*本文获得2011ICTC论文三等奖

                 数字电视信号在线测试系统在有线电视干线网络中的应用
               Application of Remote Digital TV Signal Monitor System
摘要：
    本文主要分析了现行的有线电视干线网络中数字电视传输技术特点，以及，这些特点给
传统的运营维护工作带来的问题。同时介绍了一种利用远程数字电视信号监测系统来解决以
上问题的办法。
Abstract:
  This artical describes a remote control signal monitoring device for digital
TV applications. This monitor "embedded" in the key nodes in the transmission
network , using built-in remote interface via Ethernet, the monitor can transmit
the MER, BER, RF level and other key parameters of the digital TV signals back to
the front-end management computers, meter the signal quality all the time. The
administrator of the computer, can get the full channel scan results, the results
can be easily saved and printed. Compared to the optical power meter , general RF
level meter and the professional digital TV meter, this monitor is more accurate,
more convenient and more rapid.
引言
    随着有线电视网络整合和数字电视市县联网的建设，有线电视网络的规模比以往更为庞
大复杂，干线网络的传输距离常常达到百公里以上甚至数百公里，影响系统指标的因素更多
更复杂。对比于传统的模拟电视，数字电视具有着占用频率资源低、抗干扰能力强、图像清
晰、可加密等优点，但是也有不同于传统模拟电视的特点，因而在网络运营维护中需要考虑
更多新的因素。以下分析有线电视长距离干线网络的特点，以及由此而产生的有线电视运营
商在运营维护方面的挑战，介绍如何使用远程数字电视信号监测系统来分析解决上述问题，
协助运营维护工作。

1．有线电视干线网络中影响系统指标的因素：
   1550nm 长距离数字电视干线传输系统中（光纤链路总长超过120 公里），由于光纤色散
和非线性效应的影响，与中短距离的1550nm 传输系统有较大的区别，中短距离的1550nm
传输系统中主要考虑CNR 指标，长距离传输系统中需要综合考虑受激布里渊散射、自相位
调制、入纤光功率、光放大器输入功率、接收光功率、色散补偿、链路损耗等等诸多因素。
长距离数字电视干线传输系统中，几个方面的问题是相互影响相互制约的。比如说为了改善
系统信噪比指标，需要提高入纤光功率，这样就会导致非线性失真增大，而为了改善系统非
线性失真指标，所采取的措施往往会导致信噪比指标劣化，而系统的非线性失真和信噪比指
标最终都会影响到数字电视信号的MER 和BER 指标。

2 。数字电视干线传输系统中运营维护工作的困难
    对于习惯了模拟电视运营维护的工作人员来说，进行数字电视的维护往往会有一些不适
应，尤其是对数字电视长距离光传输系统的维护，由于长距离光传输技术和数字电视信号的
特殊性，导致了运营维护工作出现了一些挑战:
比如，一个开通、调试正常的传输网络，随着环境因素的侵蚀，设备、光缆、电缆的逐
渐老化，或者光缆熔接，机房搬迁，设备更换，链路中各个参数逐渐变化，都有可能引起数
字电视信号指标劣化，长距离传输系统中导致数字电视信号指标劣化的因素很多，如果不能
及时发现指标变化情况，就给判断故障点和处理故障带来困难。
数字电视信号指标的劣化过程难以从图像质量上判断
以往接收模拟电视时信号的劣化在图像上的表现是渐变的。随着光缆的老化、设备指标
劣化和环境因素的影响，C／N 逐渐变坏，图像的雪花越来越多，失真度逐渐变坏，网纹越
来越多，越来越稠密，而数字电视信号由于有断崖效应，信号指标劣化到一定范围内，图像
都保持清晰无瑕．一旦信号劣化超过门限，图像就立即出现马赛克、黑场，而没有渐变与过
渡的过程，这样就难以从数字电视的图像质量上判断系统指标的劣化过程，使得“故障”发
生之前没有任何征兆。
数字电视信号相同的故障表现有多种不同因素
同时，数字劣化在图像中的表现统统都是马赛克或者中断．没有模拟电视图像劣化那些
雪花、网纹、雨刷等现象．因而会给从图像判断故障性质造成困难。以往观察模拟电视图像
的劣化类型或者测量模拟电视信号的CNR,CSO,CTB 等就可以大致判断故障情况。可是在数字
电视信号中，系统信噪比，非线性失真等统统影响MER 和BER 指标，现象上同样是没有节目
呈现或马赛克。同样的故障表现，产生的原因却可能是多种多样的。
调制误差比MER是衡量数字电视传输系统质量的主要指标：
MER定义是以星座图上矢量幅度的有效值与误差幅度的有效值的比值。用分贝表示，可
写成如下形式
j=1
NΣ
(Ij+Qj) 2 Σ
N
j=1
2
2 (δIj+δQj) MER=10Lg 2 db………（1）
其中：Ij、Qj是星座点理想位置的矢量、δIj、δQj是误差矢量。
有线数字电视系统的MER（调制误差比），它不仅由QAM 调制器产生，还包括了信号传
输中所有类型的损伤，例如各种噪声、载波泄漏，I/Q 幅度不平衡，I/Q 相位误差，相位噪
声，等幅波干扰、相位抖动，载波抑制，群延时误差等。在有线电视传输网中，CSO、CTB、
IM、CM 非线性失真这些指标都是影响MER 的因素。由此可知，单纯从MER 指标是无法判断
故障类型的。
  

   数字电视信号系统指标的劣化程度难以从常规网管或设备参数进行判断
数字电视信号系统指标劣化与否和劣化程度，也无法通过查看设备参数或者通常的网管
系统进行判断。比如光缆损耗增大导致接收光功率降低，比如光纤熔接点反射、光纤接头反
射导致系统MER 指标劣化，比如外调制光发射机故障导致SBS 效应和SPM 失真增大，比
如光放大设备故障导致系统信噪比指标劣化，比如射频连接器接触不良导致系统指标劣化等
等，有一些隐性故障会随时间积累而逐步加强。这些变化情况或者是在设备参数和网管系统
上没有体现，或者是有部分体现而无法判断对系统指标影响的大小，通过光功率检测和射频
电平的检测反映不出实质指标情况的变化。链路中光放大器和接收机对于光信号输入的变化
都具有自适应能力，光信号在一定程度的劣变不会影响到光放的输出光功率和接收机输出的
电平强度，但会在一定程度上影响MER 和BER 等指标。由于纠错功能的存在，在误码率低到
一定界限之前，最终用户的电视画面依然会“亮丽如新”，可是这种隐患超过门限，用户就
会明显感觉到故障，使运营维护工作陷入被动。

    数字电视信号故障具有隐蔽性
另外，数字电视信号容易受到网络回波反射影响，回波反射在模拟传输中是不被重视
的问题，但回波反射会导致数字电视信号误码率的增加。回波反射包括光纤熔接点反射，光
纤接头反射，射频连接器反射等等。回波反射会随着日常运营维护期间光缆熔接，机房搬迁，
维护测试，纤芯更换等等，而可能会失去最佳匹配条件，这一渐变过程一旦超过临界条件，
同样会导致网络突发性故障、群体性故障，而这些系统指标的变化和故障点更加隐蔽，在通
常的设备参数显示或网管系统上，可能是毫无察觉的，一旦出现故障，很难排除。

3 远程数字电视信号监测系统的应用
常规的数字电视信号测试仪可以检测出数字电视信号的电平值、数字信号调制误码率
MER、符号误码率BER 的情况等。但是，使用这种设备通常都需要人工操作，操作人员需要
具备一定的专业知识，不能实现实时监测和告警。往往是在故障显现之后，运维人员得到通
报系统出现故障，再携带测试仪表奔赴现场，如果遇到的现场情况和故障原因错综复杂，还
需要长途跋涉往返于各站点之间，故障修复时间难以控制，运维工作十分辛苦。
针对以上问题，一项有重要意义工作就是能够实时监测到各接收站信号质量情况，在信
号质量发生变化时能够及时察觉和告警，配合网络管理系统，运维人员可以及时了解到系统
的变化环节，并进行调整处理，将故障抑制在隐患初期，变被动为主动。
北京依斯康公司的远程数字电视信号监测系统可以很好地解决以上问题。
远程数字电视信号监测系统由分布在各关键站点的数字电视监测仪和一台网管计算机
构成，网管计算机和多台数字电视监测仪通过数据网（支持TCP/IP 协议）相连接，由网管
计算机控制这些监测仪，并接收回传的信号质量指标，主要包括MER、BER 和指定频点的电
平值。
    数字电视测试仪1以太网数字电视测试仪 2 数字电视测试仪n网管计算机主路射频 主路射频射频1 射频1 光接收机n在日常监测环境下，这些数字电视监测仪以一定的速度监视着信号质量，一旦信号质量跌落到报警门限以下，网管计算机就会得到告警信息。可以提高突发事件的监测能力。
可远程数字电视信号监测系统网管软件，可以实现多频道扫描。扫描的结果以列表的形
式呈现，并支持一键保存成EXCEL 工作表，方便日后查阅，针对性的对比出网络信号质量劣
化的趋势。信号指标发生明显变化时，就可以提前做好排查故障的准备了。
通过远程的操作，可以方便对比出相距几十公里上百公里的各站点之间的信号指标，结
合网管系统中其他设备指标参数的变化情况，再经过运维人员的分析，就可以方便推断出故
障位置，不需要盲目地携带着测试设备到处查看，给运维工作争取了宝贵的时间，使得日常
运营维护工作具有了科学性、先进性、高效性、经济性，进一步提升用户满意度，取得良好
的经济回报。

4、实际应用情况
    普洱市县联网干线环网工程由北京依斯康光电技术有限责任公司承建，工程于2011
年4 月建设完成。环网工程涉及普洱、宁洱、江城、墨江、镇源、景东、景谷、澜沧、西盟、
孟连十个市县，光缆路由单跨距离有普洱-澜沧153 公里，景谷-澜沧195 公里，景谷-景东
143 公里，墨江-江城140 公里，宁洱-镇源130 公里，普洱-江城117 公里，宁洱-墨江114
公里。干线环网最长路由距离715 公里，为多级超长单跨链路级联，环网的单跨距离、路由
总长和覆盖地域面积均为全国之最。如此庞大的有线电视干线网络，其运维工作的难度可想
而知，因此除了要采用先进的设计方案，配备优质可靠的传输设备之外，智能化的网络管理
系统也是不可或缺的，依斯康公司的远程数字电视信号监测系统在智能化的网络管理系统中
具有重要地位，远程数字电视信号监测系统在干线环网的日常运营维护工作中发挥了重要作
用。
5、综述
    远程数字电视信号监测系统可以很好地弥补单纯依靠光功率或者射频电平来判断网络
情况的缺陷。在有线电视干线网络中，它可以“嵌入式”地工作在各个站点，实时地监测信
号质量，可以提高运维人员处理突发事件的反应速度。由于提供了远程控制功能，方便了运
维人员的操作，节省了交通时间和费用，最主要还是减少了故障率，减少了解决故障的时间，
为提高用户满意度起了至关重要的作用。
全频道扫描功能为开通和日常运维询查提供了方便，为预防“断崖效应”提供了依据，
将日常运维工作中存在的隐患提早发现出来，变被动为主动，最终在保证了用户利益的情况
下，实现稳定的经济效益。

作者：
和桥寿
工作单位：云南广播电视信息传输网络股份有限公司普洱分公司
职务：副总经理
普鸿飞
工作单位：云南广播电视信息传输网络股份有限公司普洱分公司
职务：运维部经理
武向新
工作单位：北京依斯康光电技术有限责任公司
职务： 总工程师
张梁
工作单位：北京依斯康光电技术有限责任公司
职务：研发部经理