提高有線電視寬帶網數據業務質量的相關探索

文丨張 濤

提高有線電視寬帶網數據業務質量的相關探索

文丨張 濤

目前，有線電視網絡已經成為一個非常重要的通信基礎設施，由于其廣闊的覆蓋面，對有線電視寬帶網絡進行充分的利用，在電視業務之外開展其他的網絡服務，對廣電行業的持續發展乃至滿足人民群眾的需求就顯得非常必要。其中，數據業務服務的質量也是有線電視寬帶網絡發展過程中的一項重要內容，這里，我們就主要針對如何有效提高有線電視寬帶網數據業務的質量進行探討。

有線電視網絡； 寬帶； 數據業務； 服務質量

隨著中國有線電視寬帶網絡的快速發展，有線電視網絡已經成為一個非常重要的通信基礎設施。有線電視寬帶網絡向著網絡化、信息化和數字化的方向快速發展，基礎網絡的功能也發生了很大的變化。有線電視網絡是中國覆蓋面最廣的信息網絡，因此，對有線電視寬帶網絡進行充分的利用，在電視業務之外開展其他的網絡服務，對廣電行業的持續發展乃至滿足人民群眾的需求都有重要的意義。

而有線電視寬帶網絡在數字化改造以后，就能夠從傳統的廣播網絡過渡為寬帶接入網絡，進而為人們提供基于有線電視網絡的數字電視、寬帶上網、網絡互動等寬帶網數據業務。相應的，要實現這些就需要相關技術的支持。只有完善了相關技術，才能夠為用戶的學習、生活和工作帶來快捷、個性化的享受。其中，數據業務服務的質量也是有線電視寬帶網絡發展過程中的一項重要內容，這里，我們就主要針對如何有效提高有線電視寬帶網數據業務的質量進行探討。

1 有線電視寬帶網絡的發展現狀

1.1 有線電視寬帶網絡簡介

寬帶網絡是一個能夠進行高速數據傳輸業務的網絡信息平臺，主要由骨干網、接入網兩個部分組成，這里，把被所有用戶使用的網絡稱為骨干網，這是整個網絡最重要的部分，主要完成數據的大容量和長距離傳輸，而接入網則是局端和用戶設備間的網絡傳輸通道，主要是把業務信息傳送給用戶。

目前，作為當前通信界的重要研究內容之一，寬帶接入技術除了對有線電視信號進行傳輸之外，還剩余豐富的頻率資源。因此，可以把傳統的有線電視網通過改造形成能夠給用戶提供電視業務和高速數據接入服務的有線電視寬帶數據網絡。基于有線電視寬帶網絡的快速發展，視頻點播服務、視頻會議服務、IP電話服務以及遠程教學服務等快速發展起來，網絡上承載的信息已經從單一的數據信息逐步向語音、圖像、視頻以及數據等多方面發展。

1.2 有線電視寬帶網絡的發展歷史

中國有線電視始于70年代的天線網絡系統，隨著中國電子信息技術的快速發展，通訊衛星和地面衛星接收站也在全國各地快速發展起來，90年代以后，有線電視的發展進入了數字、高速、互動互聯的時代。到目前為止，中國的廣電網絡已經完成了部分的聯通，用戶數目也達到了9000多萬，并且還在快速增長當中。

1.3 有線電視寬帶網絡主要開展的數據業務

到目前位置，有線電視網可以開展如下幾項主要業務。

1.3.1模擬信號傳輸服務

模擬信號主要用來對電視節目進行傳送，其中包括傳統視音頻類廣播服務和加密的視音頻類服務等。

1.3.2數字信號傳輸服務

數字信號傳輸服務就是通過將聲音、文字、圖像等模擬信息數字化，使其能夠按照二進制代碼的形式進行傳輸。數字化傳輸能夠顯著提高傳輸容量和傳輸質量，目前主要包括如下幾項業務：數字視頻廣播、數字音頻廣播；廣播式數據服務，通過廣播向用戶提供資料性的數據服務；圖文電視，向用戶提供動態、時時的數據信息；交互式數據通信；交互式電視會議；專用網、廣域網以及虛擬專用網業務，使用高速的廣電網絡，為各個集團企業用戶提供交互式的網絡服務。

1.4 有線電視寬帶網絡數據業務質量指標介紹

數據業務質量主要是指不同的業務對有線電視網絡的傳輸能力要求，業務質量是用戶對網絡服務效果的評價。一般情況下，包括以下幾個主要方面。

1.4.1帶寬

帶寬是對固定時間內數據網絡傳送信息量的表示。對于多媒體業務而言，主要包括恒定比特速率和可變比特率兩種。其中，恒定速率業務只要滿足預留的峰值帶寬即可。

1.4.2時延抖動

時延抖動主要是指進行端到端數據傳輸的過程中時延的變化程度，該項指標主要由時延可變部分決定，業務量的突發性以及調度方法都可能會造成較大的抖動。一般情況下，交互式業務對該項指標要求較高。

1.4.3分組丟失率

分組丟失率主要是指網絡傳輸中丟失的分組占全部分組的比例。引起分組丟失率過高的因素主要包括路由變化、誤碼以及隊列的溢出等。該項指標對實時業務的影響比較大，因為實時業務不能通過重傳來補救丟失數據。

1.4.4時延

時延主要是指數據分組由發送端到接收端之間的時間間隔，主要由固定和可變兩部分組成。其中，固定部分又分為傳播和轉發時延，可變部分又分為處理和排隊時延。

2 如何提高有線電視寬帶網的數據業務質量

數據業務質量的好壞決定了網絡用戶對寬帶業務的滿意程度，對中國有線電視寬帶網數據網的發展有重要的意義。數據業務中含有大部分的Web瀏覽和FTP文件傳輸等功能，正向信道傳輸的數據量與所需帶寬和反向信道的數據量與帶寬并不平衡且差距很大，呈現出明顯的收發不對稱性。而有線電視寬帶網中，上、下行信道的傳輸速率也存在非對稱性的特點，這和數據業務流量的特點一致。

目前大部分的數據業務是通過TCP傳輸控制協議提供可靠的端到端的數據傳輸，所以數據業務質量主要是由TCP協議的執行性能來決定的。因此，為了保證有線電視寬帶網數據業務質量，對有線電視寬帶網中的TCP協議的執行性能都有著非常重要的意義。而解決問題的關鍵就在于如何有效的減小確認分組在有線電視寬帶網中上行信道的時延以及時延抖動，同時還需要給用戶提供足夠大的帶寬，這樣才可以防止確認分組在上行隊列的傳輸過程中發生丟失以及堆積的情況。首先，我們介紹一下主要的優化思路：首先，針對每個單個用戶而言，確認分組到達上行信道中的速率和時間間隔與下行信道的發送數據的分組速率以及時間間隔完全相同，那樣我們就可以對下行信道中發往不同用戶的數據分組的不同的發送速率以及發送時間間隔進行實時的監控，從而確定每個電纜調制解調器需要的最小上行信道帶寬，同時也可以給電纜調制解調器預先提供合適的相應上行信道帶寬資源，這樣就能夠對確認分組在信道中壓縮的現象有效的避免，并且能夠同時對上行信道中緩沖區溢出而造成確認分組丟失的情況進行了處理。這樣就可以有效提高數據業務的吞吐量以及數據傳輸效率，從而保證有線電視寬帶網中數據業務的質量要求。

下面我們針對提高TCP協議執行性能的不同要求來具體探討如何有效提高提高有線電視寬帶網的數據業務質量。

2.1 上行信道的帶寬分配

有線電視寬帶網數據業務可以使用積極授權的方式進行上行信道的帶寬資源分配。該種機制的描述包括如下內容。

一個電纜的調制解調器包括兩條數據業務流：下行和上行。其中，下行數據流主要用來將數據從服務器傳輸到用戶數據分組，而上行數據流主要用來將用戶的反饋數據傳輸給服務器。數據流主要通過SID業務號進行識別，每個SID業務號都需要在電纜調制解調器中的CMTS注冊時進行分配。CMTS則需要監視所有的下行數據流，并且要根據每個下行數據流的狀態將其劃分成活動數據業務流和非活動數據業務流兩種。而對于每個上行數據流需要的上行信道帶寬信息，則需要由CMTS進行集中的處理，并且同時要求在上行信道內防止電纜調制解調器傳遞上行信道的帶寬申請，除此之外，在上行信道中CMTS不能對上行信道的帶寬申請時隙進行分配。

對于活動的數據業務流，CMTS能夠根據具體的下行數據流中數據分組的發送數量來自動提供固定數量的上行信道帶寬給上行數據流。而對于非活動的數據業務流，CMTS則會對上行數據流周期性的提供固定數量的上行數據時隙，從而有效保證用戶接入因特網的順利進行。另外，如果電纜調制解調器中含有活動的數據業務流，那么就需要將所有的上行MAC幀內的CMTS提供給最后那個上行數據時隙。同時還需要把上行數據的緩沖區內的確認分組個數發送給CMTS，用來彌補用戶與電纜調制解調器間進行數據傳輸過程中因為延抖而引發的上行信道的帶寬丟失情況。

2.2 上行數據的傳輸調度

一般情況下，有線電視寬帶網中的上行數據傳輸調度方式主要是按照先來先服務的原則，并根據每個上行信道帶寬的申請順序，來完成每個對每個電纜調制解調器的上行數據傳輸的調度。這里我們提出了使用積極授權的上行信道帶寬分配方式。一般情況下，上行信道中需要對電纜調制解調器發出的上行信道帶寬申請進行禁止，而CMTS還需要通過檢測下行信道的發送數據來完成對上行數據的調度，并且統計這兩次帶寬分配間的間隔中每個電纜調制解調器發送的數據量以及順序，然后根據統計結果分配每個電纜調制解調器的相應帶寬。其具體過程如下。

2.2.1開始階段

CMTS主要創建電纜調制解調器的狀態表以及下行數據的發送情況記錄，開始階段要對其進行初始化；對非活動電纜調制解調器等待上行信道帶寬分配的最大等待時間門限值進行合理的設定，同時還需要把每一個非活動的電纜調制解調器已經記錄的上行信道帶寬分配等待時間重置為0。

2.2.2輸送階段

CMTS主要進行對下行數據發送情況進行監控的工作，同時要根據下行數據的發送順序把對下行數據進行分組的下行數據流SID號加入記錄表中。

2.2.3上行信道帶寬分配信息發送階段

CMTS根據下行數據的發送情況記錄表已經記錄的數據來分別為不同的電纜調制解調器分配相應的上行信道帶寬，同時還要修改狀態表中各自的電纜調制解調器狀態記錄表，除此之外，還將為上行信道帶寬分配已經達到最大等待時間門限值的非活動電纜調制解調器能夠再進行一次上行數據的傳輸。

2.2.4上行信道帶寬補償階段

假如電纜調制解調器在經過上行數據時隙時能夠同時夾帶上行信道帶寬的補償請求，那么CMTS就必須給電纜調制解調器提供一個及時的上行數據傳輸機會。

有線電視寬帶網中數據業務的質量好壞決定著用戶對有線電視寬帶業務的滿意程度，所以會對有線電視寬帶業務網的發展產生重要的影響。因此，要重視對有線電視寬帶網的數據業務質量的提高，并且積極的采取多種技術、政策措施。只有這樣，才能從多方面滿足用戶的需求，增加有線電視寬帶網的市場占有率。

有線電視網絡作為一個非常重要的通信基礎設施，在電視業務之外開展其他的網絡服務，對廣電行業的持續發展乃至滿足人民群眾的需求都有重要的意義。從技術層面上進行分析，應用有線電視網絡進行寬帶數據業務的開展是可行的，并且具備很大的優勢。但是也存在著一些問題，這些問題主要包括技術、國家政策、資金支持、人才支持、體制要求以及管理需要等多個方面。在實際的工作當中，要努力克服困難，完善發展策略的制定，并且要結合自身的實際需求，更多關注業務開發和服務質量上的需求。我們相信，應用有線電視寬帶網絡進行數據業務的傳輸一定能夠取得長遠的發展。

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（云南省富民縣有線電視廣播臺，昆明 650400）