前端机房射频链路的规划、设计与运维

赖少武

（广东广电网络清远分公司 运维部安全播出室，广东 清远 511518）

前端机房射频链路的规划、设计与运维

赖少武

（广东广电网络清远分公司 运维部安全播出室，广东 清远 511518）

【本文献信息】赖少武.前端机房射频链路的规划、设计与运维[J].电视技术，2014，38（20）.

紧密结合当前数字有线电视、高清互动电视系统传输的特点，通过对清远分公司前端机房射频链路的规划、设计，提出链路安全优化方案及运维分析，并在最后提出了几点建议，以供广大有线广播电视规划建设、运维工作者参考借鉴，批评指导。

射频链路；IPQAM；单点故障；电气特性；安全播出

安全播出的重要性，是由广播电视的特殊地位和作用决定的。在有线电视传输的各项工作中，安全播出是第一要务。中心前端机房的安全播出事关全局，而RF射频链路的传输作为其中的一部分，其重要性不言而喻，某个单节点的缆线、接头故障都会造成大面积的停播事故。因此中心前端机房建立一张安全、稳定、可靠、维护方便的链路传输网，是每个网络公司所追求的目标。

1 中心前端机房射频链路规划

1.1 频点及射频端口现状

清远分公司经过几年的网络改造，全网已经实现862 MHz的双向系统。根据有线电视系统的频率划分和频道配置，拥有的下行频率资源为93个。

现时，清远分公司已使用的频点信号分为广播信号及窄带增值业务信号。广播信号有：股票信息及主应用占2频点（1个RF端口）、EPG广告下行信息占1频点（1个RF端口）、保留6套模拟电视信号占6频点（6个RF端口）、标清数字电视信号占17频点（5个RF端口）、高清数字电视信号占11频点（6个RF端口）、标清互动电视信号（未整转成高清互动电视用户，全网大概120户左右，由于用户数量很少，为了维护方便，节省IPQAM资源）占2频点（1个RF端口）；窄带信号有：CMTS下行信号占4频点、高清互动IPQAM占12频点，共占用频点数为55个（广播信号占据20个前端混合器RF端口），剩余频点38个。

全网共提供6套模拟电视节目，112套标清数字电视节目、33套高清数字电视节目、10套音频广播。

1.2 链路的规划思路[1]

一般来说，前端机房射频链路的规划与设计应考虑以下几个方面：

1）信号的非线性指标（C/N，BER，MER等参数）；

2）应尽可能地以最大限度提高整个链路传输信号的能力；

3）应最大限度地提高网络传输性能参数指标；

4）应尽可能地简化链路结构；

5）消除单点故障，提高这个网络传输的安全性、稳定性；

6）扩容综合能力强、维护灵活等原则；

7）满足光发射机的信号接入电平参数。

1.3 板卡选型

有线电视系统最根本的目的是要解决覆盖问题，因此，由前端产生的复合射频信号最终必须通过合理的混合、传输、分配网络才能被准确、优质地传送到千家万户。在中心前端机房RF射频链路的传输中，无源器件和有源器件构成了整个传输网络，其电气特性决定了网络传输质量的优劣。因此，对板卡的选型使用就显得尤为重要。

2 中心前端机房射频链路的设计

基于以上规划思路，清远分公司经过对多厂家设备板卡电气特性参数、维护是否方便等原则进行检测对比之后采用ADC公司生产的各型号产品。其板卡技术性能指标参数高（电平、隔离度等），整齐、规范，带插损的接口及测试口（-20 dB）更是大大方便于运维；射频前置放大器采用30 dB的增益，为以后前端广播信号的混合、分配及扩容做预留。

经规划设计RF射频链路信号流程图如图1所示。

该链路的设计流程图优势如下：

图1 RF射频链路信号流程图

1）大大的提高系统传输广播信号的能力

前端混合器满负荷共提供64路RF射频信号接入，除去现有的20路RF信号，剩余44路冗余接口。根据清远分公司市场部三年滚动规划，到2016年，新增数字标清电视频道72套，高清电视节目60套，标清电视每频点复用6套节目（采用MPEG-2编码方式），则需12个频点，每个RF调制4频点，占据3个物理端口；高清电视节目每频点复用3套节目（采用H.264编码方式），则需要20个频点每个RF调制2频点，占据10个物理端口，标高清共13个物理端口，12端口冗余，至此只剩下6频点；频点就是资源，资源就是效益。随着未来电视技术的不断日新月异，8接8的前端混合模式完全能够满足未来广播业务的发展需求。

2）有效地消除广播电视信号单点故障

该链路设计流程图，采用完全对称结构，1+1备份模式对广播信号做到安全、稳定地传送到各个分前端，中间某一条链路的故障都不会造成广播电视信号的中断。分前端机房采用射频切换的保护方式，分别由两台光接收机从两个不同光纤路由接收中心前端机房的广播电视光信号，当主路光信号降低2 dB，RF射频信号下降5 dB左右，切换器完成切换（切换门限值：±3 dB），确保广播信号的安全传输。

3）信号接入灵活、维护方便

（1）广播信号：对于广播信号覆盖全网，信号全部在前端混合器接入，混合器全部带接口插损及测试口（-20 dB），信号电平的调节、维护方便灵活；

（2）窄带信号：对于宽带信号及VOD点播业务，由于在每台光发射机前设置一个耦合器（上述设计流程图所示，广播链路损耗-1 dB，耦合链路损耗-12 dB），方便窄带信号的插入，信号的建设、调整及维护都不影响广播电视的安全传输，灵活接入，方便维护。

4）扩容方便

该链路设计流程图，最大支持光发射机数量为4× 4×8=128台，对于中小型前端而言应该是足够覆盖各个分前端及所属楼栋用户的规划设计（分前端已经承担了大部分用户）；对于中大型前端，可把放大器之前的普通4分配更换成8分配，则最大支持光发射机数量增加一倍达到256台，而由于有切换保护（切换门限值：±3 dB），链路损耗4 dB左右，直接触发保护路由进行切换，链路广播信号不变。扩容步骤如下：

（1）更换备路链路4分配为8分配；

（2）调试备路链路放大器增益，使主备输出信号参数一致（调试过程信号传输完全满足非线性指标）；

（3）切换切换器开关，选择备路模式信号输出；

（4）更换主路链路4分配为8分配；

（5）调试主路链路放大器增益，使主备输出信号参数一致；

（6）切换切换器开关，选择自动模式输出。

3 链路的运维

3.1 广播信号的运行维护

1）各个射频调制器输入到前端混合器的电平信号最好不超过调制器的最高门限，一般要预留（3±1）dB（清远分公司采用112 dBμV的电平接入，普遍3 dB的预留）；

2）由于前端主备混合器采用完全对称的1+1备份模式，输入到前置放大器的主备各频点信号电平要基本一致，确保切换器的安全切换保护；

3）输入前置放大器的信号必须平坦，频道间电平小于等于1 dB；

4）前置放大器的输出电平设置一般不宜过高，会造成指标的劣化，一般不超过105 dBμV（清远分公司采用101 dBμV的电平输出）；

5）输入到光发射机的信号（广播信号及窄带信号）电平一般在75～80 dBμV范围（清远分公司依据图示链路设计，采用（78±1.5）dBμV接入）。

3.2 窄带信号的运行维护

为了开展宽带业务及VOD业务，节约频道资源，需要对CMTS的下行与IPQAM信号进行物理分开，同频传输。

1）IPQAM[2]

清远分公司高清互动前端采用端到端平台，高清片源码率7.5 Mbit/s（采用H.264编码方式），标清片源码率3.75Mbit/s（采用MPEG-2编码方式），IPQAM采用哈雷40G和北京数码视讯设备，规划频点为12邻频（522～610 MHz），采用64QAM调制，每频点调制带宽38 Mbit/s，那么每个频点可提供标清并发流为38/ 3.75≈10路[3]，加上每流开销，单频点约支持9路，即每个IPQAM RF射频口能提供12×9=108个标清并发流；高标清点播片源比例按照1∶1计算，则码率系数为1.5。

根据清远分公司规建部实际规划建设：

（1）当光节点规模是200户时，一台光发射机覆盖4个光节点；

（2）当光节点规模是50户时，一台光发射机覆盖4个或者8个光节点。

运维选择最高值计算，则普通一台光发射机覆盖规模为800户左右；根据市场部未来三年发展滚动规划，清远分公司到2016年高清互动点播报装率达到40%，以清远分公司运维实际峰值6%的并发率计算，则在线并发数峰值为1.5×800×40%×6%=28.8个，即IPQAM每个RF射频端口最多支持接入光机数为108/ 28.8≈3.8台，因此，清远分公司采用4分配后接入（如图1所示）。

2016年之后，随着用户报装率的不断增长，可通过以下方式进行调整：

（1）采用带宽利用率更高的256QAM调制方式（对网络条件要求比较高）；

（2）对IPQAM进行LISCENCE扩容，增加频点带宽；

（3）减少IPQAM的接入光机数。

2）CMTS（省略）

CMTS跟IPQAM的运维类似，此处不再赘述。

4 建议

1）在前端链路的建设过程中，应对所用混合器、分配器的各个端口进行电气特性检测，发现问题及时排除，如等到投入使用后发现问题进行更换会增加一定的工作量；

2）在对带插损的混合器、分配器的使用过程中，应灵活地使用衰减片（因为每一个无源器件的端口损耗、链路的接口损耗都不可能保证完全相同）；

3）如图2所示，由于此类机框密集度比较高，特别是双向化改造采用CMTS+CM方式，建议在机柜空间满足的情况下，机框与机框之间，板卡与板卡之间，端口与端口之间尽量相错开，预留足够操作的空间，能为以后的运维带来很大的方便。

图2 机柜示意图

5 小结

广东广电网络清远分公司经过多年的探索，大胆吸取同行的经验教训，针对自身的网络和业务特点，全面细致分析了射频链路的各个环节，设计了不同的备份保障方案，并对方案进行了反复的优化。清远分公司自优化前端射频链路结构以来，信号传输稳定，维护方便，安全播出零故障。

[1] 刘剑波，李鉴增，王晖，等.有线电视网络[M].北京：中国广播电视出版社，2003.

[2]陈伟，李荆生，童晓光.IPTV与IPQAM体系架构及其关键技术比较研究[J].电视技术，2012，36（16）：41-44.

[3] 丁一，郭晓.IPQAM技术与应用[J].有线电视技术，2007（9）：78-80.

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2014-06-08

赖少武（1982—），工程师，主研方向数字电视、高清互动电视系统、信号传输技术。