浅谈有线电视HFC系统噪声故障分析

浅谈有线电视HFC系统噪声故障分析

刘中岗

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摘要：HFC网的在线采集噪声问题是实现双向网的重要环节。通过对 HFc网络上行反向传播噪声的分析，给出了一些有效的抑制和消除上行反向传播噪声的措施。HFC网的上行、上行通道不对称，它的下行链路采用广播模式进行传输，所以它的传输性能优良，信噪比高，可以满足通信的技术需求。在双向 HFC系统中，由于 HFC网络中的线缆传输部件通常采用树形拓扑，所以上行频段宽度是由用户与光端子之间的信号回传共同使用的，所以由用户终端和线缆装置所带来的噪音会在上行系统中引起很大的聚集，从而导致“漏斗效应”，对上行信道的性能造成很大的影响。树型网络的结构决定了网络的漏斗效应，在线缆网络的前端，也就是网络的根部，而在上行信道中，每个放大器所产生的噪声成分都集中在系统的前端，这样的噪声成分与系统的规模成比例，也就是说，在相同的树型网络中，上行放大器的数目与此相对应。此外，由不同的用户终端所生成的、采集的不同的噪声成分都会通过上行信道汇集到系统的前端，这些噪声成分与访问树型网络的用户数量成比例。这些杂乱的聚集现象叫做“噪音漏斗”。

关键词：噪音；脉冲干扰

引言

随着信息时代的到来，广播、电视技术的飞速发展，数字有线电视的发展也在飞速发展。有线数字电视的传输网络采用 HFC，并将同轴电气分布网和光纤传输系统相结合，实现了宽带数字通信。在我国《CATV技术标准》中，双向 HFC网的上行频带在5~65 mhz之间，而 DTV在110~1000 mhz之间。在实际使用中，存在着许多因素，如噪音、反射等，而对这些因素的影响，则是由外部电磁干扰、网络失配、有线数字电视网络的互调、差拍、以及 HFCs自身所造成的线路噪音等。在大多数情况下，有线电视使用者会自行连接一台新的有线分配器，或是在另一台新的有线插头上，造成回传信道的干扰噪音。这些噪音会对回传系统产生干扰，并且会使双向 HFC所提供的数字话音服务和高速因特网服务产生数据损失。

一、HFC网上行回传信道的噪声源和故障分类

将噪音分为两种类型：内、外两种。室内噪音的产生是由于不想要的振荡，电源交流声，以及噪音的影响，以热、散弹的噪音为主，而热的噪音是不可去除的。在此基础上，提出了一种基于脉冲、辐射、感应三种不同的干扰源。

（一）脉冲扰动噪音

脉冲干扰是一种随机的、不可预测的、随机的、不可预测的 RF噪音，它的存在时间通常小于1/100，它是一种典型的随机扰动，例如：家用电器的转换电弧、火花、家庭设备的电机转子、电锯、汽车的点火、真空清洁器、手机的瞬间脉冲等，或者由于电线上的异常的开关设备所产生的电磁能量。这种干扰可以出现在5 mhz以下的较低频段，但是其谐波会扩展到逆向信道的频域。宽带脉冲噪声是由各种电弧放电或产生电磁场的电子设备和天然噪声源引起的，它们会随着时间的推移而迅速地改变，从而提高系统的误码速率。尽管脉冲噪声的频谱未必在逆向信道中，但是其振幅很大，其各个次谐波也会对逆向信道造成影响。

（二）辐射噪音的扰动

辐射噪音有人工干扰和非人工干扰，例如短波广播、业余无线电、出租车双向通讯、各类交互通讯等5~30 mhz的单频连续波，这些信号在大气中传播时会经过使用者终端和分发设备而与上行通道相连，随着时间的推移而发生缓慢的改变，从而导致频道容量降低。在5~40 MHz范围内，干扰以短波为主导。

（三）感应干扰噪声和内部噪声

通常，感应噪声的频率为2千赫兹到50千赫兹。其中，最典型的例子就是闪电，以及高压电线、配电所引起的 EMI、电气设备的不良放电等。这种干扰的频谱较窄，即使有可能波及到回波信道，也不会造成太大的影响。电缆线路的内部噪音干扰是由电缆线路的主要部件引起的，例如：用户终端、故障设备、连接不良、电源开关等。因为不同的使用者状况不同，所以在使用不同的电子设备时，会有意无意地产生一个频率低于30 mhz的干扰信号和噪音，这些干扰信号和噪音一旦进入逆向信道，就会形成难以控制的干扰，而且具有很强的随机性和持续性。

二、克服上行噪音的主要途径

Hfc双向数据网的噪声聚集问题是每个网络设计者都难以回避的问题，其主要原因在于其自身的结构。然而，另一方面，尽管我们不能从根本上消除网络中的噪音聚集，但我们可以通过各种方法来减少噪声对我们的影响。随着交互服务的发展，上行噪声问题的解决成为必然。理论上，只要保证一定的信噪比，就能克服噪声和干扰。但是，在实际的 HFC系统中，由于用户端的回传功率有限，所以需要采用其他方法来克服。

（一）网络结构的合理配置和光结点的使用

一般认为，来自用户住宅的噪音占整个上行信道的50%以上，而20-30%的以上经由同轴电缆进入系统。所以，降低 hfc网络中各节点的服务使用者是一个比较全面的办法，但是会造成系统成本的上升。通常情况下，每一个光结点最多可以提供500户以上的用户。

（二）使用高通滤波器

高通滤波器在非双向用户中起到了抑制入侵干扰作用，它能充分地衰减回送信号，对50 mhz以上的信号进行充分的衰减，使非双向用户从交互服务用户网络中分离出来。高通滤波器通常安装在有方向性的分支器上，它能有效地防止从家庭线或线缆接入时产生的干扰，而高通滤波则能有效地改善信号的信噪比，同时也能有效地消除由非双向用户引起的大量潜在干扰。这对于刚开始的网络，在交互式使用者不多的情况下，有很好的效果。但是， hpf无法有效地克服由交互用户自己利用回传信道所造成的噪音干扰。为便于使用，高通滤波器还配备了一个分级衰减器，其目的在于使用户能够接受全部的回传服务，其最大的优点是平衡回送信号的水平、减小噪音水平、提高用户端的隔离度、改善用户输入的阻抗匹配。该窗口型高通滤波器被安装在交互服务中，以有选择地通过回传信道的群频信号。窗口型高通滤波器会在回传信道频段之外排除其他的讯号。为了避免由于过高的噪音和过高的回传信号水平而导致回传激光器过载，同时减小了整个回传功率，还减小了噪声水平。

（三）使用窗孔型高通滤波器具有回传衰减特性

因为过高的噪音，回送的信号水平太高会造成激光过载，这样的激光过载还会使一个结点的回放信号全部中断，因此，选择性地把衰减引入回波信号，会减小整个回波功率，同时也会使噪音水平下降。

三、结束语

有线 DTV是一个大型系统，前端设备多，牵涉多，多个分支， HFC的共轴分配系统多为分支，其分布系统复杂、点多、面广、线长。因此，整个网络就是一个庞大的接收天线，由于复杂的电磁信号覆盖了整个天空，网络将会遭受到各种各样的窄带、宽频脉冲和无线电波的干扰。并且常常是各种干扰同时影响到数字电视的有线网络，从而造成各种类型的收看故障。所以，在有线 DTV网络系统设计和建设中，必须严格遵循有关规范，选择高品质的设备设备，以进一步降低系统的失效，为以后的双向 HFC网络建设奠定基础，并为用户提供高品质的数字电视节目服务。回传噪音抑制要考虑到在一个特定时间内，在一个系统中进行安装所需要做的工作，还有在网络上的所有这些操作会给在线用户带来多大的影响。在开放服务之前，一定要保证在用户在线不会受到干扰，从而达到期望的顾客对互动服务的满意程度。

参考文献

[1]尹春茂.浅谈有线电视HFC系统噪声故障分析[J].数字传媒研究,2021,38(10):61-63.

[2]宋村夫,刘皛.电视电话会议系统网络架构及故障分析与处理[J].设备监理,2019(06):56-57.