Cable Modem寬帶接入技術的簡單介紹及其維護方法

2020-04-18 12:39:13

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在談什么是Cable Modem寬帶接入技術及其維護的時候，我們有必要先了解下什么Cable Modem？
1 Cable Modem概念
Cable Modem又稱電纜調制解調器,是通過HFC有線電視網絡進行高速數據接入的終端設備,它由調諧器、解讀器、脈沖調制器、處理器和接口組成。將Cable Modem安裝在用戶端后即可為有線電視用戶提供寬帶高速Internet的接入、視頻點播、各種信息資源的瀏覽、網上多種交易等其他增值業務。
2 Cable Modem的傳輸過程
前端機房將帶有各套節目的電視信號及由CMTS調制的數據信號,經混合器后經光發射機把電視信號轉換成光信號送到各光接收機。遠端的光接收機把有收到的信號還原成射頻信號送入同軸電纜分配網。最終送到終端設備Cable Modem射頻入口。CM將送入的射頻信號進行64/256QAM解調,并采用RS技術(Reed_Solomon)進行誤碼糾錯何MPEG同頻操作后將信號轉化為符合以太網傳輸協議的格式,通過Cable Modem以太網口送到終端PC機。
所有下行信號送到終端后,由用戶計算機發出的回傳數據信號首先經終端設備CM,CM將把由計算機發出的數據信號采用QPSK/16QAM調制技術調制成射頻信號,經由同軸電纜、集線器、雙向放大器、回傳光發射機,并將射頻信號轉換成光信號經光纖回傳到前段的光接收機,光接收機將收到的光信號轉行成電信號,通過與其它回路的信號混合后送回CMTS數據傳輸設備。用戶即可通過CMTS設備與因特網連接,與其他主干光纖、局域網和局域計算機網相連,通過CMTS(Cable Modem Termination System)電纜數據傳輸的前段設備進行數據交換,使用戶實現交互式雙項數據傳輸。
3 Cable Modem傳輸標準和頻率
CM在HFC光纖電纜混合網傳輸中下行采用64QAM或256QAM調制方式(正交振幅調制);將要傳送的信號按廣播電視技術規范行業標準規定450MHz~750MHz內調制在一個8MHz(PAL_D)的寬帶中,下行信道是連續的,數據流以信源或者打包的方式來進行信息的傳輸。上行采用QPSK/16QAM調制方式(四相移相鍵控制調制),按廣播電視技術規范行業標準規定5MHz~65MHz范圍內上行數據和信通過調制接入控制,用于形成和控制用戶數據包或信元進入公用信道。以上調制方式采用RS編碼技術進行向前糾錯,上行信號的傳輸采用QPSK/16QAM調制技術,能大幅度提高系統的抗干擾能力,而且能有效的使脈沖干擾的持續時間較短。
4 Cable Modem與CMTS傳輸系統配置管理及電平指標
CM使用時,先要搜索一下自己要傳輸的數據通道,并將頻道鎖定,完成向前糾錯(FEC)后,就能收到前端數據傳輸設備CMTS按時周期性送來的VCD(Vpstream Channel Descriptor)信息,便于和系統同步。CM收到VCD給出的信息后,開始掃描上行的空時隙,并利用空時隙向CMTS提出寬帶申請。如果CM得到了CMTS的授權,即可在授權的頻道指定的時隙中發送數據。HFE寬帶網雙向數據業務的傳輸工作就是在CM和CMTS之間完成的,若CM到達CMTS的電平過高、過低都會造成CMTS收不到來自CM送來的信號。
由于各個CM的位置、距離長短都有一定的差異。返回到CMTS的電平就會出現明顯的差別,為了克服電平差異過大,CMTS都設計了一個標注接收電平,回傳電平在調試時,應根據各部位的CM向CMTS送去一個參考電平,若送去的電平比較低,它將電平的差值返回給CM,CM根據CMTS確定的標準電平要求再送一個CMTS需要的標準接收電平,并保持發送電平的幅度,保證數據傳輸正常無誤,盡量避免超規范的誤碼率而影響信息的傳遞工作。
寬帶網數據傳輸的建立主要由前端電纜數據傳輸設備(CMTS)和終端設備(CM)共同完成這項工作。HFC寬帶網雙向數據業務的傳輸實際上就是CMTS與CM之間的數據交換工作,它是按通信的規則和協議耒運行的,它們之間的信息傳輸協議,首先是初始化管理程序,這是CM終端設備開機后必須先與CMTS取得通信聯絡。當CM開機后,前端CMTS就會發出數據信號,CM就會自動掃描找到數據頻道,確定QAM調制的定時同步,鎖定數據頻道,CM從下行數據中獲取傳輸下行數據參數,還要獲取上行頻道數據調制方式、糾錯格式和符號率,這時CMTS和CM之間即可通信,以上過程均是自動運行,無需用戶操作。
CM系統故障分析
雙向HFC網傳輸鏈路器件多，接頭多，線路上各點的上、下電平都必須調試到一定數值上，且稍一變動就有可能出現故障，維護比其它網絡要復雜。常見故障維護可分為三大塊：一是CMTS與DHCP之間出現故障；二是CM與CMTS之間出現故障；三是CM與PC機之間出現故障；在日常維護過程中，這三種故障都遇見過，故障的多發處在第二塊。
1 CMTS與DHCP之間的故障及處理辦法
1）、CMTS與dhcp網絡不通。檢查網絡接口或線路是否正常。
2）、DHCP服務器死機。此問題重啟電腦一般能解決。
3）、DHCP服務器的軟件出現故障。例如TFTP服務沒有啟用、作用域沒有激活。
當出現上述三個問題時，對于已上線CM及已獲得IP的PC機上網是沒有影響，因為DHCP服務器只為初始化的CM提供IP及配置文件、為用戶CPE提供上網IP地址。對于沒有上線的CM在初始化過程中第四步通不過，建立不了IP連接
2 CM與CMTS之間的故障及處理辦法
 電平值不正常
當CM接收電平低于設置值，而發射電平接近上限值時，說明鏈路損耗太大，此時的CM可能隨時掉線而出現測距通不過。對于此類問題，若是個別CM時，須檢查用戶家布線是否規范、是否串接了多個分支分配以及接頭是否接好；當是某個放大器或某個光機所帶用戶全部出現問題時，則可以通過調節放大器或光機損耗來解決問題
當CM接收電平在正常，而發射電平接近上限值時。說明高端正常，低端衰減過大，這可能是某個接頭接觸不好，或某個器件傳輸性能發生變化，使低頻段損耗偏大。此時的CM可能隨時掉線而出現測距通不過，此類問題，可用信號發生器從終端往前端逐步檢查，找出故障點。
 信噪比低而CM的發射、接收電平正常
回傳通道的匯聚噪聲太大或存在干擾信號，CM表現為上不了線或網速極慢。經排查發現多數為某個小區存在噪聲干擾太大導致整個上行通道用戶信噪比下降。噪聲來源有：用戶家電器干擾；某小區傳輸器件壞或性能改變；同一上行通道CM發謝電平相差太大等。針對第一個問題，我們對出現問題的小區做了濾波處理，故障出現比以前少多了；第二個問題，逐步找出故障器件更換即可；第三問題對發射電平偏低小區
 信噪比太低，而CM的發射電平也低于正常的工作范圍
則是回傳通道損耗太小，此時可通過提高回傳通道的損耗值，以提高CM的發射電平，從而達到提高回傳信噪比。
通過指示燈發現、定位及處理
對于上述故障發現、定位及處理，我們一方面可以摘取CMTS記錄的一些CM的電平參數，同時也可以通過CM前面板指示燈的狀態來判斷故障。 www.companysz.com
指示燈的排列及所包含意思
CM前面板有五個狀態指示燈（編號為1至5號），從上往下依次是：（1號）電源（PWR）指示燈；（2號）接收（RECEIVE）指示燈；（3號）發送(SEND)指示燈；（4號）在線(CABLE)指示；（5號）與PC機相連（PC）指示燈。這些燈的狀態與CM初始化過程緊密關聯的，如CM上電后，1號指示燈亮；CM完成下行同步后，2號指示燈常亮；CM完成測距后，3號指示燈常；CM完成注冊后，4號指示燈。5號指示燈常亮表示CM與PC機連接完好，閃爍表示CM與PC機有流量交換。
如何通過指示燈判斷故障
 在CM初始化過程中，2號指示燈始終閃爍不常亮，那么可判斷下行信號存在問題，搜索不到有效同步信號；
 若2號指示燈常亮后，3號始終閃爍不常亮，則表示測距通不過，可能是上行電平問題；
 若2、3號指示燈均常亮，而4號指示燈始終終閃爍不常亮，那么故障表現為建立不了IP連接，問題可能：一是S/N太低，誤碼率太大；二是DHCP服務器故障；
 4號指示燈常亮后，表示CM上線了；
 若5號指示燈沒亮，表示CM與PC機沒有建立連接，問題可能：一是CM網絡RJ45接口壞；二是CM與PC機之間的網線故障；三是用戶PC機的網卡壞、禁用、驅動丟失等。
通過上述方法，在故障發生時能迅速定位故障點及解決故障。
CM與PC機之間存在故障及處理辦法
 CM 上線了，但PC機獲不到IP地址
①：CM與PC機網線存在問題，可通過測線器來排除及解決此問題；
②：PC機的網卡禁用。啟用網卡即可；
③：網卡驅動丟失。通過查看網絡屬性，發現本地連接沒有了。換網卡或重裝網卡驅動；
④：在本地連接屬性/internet 協議屬性中未選擇“自動獲取IP及DNS地址”；重新選擇自動獲取即可；
⑤：超線程。用戶更換主機。清除原IP地址，新PC主機就能重新獲到IP；
⑥：系統問題。當用戶系統中毒及木馬后，因系統DHCP務程序被破壞，不會向DHCP服務器發起獲取IP地址請求，所以主機獲取不到IP地址。須重裝系統。 www.companysz.com
CM與PC機之間存在故障及處理辦法
 PC主機獲取到了IP地址，但網速極慢。丟包嚴重或時延大
①：上行信噪比偏低，通過調試提高信噪比；
②：用戶PC機中病毒，病毒清除后恢復正常；
③：網卡工作性能下降，通過更改網卡工作模式來提高網卡性能。如將網卡工作模式指定為10M。
④：用戶PC機的系統或軟件問題。系統上軟件裝得太多、防病毒軟件或防火墻設置級別太高、系統用久了，產生的垃圾文件多等。

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