HFC网络宽带故障解决方法研究

张 彬，樊元坝

(天津泰达有线电视网络有限公司 天津300456)

2008年CHINA-DOCSIC技术规范出现，兼容大型的 CMTS，在国内广电运营商中普遍运用，经过10年的发展已经形成了完善的技术体系，稳定的双向HFC网络是CMTS传输的必要条件。随着人们生活质量的提高，用户对带宽的需求也越来越高，在提高带宽的同时还能够保障用户的体验是目前各广电运营商亟需解决的难题。

1 CMTS系统的优缺点

CMTS系统的优点是有效利用了广电传统的双向HFC网络，非双向网络可以在单向HFC的基础上进行改造，配加回传通道，且前期施工简单，大面积覆盖，低开通率的情况下成本较低，能够实现快速接入，解决入户难、施工难等问题；有统一技术标准，产品比较成熟，设备之间的兼容性高。缺点是CMTS下行带宽承载带宽有限，单条8MHz带宽信道，在信号采用 64QAM 调制方式时，头端共享最高速率38Mbit/s，可开通用户少，可承载业务有限，大带宽业务无法满足。汇聚噪声效应直接影响宽带的性能，每年都要投入大量的人力物力资源维持网络的稳定，保障用户的宽带体验。

2 CMTS系统的常见的故障类型

CMTS系统常见的故障可分为出口问题、机房故障、基础网络传输故障、CM故障以及桌面维护。

2.1 出口故障

Cisco 7600路由器以上属于出口类故障，通常有出口中断、缓冲池故障、个别应用或 APP不能使用等。出口故障一般影响面较大，在较短时间内会有大量的用户报修网络中断，报修用户地址分布在不同前端所覆盖的区域，基本可以认为是出口，呼叫中心应及时派单请相关技术人员进行维修。

2.2 机房故障

前端机房 7600路由器以下属于机房故障，包括DHCP、TFTP、DNS服务器造成大面积无法注册，上线及网速慢，CMTS板卡，光发光收模块，射频分配器混合器及连接线缆引起的衰减异常，信噪比低，正向 MER、BER值低等故障现象。通常也会有大量用户同时报修，与出口故障不同的是故障用户都集中在同一个前端或者同一个下行端口。大屏幕监控人员可以根据报修用户提供的MAC号查询监控软件，准确定位到故障点并转呼叫中心派单维修。

2.3 基础网络故障

机房以下至用户终端面板这部分称之为基础网络，通常因为设计衰减小造成电平偏高或者电缆损坏，施工工艺问题导致接头老化，器件损坏造成衰减大等问题。在CMTS系统网络运维过程中，基础网络故障报修是用户报修的主要组成部分，同时也是网络维修的重难点。组成 HFC网络的光纤干线、同轴电缆支线和用户配线网络 3部分任意一处出现问题都可能造成网络中断，影响用户上网。同时回传通道的汇聚结构也决定了 CMTS有线宽带系统绕不开的噪声干扰，每年都要花大量的人力物力来维持优化网络通道，排除隐患。

2.4 终端CM设备故障

通常有CM损坏和CM设备授权问题。CM损坏可分为有电源故障、高频头损坏、CM 板卡故障、CM网口损坏，通常更换电源线或者CM就能排除故障。CM 授权问题主要有：①CM 接收不到授权信息，无法获得授权，一般发生在首次办理宽带业务，业务员点完授权以后没有点击确定，这种人为操作失误只要加强业务员管理及培训便能杜绝；②BOSS系统存在BUG，续费用户业务开通顺序由先关断再开通授权变成了先开通授权再关断，系统优化后故障排除；③CM 实际获得的授权带宽与用户承诺开通的带宽不一致，此类故障往往是由于促销策略变更后，BOSS系统没有及时更新所致。

2.4 桌面维护故障

用户终端路由器、手机、Pad及电脑调试归为桌面维护。目前市场上充斥着各种各样的路由器，功能繁多，需要维修人员熟悉路由器的各种功能，熟练设置 Wifi密码，同时根据路由器查看在线设备的使用情况，辅助分析网络故障。电脑调试则需要维修员熟练本地连接的网络设置，利用测速软件对带宽进行测速，凭本机的 IP地址、网关和 DNNS，定位故障位置。

按照影响范围来划分，我们可以将故障分为个别故障以及集中故障，通常影响5户及以上的故障报修按照集中故障处理。个别故障一般承诺24h解决，集中故障要求维修员 1h之内赶赴现场，确定故障原因，4小时内排除故障。

3 CMTS系统故障的解决流程

3.1 回传通道调试

CMTS系统接收电要满足设备激励需求，通常需要对光站与反向光收之间的衰减进行统一调试。因CM 上传信号进入光站的标准值是 75dBµV，考虑到光站测试口衰减 20dBµV，故在光站下行测试口注入一个 95dBµV的低频测试信号，调整光站到前端机房反向光收模块上的衰减，使反向接收模块输出电平为98dBµV。

3.2 宽带维修流程

根据 CMTS系统结构结合公司职能部门的划分，小组讨论制定了 CMTS宽带系统故障维修流程表，如图 1所示，明确各部门的职责范围，为维修员上门维修指明方向。当维修人员遇到困难能够及时报告相关人员协助解决，避免二次上门维修。

3.3 数据下行信号故障排查

数据下行信号主要有电平低、MER值低及纠错前后 BER值异常故障现象。下行信号测试与电视信号测试一样，只是将测试频率改为 530MHz或299MHz。首先应该测试光站输出是否正常，考虑到网络中传输数据下行调制方式有 64QAM 和256QAM 两种，测试的时候需要维修员切换调制方式测试，避免误测。光站输出异常可以测试同一下行所覆盖的其他光站输出是否有同样的问题，据此判断是单个光站输出异常还是机房故障。

3.4 单户故障排查

线路故障维修，维修员进入用户家首先应测试终端下行接收电平是否正常。终端电平偏低而入户电平正常，则需要检查用户家分配箱器件、接头及终端面板后面的接头，排除故障。反向衰减异常，通常从终端面板发射一个 110MHz的低频信号，从光站上行测试口及以下同轴网络节点接收该信号，测试线路衰减是否与设计相符，找出故障线缆、接头、器件并进行修复。

3.5 回传噪声故障排查

3.5.1 噪声的来源及监测

图1 宽带维修流程表Fig.1 Broadband maintenance flow chart

噪声是系统中区别于有用信号成分的统称，主要来源有电磁辐射干扰噪声、设备内部电路噪声、电源干扰噪声、接地回路噪声等。为了有效监测噪声侵入，我们引进了Singnal Quality Monitor噪声监测系统。如图 2所示，系统可以很直观地看到每个上行口的信噪比，当上行口信噪低于门限值以后会红色报警，这时候不管是否有用户报修都需要维护人员到现场维修，排除噪声，充分利用网管的预警机制，防患于未然。

3.5.2 不同位置引入噪声的特征及消除

光纤部分噪声侵入危害较小，通常将光纤跳接点接头用酒精棉擦拭干净，既能降低光纤损耗，也能消除噪声侵入干扰。而同轴分配网络部分接头和器件较多，每个位置都可能引起噪声侵入，通常分为终端噪声、干线噪声、光机自身引起噪声。终端噪声是由于终端设备接地不良引起，对于没有办理宽带业务的可以在入户线前加高通滤波器隔离掉低频(5～65MHz)噪声，有双向业务的用户则需要入户检修。

在实际维修当中，我们需要用反向频谱分析仪从前端光收到用户终端逐级对干线进行排查，检修线路消除噪声侵入。图3是主干线上的反向频谱。

图2 上行通道信噪图Fig.2 Uplink channel signal-to-noise map

图3 主干线反向频谱Fig.3 Backbone reverse spectrum

光机自身设备引起噪声是由于光机元器件老化，隔离度不够造成的。前端反向模块检测噪声异常，测试干线噪声正常，光机反向测试口测试噪声异常。将光机每路的反向衰减片拔掉以后，在光机反向汇聚测试口测试反向频谱电平超过警戒值 50dBµV，基本就可以认定为光机自身引起的噪声侵入，一般需要更换光机排除故障。

4 CMTS系统的优化方案

4.1 上行口拆分

为了有效利用带宽资源，前期用户相对较少，每个上下行都采用4混合的模式，将4个光站反向混在一起。随着业务的发展，宽带用户不断增加，宽带利用率逐渐提高，当出口利用率达到 80%的时候，为保障用户体验，需要对上行口进行拆分。根据每个光站覆盖宽带用户量可以将上行口拆分成三混合、两混合及单独一个光站独享一个上行口，每个下行口对应4个上行口，从而达到下行拆分的目的。

4.2 增加上下行频点优化调制方式

在8M带宽下行采用64QAM的调制方式，最大有效码率为38Mb/s。计划为用户提供2M、4M带宽的数据业务。随着网络的发展，人们对带宽的要求也越来越高，尤其是高清、超清、蓝光视频的出现，在满足人们对视频画质需求的同时，对带宽的需求也越来越高，38Mb/s的速率已经不能满足用户对带宽的需求。增加上下行信道，调整调制方式势在必行。上下行均采用4个8MHz带宽信道绑定就可以使下行在256QAM 调制时速率达到 200Mb/s，上行采用64QAM 调制时速率达到 120Mb/s，未来下行还可以扩展到8个信道、16个信道绑定。