以NPA值为指标,提高网络质量
以NPA值为指标，提高网络质量
NPA指标全称为：NetWork P erformance Analysis。顾名思义，NPA实际上就一个对网络性能的分析，并以量化的方式显示出来。它的好处是显而易见的，我们可以从中直观的看出该端口下用户体验是一个什么样的状况。
NPA指标是在单位时间内采集到以下几项数据，然后经过计算得出的数值：
1、上行端口的SNR值；
2、上行端口可纠错误码；
3、上行端口不可纠错误码。
NPA 的指标以用户体验直观的感受为服务对象，对影响用户体验的指标进行针对性采集，量化网络的实际运行状态。需要注意的是，部分端口指标很好，但是用户还是反映网速慢，对于此类问题我们需具体分析。网速慢有很多原因，1：电脑（电脑中有不受控制的软件占据了极大流量也是其中一个原因）；2：网站服务器的容量；3：出口带宽拥挤情况，4：网站服务器置放位置（部分宽带运营商故意对其它网络数据进行限速）5：传输网实际运行状况。而我们负责的是用户终端至CMTS之间的交换，因此，我们的重点是确保从CMTS到用户终端传输网络高质量的运行。
了解了NPA具体的含义，我们要从它每项数据入手，方能有效提高NPA值，也就直接有效的提高了网络的运行质量。
1、SNR：SNR相当于一个上行数字频点的MER值，它是多种数
据的集合，其中CNR在其中占比很大，因此影响SNR值的因
素大多都能在频谱中直观体现。如图：
图一图二
从图一图二中间的对比看，图二的CNR值明显高于图一，在正常情况下图二的SNR值会高于图一几个dB，当然实际情况也有可能恰好相反，具体原因我们会在下章解释。
既然干扰是影响系统的主要原因，那干扰主要是由什么引起的呢？主要有以下几点产生：
噪声与干扰来源类型和原因
在射频回传链路中通常可能存在以下类型的故障：
*线性问题
·微反射
·链路增益与群延时问题
·斜率问题
·系统热噪声
·光纤链路噪声
*非线性产物问题
·共路互调失真
·有源设备过载
*干扰问题
·持续侵入干扰源
·瞬变侵入干扰源
1 线性问题
1.1 微反射
这是射频网络中常见的一个问题。由于信号源阻抗与负载阻抗不相等时负载无法完全吸收来自于信号源的信号功率，没有被负载吸收的信号功率延信号传输通道返回信号源端。由于反射回信号端的经过延时的信号与新信号叠加产生对新的信号干扰，表现为系统增益不平坦。DOCSIS 标准规定了射频系统带内不平坦度的要求，当反射问题导致带内增益严重波动的时候会导致 CM 无法上线或出现经常掉线的问题。显然，导致反射的原因是由于阻抗不匹配。通过选择品质优良反射损耗高的器件（如：放大器、分支分配器、电缆、接头等）可以在相当程度上解决反射的问题,但是施工和设计同样非常重要。在工程中最常见的问题是分配器的端口或者是分支器的主输出口闲置时没有安装终端匹配电阻，这将直接导致严重的反射。另一方面，电缆是信号传输的途径，其严重折损也会导致严重的反射。通常用单点频信号发生器来做反向调试很难发现反射的问题。微反射问题可以通过
多点测量回传通到增益平坦度发现，其表现为增益平坦度出现大的波浪或者锯齿状。修复的办法是查找相应的射频链路上是否有线缆折损，是否有空端口没有安装终端负载。通常可以通过二分法判断故障范围，若是没有电缆折损或者空接端口，则需要考虑是否有分支分配器失效。微反射在射频链路中是客观存在而且无法彻底消除的，但通过正确的网络设计和施工工艺可以控制微反射问题不影响网络正常运行。
1.2 链路增益和群延时问题
链路增益问题是指射频链路的增益偏离了理想值。当增益过低时则有可能造成部分区域用户因系统衰减过大而无法上网；当某一链路增益过高则会导致该链路的噪声大幅度增加，系统有可能对一些原本影响不大的噪声边得敏感，与该链路混合的其他链路会受到影响。
一般来讲，只有增益大幅度偏离才会对系统造成影响。链路增益失配往往是导致系统失效的一个主要原因。根据我们的经验，所有混合在一起的链路增益必须匹配，否则很容易出现问题。解决的办法是在开通服务之前对系统进行完整调试，并对网络实施定期的巡检维护，发现问题立即处理。对于干线，则需要进行定期的增益检测。群延时问题指的是由于系统同带内群延时的不平坦所带来的失效。通常群延时问题发生在系统频率通带的边界，这往往是由于双工滤波器的特性造成的。我们通过契比雪夫（Chebyshev）函数逼近的带通滤波器群延时特性，可以看到滤波器的阶数越高（阻带衰减越快，特性越陡峭）通带边界频率处的群延时的峰化现象越严重。因此，通常不建议
使用靠近通带边缘的频率用于数据服务，特别是对系统性能要求较高
的 16QAM 、64 QAM调制的上行信号。对于国标的高分割系统，低频段 5MHz-15MHz 噪声一般都比较严重，通常不会用于传送数据服务信号，15MHz 以上已经基本处于群延时特性的平坦段，高频段则不建议采用 60MHz以上频率作为数据业务信号的中心频点。
1.3 斜率问题
系统斜率问题在正向通道会经常碰到，在回传通道中由于电缆对低频的衰减较小，在光节点深化的今天回传通道中斜率的影响已经不太严重。通常可以采用多频点测试回传通道的斜率，当斜率较为严重的时候需要安装反向均衡器予以调整。我们要识别系统正常斜率与接头接触不良引起的斜率问题。系统的正常斜率均为负斜率，即低频段的增益较高频要高。而接触不良引起的均为正斜率，即低频段的增益低于高频段，这是氧化等原因引起的接头接触不良，导致信号的低频部分难以通过，但是高频信号由于趋肤效应能够顺利通行。这种问题常发生在使用了较长时间的网络中，通过多频点回传通道斜率测试可以很容易地判断这类故障。更换受损的接头或者电缆是唯一的解决办法。对于干线，则需要进行定期的斜率检测。当然我们目前网络级数极少，基本不出现这个问题，在这是想对可能出现的这一故障进行说明，在实际网络中我们可以举一反三。
1.4 系统热噪声
热噪声是由反向通道的各类有源器件的电子运动而产生.热噪声的贡献是使得传输信号的载噪比劣化,反向通道中最主要的有源器件是放大器和光机,放大器的噪声系数用F来表示.一个放大器的载噪
比(C/N)由公式 C/N=A-NF-NS来表达,其中A是输入放大器的载波电平,NF是放大器的噪声系数,一般设备均会给出其参数大致在7db左右;Ns称为噪声本底Ns=10LgBWn-65.2dbuv;其中BWn是噪声信号实际带宽,-65.2 dbuv实际是75欧姆系统下每赫兹热噪声.
由于热噪声通常意义下是非相关的,所以当放大器级联时,总的C/N 可用以下公式表达
(C/N)总=(C/N)1-10Lgn
系统的热噪声与温度相关，但是由于其幅度极小，通常不至于影响网络的正常运行.
光纤链路噪声与激光器、光纤、光接收机有关,光纤链路四种类型噪声影响C/N值
1.激光器噪声,是激光器内在固有特性引发的,称为相关强度噪声
RIN
2.模式分隔噪声MPN,这是一种光纤噪声,由于光纤的色散对RF信号
带来的随机变化,光纤链路越长,MPN对C/N影响的权重越大. 3.杂散辐射,这是由于光在光纤的散射作用,使得发射到激光器后产
生工作模的变化输出时间上不相关的两个信号,这样的两个信号在检波器被混频产生随机的差拍信号,形成噪声特性的干扰.
4.检波器的散弹噪声和热噪声,其机理同放大器的热噪声,当输入信
号功率低于某一阀值时,热噪声效应将表现显著,因此,光纤长度非常长的情况,热噪声将处于决定性的地位.,而散弹噪声是由检波器输出电流随输入光子的随机到达而呈现的统计性波动,它随
光纤长度变化而变化,每增加1db的损耗就使得C/N劣化1db.
需要警惕的是光链路故障也是一样会存在干扰，在实际的维护过程中，我们遇到了多起光链路故障造成上行端口SNR值低的故障现象，现场测试该光节点方向底噪如下：
从底噪上来说，整体的底噪不高，线性也相对平滑，但又细小的毛刺，端口SNR值一直处在22dB左右，实测光功率低于计算值2dB 左右，经OTDR测试发现为该小区小机房内接头故障，重做，SNR 值36dB.光链路故障判断相对简单，由于电缆网络中的有源设备双通滤波器上行频率范围为5-65MHz，在进入激光器前，带外的信号是没法进入的，因此，在测试底噪的时候，我们将测试频带范围改为1-75 MHz，如果有两侧较高底噪，一种可能是光设备处有极大的射频信号，第二种可能就是光链路故障，如激光器过载，光缆故障等。
2 非线性问题
2.1 共路互调失真
共路互调失真（Common Path Distortion）简称CPD，它是由于用作信号连接的器件导体受到腐蚀而引起的,表现为反向频带内充满均匀的间隔与正向频道间隔相同的干扰信号，如图所示。当发生腐蚀的电节点越来越多干扰的幅度就会越来越大，以至到最后变得难以
收拾。
CPD 是由于导体的连接中出现了腐蚀的现象，腐蚀导致了 2 个金属连接处导电性下降，有势垒层存在. 当正常信号需要由一个导体度越到另一个导体时，部分信号能量损耗用于跨越势垒层，信号产生畸变，这个现象非常类似于半导体器件中的二极管。众所周知，二极管具有混频效应，因此其将部分正向的频道混落到反向频带中来，从而出现所谓的 CPD。
2.2 有源设备过载
这是一个非常严重近乎于灾难性的问题。因为当有源设备处于削波（过载）状态时有效,频带内将充满了非线性产物，这将会直接导致
所有与该节点混合的链路上的通信中断，中断的时间就要看削波持续的时间。削波的原因是系统内传送的信号加上噪声的总功率的峰值超过了有源设备所能承受的极限。在 HFC 网络中，最脆弱的莫过于回传激光器。因为通常回传激光器的动态裕量较小，FP 激光器通常只有 10dB 的动态裕量；DFB 激光器则能够有大约20dB，电放大器的动态裕量则相对大得多。系统的动态范围则取决于动态范围最小的部件，因此国外更多的说法是把削波问题简化为激光器的削波（Laser Clipping）。由于激光器的动态范围有限，所以正如前面所提到的那样在工程上不建议采用满功率法来进行调试网络。造成激光器削波的原因有几种，其中最常见的是放大器增益偏高，其次是大幅度的侵入干扰，还有就是某些使用反向通道的设备其载波电平在一开始便处于最大的状态。放大器增益偏高有可能是经过一段时间的使用，放大器中的某些元件出现失效，但更多的情况在网络调试时没有调试好或者有遗漏。一般来讲一个设计合理、调试正确、维护得当的 HFC 网络哪怕是受到较强的干扰也不会轻易出现光机削波的状态。因此，网络的调试在建设高可靠性网络中非常重要。值得注意的是当 HFC网络靠近大功率的中波发射台时，当系统有较严重的泄漏问题则很有可能会导致激光器的削波问题。这是因为虽然中波电台的高次谐波频率一般不会落在 5MHz-65MHz 范围内，但是系统放大器和激光器低频下限的延伸却远远不止 5MHz，如果系统有较大的漏洞，则中波电台的高次谐波仍会导致进入激光器的总功率超标。因此，在做回传噪声频谱分析的时候低频下限往往需要测量低达 500KHz 左右。激光器削
波在频域表现为整个底部噪声（Noise Floor ）突然大幅度地提高，用频谱分析仪可以很直观地看到。实际上，除非出现高强度的突发性干扰，否则一般来讲激光器的削波都是有迹可循的。由于削波失真必然会产生差拍,互调产物也必然是数字载波特征的信号,由于数字载波信号更像固定宽带噪声,其互调产物的特征也表现为噪声,这种数字信号失真称为组合互调噪声CIN,如同模拟通道的CTB 和CSO.但通过对网络进行连续的监测、合理的调试可大部分避免或降低。这对保证网络的可靠性起至关重要的作用。
削波的产生
应当指出 ,即使没有削波失真,差拍产生的互调依然是存在的,只是大多数情况不必区分是削波还是单纯的差拍,因为二者的互调产物具有同频特性,但削波时,失真产物才足够大.差拍信号一般是由正向信号相互混频,产生的差拍产物会落入反向通道中,形成干扰信号,而由于正向电平较高反向电平较大,将表现未持续性的尖峰干扰或局部噪Optical
Output
Power
Optical Output Power
声提高.
3 侵入干扰问题
侵入干扰是业内讨论较多的一个问题，有不少同仁谈之色变。其实只要采用合适的方法进行处理，侵入干扰对系统的影响可以控制在可以接受的范围之内。侵入干扰按类型可分为：
持续侵入干扰和瞬变侵入干扰；按来源可划分为：传输路径侵入干扰和线路终端侵入干扰。
3.1 持续侵入干扰
持续入侵干扰源指的是幅度和频率均相对稳定的侵入干扰。这类干扰往往是恒定频率的空中开路信号（广播电台、电视台）、电视机的中频泄漏、计算机的主时钟泄漏等等。这类干扰信号长时间存在，难以克服，用一般的频谱分析仪可以轻易查找到。对于这类干扰，最
好的办法就是控制其幅度并采取回避的方法。
3.2 瞬变侵入干扰
瞬变侵入干扰，顾名思义就是时间上不连续或者持续时间不长频率不固定的干扰。这类干扰可以是任何具有大功率旋转电机的设备、业余电台、家用电器等等。
不得不说的是:我们在维护中发现绝大部分的干扰是由F头的不规范施工及安装引起的,我们有时候只需将F头取下再拧紧,就会解决问题,这同F头的构造密切相关的.如下图,正如电源有正负极一样,F头作为一个电缆连接件也是需要一个可靠的接触.F头屏蔽层不是靠罗口接触,而是靠拧紧后分支器的罗口底部与F头内底部紧密结合而可
靠传输的. 接头的设计是在旋紧到最后一圈时才具有设计所规定的屏蔽性能，而用手根本上不可能将其完全旋紧，此时必须借助扳手等工具才可以完成。有实验证明用手拧的泄漏值是用工具拧紧的20倍,可想而知,它的累计影响力将有多大!
此处才能
可靠接触
我们做过一个实验，在网络中什么都不进行变化的情况下，仅仅只是拧紧了分支分配器F头，其结果如下：
图三：拧紧前图四：拧紧后
其效果是直观明显。
系统对底噪的当然是越低越好，换个方式说就是载波与底噪的差值是越大越好，但是，底噪首先要求的是平滑无杂波：如图五，即使是前面高一点，并不会对系统指标产生多大的影响，而即算较低的底噪，如果有较多的毛刺或者是平坦度较差，其系统指标也不一定会好。
图五：图六：
广电网络目前出现的毛刺较多，大多都是因为接头的问题产生，相信大家都是有的较多的体会的，如下图。如出现此类的情况，最好的处理方式就是：耐心！，耐心解决这些问题，不放过一个怀疑点，
将其处理干净。
误码是NPA 中最重要的参数，从理论上来说，较低的SNR不见得就一定会产生误码，但是误码大的上行端口却会直观的或多或少的体现在SNR上，而较大的BER会直接影响到用户的使用体验，误码又分为可纠错误码和不可纠错误码。可纠错误码在大多数情况下都不会对使用体验产生至关的影响，但至少它能说明有这个隐患，但是不可纠错的误码就会直接影响用户的使用。在维护BER的数据
时，我们首先要排除底噪的影响，还有一个比较重要的是：由于BER 的全称为bit erro rate，中文为比特误差率，从这字面上可以看出，首先出现误码必须要有数据产生，因此，产生的误码很多都可以从用户终端设备中看出，这是一个在排除干扰故障的情况下较好判断故障源的方法，实际检查中大多都是用户家接头或时候用不规范的分配器造成，从这方面来说，也要提醒我们，在第一次安装的时候，千万要注意室内网络是否合格。当然并不是所有的误码都是室内故障的所致，在其通道中上联的任何一个节点都会造成此类故障，比如说干线接头、干线分支器等，某些故障病灶与诱因不在一起，如网络中有一接头有锈蚀，但对网络运行无明显的影响，但下联网络中，有一用户家中设备故障，馈电进入网络，在该接头处形成一个电位差，形成干扰。因此在处理此类故障的时候，不是说断掉该用户就解决了，而是要处理好故障接头。
通过对NPA值的产生及对产生的各项原因分析，在端口出现NPA值低的时候,我们要综合分析各项指标,加一对比认真分析.才能更好的判断出问题所在, 指导我们正确快速的解决问题,提高NPA值.从而提高网络的运行质量。