前端機(jī)房射頻鏈路的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與運(yùn)維

賴少武

（廣東廣電網(wǎng)絡(luò)清遠(yuǎn)分公司 運(yùn)維部安全播出室，廣東 清遠(yuǎn) 511518）

前端機(jī)房射頻鏈路的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與運(yùn)維

賴少武

（廣東廣電網(wǎng)絡(luò)清遠(yuǎn)分公司 運(yùn)維部安全播出室，廣東 清遠(yuǎn) 511518）

【本文獻(xiàn)信息】賴少武.前端機(jī)房射頻鏈路的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與運(yùn)維[J].電視技術(shù)，2014，38（20）.

緊密結(jié)合當(dāng)前數(shù)字有線電視、高清互動(dòng)電視系統(tǒng)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，通過(guò)對(duì)清遠(yuǎn)分公司前端機(jī)房射頻鏈路的規(guī)劃、設(shè)計(jì)，提出鏈路安全優(yōu)化方案及運(yùn)維分析，并在最后提出了幾點(diǎn)建議，以供廣大有線廣播電視規(guī)劃建設(shè)、運(yùn)維工作者參考借鑒，批評(píng)指導(dǎo)。

射頻鏈路；IPQAM；單點(diǎn)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?shù)母黜?xiàng)工作中，安全播出是第一要?jiǎng)?wù)。中心前端機(jī)房的安全播出事關(guān)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(gè)單節(jié)點(diǎn)的纜線、接頭故障都會(huì)造成大面積的停播事故。因此中心前端機(jī)房建立一張安全、穩(wěn)定、可靠、維護(hù)方便的鏈路傳輸網(wǎng)，是每個(gè)網(wǎng)絡(luò)公司所追求的目標(biāo)。

1 中心前端機(jī)房射頻鏈路規(guī)劃

1.1 頻點(diǎn)及射頻端口現(xiàn)狀

清遠(yuǎn)分公司經(jīng)過(guò)幾年的網(wǎng)絡(luò)改造，全網(wǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)862 MHz的雙向系統(tǒng)。根據(jù)有線電視系統(tǒng)的頻率劃分和頻道配置，擁有的下行頻率資源為93個(gè)。

現(xiàn)時(shí)，清遠(yuǎn)分公司已使用的頻點(diǎn)信號(hào)分為廣播信號(hào)及窄帶增值業(yè)務(wù)信號(hào)。廣播信號(hào)有：股票信息及主應(yīng)用占2頻點(diǎn)（1個(gè)RF端口）、EPG廣告下行信息占1頻點(diǎn)（1個(gè)RF端口）、保留6套模擬電視信號(hào)占6頻點(diǎn)（6個(gè)RF端口）、標(biāo)清數(shù)字電視信號(hào)占17頻點(diǎn)（5個(gè)RF端口）、高清數(shù)字電視信號(hào)占11頻點(diǎn)（6個(gè)RF端口）、標(biāo)清互動(dòng)電視信號(hào)（未整轉(zhuǎn)成高清互動(dòng)電視用戶，全網(wǎng)大概120戶左右，由于用戶數(shù)量很少，為了維護(hù)方便，節(jié)省IPQAM資源）占2頻點(diǎn)（1個(gè)RF端口）；窄帶信號(hào)有：CMTS下行信號(hào)占4頻點(diǎn)、高清互動(dòng)IPQAM占12頻點(diǎn)，共占用頻點(diǎn)數(shù)為55個(gè)（廣播信號(hào)占據(jù)20個(gè)前端混合器RF端口），剩余頻點(diǎn)38個(gè)。

全網(wǎng)共提供6套模擬電視節(jié)目，112套標(biāo)清數(shù)字電視節(jié)目、33套高清數(shù)字電視節(jié)目、10套音頻廣播。

1.2 鏈路的規(guī)劃思路[1]

一般來(lái)說(shuō)，前端機(jī)房射頻鏈路的規(guī)劃與設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：

1）信號(hào)的非線性指標(biāo)（C/N，BER，MER等參數(shù)）；

2）應(yīng)盡可能地以最大限度提高整個(gè)鏈路傳輸信號(hào)的能力；

3）應(yīng)最大限度地提高網(wǎng)絡(luò)傳輸性能參數(shù)指標(biāo)；

4）應(yīng)盡可能地簡(jiǎn)化鏈路結(jié)構(gòu)；

5）消除單點(diǎn)故障，提高這個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩浴⒎€(wěn)定性；

6）擴(kuò)容綜合能力強(qiáng)、維護(hù)靈活等原則；

7）滿足光發(fā)射機(jī)的信號(hào)接入電平參數(shù)。

1.3 板卡選型

有線電視系統(tǒng)最根本的目的是要解決覆蓋問(wèn)題，因此，由前端產(chǎn)生的復(fù)合射頻信號(hào)最終必須通過(guò)合理的混合、傳輸、分配網(wǎng)絡(luò)才能被準(zhǔn)確、優(yōu)質(zhì)地傳送到千家萬(wàn)戶。在中心前端機(jī)房RF射頻鏈路的傳輸中，無(wú)源器件和有源器件構(gòu)成了整個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)，其電氣特性決定了網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量的優(yōu)劣。因此，對(duì)板卡的選型使用就顯得尤為重要。

2 中心前端機(jī)房射頻鏈路的設(shè)計(jì)

基于以上規(guī)劃思路，清遠(yuǎn)分公司經(jīng)過(guò)對(duì)多廠家設(shè)備板卡電氣特性參數(shù)、維護(hù)是否方便等原則進(jìn)行檢測(cè)對(duì)比之后采用ADC公司生產(chǎn)的各型號(hào)產(chǎn)品。其板卡技術(shù)性能指標(biāo)參數(shù)高（電平、隔離度等），整齊、規(guī)范，帶插損的接口及測(cè)試口（-20 dB）更是大大方便于運(yùn)維；射頻前置放大器采用30 dB的增益，為以后前端廣播信號(hào)的混合、分配及擴(kuò)容做預(yù)留。

經(jīng)規(guī)劃設(shè)計(jì)RF射頻鏈路信號(hào)流程圖如圖1所示。

該鏈路的設(shè)計(jì)流程圖優(yōu)勢(shì)如下：

圖1 RF射頻鏈路信號(hào)流程圖

1）大大的提高系統(tǒng)傳輸廣播信號(hào)的能力

前端混合器滿負(fù)荷共提供64路RF射頻信號(hào)接入，除去現(xiàn)有的20路RF信號(hào)，剩余44路冗余接口。根據(jù)清遠(yuǎn)分公司市場(chǎng)部三年滾動(dòng)規(guī)劃，到2016年，新增數(shù)字標(biāo)清電視頻道72套，高清電視節(jié)目60套，標(biāo)清電視每頻點(diǎn)復(fù)用6套節(jié)目（采用MPEG-2編碼方式），則需12個(gè)頻點(diǎn)，每個(gè)RF調(diào)制4頻點(diǎn)，占據(jù)3個(gè)物理端口；高清電視節(jié)目每頻點(diǎn)復(fù)用3套節(jié)目（采用H.264編碼方式），則需要20個(gè)頻點(diǎn)每個(gè)RF調(diào)制2頻點(diǎn)，占據(jù)10個(gè)物理端口，標(biāo)高清共13個(gè)物理端口，12端口冗余，至此只剩下6頻點(diǎn)；頻點(diǎn)就是資源，資源就是效益。隨著未來(lái)電視技術(shù)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(lái)廣播業(yè)務(wù)的發(fā)展需求。

2）有效地消除廣播電視信號(hào)單點(diǎn)故障

該鏈路設(shè)計(jì)流程圖，采用完全對(duì)稱結(jié)構(gòu)，1+1備份模式對(duì)廣播信號(hào)做到安全、穩(wěn)定地傳送到各個(gè)分前端，中間某一條鏈路的故障都不會(huì)造成廣播電視信號(hào)的中斷。分前端機(jī)房采用射頻切換的保護(hù)方式，分別由兩臺(tái)光接收機(jī)從兩個(gè)不同光纖路由接收中心前端機(jī)房的廣播電視光信號(hào)，當(dāng)主路光信號(hào)降低2 dB，RF射頻信號(hào)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(hào)的安全傳輸。

3）信號(hào)接入靈活、維護(hù)方便

（1）廣播信號(hào)：對(duì)于廣播信號(hào)覆蓋全網(wǎng)，信號(hào)全部在前端混合器接入，混合器全部帶接口插損及測(cè)試口（-20 dB），信號(hào)電平的調(diào)節(jié)、維護(hù)方便靈活；

（2）窄帶信號(hào)：對(duì)于寬帶信號(hào)及VOD點(diǎn)播業(yè)務(wù)，由于在每臺(tái)光發(fā)射機(jī)前設(shè)置一個(gè)耦合器（上述設(shè)計(jì)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(hào)的插入，信號(hào)的建設(shè)、調(diào)整及維護(hù)都不影響廣播電視的安全傳輸，靈活接入，方便維護(hù)。

4）擴(kuò)容方便

該鏈路設(shè)計(jì)流程圖，最大支持光發(fā)射機(jī)數(shù)量為4× 4×8=128臺(tái)，對(duì)于中小型前端而言應(yīng)該是足夠覆蓋各個(gè)分前端及所屬樓棟用戶的規(guī)劃設(shè)計(jì)（分前端已經(jīng)承擔(dān)了大部分用戶）；對(duì)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(fā)射機(jī)數(shù)量增加一倍達(dá)到256臺(tái)，而由于有切換保護(hù)（切換門限值：±3 dB），鏈路損耗4 dB左右，直接觸發(fā)保護(hù)路由進(jìn)行切換，鏈路廣播信號(hào)不變。擴(kuò)容步驟如下：

（1）更換備路鏈路4分配為8分配；

（2）調(diào)試備路鏈路放大器增益，使主備輸出信號(hào)參數(shù)一致（調(diào)試過(guò)程信號(hào)傳輸完全滿足非線性指標(biāo)）；

（3）切換切換器開(kāi)關(guān)，選擇備路模式信號(hào)輸出；

（4）更換主路鏈路4分配為8分配；

（5）調(diào)試主路鏈路放大器增益，使主備輸出信號(hào)參數(shù)一致；

（6）切換切換器開(kāi)關(guān)，選擇自動(dòng)模式輸出。

3 鏈路的運(yùn)維

3.1 廣播信號(hào)的運(yùn)行維護(hù)

1）各個(gè)射頻調(diào)制器輸入到前端混合器的電平信號(hào)最好不超過(guò)調(diào)制器的最高門限，一般要預(yù)留（3±1）dB（清遠(yuǎn)分公司采用112 dBμV的電平接入，普遍3 dB的預(yù)留）；

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

3）輸入前置放大器的信號(hào)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(shè)置一般不宜過(guò)高，會(huì)造成指標(biāo)的劣化，一般不超過(guò)105 dBμV（清遠(yuǎn)分公司采用101 dBμV的電平輸出）；

5）輸入到光發(fā)射機(jī)的信號(hào)（廣播信號(hào)及窄帶信號(hào)）電平一般在75～80 dBμV范圍（清遠(yuǎn)分公司依據(jù)圖示鏈路設(shè)計(jì)，采用（78±1.5）dBμV接入）。

3.2 窄帶信號(hào)的運(yùn)行維護(hù)

為了開(kāi)展寬帶業(yè)務(wù)及VOD業(yè)務(wù)，節(jié)約頻道資源，需要對(duì)CMTS的下行與IPQAM信號(hào)進(jìn)行物理分開(kāi)，同頻傳輸。

1）IPQAM[2]

清遠(yuǎn)分公司高清互動(dòng)前端采用端到端平臺(tái)，高清片源碼率7.5 Mbit/s（采用H.264編碼方式），標(biāo)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(shù)碼視訊設(shè)備，規(guī)劃頻點(diǎn)為12鄰頻（522～610 MHz），采用64QAM調(diào)制，每頻點(diǎn)調(diào)制帶寬38 Mbit/s，那么每個(gè)頻點(diǎn)可提供標(biāo)清并發(fā)流為38/ 3.75≈10路[3]，加上每流開(kāi)銷，單頻點(diǎn)約支持9路，即每個(gè)IPQAM RF射頻口能提供12×9=108個(gè)標(biāo)清并發(fā)流；高標(biāo)清點(diǎn)播片源比例按照1∶1計(jì)算，則碼率系數(shù)為1.5。

根據(jù)清遠(yuǎn)分公司規(guī)建部實(shí)際規(guī)劃建設(shè)：

（1）當(dāng)光節(jié)點(diǎn)規(guī)模是200戶時(shí)，一臺(tái)光發(fā)射機(jī)覆蓋4個(gè)光節(jié)點(diǎn)；

（2）當(dāng)光節(jié)點(diǎn)規(guī)模是50戶時(shí)，一臺(tái)光發(fā)射機(jī)覆蓋4個(gè)或者8個(gè)光節(jié)點(diǎn)。

運(yùn)維選擇最高值計(jì)算，則普通一臺(tái)光發(fā)射機(jī)覆蓋規(guī)模為800戶左右；根據(jù)市場(chǎng)部未來(lái)三年發(fā)展?jié)L動(dòng)規(guī)劃，清遠(yuǎn)分公司到2016年高清互動(dòng)點(diǎn)播報(bào)裝率達(dá)到40%，以清遠(yuǎn)分公司運(yùn)維實(shí)際峰值6%的并發(fā)率計(jì)算，則在線并發(fā)數(shù)峰值為1.5×800×40%×6%=28.8個(gè)，即IPQAM每個(gè)RF射頻端口最多支持接入光機(jī)數(shù)為108/ 28.8≈3.8臺(tái)，因此，清遠(yuǎn)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(bào)裝率的不斷增長(zhǎng)，可通過(guò)以下方式進(jìn)行調(diào)整：

（1）采用帶寬利用率更高的256QAM調(diào)制方式（對(duì)網(wǎng)絡(luò)條件要求比較高）；

（2）對(duì)IPQAM進(jìn)行LISCENCE擴(kuò)容，增加頻點(diǎn)帶寬；

（3）減少IPQAM的接入光機(jī)數(shù)。

2）CMTS（省略）

CMTS跟IPQAM的運(yùn)維類似，此處不再贅述。

4 建議

1）在前端鏈路的建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)所用混合器、分配器的各個(gè)端口進(jìn)行電氣特性檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)排除，如等到投入使用后發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行更換會(huì)增加一定的工作量；

2）在對(duì)帶插損的混合器、分配器的使用過(guò)程中，應(yīng)靈活地使用衰減片（因?yàn)槊恳粋€(gè)無(wú)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(jī)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(jī)柜空間滿足的情況下，機(jī)框與機(jī)框之間，板卡與板卡之間，端口與端口之間盡量相錯(cuò)開(kāi)，預(yù)留足夠操作的空間，能為以后的運(yùn)維帶來(lái)很大的方便。

圖2 機(jī)柜示意圖

5 小結(jié)

廣東廣電網(wǎng)絡(luò)清遠(yuǎn)分公司經(jīng)過(guò)多年的探索，大膽吸取同行的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，針對(duì)自身的網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)特點(diǎn)，全面細(xì)致分析了射頻鏈路的各個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)了不同的備份保障方案，并對(duì)方案進(jìn)行了反復(fù)的優(yōu)化。清遠(yuǎn)分公司自優(yōu)化前端射頻鏈路結(jié)構(gòu)以來(lái)，信號(hào)傳輸穩(wěn)定，維護(hù)方便，安全播出零故障。

[1] 劉劍波，李鑒增，王暉，等.有線電視網(wǎng)絡(luò)[M].北京：中國(guó)廣播電視出版社，2003.

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

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

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TN943.6

B

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2014-06-08

賴少武（1982—），工程師，主研方向數(shù)字電視、高清互動(dòng)電視系統(tǒng)、信號(hào)傳輸技術(shù)。