双向机顶盒入户安装情况分析

【摘　要】双向机顶盒要在用户家中正常使用，还有大量细致的技术工作要逐户完成。大同广电在该业务拓展中从线路变更、指标测试、安装调试、使用指导方面都进行了详细规划，并对以后系统扩容、带宽改善提出设想。

大同数字电视VOD系统“视频超市”作为一项行业强势增值业务已经正式运营。该系统有多种用户接入方式：手机短信接入、固定电话接入、双向机顶盒接入、网站接入。既可以通过手机和小灵通短信实时点播节目，也可以通过电话联系呼叫中心客服人员点播指定影片，还可以通过公司门户网站预约订购影视剧。当然最简单方便的方式还是使用双向机顶盒通过HFC网内交互回传通道进行点播。系统连接示意图如图1。

图1

双向机顶盒应用信号流程示意如图2所示（以PVR双向机顶盒为例）。

图2

整体转换前期我们对市区所有用户配发的都是基本型机顶盒，内置视频超市客户端模块，通过短信方式点播，以最低整转成本使所有网内用户都成为广电VOD系统的潜在客户，人人都有机会使用视频超市业务。对于市区周边各大型厂矿企业，针对他们收入相对较高、具备一定消费能力的优势，我们为其特别制订了大客户资费标准，配发双向机顶盒（机顶盒成本增加部分由企业承担）。这样做符合高收入企业职工消费能力与消费心理，满足了便捷操作的需要，同时提升了消费者的ARPU值，增加了数字电视的运营收入。对市区用户中具备消费能力的观众，我们在销售第二终端时也主要推荐双向机顶盒（包括PVR双向机顶盒）。

　　1 入户安装工作内容概述

　　双向机顶盒在使用中时需要配备CM（Cable Modem）作为回传设备。大同网络公司对所有旧网络都进行了HFC双向化改造，光缆传输干线及小区电缆分配网设计合理、用料保质保量，而且施工质量优良，参数调整符合规范要求。但由于用户家庭装修的个性化问题，进入用户家中的信号在家庭内部信号分配环节无法得到有效控制。因此针对开通双向机顶盒点播业务的用户需要售后维护人员逐户上门安装调试，确保双向通道畅通、双向业务可以使用。

　　准备工作

　　我市双向HFC网入户线路结构根据楼房户型的不同分为两种，信号连接示意图分别如图3和图4所示。

　　入户安装、调试之前需要事先进行的准备工作如下：

　　（1）已经录入CNR（思科网络注册服务器，是CM与机顶盒的管理系统）的CM和机顶盒的MAC地址与实物进行核对，确保地址准确；
　　（2）携带必要的仪器：数字场强仪；
　　（3）设备及材料：双向机顶盒、CM、数字分配器、两端带F头的连接短线两根（带硬盘的机顶盒是三根短接线）、两端带水晶头的网线一根；
　　（4）根据安装小区情况带足够的高通滤波器。

　　根据系统设计原理，用户端设备上线过程如下：CM加电之后首先进行初始化，然后向CMTS注册；注册成功之后才可以进入正常工作状态，通过CMTS向前端发送用户点播请求。

　　CM的初始化是一个与CMTS通讯的过程。首先CM在网络中扫描下行通道（我们指定的通道是738MHz），检测到CMTS加载在实际网络中的下行数据信号后立即建立同步：与QAM码元定时同步、与FEC帧同步、与MPEG分组同步并能识别下行MAC的SYNC报文。建立下行同步之后就可以接收CMTS播发的UCD(即上行通道扫描符)，获得上行通道的传输参数。锁定上行通道之后CM按照MAC操作和带宽分配机制在上行通道中传输信息，自动校准发射电平，使最终所有CM回传到CMTS的电平等于某一设定值（这一过程称为校准）。上下行通道锁定完成之后，CM利用动态主机配置协议从DHCP服务器上获得分配给它的IP地址，建立IP连接；同时从DHCP服务器的响应包中获得TFTP服务器、时间服务器（TOD）的IP地址等信息，从时间服务器获得当前的日期和时间，为CM自身的日志系统提供正确的时间记录；从TFTP服务器下载配置参数文件，获得上下行速率限制、CPE IP数目、额外的SNMP参数指定等所需各种参数。至此，初始化过程完成。

　　此后CM使用下载的配置参数向CMTS申请注册，CMTS认证之后发送注册响应，CM就进入了正常的工作状态。即认为CM上线了。用户操作双向机顶盒，发出节目点播指令，该指令采用IP协议，经CM用QPSK方式调制之后通过HFC网络回传通道送入CMTS，解调为IP数据包格式，再经过核心路由器Cisco7609接入VOD系统。

　　CM与CMTS间交互过程中相关服务器配置、信号链路示意如图5。

　　2 入户安装过程

　　根据数据信号两种入户线路结构，开通双向业务时需要分情况分别采取相应措施对入户链路进行变更调整。在进入用户家中之前，对于暗装小区要去掉单元楼信号输入端的高通滤波器，用地址标签明确标示已开通双向业务的用户住址，对其他普通用户信号输入端加装高通滤波器，避免额外干扰噪声的侵入；而对于明装小区则去掉已开通双向业务的用户自家门头盒内高通滤波器即可。我们使用的两种高通滤波器外形如下，其工作频带范围为87-1000MHz。

　　信号分配箱或门头盒内线路变更完成之后，即可入户进行CM、机顶盒安装调试了。首先测量入户信号相关指标，按照Euro-DOCSIS 相关标准，对指标的基本要求是：机顶盒输入信道功率大于45dBuV，CM最佳输入电平60-65 dBuV，下行通道C/N>35dB，上行C/N大于20dB（理论值为15dB），MER大于26 dB ，BER小于10-4 。如无法得到必要质量保证的信号（足够的信号强度和误码率指标），则不能保证CM顺利上线和机顶盒稳定接收节目，需要逐级检查入户线路各环节，排除降低网络指标的相关因素：不合格的信号分配器材、同轴电缆，错误的信号线联接方式（不使用分支分配器造成阻抗失配），不规范的接头制作和接头松动情况。在信号符合要求的前提下，按照图示方式连接数字分配器（图示“One-To-Two Splitter”）、CM和机顶盒、电视机。

　　需要说明的是，数字分配器DATA接口工作范围为5-65MHz,87-1000MHz，即上行工作于5-65MHz范围，下行工作于87-1000MHz，其上行信号衰减1dB，只为CM接入使用；TV接口工作范围为“87-1000MHz”，信号衰减４dB，只输出单向数字广播电视信号向机顶盒提供RF信号源，其低端的回传通道是屏蔽掉的。如果两个端口不慎接反了，机顶盒接收信号没有问题但CM将无法向前端传递用户点播指令。

　　在设备连接完成之后，维护人员可以通过CM前面板相应指示灯了解其上下行通道情况及与机顶盒连接是否正常。

　　3 CM前面板指示灯说明

　　CM前面板相应指示灯位置如图（以Motorola[FS:Page]SB5102E型为例）

　　有时指示灯显示顺序特殊，比如机顶盒与CM连接后PC/Acti灯会先于Receive、Send、Online灯显现闪动状态。

　　Cable Modem所接收的下行数据采用64QAM调制方式，按照欧洲标准使用8MHz频宽，符号率6.952M sym/s，传输速率可达38Mbps，其上行采用QPSK调制方式，子信道频宽1.6MHz，符号率1.28M sym/s，四个上行子信道频率分别为38MHz、41MHz、43MHz、45MHz，每个子信道最大可达到2 Mbps速率。

　　如果CM前面板指示灯不正常、无法实现与头端设备的正常通信，则应分情况做出判断和处理。 一开始上电时所有指示灯都会亮起，然后灭掉，CM进入初始化过程，根据进程各灯逐渐开始闪亮或常亮。电源连接良好电压符合要求则Power灯常亮； CM收到下行信号（738MHz）则Receive灯常亮，否则应核对MAC地址、检查连线，然后重启CM；若由于用户家庭装修布线不合理造成电平低或MER、BER不达标引起，需要检查线路和接头；上行信道畅通、CM发送信号电平强度足够则Send灯常亮，若灯不亮则应检查是否取掉了高通滤波器。

　　CM向前端发送一定强度电平的信号，CMTS接收并与预设标准电平比较，把电平差值通知CM使其调整发送强度直到CMTS接收到的电平为0dBmV。上下行畅通之后CM按照接收到的配置文件使用CNR指定的通信协议向CMTS传输请求指令。处于发送请求阶段Online灯闪烁，连接成功则指示灯常亮。所有业务请求指令都由机顶盒发出，机顶盒、CM之间通信正常则PC/Active灯处于闪烁状态。

　　4 使用指导

　　安装完成，可以正常点播之后应向用户演示机顶盒点播操作、广播节目收看操作，并向用户讲解日常使用注意事项。

　　PVR机顶盒具备双高频头输入，内置双解码芯片，自身具有多画面分割功能和画中画功能。带两个RJ45口的CM还可以利用其另外的一个网口、带USB接口的CM使用USB口、单网口CM后面连接一只集线器接入PC开展Internet上网业务，前提是用户已经申请该项业务并由公司后台管理人员在CNR中进行了相关授权设置。

　　ADSL机顶盒还可以接在电信ADSL的Modem之后自动获取IP地址，在输入用户帐号、密码后通过广电VOD业务视频超市界面点播影视剧或使用基于VOD平台的其他业务；也可以直接接入电信入户五类线使用VOD业务。

　　5 常见问题原因查找及分析

　　通过使用CNR管理软件及CM上自我检测软件，维护人员能够迅速找到双向机顶盒使用中的故障并及时排除。以下是CM上自我检测软件的使用截图。通过登录192.168.100.1(摩托罗拉CM默认的管理IP地址)能够读出CM目前的上行频率、发射电平和接收到的下行频率、信号强度，及下行信道SNR，了解信道误码程度。如果发射电平达到58dBmV而CM仍不能顺利上线，说明回传链路损耗太大应该逐级检查线路受损情况，接头是否松动，尤其是有没有去掉高通滤波器。

　　通过阅读MAC 地址项及CNR中读出的CMTS信息可以核对录入CNR中信息是否正确，以排除档案录入环节的失误。

　　6 网络指标劣化原因分析

　　近年来各地先后开展了HFC双向化改造，上行通道各环节引入的各类入侵噪声给网络造成的误码率增加、使CMTS汇聚点的C/N值极不稳定、波动较大，造成CM掉线的机率增多。对网络误码率增大、传输信道指标劣化的原因大家基本上有以下共识：70%噪声源于用户的家中，25%来自线路分支分配器和接头，5%来自于电缆。因此控制用户室内噪声是HFC网络的关键所在。可能存在的问题大致有以下几种：

　　用户室内信号分配器材质量差。如工作频率范围窄损耗太大、器件口弹性片撑开后恢复性能差。
　　接头问题。接头制作不规范，连接不好甚至干脆不用接头直接扭结在一起，阻抗不匹配从而引入噪声。
　　线缆问题。线缆本身质量不过关或铺设的路由与供电、电话等强辐射信号线重合、施工中挤压受损，电平损耗大。
　　用户盒处问题。多余端口未加假负载没有形成闭环系统，引入噪声干扰。

　　以上因素都直接导致信号误码率加大。这时如果CMTS的长距离AGC控制提高的信号电平不足以使信号CNR指标达到系统要求，CM设备就会上不了线或频繁掉线。

　　VOD点播失败原因主要有以下几种：

　　片源问题。视频画面分辨率太大，超出视频服务器容许的像素值，导致播发服务器无法正常播出。这与节目编辑、上载环节分辨率指标把握不准相关。

　　节目调整导致的问题。新节目导入存储阵列、版权过期的内容删除，节目索引要及时更换。为了避免用户点播了节目后费用已经扣除但不能及时收看引起投诉，我们在节目调整期间对相关内容的用户界面作出短时间屏蔽，这段时间内系统对用户点击不作反应。

　　节目分类问题。编辑人员出于个人理解对内容的分类有不同角度，会把一部影片归入某一类型，可能与某些观众的理解不尽相同，这也客观上造成用户按分类选择节目时增加一定的时间。操作问题。用户对操作不熟悉，在正在观看的VOD节目流尚未停止时即操作遥控器点播下一个节目，造成指令冲突。

　　HFC网络问题。770-818MHz的8个频点是我们分配给VOD业务下行使用的，由于用户自行分接信号室内布线质量不易掌握，有的频点信号衰减大，导致前端视频服务器播发的TS流经过线路时超设计值衰减，到达机顶盒高频头时已经低于门限值，无法正确解码。

　　IP网络问题。用户双向机顶盒不能获取合法的IP地址，不能与前端服务器通讯，无法正常点播；用户点播成功后，缺乏对系统的了解而拔掉机顶盒与CM之间的网线结果导致机顶盒与前端服务器无法正常通讯，视频流在特定时间后被前端服务器关闭。

　　7 用户容量计算

　　普通邮件收发、网页浏览业务一般情况下下行速率达到256kbps即可满足需要，由于相关业务带宽需求的非对称性，相对来说上行带宽需求很小，尤其是只做VOD点播使用，其对上行带宽的需求甚至可以不作为计算依据。CMTS下行采用64QAM调制，8MHz信道带宽，净荷数据速率38Mbps，支持同时使用下行通道的用户数：38000000/256000≈148，按照开通双向业务的用户高峰时间40％在线，其中25％同时下载，40％×25％＝10％用户分享下行带宽计算，每个下行支持的双向业务用户数目148/10％＝1480。每个CMTS具有4个上行接收端口，每端口带370个左右CM用户。

　　8 带宽提升方面的考虑

　　我们网内当前配置的CMTS设备只支持Euro-Docsis1.1标准，用户所有CM都是2.0版本。为了提高上行速率，满足用户对因特网对称业务的需求（单纯广电VOD业务对上行带宽需求很小），我们可以在目前回传采用Euro-Docsis1.1标准QPSK调制方式、子信道带宽1.6MHz、最大净荷上行速率2.3Mbps前提下，不在前端设备上投入更多资金，利用我们刚刚完成双向改造的HFC网传输质量良好的有利条件，在上行通道信噪比达到27dB以上并且没有误码（误码率＜1%）的情况下，将调制模式由QPSK改为16QAM，通道带宽改为3.2MH[FS:Page]z，单个上行通道的最大传输速率提高到10 Mbps。

　　在下行通道误码指标有保证的前提下，用户端使用DOCSIS2.0标准的CM，前端CMTS设备支持2.0标准的情况下，系统使用2.0标准配置运行参数，CMTS设备最高上行速率是30Mbps,下行速率52Mbps（上行6.4MHz信道带宽、64QAM调制，下行6.4MHz信道带宽、256QAM调制），足以满足用户因特网视频浏览与点播广电VOD系统影片的需求（VOD的下行TS流占用广播通道，不通过CMTS设备播发，即不占用双向业务的共用带宽）。为了保护投资兼顾用户对高上行带宽网络业务、对称业务的需求，在过渡到纯2.0标准端到端系统之前全网可能还有一个2.0与1.0标准CMTS头端设备在系统中共存的阶段。以后发展到DOCSIS3.0标准，采用多通道捆绑技术之后，上行带宽扩展为5-85MHz，下行带宽扩展为108-1002MHz，上下行通道分别采用64QAM、256QAM调制，上下行最高速率分别可达到120、160 Mbps，消费者可以在5分钟内下载一部完整的高清电影。当然实现以上目标的前提是系统头端与用户终端产品都支持相应的技术标准，网络上下行载噪比指标满足一定的要求，即保持良好的网络状况。我们还可以小化IPQAM的服务组、增加IPQAM数量，减少每个IPQAM服务组所带用户数，甚至增加VOD业务的频率资源分配，来满足用户点播高清电影等对下行广播带宽的需求；随着业务发展逐步增加前端CMTS设备数量、小化光节点减少每个光节点覆盖用户数，保证双向业务用户对带宽的实际占有量。

　　定制要求

　　为满足同时上网和点播VOD的需要，运营商应向厂家定制双网口或网口加USB接口的CM产品。从节电的角度出发，待机开关也是必要的，否则总是处于开机状态或频繁拔插电源插头会损害CM机械性能，缩短使用寿命。另外CM产品外型设计上也应该更加灵活多样，满足用户水平搁置、竖立甚至悬挂的需要，体积尽可能小，散热好、摆放稳定。

　　9 总结

　　双向业务开通对数字电视运营商来说意义不同寻常，是视频超市业务、宽带上网业务和消费者的第一次零距离接触，能否取得用户认可直接关系到我们的增值业务能否顺利开展。一个好的开端是成功的一半。因此维护人员入户安装调试工作必须做到位。人员基本技术素质、对网络和系统的理解程度、处理问题的实际能力以及对待用户的态度包括服务用语是否礼貌、规范都直接影响着用户对双向业务的接受程度。同时公司内部对业务的管理流程，包括以后对用户投诉的响应机制—响应速度、故障处理能否及时有效都从根本上左右着业务的发展。

　　参考文献：

　　[1] GY/T 198-2003，有线数字电视广播QAM调制器技术要求和测量标准
　　[2] [美]唐纳德·拉斯金、迪恩·斯通贝克著，张文生、周强译：《有线电视宽带HFC网络回传系统》.北京：中国广播电视出版社，1999年

周春宏 何江浩 韩峰　供稿：《广播电视信息》

　　（作者单位：大同市广播电视信息网络中心）