第4章第3節(jié)雙向HFC的國際標(biāo)準(zhǔn)與組網(wǎng)方式(摘要)

第4章第3節(jié)（摘要）

雙向HFC的國際標(biāo)準(zhǔn)和組網(wǎng)方式陳柏年

浙江傳媒學(xué)院一、CM接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（一）DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)簡介1、DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)由來CMTS：線纜調(diào)制解調(diào)器（CableModem）頭端系統(tǒng)CM：線纜調(diào)制解調(diào)器CableModemDOCSIS（DataOverCableServiceInterfaceSpecification）：電纜數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范的英文縮寫，是在有線電視同軸電纜上傳輸數(shù)據(jù)接口協(xié)議的國際標(biāo)準(zhǔn)，編號為J.112。

Cablelab：美國有線電視實驗室，代表MCNS,開發(fā)并管理DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)MCNS：多媒體Cable網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),主要包括北美有線電視運營商及一些設(shè)備供應(yīng)商DOCSIS系統(tǒng)參考結(jié)構(gòu)模型

CMTS基線加密系統(tǒng)(BPI)前端光節(jié)點電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)上行RF信號接口電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)下行RF信號接口Internet骨干網(wǎng)本地服務(wù)設(shè)備LAN網(wǎng)絡(luò)終端解調(diào)混合器光發(fā)安全和接入控制器CPE數(shù)字電視信號上行信號電纜網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程服務(wù)設(shè)備操作支持服務(wù)器HFC網(wǎng)絡(luò)平臺CM下行=>87MHz上行=<42MHzCableModem到CPE接口(CMCI)電纜調(diào)制解調(diào)器射頻端接口操作支持接口系統(tǒng)(OSSI)CM終端系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口（CMTS-NSI）調(diào)制分路器光收（二）DOCSIS四個版本DOCSIS1.0：1997年12月推出，功能是為用戶提供最佳的數(shù)據(jù)服務(wù)；定義有線電視網(wǎng)絡(luò)寬帶接入的系統(tǒng)框架、射頻接口、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口、系統(tǒng)用戶側(cè)接口、數(shù)據(jù)安全接口、網(wǎng)絡(luò)管理接口等規(guī)范，實現(xiàn)了系統(tǒng)前端、終端、服務(wù)管理系統(tǒng)的設(shè)備兼容，極大地促進(jìn)了有線電視寬帶接入的發(fā)展。DOCSIS1.1：1999年3月推出，功能是在1.0的基礎(chǔ)上提供更好的數(shù)據(jù)服務(wù)，提供VoIP和遞升數(shù)據(jù)服務(wù)的使用；增加了DOCSIS協(xié)議鏈路層的帶寬保障機制等功能，使得有線電視寬帶接入在共享帶寬機制下，具備提供高速數(shù)據(jù)、電話等多業(yè)務(wù)服務(wù)能力。DOCSIS四個版本DOCSIS2.0：2001年12月推出，功能是提供A-TDMA先進(jìn)的物理層調(diào)制和S-CDMA多址訪問技術(shù)，改進(jìn)了上行通道物理層；使得有線電視網(wǎng)絡(luò)寬帶接入的帶寬、特別是回傳帶寬大為增加，使得有線電視網(wǎng)絡(luò)提供電話等對稱性業(yè)務(wù)能力大大加強，DOCSIS3.0：2006年2月推出，功能是提供了信道綁定，IPv6，L2VPN，TDM仿真等。強化了安全和運營支撐等，使得有線電視網(wǎng)絡(luò)數(shù)字媒體業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、語音業(yè)務(wù)在信道、媒體流各式上統(tǒng)一起來，提高了寬帶接入帶寬，達(dá)到千兆級水平，同時，促進(jìn)了數(shù)字媒體設(shè)備與寬帶接入設(shè)備的融合，降低了網(wǎng)絡(luò)的帶寬成本。DOCSIS3.0主要特點（1）信道捆綁（ChannelBonding）：下行速率可以達(dá)到200Mbps以上，上行速率可以達(dá)到120Mbps以上。（2）上下行頻率物理范圍有所擴展：下行頻率從750MHz可擴展到1GHz，上行頻率范圍從5-65MHz可擴展為5-85MHz。（3）兼容性：3.0網(wǎng)絡(luò)同樣可以向下兼容使用2.0,1.1,1.0的CableModem，3.0的CableModem也可以在非3.0的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中使用。（4）其它改進(jìn)：增強安全保障，支持IPv6，增強的IP組播，管理擴展。二、DOCSIS的基本框架Wide-AreaNetworkCableNetworkTransparentIPTrafficThroughtheSystemCableModem(CM)CMTSNetworkSideInterfaceCableModemTerminationSystemCMTSCMCustomerPremisesEquipmentInterfaceCustomerPremisesEquipmentPrimaryfocusofDOCSIS1.0RFSpecificationDOCSIS1.1增加了QoS廣域網(wǎng)WAN用戶側(cè)設(shè)備CPECMTS最早的RFDOCSIS1.0規(guī)范CMCMTS網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口CMTS-NSICM用戶側(cè)設(shè)備接口CMCI通過系統(tǒng)透明傳送IP分組EuroDOCSIS（1）RF系統(tǒng)框圖MTxMRxTxRxHFCNETCMTSCMDSRFUSRF108-862MHz5-65MHz64/256QAMQPSK/16QAM61dBmV0dBmV8-58dBmV-15-15dBmVAGCALC（2）EuroDOCISIS下行特性

頻道帶寬：8MHz頻率范圍：108到862MHz網(wǎng)絡(luò)阻抗：75Ohms傳輸方式：以恒定載波傳輸?shù)湫偷妮d噪比：>50dB調(diào)制方式：64QAM&256QAM符號速率：6.952MSym/Sec頻道CMTSCM四、HFC網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧DOCSIS協(xié)議模型的說明1、CMTS和CM是作為IP協(xié)議和邏輯鏈路控制（LLC）處理的主機來運行的。2、協(xié)議堆棧從下到上，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層。3、在網(wǎng)絡(luò)傳輸接口上，僅有物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。數(shù)據(jù)鏈路層LLC子層：屏蔽MAC子層的不同實現(xiàn)，形成統(tǒng)一的界面向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)。鏈路安全子層：在MAC子層和LLC子層之間提供對上層數(shù)據(jù)的加密功能，用以保護(hù)用戶數(shù)據(jù)不受惡意侵害。MAC子層：負(fù)責(zé)介質(zhì)訪問控制機制的實現(xiàn)，主要是數(shù)據(jù)封裝和介質(zhì)傳輸管理。物理層PHY

只存在于下行方向的傳輸會聚TC子層

：將上層協(xié)議的MAC幀封裝成188字節(jié)的MPEG-2幀格式，使其能與其它業(yè)務(wù)的MPEG流復(fù)接起來并在同一載波上傳輸。物理媒質(zhì)相關(guān)PMD子層

：規(guī)定上/下行信道的參數(shù)、CMTS和CM的傳輸規(guī)則和互操作性，負(fù)責(zé)HFC網(wǎng)上數(shù)據(jù)的調(diào)制和解調(diào)。五、HFC光鏈路組網(wǎng)方式（一）共享回傳組網(wǎng)方式（1）來自反向光接收機的四路信號先混合，然后經(jīng)分配與CMTS的四個上行端口連接；（2）復(fù)用方式是頻分復(fù)用＋時分復(fù)用；（3）各路的回傳噪聲產(chǎn)生會聚；（4）各路的回傳可負(fù)荷分擔(dān)。共享回傳組網(wǎng)方式（二）獨立回傳組網(wǎng)方式（1）來自反向光接收機的四路信號不混合，分別與CMTS的四個上行端口連接，所有上行通道必須工作在同一頻率；（2）復(fù)用方式是空間復(fù)用＋時分復(fù)用；（3）各路的回傳噪聲不產(chǎn)生會聚；（4）各路回傳無法進(jìn)行負(fù)荷分擔(dān)。獨立回傳組網(wǎng)方式六、上行傳輸通道規(guī)劃參數(shù)1、標(biāo)稱系統(tǒng)特性阻抗 75（Ω） 2、上行通道頻率范圍 5～65（MHz），基本信道3、標(biāo)稱上行端口輸入電平 105（dBμV），此電平為設(shè)計標(biāo)稱值，并非設(shè)備實際工作電平。4、上行傳輸路由增益差≤10（dB），服務(wù)區(qū)內(nèi)任意用戶端口上行。5、上行通道頻率響應(yīng)≤10（dB），7.4MHz～61.8MHz上行通道頻率響應(yīng)≤1.5（dB），7.4MHz～61.8MHz任意3.2MHz范圍內(nèi)上行傳輸通道規(guī)劃參數(shù)6、載波/匯集噪聲比 ≥26（dB）（Rb、Rc）(對CM業(yè)務(wù)要求CNR≥22) 電磁環(huán)境最惡劣的時間段測量，一般建議為18:00～22:00 7、上行通道傳輸延時≤800 （μs）8、回波值≤10 （％）9、上行通道群延時 ≤300（ns），任意3.2MHz范圍內(nèi)10、信號交流聲調(diào)制比≤7（％）11、用戶電視端口噪聲抑制能力≥40（dB）12、通道串?dāng)_抑制比 ≥54（dB）七、光纖到小區(qū)、電纜調(diào)制入戶（FTTC+CMTS）組網(wǎng)說明分前端部署機房反向光接收機、搭建反向射頻混合線路；增加光節(jié)點和放大器的反向模塊；開通光節(jié)點至機房的1310nm反向光鏈路，在所有覆蓋用戶門頭增加高通濾波器；配置機房CMTS設(shè)備，完成系統(tǒng)開通。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為“環(huán)-星”型，光站輸出帶一級電放大器或直接覆蓋用戶，電纜網(wǎng)絡(luò)采取“雙向傳輸、集中接入”的原則設(shè)計。光站和放大器（可選）均需要配置回傳模塊。光節(jié)點覆蓋用戶數(shù)范圍為500戶以內(nèi)。各部分結(jié)構(gòu)描述（1）分前端部署匯聚交換機和CMTS頭端等設(shè)備，提供雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信號。（2）分前端至小區(qū)接入線路占用2芯雙向光纖。（3）小區(qū)接入點放置光站，實現(xiàn)正向和回傳的1310nm波長光信號進(jìn)行光電和電光轉(zhuǎn)換。（4）樓棟接入點放置樓棟設(shè)備箱，箱內(nèi)可配置電放大器。（5）用戶信息終端：部署數(shù)字機頂盒接收廣播式或交互式數(shù)字電視信號，并可通過CableModem向用戶提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。八、技術(shù)特點與應(yīng)用分析（1）具備較完善的國際協(xié)議體系支撐，形成了完整的業(yè)務(wù)體系、運營支撐體系。技術(shù)較成熟，得到全球范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用，系統(tǒng)前端、終端和管理系統(tǒng)之間的兼容性好，具備可運營、可管理特性。（2）具備業(yè)務(wù)流的分類、QoS策略和嚴(yán)格的帶寬保障機制，具備嚴(yán)格的接入終端簽權(quán)和數(shù)據(jù)安全傳輸能力，具備開放的業(yè)務(wù)控制接口規(guī)范，可架構(gòu)可管理的IP網(wǎng)絡(luò)。技術(shù)特點與應(yīng)用分析（3）具備業(yè)務(wù)接入時用戶不需要重新布線的特點，并且用戶家庭中的有線電視終端盒處都有數(shù)字媒體、寬帶接入能力，適應(yīng)于交互媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展。（4）雙向網(wǎng)絡(luò)的覆蓋可依據(jù)用戶規(guī)模、業(yè)務(wù)發(fā)展逐步安裝數(shù)據(jù)前端設(shè)備，組網(wǎng)方式靈活，適合于寬帶業(yè)務(wù)的逐步發(fā)展，并通過使用多個數(shù)據(jù)頻道或頻道捆綁