三代有線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)DOCSIS3.0

1、第三代有線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)DOCSIS3.0文章類型：多媒體與網(wǎng)絡(luò) 文章加入時間：2010年3月11日11:36 一、有線電視寬帶網(wǎng)概述1 有線電視寬帶網(wǎng)建設(shè)的目標傳統(tǒng)的有線電視系統(tǒng)是一個廣播系統(tǒng)，即前端發(fā)出的電視和聲音節(jié)目傳輸?shù)矫恳粋€用戶家庭，廣播系統(tǒng)是一個沒有路由和尋址要求的系統(tǒng)，廣播系統(tǒng)也沒有傳輸協(xié)議。隨著技術(shù)的發(fā)展和人們對個性化節(jié)目要求的提高，在有線電視系統(tǒng)中加入了數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)，即計算機上網(wǎng)業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)電話（VOIP）和交互式電視（IPTV）等業(yè)務(wù)，即有線電視系統(tǒng)最終將成為三網(wǎng)融合的有線電視寬帶綜合網(wǎng)。數(shù)據(jù)交換屬因特網(wǎng)技術(shù)，即IP技術(shù)。IP技術(shù)與廣播技術(shù)不同，IP技術(shù)有通信協(xié)議、路

2、由和尋址等功能。所謂寬帶是指IP通道的帶寬，因為IP技術(shù)存在碰撞和擁塞等問題，上線用戶數(shù)愈多，擁塞現(xiàn)象愈嚴重，必須有一定帶寬保證方能收到良好的視聽效果。廣播則沒有擁塞的問題，因此廣播不存在寬帶的問題，系統(tǒng)有多少帶寬就安排多少套節(jié)目，不存在擁塞問題。因此有線寬帶網(wǎng)從技術(shù)角度講有兩方面的功能，即：廣播，即數(shù)字電視 DVBIP交換，即上網(wǎng)、VOIP和IPTV有線電視系統(tǒng)雙向改造的目的即將IP技術(shù)引進原來只有廣播功能的有線電視系統(tǒng)中，使之成為三網(wǎng)合一的寬帶綜合網(wǎng)。2 DOCSIS系統(tǒng)DOCSIS即Data  Over Cable System

3、 Interface Specifications的縮寫，即數(shù)據(jù)在有線電視系統(tǒng)中的接口規(guī)范。DOCSIS 系統(tǒng)的主要設(shè)備為Cable Modem，簡稱CM和CMTS，CMTS為Cable Modem Termination System的縮寫，即電纜調(diào)制解調(diào)器端接系統(tǒng)，CMTS放置在前端機房，是一個特殊的交換機，與一般的交換機，如：以太網(wǎng)交換機，不同之處在于：CMTS是一個射頻器件（RF），而以太網(wǎng)交換機則是處理基帶信號。CMTS管理所管轄的所有CM，而以太網(wǎng)交換機沒有從屬關(guān)系。CMTS的管理包括通信業(yè)務(wù)的管理，即交換，所有

4、的CM通信均需通過CMTS。上行時隙管理，每一時刻只允許一個CM發(fā)送信號，以避免碰撞。時延管理，同步。功率管理，CM與CMTS的距離有遠有近，在到達CMTS入口處的功率必須相同。網(wǎng)絡(luò)管理， 采用SNMP協(xié)議。信號質(zhì)量管理QoS。DOCSIS系統(tǒng)亦稱為CM系統(tǒng)。Docsis標準是目前唯一的有線電視數(shù)據(jù)傳輸國際標準，是真正的三網(wǎng)合一的寬帶標準，一根電纜進戶按頻分復(fù)用方法，包含了廣播DVB和IP兩種信號，而其它的雙向方案都是廣播和IP兩種標準信號在結(jié)構(gòu)上捆綁在一起，沒有統(tǒng)一的標準。DOCSIS系統(tǒng)目前是有線電視寬帶網(wǎng)的主流技術(shù)，在北美占用戶數(shù)的50%以上。二、DOCSIS 系列標

5、準的發(fā)展1998年3月公布DOCSIS 1.0版本1999年3月公布DOCSIS 1.1版本2002年1月通過DOCSIS  2.0版本 2006年6月通過 DOCSIS 3.0版本DOCSIS 1.0和DOCSIS 1.1  屬第一代標準DOCSIS 2.0屬第二代標準DOCSIS 3.0 屬第三代標準 DOCSIS 1.0 規(guī)定了CM和CMTS通信的基本規(guī)則體系架構(gòu)。在物理層面上，是一連串的突發(fā)脈沖，所謂突發(fā)脈沖，即在一定

6、時間間隔內(nèi)發(fā)送射頻調(diào)制的信號，這信號由某一個CM發(fā)送，發(fā)送完畢接下來可能由其它CM來發(fā)送信號，因此稱為突發(fā)信號，突發(fā)信號與連續(xù)信號是相對的。物理層中包括了調(diào)制格式、符號率、前向糾錯，突發(fā)保護間隔、前導(dǎo)碼等等規(guī)定。在數(shù)據(jù)鏈路層中，從基帶信號上看是一連串的微時隙，以便精確定時，數(shù)據(jù)鏈路層中包括了MAC幀結(jié)構(gòu)，MAC管理報文結(jié)構(gòu)。同步，下行TDM和上行TDMA機制，初始化過程，UCD，MAP報文，測距，信道編碼，信道識別，間隔使用碼IUC以及文件配置和IP連接等規(guī)定。在業(yè)務(wù)層面，DOCSIS信號采用是業(yè)務(wù)流型式，每一個信號都有自己的業(yè)務(wù)流標識。 DOCSIS 1.1，在DOCSI

7、S 1.0的基礎(chǔ)上對QoS進行了改進，特別對支持大規(guī)模VOIP和其它對延時敏感的應(yīng)用提供了必要改進，如果說DOCSIS 1.0可以上網(wǎng)，則DOCSIS 1.1不僅可以上網(wǎng)還能打電話。 DOCSIS 2.0DOCSIS 2.0引入了ATDMA和SCDMA機制。ATDMA為高級時分多址，SCDMA為同步碼分多址，兩者均用于上行通道信號傳輸。兩者的引入大大降低了上行信號的信噪比要求，有助于實現(xiàn)上行帶寬的增加和上行速率的增加。上行速率增加5.12 Msymbols/s一檔，調(diào)制方式增加了32 QAM和64 QAM

8、兩檔，上行信號的信噪比要求降低將大大改進上行噪聲免疫能力，或者說一個光節(jié)點能容納更多的用戶。 DOCSIS 3.0DOCSIS 3.0主要采用了“頻道捆綁”技術(shù)，大大提高了上行和下行速率和帶寬，例如四個頻道捆綁在一起，下行速率可達213Mb/s，上行速率可達160Mb/s，今后還可以提高，實現(xiàn)了寬帶的要求。如果說DOCSIS 1.0實現(xiàn)了上網(wǎng)要求，DOCSIS 1.1實現(xiàn)了打IP電話的要求，則DOCSIS 3.0則實現(xiàn)了IPTV和VOD的要求。三、DOCSIS 3.0的核心技術(shù)DOCSIS 3.0采用模塊式CMTS

9、即M-CMTS，以及采用Edge QAM調(diào)制器，即EQAM。EQAM是從M-CMTS中提出部分功能，首先EQAM具有調(diào)制功能，將信號調(diào)制到射頻（RF）上去、并且一個輸出口可以包括幾個頻道的QAM信號，每個頻道的調(diào)制方法可以不同，其次EQAM的輸入是以太網(wǎng)信號，EQAM具有基帶信號的處理能力，例如同步，多信道對M-CMTS同步不像單個CMTS那么容易，EQAM有定時接口（DTI）直接與定時服務(wù)器鎖定。同時在DOCSIS 3.0中，數(shù)據(jù)幀（DOCMAC）和數(shù)字視頻信號可間插使用，它們之間的不同之處在于交織深度，這一點也可由EQAM來完成，圖1為M-CMTS及其接口的邏輯圖。 圖1 模塊式CMTS及其接口的邏輯視圖 “頻道捆綁”在物理層和MAC層中完成。圖2示出了其原理圖。例如圖中示出了四個頻道的捆綁，在物理層，即在DOCSIS Network中需要有四個8MHz的QAM調(diào)制的頻道，以保證帶寬要求，但信號的分配和調(diào)度是在MAC層完成的。流捆綁器（Flow Bonder）用以調(diào)度分配信號之用，這樣就不會造成有的頻道未填滿，而另一頻道擁擠