本文以攀钢宽带网改造为实例，较祥细的介绍了网络改造、建设的设计原则，系统频率配置，技术指标分配要求，除此之外还介绍了HFC网络的分前端及光工作站配置原则；光纤干线、同轴分配网的设计计算要求。
关键词：分前端设计原则 宽带网
一、设计、规划原则
1、随广播电视技术的快速发展，国家已拟定了全国数字化进程过渡的时间表，明确提出2015年全国将停止模拟广播电视节目播出，全部实现数字化广播，根据我国各地域经济发展情况，规定了各直瞎市、省会城市在2005年要达到3000万户电视数字用户，2010年全面实现数字广播电视。根据这一目标，攀钢有线电视系统加快了网络改造步伐，制定了祥细的宽带网数字化建设、改造、规划、设计的几项原则。
2、规划设计的网络在技术上要先进，开放性和互连性要优越，
建成的网络要稳定、可靠的运行，而且便于维护，在网络中增加网管和用户管理系统，为技术检测、故障维修提供技术支持。
3、网络规划要有可持续性发展意向，做到一次规划，分步实施、滚动发展、升级自如，确保设备的先进性，不搞重复投资和建设。在技术方面要选用先进的、投资不大，十年左右，不会被淘汰，并能有足够的升级条件。
4、网络分为两级光纤网，一级光纤从中心前端到各分前端机房，二级光纤从各分前端机房到各小区的光工作站，光工作站在小区的中心位置，光工作站后不设放大器，采用集线器直接分配到户。
5、系统频率配置按GY/T106-1999《有线电视广播系统技术规范》实施，系统频率配置如下：●5--65MHz为上行业务传输；●65--87MHz为过渡带；●87--108MHz为FM广播业务；●110--1000MHz为模拟电视,数字电视业务；
6、施工、测试、调试要求；按GB50200-1994；GY/T106-1999；GY/T121-95；GBJ50200-94；GY/TB1-1997；GY/T180-2001；GY/T166-2000；GY/T153-2000现行标准和相关要求实施。
7、宽带网设计指标要求；
●下行系统：下行带宽为87-870MHz，在87-550MHz范围内传输54个PAL-D电视频道节目，其中108-112MHz为网络管理导频，550-870MHz传送下行数字电视(现在传送模拟电视)、多媒体综合业务服务、数据、语音信息等业务。
●系统指标：1、系统输出口优于以下几项主要技术指标要求。2、系统输出电平范围：60-80dBuV；系统输出口频道间载波电平差2.1、任意频道间≤10dB；2.2、相邻频道间≤3dB；2.3、伴音对图像≤-17±3dB；3、载噪比：≥43dB(B=5.75MHz)4、载波互调比：≥57dB(对电视频道的单频干扰)≥54dB(对电视频道内单频互调干扰)5、载波复合三次差拍比：≥54dB 6、交扰调制比：≥46dB+10Lg(N-1)(N为频道数)7、载波复合二次差拍比：≥54dB
●上行系统：5-65MHz为上行通道，其中6.5MHz、22MHz用于网络管理上行通道导频，20-55MHz用于Cable modem电缆调制解调器上行信息传输，上行系统要求符合GY/T180-2001《HFC网络上行传输物理通道技术规范》中的相关要求。系统主要技术指标：
●上行通道输入电平为100dBuV(设计标称值)
●上行传输路由增益差≤10dB(服务区内任意用户端口上行)
●上行通道最大过载电平≥112dB
●载波汇聚噪声比(分贝)≥20dB(R2波段)
●载波汇聚噪声比(分贝)≥26dB(Rb、Rc波段)
●用户电视端口噪声抑制能力：≥40dB；
●通道串扰抑制比：≥54dB；
●信号交流声调制比：≤7%；
二、宽带光纤网的设计：
1、设计要求：
1.1、光工作站到小区(用户在150~550户范围)，光站后面不设宽带双向放大器。
1.2、采用220V供电集中分配方式，以集线器为中心信号源，向四周用户覆射。
1.3、采用二级光纤网， 中心机房―各分中心为一级光纤网，分中心--各光工作站为二级光纤网，其型式为分布式树星型网络。
1.4、前端、各分前端采用模块化CATV光发和光收传输设备，它占用空间小，传输容量大，扩充增容方便、灵活，便于集中管理。
1.5、根据本系统网络实际距离的具体情况，每个光工作站的反向光发射功率小于1dBuV。2.集中分配方式回传光纤网的设计：
2.1、回传光纤系统光发射模块按5~200MHz设计，便于今后发展。为确保二级光纤网的传输指标，反向光接收机的输入功率应控制在-2dBuV以上，由于本系统各分中心离各光工作站的距离一般均在2Km左右，选用1mW(FP激光器)的回传光发射的模块比较合适。
2.2、从分中心--中心前端的反向光发射模块设计选用3mW(DFB激光器)的光发射机，因两者之间的光缆长度在12Km左右。完全能满足和保证反向传系统的C/N技术指标。
2.3、本系统双向网的改造，各光工作站的反向输入端口电平，反向激光器电平按最大电平进行设计，因上行带宽仅用到5MHz左右的带宽(目前国产光工作站选用的反向激光器其加载带宽都能达到35MHz，因此按最大反向电平设计完全能确保NPR值达到优于规定指标。3、集中分配方式同轴分配网的设计：
设计原则：
3.1、光工作站下行出口射频电平设计在90-100dB左右，光工作站上行入口射频电平设计为90-100dBuv。
3.2、集线器下行入口电平范围为60-80dBuv，设计电平定为74-76±2dBuv。
3.3、集线器上行输入,输出电平为100dBuv。集线器选用预留网管型，每幢楼设一台网管型集线器，便于用户网络管理用。
3.4、集线器选用预留网管型，每幢楼设一台网管型集线器，便于用户网络管理用。
3.5、分配网采用等功率电平分配设计，确保各支路用户电平尽量达到平衡；全部使用分配器，尽量不用或者少用分支器，确保网络的传输技术指标。
3.6、预留网管型的集成器在没有双向用户之前，应在集线器输入端口串接一只上行噪声抑制器，防止终端噪声的侵入。
4、HFC网络宽带网分前端及光工作站的配置原则
4.1、分前端的配置原则；
4.1.1、至少配置两个路由的光缆出入；
4.1.2、分前端应设置在用户集中的地方；
4.1.3、分前端应与数据中心同一机房，机房要留有扩展的空间及机架；
4.1.4,分前端覆盖的光工作站距离尽量控制在3Km左右；
4.1.5、覆盖用户1-2万户为合适，这要根据各网实际情况来确定，光分路器尽量按等功率分配设计，它的光反射很小，光反射干扰也非常小；
5、光工作站配置原则：
5.2.1、路由选择最短，尽量在小区中心位置，好施工、方便调试和维护；
5.2.2、光纤芯数的配置光纤一般情况下，上、下行各一芯即可满足要求，考虑到网络今后的扩展，可预留1-2芯备用芯线。中心前端和分前端之间的光纤除上、下行各一根芯线外，还要考虑到今后各项业务所需的光纤芯线，并有足够余量的光纤，本系统选用24芯光纤与较大分前端相连，确保今后发展的需要。
5.2.3、用户数的配置下行频道(550~750MHz)或(550~862MHz)传输数据信号，可安排25-38个频道，扣除VOD、HDTV、网管占用频道，用于计算机数据传输的频道约20个。一台光发射机最好覆盖4个光节点，每个光工作站占用5个数据频道，按64QAM调制方式计算，每个数据频道可传输40Mbps，每个光工作站200Mbps，如果每个用户占用2Mbps，可分配给200个用户同时使用，如果按20%的使用率计算，可供500个用户使用。由于数据带宽是动态分配使用的，当使用的用户少时带宽就宽，反之则带宽就窄。上行频带5-65MHz，其中5-15MHz干扰大不能用，余下50MHz带宽可安排25个2MHz带宽的频道，能允许25个用户同时上传信号，考虑到上行用户使用率为10%，使用系数4%，则一个光工作站可容纳625个用户。从上、下行考虑，一个光工作站所覆盖的用户为500户比较合适。
5.2.4、光发射机光功率的配置经过光链路的计算和余量的考虑，一般可确定光发射机的光功率大小，为了经济合理的确定光发射机的功率，即满足光链路和余量的要求，又要达到投资省的目的，可在C/N值上做文章，在C/N值比较富余的情况下，C/N比可当光功率使用，当高于系统指标要求的C/N的分贝数可以作为发射机光功率使用，如按设计计算后需10mW的光发射机功率，因C/N指标高3dBm，现可选择的光发射机光功率=10mW-3mW=7mW，这样节省了3mW的功率，节约了资金。设计时光工作站的光接收光功率为-2dBm，这时光工作站接收光功率也要减掉3dB，-2dB-3dB=-5dB，光工作站的光接收光功率为-5dB
5.2.5、光工作站光工作站不仅完成光-电变换的工作，还要把用户的回传信号接收后送回前端，完成双向传输的工作，而光接收机仅完成光-电变换工作，因此要开展双向业务，光站是必备的设备，光站的上、下行设备都应备有热备份，它能稳定可靠的工作，目前光工作站大多无网管功能，目前我台使用的光站配置了简易的应答器，能实现远程基本网管功能。
三、HFC网络光纤干线的设计与计算：
设计要求
1、确定网络要开展哪些业务范围，频率范围的确定，是一级光纤网还是二级光纤网。
2、合理分配系统指标。
3、绘出光纤干线计算图。
4、用光链路计算公式、光分路器、分光比计算法等公式计算各数据。
5、尽量选择等分光比计算光分路器最为理想，其偏差可达10%。
6、光设备工作波长、参数的选择要合理。
7、一些大的前端和分前端的光缆进出较多，最好选择规范的光纤配线架或配线箱，它能方便、整齐的进行光纤连接和测试工作。本网前端和分前端选用上海产GPXJ-A型光纤配线架。
设计理念
1、国外光工作站每台都增加了一个可变光衰减器，经可变衰减调节后，能达到光检波器的光电平刚好为-2dB，它主要提高了可靠性，运行稳定和抗意外风险的目的。
2、活动连接器的插损按每个0.3~0.5dB取。
3、余量考虑0.3~0.5dB。
4、分光器插损一般采用总插损。选用16路以下的分光器较为经济。
5、下行接收光功率一般选-2dB或-3dB为经济实惠的选择，0dB-1dB的接收光功率一般用在分前端的光接收机。
6、上行平均接收光功率通常取Pr=-10~-18dBm范围内都是可行的，所以上行光发射机的光功率很小，其原因是上行传输的是数字信息，它要求的C/N比指标很低，所以用比较小的光功率来传送数字信号完全能达到传输技术指标的要求。平时我们用光功率计所测的光功率是直流光功率(平均光功率)，实际上有用的光功率是随射频变化的光功率。光纤传输中的问题光纤的传输存在色散特性，光纤非线性效应主要由受激布里渊散射(SBS)和自相位调制(SPM)两种因素造成，受激布里渊散射主要是光纤的色散造成，光纤的色散是光纤在光纤中传输时，由于光折射后，所折射的光产生了色散。光在光纤中传输时受激布里渊散射的影响后会产生射频非线性干扰，这时CSO、CTB技术指标急剧恶化，主要原因是输入的光功率太高所致，由于光产生反射，会使光纤损耗增加，导致C/N指标下降。目前使用的1550nm处调制器里设计了提高SBS阈值光功率的器件，可改善非线性干扰。1550nm光发射机的传输距离可达70Km，如果要传80Km，这时CSO就会小于60dB，如果要传100Km，这时CSO就会≤57dB，这时SBS不再增加，它就会产生另一种自相位调制，当自相位调制加大后，发射机就起不到作用。1550nm的G.652光纤的色散将达到17~20ps/Km·nu(正色散)，这时可在掺铒放大器中加入一个色散补偿(负色散)，加上负色散元件后，原CSO≤57dB的指标就会变成CSO≤61dB-62dB。
8、上行系统的其它问题：设计上行系统时，光工作站设置的位置应尽量靠近用户、
同轴网的分配系统应尽量使用分配器，优先选用集中分配方式，分配采用星形网方式，板式楼房采用集中分配后，大大减轻了调试工作量。二级光纤网的上行信号有三个混合点，
一个是光工作站的反向信号混合，其二是分前端的混合，其三是中心前端的混合，当开展多种业务时，由于每种业务信号的性质不同，为了便于计算，国际上通用每赫兹固定功率的原则进行射频功率分配，此方法可将45dBmV总功率全部分派完毕，如下表所示：
6、计算举例对于常用回传激光器，为不产生削波时的最大输入RF功率为45dBmV,由于上行带宽为5-65MHz，即带宽为600KHz。每Hz的总功率除以带宽，以对数形式计算即为相减，得到每Hz功率=45dBmV-10Lg(60x106)=-32.8dBmV/Hz如果在上行信道安排6个带宽为600KHz的信道供Cable modem业务，该业务施加在回传激光器上的RF电平为-32.8dBmV/Hz+10Lg(6x600X103)=32.8dBmV.如果多种业务并存，可将45dBmV总功率全部分完.每Hz固定功率法可使带宽较宽的信道有较高的信号功率，避免了信道载噪比的降低。
7、当各光工作站回到头端的长短距离不一样时，它的载噪比也会不一样，几路混合后C/N的比值会降低，如果把几条长短距离不样长的支路搭配在一起，这样可改善C/N值，千万不要把最长距离C/N最差的支路放在一起。
8、同轴电缆要求选择屏蔽系数大于100的，如铝管电缆；
9、分配器应选用5-1000MHz的，屏蔽系数要求达到100，而且是金属外壳，接头采用冷压接头，屏蔽系数要求达到90，不要采用传统的卡式接头；
10、终端盒要选用屏蔽系数大于90的，入户同轴电缆最好采用4屏蔽；
