线波动变得更小,比调整前更加稳定。
由于对上行口下的光站和放大器进行了精细调试,CM的上行链路增益差更加接近。
在噪声干扰较大严重的晚间时段,由于高通滤波器将出现机率最大的5-20MHz的噪声干扰滤除,整个传输频带范围内的功率变化幅度将更为有限,较为稳定的系统信噪比指标为系统引入效率更高的调制方式提供了条件。
5、通过以上几方面的测试和分析,我们认为此次优化的措施对于提高回传通道工作的稳定性起到了作用,但对CMTS信噪比的提高改善并不明显。
限制载噪比进一步提升的主要问题有:
目前使用的亿通光站回传光发采用的均是非隔离FP激光器,其激光器的底噪声较大且波动幅度较大,如改用带隔离FP激光器或DFB激光器,底噪声功率密度将改善2到3个dB;另外上行回传光链路的不均衡性,包括回传光发性能的差异性、每光站CM数量的差异性、链路调试中出现的差异性以及分前端回传光收输出电平的差异性均成为限制载噪比提高的因素。
因此在此次优化措施中,我们要求在今后的开通和调试工作中,应逐步实现同一CMTS上行口混合的回传光链路应汇聚同种型号的回传光发信号,并汇聚同种型号的回传光接收机,保证光工作站至CMTS间回传链路的均衡性。
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- 通道 设备 调试 规范 优化 分析