CMTS上行入口对接头老化对信号的影响

鲁雪强

近年来广电网络进行双向网改造，部分省份大面积铺开DOCSIS 3.0的HFC组网。而广电对于上行通道的频谱规划为5～65 MHz，基于现在的业务带宽需求，配置单个上行通道参数为64QAM调制，则对通道的要求为上行信噪比＞28 dB，才能保证数据的稳定传输。大量增值业务都集中依靠双向网络，对网络可用性要求很高。因为DOCSIS 3.0对上行通道的频点数使用增加，相对以前单个上行频点的噪声容限下降，我们需要保障更大范围的上行通道频谱干净。

笔者维护数个机房，近来发现有时某个上行通道信噪比会突然从35 dB跌落到20 dB左右。多次发现在进CMTS上行端口对接板处重上接头可恢复通道信噪比。统计公司其他已投入使用的机房，近2年新建投入使用的机房基本没有这个问题，其他老机房不断出现该故障，使用愈久故障愈加频繁。对噪声来源位置也不确定，笔者深入该故障进行分析。

1 故障分析

机房回传网络结构：在HFC网络中，用户端小区光站上行信号进入机房上行光接收机进行光电转换后，使用对接板上的头子连接两侧的射频线到CMTS上行端口。上行信号设定工作区为40～60 MHz段，内含2路上行信号。具体如图1所示。

图1 机房回传网络结构图

2 故障解析

基于故障普遍性，选取3路经常出现故障的上行线路进行分析。由于软件显示上行信噪比跌落，笔者经过分析，认为进入CMTS上行端口的信号产生了变化。根据经验，首先怀疑是用户端传回强噪声。使用860场强仪多次扫描上行光接收机检测口，根据自身实际网络参数，设定参考电平75 dBμv。本地CMTS设备配置的上行为2路，中心频率为46 MHz和52 MHz，带宽3.2 MHz。在频谱上行工作段40～60 MHz内未发现影响上行信号的噪声，只有正常上行信号在进行突发传送。此时排除了日常维护的机房外HFC网络回传噪声，需要在网络寻找其他故障点。

据多位维护人员反映，有时整理对接板处线路A点后，就在网管记录上监测到通道信噪比跌落；之后触碰或者重上对接头故障均可消失，通道信噪比恢复正常。由此看来故障与接板处的线有关，而非上行光接收机的下端网络噪声。

在图表B点位置，断开CMTS上行端口，连接860场强仪使用频谱监测。多次模拟摇晃图表A点面板外的线后，有时在频谱上监测到，4～100 MHz频段有持续稳定的噪声，特别是在40～60 MHz上行信号工作区强度达到40 dBμv。噪声频谱如图2所示。

图2 噪声频谱

重庆有线电视网络股份有限公司CMTS上行信号入口电平设置60 dBμv，中心频率工作在52 MHz，取噪声强度40 dBμv。

根据公式计算：

60dBμv=1mv，40dBμv=100μv，S/N=10

信噪比20 LOG（Vs/Vn）=20 dB

故障时上行通道信噪比记录低点在20dB处，找到的故障点和实际相符。

噪声来源定位于对B点外，做进行下面2个试验。

（1）将A点处射频线更换为全新，未能避免触碰产生噪声问题。

（2）跳过A-B点之间的对接板，从上行光接收机输出直连CMTS上行端口，任意摇晃不会导致通道信噪比变差。

说明噪声来源为A-B点之间。仔细检查该处，拆卸下对接头，破开表面的注塑。

拆卸老化对接头与全新对比如图3所示。

图3 老化对接头与新对接头的对比

可以发现拆卸下的使用5年后对接头中间簧片已经严重变形，不能很好压住射频线针头部分。接触表面颜色也发黄，已出现氧化现象。从故障的原因分析，是由于噪声引起的，此时我们推断是空间的电磁杂乱信号通过老化接头侵入了链路。采用加屏蔽的方式，用锡箔纸把故障接头包裹起来，并用导线引出。当噪声在频谱上出现时，将导线接地，观察频谱噪声明显消失；断开接地，噪声再次出现在频谱上。此时断定噪声来源就是老化接头。

金属簧片接触表面附有氧化层，在两接触件表面就会产生膜层电阻。由于膜层为不良导体，随膜层厚度增加，接触电阻会增大。当线路接触不良时，导体的电阻因接触面减小而变大，根据热定律，在该接触处就会产生局部升温，随着温度升高，该接触处的电阻又继续升高。线路匹配电阻发生变化，产生驻波反射等情况，影响信号质量。金属簧片在热和弹力的影响下，随着时间增加发生不可逆的变形老化。

本地实验中还发现对接头簧片夹缝垂直地面安装更容易在触碰中产生噪声。因为夹片已经变形，地心引力下，夹片接触针头更易松动，这也是对接板中的小部分容易出现噪声干扰，而其他同期使用的对接头更小频率出现故障的原因。

推荐使用圆孔状十字开口对接头，可以完全咬紧针头部分，也避免了安装的方向问题。内部注塑也致密，如果使用此类型的对接头可以有效避免平口簧片老化变形问题。

3 结语

重庆有线从2005年开始双向网建设，2012年开展宽带大面积扩张。近年的维护发现，老旧小区下的HFC网络接头老化受潮产生噪声属于主要故障，都是更换后网络噪声消除。新建小区开通后器件类引入噪声故障基本没有，主要是接头未安装到位的侵入噪声。对比可知，机房和小区使用接头要注意使用年限并定期检查更换，行业经验为3年更换一批易老化的部件。

参考文献：

[1]高 宗 敏 ．DOCSIS 3．0-- 第 三代电缆数据传输系统[J]．有线电视技术,2011(10)．