CN1735218A

CN1735218A - 有线电视光纤同轴电缆混合网络的信号测试分析系统

Info

Publication number: CN1735218A
Application number: CN 200410057701
Authority: CN
Inventors: 潘劲舟; 陈杰
Original assignee: JINGCHENG BROADBAND TECHNOLOGY Co Ltd SHENZHEN
Current assignee: JINGCHENG BROADBAND TECHNOLOGY Co Ltd SHENZHEN
Priority date: 2004-08-11
Filing date: 2004-08-11
Publication date: 2006-02-15

Abstract

本发明提供了一种有线电视HFC网络的信号测试分析系统。通过定义上行和下行信道包，采用信号测试分析管理控制器HEC和信号测试分析应答器间依次进行轮询，或采用竞争方式、竞争和轮询混合方式进行通讯，在保证通讯链路正常工作的前提下，完成信号测试分析系统应答器对上行回传信号的噪声、频率、电平功率的测试分析和对下行的各类信号进行的测试及分析功能(如：频谱分析(CTB、CSO、C/N、S/N)、频率测试、电平检测、调制分析(QPSK、QAM等)、FEC译码检测、码流分析等)，并将所进行的测试分析结果通过信号测试分析管理HEC经IP网络送到安装有测试分析软件的后台服务器。

Description

有线电视光纤同轴电缆混合网络的信号测试分析系统

技术领域

本发明涉及光纤同轴电缆混合网络(即Hybrid Fiber Coaxial Cable，以下简称HFC网络)领域，特别涉及一种有线电视HFC网络的信号测试分析系统。

背景技术

过去，有线电视是个单向媒体，只能以最低成本向广大客户传播模拟视频信道。而随着直接广播卫星(DBS)和数字用户线路(DSL)的出现，有线经营者遇到了前所未有的挑战，新技术正在争夺他们原有的客户源。在有线经营者与网络经营商改造有线电视设备，安装适应数字电视标准的新设备、维护、研发、升级系统的过程中以拓展新的业务的过程中，都需要清楚了解系统中的传输信号的状况，包括网络的安装测试与维护、有线电视测量、卫星电视测量、多媒体视频分析等，来减少工作复杂程度和提高效率。

目前，一般是使用信号在线测试分析设备来了解系统中的传输信号的状况，但长期以来，国内的信号分析测试仪大多是购买的国外的产品。此外，国际上虽然已有不少公司看到了信号测试分析仪的市场前景，并已生产出在技术和市场上都形成垄断的相关产品，如惠普(HP)的8590E频谱分析仪、8591C有线电视分析仪、8594QAM分析仪、Trilithic的860DSP多功能分析仪与HFC多功能分析仪、Sunrise的Avantron AT-2000RQ QAM分析仪、Wavetech的Stealth系列信号分析测试仪等等，这些产品也存在着许多不足，如：技术陈旧，不支持新标准，即DOCISIS(Data Over Cable Service InterfaceSpecification，即有线服务接口的数据规划)2.0中采用的CDMA，美国VSB系统的OFDM；测试精度不高，如不能清楚地测试256QAM(正交振幅调制)信号。最重要的是，目前世界上还没有对有线电视HFC网络上运行的所有类型信号的各项指标进行在线测试的多功能产品。

发明内容

本发明的目的是提供一种有线电视HFC网络的信号测试分析系统，该系统可在有线电视HFC网络系统中，实现对网络上所传输的所有信号的全部指标进行在线测试及分析的方法，使得有线电视HFC网络各种信号指标的测试及分析能够通过在现有的有线电视HFC网络上实现，以保证有线电视HFC系统的各项指标的满足业务的需要。

本发明的目的是这样实现的：

一种有线电视HFC网络的信号测试分析系统，其特征在于包括：信号测试分析系统管理HEC(Head End Controller，即前端控制器)；信号测试分析系统应答器(又称NET，Net Element Controller，即网元控制器)，设于所述有线电视HFC网络远端，并经所述有线电视HFC网络与所述信号测试分析系统管理HEC联接；信号测试分析后台服务器，经IP网与所述信号测试分析系统管理HEC联接；

所述信号测试分析系统定义为具有物理层、媒体接入层、系统网络管理层、应用层的四层结构；

在所述物理层根据有线电视HFC网络的特性，定义出所述信号测试分析系统的物理传输模式、所述信号测试分析系统管理HEC与所述信号测试分析系统应答器间的接口、系统前向与回传通道的物理指标，以在所述有线电视HFC网络系统上建立起所述信号测试分析系统管理HEC与所述信号测试分析系统应答器间物理传输平台；

在所述媒体接入层定义通信信道及所述信号测试分析系统管理HEC与所述信号测试分析系统应答器间的通讯握手协议，以保证系统的通讯得以正常的进行；

在所述系统网络管理层根据SNMP(Simple Net Management Protocol，即简单网络管理协议)协议格式建立MIB(Management Information Base，即管理信息库)；

在所述应用层完成所述信号分析测试后台服务器通过所述IP网络经所述信号测试分析系统管理HEC对信号测试分析系统应答器进行访问，并将所述信号测试分析系统应答器对所述有线电视HFC网络所传输的信号进行的测试状况及结果进行人机界面的转换。

其中，在所述物理层定义FEC译码检测、码流分析接口及MAC与MIB；在所述媒体接入层或SNMP层定义对QPSK与QAM的调制解调分析接口；在所述应用层定义对RF的CTB、CSO、C/N、S/N、电平、频率、上行噪声的指标测试分析接口及MAC与MIB。所述信号测试分析系统管理HEC以轮询方式或竞争方式与所述信号测试分析系统应答器进行通讯。所述应答器采集所述有线电视HFC网络的下行RF信号与上行RF信号，和对所采集到的下行RF信号进行频谱测试与分析、电平检测、频率检测、调制解调分析、FEC译码检测、码流分析，以及对所采集到的上行RF信号进行上行噪声检测、频率检测、电平检测的测试分析；所述应答器将经过测试分析的网络上行、下行RF信号的各项指标与MIB进行比较，并在有指标超出规定范围的情况下，主动向所述前端控制器发出指标超标通知；同时，所述应答器将所得的上行、下行RF信号的测试分析结果，经所述有线电视HFC网络传输至所述前端控制器，再经所述IP网络送到装有测试分析软件的所述信号分析测试服务器，由后者形成测试及分析图形和相对应的测试分析数据。

通过本发明的信号测试分析系统，在有线电视HFC网络设备状态监控系统的数据通讯平台基础上，完成被安装于有线电视HFC网络机房的信号测试分析系统管理前端HEC对被安装于HFC网络远端的信号测试分析应答器间依次进行通讯(轮询)，或采用竞争方式、竞争和轮询混合方式进行通讯功能。被安装于HFC网络远端的信号测试分析系统应答器通过对有线电视HFC网络下行的RF信号进行采集后，分别对下行的RF采集信号进行频谱测试及分析(CTB、CSO、C/N、S/N等)、电平检测、频率检测、调制解调分析(QPSK、QAM等)、FEC译码检测、码流分析。被安装于HFC网络远端的信号测试分析系统应答器通过对有线电视HFC网络上行的RF信号进行采集后，进行上行RF信号的上行噪声检测、频率检测、电平检测的测试分析。被安装于HFC网络远端的信号测试分析系统应答器将所进行的有线电视HFC网络上行、下行信号的测试分析结果，通过于安装于HFC网络机房的信号测试分析系统管理前端HEC的通讯平台，并经IP网络送到装有测试分析软件的中心机房后台计算机，并形成测试及分析图形和相对应的测试分析数据。同时，被安装于HFC网络远端的信号测试分析系统应答器将经过测试分析的网络上行、下行信号的各项指标与MIB(Manage InformationBase，即管理信息库)进行比较后，如有指标超出规定范围，主动向安装于HFC网络机房的信号测试分析系统管理前端HEC发出指标超标通知。

实现了上述技术方案，就可以实现本发明的目的，即使得有线电视HFC网络具备对该网络上运行的各项信号指标在线测试及分析的功能。

附图说明

图1为在有线电视HFC网络系统中实现对网络上所传输的所有信号的全部指标进行在线测试及分析的本发明系统的系统层次的定义；

图2为在有线电视HFC网络系统中实现对网络上所传输的各类信号的全部指标进行在线测试及分析的本发明系统的体系结构；

图3为在有线电视HFC网络系统中实现对网络上所传输的各类信号的全部指标进行在线测试及分析的本发明系统的网络构成。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明较佳实施例。

如图1所示，本图说明了对有线电视HFC网络信号测试系统上各个层次的定义，有线电视HFC网络信号测试系统共分为四层，通过对这四层的分别定义，就能够实现整个系统的构架：

信号测试系统的最底层为物理层，对该层主要是根据有线电视HFC网络的特性定义出有线电视HFC网络信号测试系统的物理传输模式、信号测试分析系统管理前端HEC与信号测试分析系统应答器间的接口、系统前向(下行)与回传通道(上行)的物理指标，建立起稳定及可靠的物理传输平台。

信号测试系统的第二层是媒体接入层，在该层主要是定义通信信道及信号测试分析系统管理前端HEC与信号测试分析系统应答器间的通讯握手协议，保证系统的通讯得以正常的进行。

信号测试系统的第三层为系统网络管理层，在该层根据SNMP协议格式完成管理信息库(MIB)的建立。

信号测试系统的第四层是应用层，应用层的主要工作是完成后台通过IP网络经信号测试分析系统管理前端HEC对信号测试分析系统应答器进行访问，并将信号测试分析系统应答器对有线电视HFC网络所传输信号进行的测试状况及结果进行人机界面的转换。

图1的右半部分表示在上述有线电视HFC网络信号测试系统上，对所运行的各项测试功能的接口、MAC、MIB进行定义。

如图2所示，为有线电视HFC网络信号测试系统的系统体系结构。在有线电视HFC网络信号测试系统中，通信子系统主要完成系统的通信联络，对于有线电视HFC网络信号测试系统的体系结构协议层来说，通信子系统主要实现有线电视HFC网络信号测试系统的物理层和数据链路层的MAC子层功能。如图2所示。因此，它在整个系统中占有重要位置。

信号测试系统的物理层，该物理层描述了实现字节流从一个设备到另一个设备传输的技术规范，系统采用不同的标准则对应不同的物理层协议，而不同的测试对象系统，又遵循不同的标准。因此在物理层中可通过对该层进行分别定义，通过对如下部分的定义可实现系统的物理传输平台：

独立的上、下行信道的技术规范：

下行信道：信号测试分析系统管理前端HEC到信号测试分析系统应答器的通信信道；

上行信道：信号测试分析系统应答器到信号测试分析系统管理前端HEC的通信信道。

专用上行和下行通道：

为了对载波频率进行单一管理，每一个有线电视HFC网络信号测试系统配有一个单独的下行信道和一个单独的上行信道；

字节传输：

信号测试分析系统管理前端HEC和某一个信号测试分析系统应答器之间两个方向的通信都以字节为基础。即将字节流从信道的一端传到另一端。

字节格式：

确定上行及下行信道的字节比特率，上行及下行信道的字节均应采用相同的比特率，同时确定字节的最低有效位和最高有效位、字节的传输顺序。

数据包传输：

由于上、下行信道都是用数据包来实现传输，因此必须定义数据包的传输格式。

数据链路接口(Data Link Interface)：

物理层可以发送数据到MAC层，也可以从MAC层接收数据，这依赖于它对输入信号的监测。物理层也可以传递一个能量不足信号来指示在一段时间内接收的信号的质量太低以至于不能够可靠的监测二进制的“0”或“1”，可以利用这一信息来决定数据包的开始和结束。

射频挂断(RF Cutoff)：

在上行信道中需要有射频挂断来关闭发射失败的网络单元(NE，即NetElement)。处于这种状态的网络单元一般是指一个串音网络单元。当发射机发送超过一秒或来自于前端控制器的一个信息指示射频输出应被关闭时射频挂断功能应被自动激活。射频挂断技术将用来保护所有可能发生的正常的失败包括微处理器失败。在下行信道中射频挂断技术是不需要的。

信号测试系统的数据链路层，其主要描述MAC子层技术规范或标准。通过对如下项目进行描述或定义即可实现系统数据链路的通讯功能：

上、下行信道包的包结构；

上、下行信道包的包定界；

自动信道检测方式；

系统设备的自动注册方式；

信号测试分析系统管理前端HEC和信号测试分析系统应答器之间的通信方式。

MAC支持三种方式：polling、Aloha、polling与Aloha混合。

Polling是一种基于握手的通信模式，它通过HEC对应答器发送STATRQST检测得到STATRESP的CHNLRQST位，从而确定是否需要建立进一步的通信。它对应答器的检测和通信是依次进行的，且这种检测不断循环。因此信道不会出现冲突，但也正因为此，等待的时间较长。

Aloha是一种基于竞争的通信模式，当允许竞争时，各个应答器无需和HE取得联系，直接向HE发送请求通信的信息。这不可避免的要发生冲突，解决方式即是让冲突的几方各等待一段随机的时间，再发送信息：如再冲突，再等待，再发送，直到各自的时间段错开为止。当HEC收到所有的通信请求后，则按收到的先后顺序给应答器发送TALK PDU，让它们依次和HEC通信。用这种方式，当应答器的个数较多时，冲突也相应地增多，等待的时间也加长。

信号测试系统的更高层(SNMP模块)

SNMP模型：

1	管理节点
1	管理节点	2	管理站
3	管理信息	2	管理站
3	管理信息	4	管理协议

该层的主要功能如下：

管理站：

HEC作为系统管理站负责对各个管理节点的管理。

管理节点：

应答器作为管理节点。为了便于SNMP直接管理，每个节点都要维护一个本地数据库，库中存放它的状态、历史并影响它的运行。应答器检测到警告信息时，先把警告信息存入表中，然后通知HEC。

管理信息库(MIB)：

信息管理库拥有Monitor data和Alarm Data。

管理协议：

MAC层提供了一种“通知和搜集”技术：HEC被通知收发器有信息要传送后，HEC通过使用一种可靠的技术允许收发器在没有竞争的环境中发送信息来获得这些信息。HEC通过SNMP陷阱技术发送这些信息，或是缓存它们。

“通知”(Notification)：可以采用两种方式

1)通知-握手模式(Notification-Polled Mode)

信号测试分析系统管理前端HEC发送STATEQST信息以获得信号测试分析系统应答器的状态，信号测试分析系统应答器得到STATEQST后发送STASERESX信息通知信号测试分析系统管理前端HEC收发器是否有unsocilated-message要发送。

当收发器有unsocilated-message要发送时，通过CHNLRQST比特位置位发送STATERESX信息，HEC把收发器加入允许发送信息的列表中。

2)通知-争用模式(Notification-Contention Mode)

在争用模式下，通知是通过收发器发送TALKRQST信息来完成的。当接收到TALDRQST信息后，HEC必须回应ACK PDU。

“搜集”(Gathering)：

当信号测试分析系统管理前端HEC希望获取收发器的unsolicitedmessages时，它必须保证在此信道到上的收发器的竞争模式被关闭，向允许的收发器发送TALK信息，收发器可以在没有竞争的信道上发送信息。

如图3所示为有线电视HFC网络信号测试系统的网络构成。在该系统上，被安装于远端的信号测试分析系统应答器对有线电视HFC网络的各项传输指标进行测试分析后，将所进行的测试分析数据通过有线电视HFC网络信号测试分析系统管理前端HEC经IP网络送至信号测试分析后台服务器后，将测试及分析数据以图形和数据的形式显示出来。

Claims

1.一种有线电视HFC网络的信号测试分析系统，其特征在于包括：信号测试分析系统管理HEC；信号测试分析系统应答器，设于所述有线电视HFC网络远端，并经所述有线电视HFC网络与所述信号测试分析系统管理HEC联接；信号测试分析后台服务器，经IP网与所述信号测试分析系统管理HEC联接；

在所述系统网络管理层根据SNMP协议格式建立MIB；

在所述应用层完成所述信号分析测试后台服务器通过所述IP网络经所述信号测试分析系统管理HEC对信号测试分析系统应答器进行访问，并将所述信号测试分析系统对所述有线电视HFC网络所传输的信号进行的测试状况及结果进行人机界面的转换。

2.如权利要求1所述的信号测试分析系统，其特征在于：

在所述物理层定义FEC译码检测、码流分析接口及MAC与MIB；

在所述媒体接入层或SNMP层定义对QPSK与QAM的调制解调分析接口：

在所述应用层定义对RF的CTB、CSO、C/N、S/N、电平、频率、上行噪声的指标测试分析接口及MAC与MIB。

3.如权利要求2所述的信号测试分析系统，其特征在于：

所述信号测试分析系统管理HEC以轮询方式或竞争方式与所述信号测试分析系统应答器进行通讯。

4.如权利要求3所述的信号测试分析系统，其特征在于：

所述信号测试分析系统应答器采集所述有线电视HFC网络的下行RF信号与上行RF信号，和对所采集到的下行RF信号进行频谱测试与分析、电平检测、频率检测、调制解调分析、FEC译码检测、码流分析，以及对所采集到的上行RF信号进行上行噪声检测、频率检测、电平检测的测试分析；

所述信号测试分析系统应答器将经过测试分析的网络上行、下行RF信号的各项指标与MIB进行比较，并在有指标超出规定范围的情况下，主动向所述前端控制器发出指标超标通知；同时，所述应答器将所得的上行、下行RF信号的测试分析结果，经所述有线电视HFC网络传输至所述前端控制器，再经所述IP网络送到装有测试分析软件的所述信号分析测试服务器，由后者形成测试及分析图形和相对应的测试分析数据。