CMTS上行入口對接頭老化對信號的影響

魯雪強(qiáng)

近年來廣電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向網(wǎng)改造，部分省份大面積鋪開DOCSIS 3.0的HFC組網(wǎng)。而廣電對于上行通道的頻譜規(guī)劃為5～65 MHz，基于現(xiàn)在的業(yè)務(wù)帶寬需求，配置單個上行通道參數(shù)為64QAM調(diào)制，則對通道的要求為上行信噪比＞28 dB，才能保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。大量增值業(yè)務(wù)都集中依靠雙向網(wǎng)絡(luò)，對網(wǎng)絡(luò)可用性要求很高。因?yàn)镈OCSIS 3.0對上行通道的頻點(diǎn)數(shù)使用增加，相對以前單個上行頻點(diǎn)的噪聲容限下降，我們需要保障更大范圍的上行通道頻譜干凈。

筆者維護(hù)數(shù)個機(jī)房，近來發(fā)現(xiàn)有時某個上行通道信噪比會突然從35 dB跌落到20 dB左右。多次發(fā)現(xiàn)在進(jìn)CMTS上行端口對接板處重上接頭可恢復(fù)通道信噪比。統(tǒng)計公司其他已投入使用的機(jī)房，近2年新建投入使用的機(jī)房基本沒有這個問題，其他老機(jī)房不斷出現(xiàn)該故障，使用愈久故障愈加頻繁。對噪聲來源位置也不確定，筆者深入該故障進(jìn)行分析。

1 故障分析

機(jī)房回傳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：在HFC網(wǎng)絡(luò)中，用戶端小區(qū)光站上行信號進(jìn)入機(jī)房上行光接收機(jī)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后，使用對接板上的頭子連接兩側(cè)的射頻線到CMTS上行端口。上行信號設(shè)定工作區(qū)為40～60 MHz段，內(nèi)含2路上行信號。具體如圖1所示。

圖1 機(jī)房回傳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2 故障解析

基于故障普遍性，選取3路經(jīng)常出現(xiàn)故障的上行線路進(jìn)行分析。由于軟件顯示上行信噪比跌落，筆者經(jīng)過分析，認(rèn)為進(jìn)入CMTS上行端口的信號產(chǎn)生了變化。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，首先懷疑是用戶端傳回強(qiáng)噪聲。使用860場強(qiáng)儀多次掃描上行光接收機(jī)檢測口，根據(jù)自身實(shí)際網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，設(shè)定參考電平75 dBμv。本地CMTS設(shè)備配置的上行為2路，中心頻率為46 MHz和52 MHz，帶寬3.2 MHz。在頻譜上行工作段40～60 MHz內(nèi)未發(fā)現(xiàn)影響上行信號的噪聲，只有正常上行信號在進(jìn)行突發(fā)傳送。此時排除了日常維護(hù)的機(jī)房外HFC網(wǎng)絡(luò)回傳噪聲，需要在網(wǎng)絡(luò)尋找其他故障點(diǎn)。

據(jù)多位維護(hù)人員反映，有時整理對接板處線路A點(diǎn)后，就在網(wǎng)管記錄上監(jiān)測到通道信噪比跌落；之后觸碰或者重上對接頭故障均可消失，通道信噪比恢復(fù)正常。由此看來故障與接板處的線有關(guān)，而非上行光接收機(jī)的下端網(wǎng)絡(luò)噪聲。

在圖表B點(diǎn)位置，斷開CMTS上行端口，連接860場強(qiáng)儀使用頻譜監(jiān)測。多次模擬搖晃圖表A點(diǎn)面板外的線后，有時在頻譜上監(jiān)測到，4～100 MHz頻段有持續(xù)穩(wěn)定的噪聲，特別是在40～60 MHz上行信號工作區(qū)強(qiáng)度達(dá)到40 dBμv。噪聲頻譜如圖2所示。

圖2 噪聲頻譜

重慶有線電視網(wǎng)絡(luò)股份有限公司CMTS上行信號入口電平設(shè)置60 dBμv，中心頻率工作在52 MHz，取噪聲強(qiáng)度40 dBμv。

根據(jù)公式計算：

60dBμv=1mv，40dBμv=100μv，S/N=10

信噪比20 LOG（Vs/Vn）=20 dB

故障時上行通道信噪比記錄低點(diǎn)在20dB處，找到的故障點(diǎn)和實(shí)際相符。

噪聲來源定位于對B點(diǎn)外，做進(jìn)行下面2個試驗(yàn)。

（1）將A點(diǎn)處射頻線更換為全新，未能避免觸碰產(chǎn)生噪聲問題。

（2）跳過A-B點(diǎn)之間的對接板，從上行光接收機(jī)輸出直連CMTS上行端口，任意搖晃不會導(dǎo)致通道信噪比變差。

說明噪聲來源為A-B點(diǎn)之間。仔細(xì)檢查該處，拆卸下對接頭，破開表面的注塑。

拆卸老化對接頭與全新對比如圖3所示。

圖3 老化對接頭與新對接頭的對比

可以發(fā)現(xiàn)拆卸下的使用5年后對接頭中間簧片已經(jīng)嚴(yán)重變形，不能很好壓住射頻線針頭部分。接觸表面顏色也發(fā)黃，已出現(xiàn)氧化現(xiàn)象。從故障的原因分析，是由于噪聲引起的，此時我們推斷是空間的電磁雜亂信號通過老化接頭侵入了鏈路。采用加屏蔽的方式，用錫箔紙把故障接頭包裹起來，并用導(dǎo)線引出。當(dāng)噪聲在頻譜上出現(xiàn)時，將導(dǎo)線接地，觀察頻譜噪聲明顯消失；斷開接地，噪聲再次出現(xiàn)在頻譜上。此時斷定噪聲來源就是老化接頭。

金屬簧片接觸表面附有氧化層，在兩接觸件表面就會產(chǎn)生膜層電阻。由于膜層為不良導(dǎo)體，隨膜層厚度增加，接觸電阻會增大。當(dāng)線路接觸不良時，導(dǎo)體的電阻因接觸面減小而變大，根據(jù)熱定律，在該接觸處就會產(chǎn)生局部升溫，隨著溫度升高，該接觸處的電阻又繼續(xù)升高。線路匹配電阻發(fā)生變化，產(chǎn)生駐波反射等情況，影響信號質(zhì)量。金屬簧片在熱和彈力的影響下，隨著時間增加發(fā)生不可逆的變形老化。

本地實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)對接頭簧片夾縫垂直地面安裝更容易在觸碰中產(chǎn)生噪聲。因?yàn)閵A片已經(jīng)變形，地心引力下，夾片接觸針頭更易松動，這也是對接板中的小部分容易出現(xiàn)噪聲干擾，而其他同期使用的對接頭更小頻率出現(xiàn)故障的原因。

推薦使用圓孔狀十字開口對接頭，可以完全咬緊針頭部分，也避免了安裝的方向問題。內(nèi)部注塑也致密，如果使用此類型的對接頭可以有效避免平口簧片老化變形問題。

3 結(jié)語

重慶有線從2005年開始雙向網(wǎng)建設(shè)，2012年開展寬帶大面積擴(kuò)張。近年的維護(hù)發(fā)現(xiàn)，老舊小區(qū)下的HFC網(wǎng)絡(luò)接頭老化受潮產(chǎn)生噪聲屬于主要故障，都是更換后網(wǎng)絡(luò)噪聲消除。新建小區(qū)開通后器件類引入噪聲故障基本沒有，主要是接頭未安裝到位的侵入噪聲。對比可知，機(jī)房和小區(qū)使用接頭要注意使用年限并定期檢查更換，行業(yè)經(jīng)驗(yàn)為3年更換一批易老化的部件。

參考文獻(xiàn)：

[1]高 宗 敏 ．DOCSIS 3．0-- 第 三代電纜數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)[J]．有線電視技術(shù),2011(10)．