CableModem接入技術(shù)應(yīng)是在HFC網(wǎng)上建立數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的首選

鮑煒

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用而生，本文重點介紹了Cable Modem和HFC網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合Cable Modem和HFC網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)特點，分析了基于HFC 網(wǎng)絡(luò)的Cable Modem技術(shù)優(yōu)勢，證明了Cable Modem接入技術(shù)應(yīng)是在HFC網(wǎng)上建立數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的首選。

關(guān)鍵詞：Cable Modem接入技術(shù) HFC 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)

中圖分類號：TN943.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）09-0034-02

1 Cable Modem和HFC網(wǎng)絡(luò)介紹

1.1 Cable Modem

Cable Modem，即為電纜調(diào)制解調(diào)器接入技術(shù)，是典型的HFC 網(wǎng)絡(luò)升級的有線電視系統(tǒng)。Cable Modem與傳統(tǒng)的技術(shù)不同，它不必采用撥號方法就可以實現(xiàn)上網(wǎng)的目的，無需電話線，可以不受時間約束進(jìn)行連接。使用者采用Cable Modem進(jìn)行數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，將上行數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成RF信號，將下行的RF信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。HFC網(wǎng)絡(luò)是利用分頻信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模褂谜叩臄?shù)量是相當(dāng)龐大的，導(dǎo)致某一頻率上的信道往往是同時被諸多個使用者使用的。想要掌握在Cable Modem在HFC網(wǎng)絡(luò)中的使用情況，狀態(tài)和流量情況等，引入網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)對其進(jìn)行監(jiān)管。

Cable Modem技術(shù)的一個創(chuàng)新點在于摒棄了傳統(tǒng)的雙向?qū)ΨQ技術(shù)，采用了雙向非對稱技術(shù)。利用6MHz模擬帶寬使得下行傳輸時用戶能夠共享信息，不會對數(shù)據(jù)傳輸速度造成不良影響。傳統(tǒng)的利用具體線路的數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)，使用者在連接時是占用帶寬的，而采用了Cable Mode技術(shù)以后，因為使用者之間是能夠共享的，除了在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的瞬間使用網(wǎng)絡(luò)資源，其他時間幾乎是不占用網(wǎng)絡(luò)資源的。當(dāng)很多使用者同時使用網(wǎng)絡(luò)時，有可能造成網(wǎng)絡(luò)傳輸速度降低，此時，可以根據(jù)實際情況增加附加帶寬來緩解傳輸速度降低的問題。

DOCSIS是除了歐洲以外的北美及其他國際市場的Cable Modem標(biāo)準(zhǔn)，DOCSIS有效的保證了不同廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品具備兼容性。1998年，國際電信聯(lián)盟正式將DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)，作為Cable Modem的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。執(zhí)行DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)的有線電視網(wǎng)在50MHz至750MHz的頻段里下傳到戶6MHz帶寬的通信速率，在50MHz至750MHz的頻段里上傳5MHz至42MHz波段。各個國家的有線電視實驗室負(fù)責(zé)Cable Modem相關(guān)產(chǎn)品的認(rèn)證工作，確保不同Cable Modem生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品能夠統(tǒng)具備相同的標(biāo)準(zhǔn)，相互之間能夠兼容。通常，很多Cable Modem生產(chǎn)廠家為了拓寬市場，會進(jìn)行DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)測試，相關(guān)測試合格后，達(dá)到了DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)的要求，就可以在產(chǎn)品的外包裝上印上“有線電視實驗室認(rèn)定”的標(biāo)志。凡是帶有“有線電視實驗室認(rèn)定”的標(biāo)志的產(chǎn)品都符合DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)，能夠與其他符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品通用。DOCSIS提供了高質(zhì)量的寬帶和語音業(yè)務(wù)，商業(yè)級的數(shù)據(jù)服務(wù)，以及利用網(wǎng)絡(luò)共享Cable Modem提供多媒體服務(wù)。DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)正在不斷完善，可以說是兼容性的進(jìn)步，能夠使符合DOCSIS相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的Cable Modem在相同的網(wǎng)絡(luò)及相同的頻段中工作。

1.2 HFC網(wǎng)絡(luò)

HFC網(wǎng)絡(luò)為Hybrid Fiber Coaxial的縮寫。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)均取得了非常大的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)由此產(chǎn)生了。目前，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)已經(jīng)成為電信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要部分。HFC網(wǎng)絡(luò)具備很多優(yōu)點，例如：高帶寬、大容量、用戶利用率高等。HFC已經(jīng)普遍被廣大使用者所接收，正逐步成為最具有價值，且改造成本最低的入戶平臺。

HFC是一種經(jīng)濟(jì)實用的綜合數(shù)字服務(wù)寬帶網(wǎng)接入技術(shù)，目前，在全球范圍內(nèi)，已經(jīng)有超過9.5億的有線電視網(wǎng)使用者。我國的有線電視網(wǎng)雖然起步比較晚，不過，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，從90年代初發(fā)展至今，我國的有線電視網(wǎng)覆蓋率已經(jīng)超過了一半。電視家庭用戶數(shù)有將近8500多萬，是世界上排名第一郵箱電視網(wǎng)。隨著人們對生活水平要求的不斷提高，以及各種科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是在Internet的推動下，使用者對信息交換和網(wǎng)絡(luò)傳輸方面均提出了更高的要求。使用者希望將CATV網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和電信網(wǎng)融為一體。利用HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，建立一種經(jīng)濟(jì)實用的寬帶綜合信息服務(wù)網(wǎng)的方案也由此而生。

2 基于HFC 網(wǎng)絡(luò)的Cable Modem技術(shù)優(yōu)勢

2.1 DOCSIS/HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢

（1）典型結(jié)構(gòu)。廣域網(wǎng)或者干線網(wǎng)結(jié)構(gòu)是比較靈活的，如果城市的規(guī)模比較小，可以選擇單一的星型結(jié)構(gòu)，如果城市的規(guī)模比較大，可以選擇多星型結(jié)構(gòu)。廣域網(wǎng)或者干線網(wǎng)包括多個中心布局方式，可以是一個總前端和多個分前端結(jié)合，總前端和分前端通過光系統(tǒng)進(jìn)行鏈接，也可以是一個主中心和多個分中心結(jié)合的方式，主中心和分中心通過光系統(tǒng)鏈接。分前端和分中心設(shè)置有CMTS，CMTS通過1550nm的下行光鏈路與光纖支干線鏈接，通過1310nm上行光鏈路與光纖支干線鏈接。正是因為上行光鏈路和下行光鏈路的作用，使得20km以下的光纖支干線不需要使用中繼。將光節(jié)點的數(shù)據(jù)與用戶端之間的傳輸，利用樹型同軸分配系統(tǒng)，光節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩舳藶?MHz至65MHz，用戶端的數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦夤?jié)點為87MHz至1000MHz；當(dāng)光節(jié)點采用FTTB時，光接收機(jī)的輸出的高電平不需要借助其他結(jié)構(gòu)直接進(jìn)入同軸電纜分配系統(tǒng)。（2）結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。按照一個光節(jié)點能夠帶動500戶用戶計算，HFC網(wǎng)絡(luò)的可用性將近百分之百。HFC網(wǎng)絡(luò)將上行光路和下行光路進(jìn)行分離，避免了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將上行光路和下行光路混在一起導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量無法保障和數(shù)據(jù)傳輸損耗嚴(yán)重的問題。將上行光路和下行光路分離還帶來了一個非常重要的好處，就是在光纜成本不斷降低的現(xiàn)實狀況之下，為數(shù)據(jù)的儲備和系統(tǒng)的擴(kuò)展提供方便條件。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在實時電視廣播業(yè)務(wù)方面體現(xiàn)的非常明顯，結(jié)構(gòu)簡單的同時，能夠滿需用戶需求，實用性高，安全可靠。

樹型結(jié)構(gòu)的同軸電纜分配系統(tǒng)，有利于系統(tǒng)中接入用戶，同時方便施工。按頻譜分割方式構(gòu)成非對稱的雙向傳輸系統(tǒng)，幾乎不會對其對網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)造成負(fù)面影響。對于電視、電話和寬度業(yè)務(wù)，電視和寬度業(yè)務(wù)要求容量相對比較大，在數(shù)據(jù)傳輸上采用的是非對稱的方式，即：下行要大于上行容量。話音業(yè)務(wù)采用的是對稱的傳輸方式，上行和下行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)容量都比較小，所以，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時不會使得傳輸負(fù)擔(dān)加重。對于電視、電話和寬度業(yè)務(wù)，采用傳統(tǒng)的對稱結(jié)構(gòu)成本高。通過上面的分析可以看出，在電視、電話和寬度業(yè)務(wù)中，使用DOCSIS/HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的效果最佳，它滿足了使用要求和成本要求，要比其他網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能好，特別是在寬帶業(yè)務(wù)市場中具備相當(dāng)大的潛力。

2.2 DOCSIS 標(biāo)準(zhǔn)支持

（1）專為有線電視業(yè)研制的系列標(biāo)準(zhǔn)。美國Cable Labs 在1998年開始，先后頒布了DOCSISV1.0、DOCSIS V1.1、DOCSISV2.0、DOCSISV3.0；美國Cable Labs的射頻信道與歐洲制式的EuroDOCSIS DOCSISV1.1、DOCSIS V2.0、DOCSISV3.0的通信協(xié)議相同，可以說DOCSISV1.0、DOCSIS V1.1、DOCSISV2.0、DOCSISV3.0是為了HFC網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用在有線電視業(yè)務(wù)中的制定的專項標(biāo)準(zhǔn)。不斷升級的DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了HFC在模擬電視與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的同網(wǎng)傳輸。目前，最新版本的DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)非常完善，使HFC網(wǎng)絡(luò)能適應(yīng)電視、電話和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的同時傳輸。在DOCSISV1.1中，上行寬帶和下行寬帶的動態(tài)QoS機(jī)制，使得電視、電話和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能夠得到QoS的支持。引入有效負(fù)載包頭抑制技術(shù)，使得上行寬帶和下行寬帶的利用效率較之傳統(tǒng)有了非常大的提升。所以，DOCSIS V1.1系統(tǒng)在保證傳輸質(zhì)量的同時，使得傳輸效率達(dá)到82%以上，還適用于對時延敏感的多種業(yè)務(wù)。在DOCSIS V1.1規(guī)范的基礎(chǔ)上，還發(fā)布了相應(yīng)的商用平臺接口規(guī)范、多媒體業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺的接口規(guī)范和家庭網(wǎng)絡(luò)的接口規(guī)范。DOCSIS V2.0屬于V1.1的補(bǔ)充與擴(kuò)展，DOCSIS V2.0在QPSK和16QAM上行的基礎(chǔ)上增加了同步碼分多址接入方式，使上行信道的回傳容量變大，提高了上行通道的頻譜利用率。DOCSIS V3.0進(jìn)一步完善了DOCSIS V1.1和DOCSIS V2.0，它使得HFC網(wǎng)絡(luò)傳輸容量變得更大，適應(yīng)未來很長一段時間的使用需求。通過DOCSIS的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提升了兼容性。即采用新標(biāo)準(zhǔn)制造的頭端設(shè)備能夠兼容與采用舊標(biāo)準(zhǔn)制造的終端設(shè)備，使得新設(shè)備和舊設(shè)備之間具備互操作性，不至于因為新設(shè)備的推廣使用導(dǎo)致舊版設(shè)備無法繼續(xù)運行，達(dá)到了可持續(xù)發(fā)展的目的。

（2）HFC網(wǎng)絡(luò)作為DOCSIS協(xié)議棧的物理底層進(jìn)行規(guī)范。DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)的不斷升級，是適應(yīng)市場發(fā)展需求的一個過程。HFC 網(wǎng)絡(luò)始終作為通信協(xié)議棧的物理底層來規(guī)范，對網(wǎng)絡(luò)的上行通道和下行通道傳輸特性進(jìn)行規(guī)范。例如：它規(guī)范了上行通道和下行通道的頻率范圍、帶寬，載噪比和載干比等。通過規(guī)范各種參數(shù)，為HFC 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和改造提供方便條件，只有同時滿足了上述各種參數(shù)的規(guī)定，才能保證DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)的可靠運行，多年的經(jīng)驗表明，DOCSIS 協(xié)議和HFC網(wǎng)絡(luò)屬于相輔相成的關(guān)系，DOCSIS協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的不斷深入，促進(jìn)了HFC網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與進(jìn)步，傳輸質(zhì)量不但提升、傳輸容量不斷擴(kuò)大、傳輸成本不斷降低。而HFC網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與進(jìn)步，進(jìn)步一促進(jìn)了DOCSIS協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化。在有線電視網(wǎng)絡(luò)的改造過程中，應(yīng)該堅持DOCSIS協(xié)議和HFC網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)性，損害DOCSIS協(xié)議和HFC網(wǎng)絡(luò)任何一方，都將阻礙網(wǎng)絡(luò)整體發(fā)展。例如：我國的很多地區(qū)，將源EoC技術(shù)加入到HFC網(wǎng)絡(luò)中，而完全不顧DOCSIS協(xié)議，導(dǎo)致HFC網(wǎng)絡(luò)失去其原有的價值，不能長遠(yuǎn)的發(fā)展。有一些國家的廠商在DOCSIS協(xié)議引入到EPON系統(tǒng)中，希望達(dá)到具備多傳輸特性的目的，但是，從目前的情況來看，在電信業(yè)和有線電視業(yè)是不被看好的。

2.3 DOCSIS/HFC網(wǎng)絡(luò)的后發(fā)優(yōu)勢

（1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。伴隨著發(fā)展的需要，城域HFC網(wǎng)絡(luò)隨光節(jié)點逐步后移，實現(xiàn)FTTB結(jié)構(gòu)布局。HFC網(wǎng)絡(luò)的光鏈路和同軸電纜分配網(wǎng)都能夠構(gòu)成無源系統(tǒng)，有利于擴(kuò)展傳輸網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)容量，提升傳輸網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量，降低傳輸網(wǎng)絡(luò)的傳輸成本，為HFC網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。（2）DOCSIS V3.0繼續(xù)升級。隨著DOCSIS V3.0的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，其設(shè)備成本下降指日可待。在市場的驅(qū)動下，DOCSIS V3.0一定不會停留在現(xiàn)階段，讓然會繼續(xù)完善與升級。例如，可以在三方面進(jìn)行重點研究：第一方面，頻譜向上擴(kuò)展。目前的下行有效頻譜上限是860MHz，上行有效頻譜上限從65MHz，通過擴(kuò)展和升級，可以將下行的有效頻譜擴(kuò)展到1000MHz或者更高，將上行有效頻譜 擴(kuò)展至85MHz或者更高。第二方面，信道速率提高。下行調(diào)制采用1024QAM，上行調(diào)制采用256QAM。第三方面，帶寬成本下降。視頻采用MPEG-4或者H.264壓縮編碼。（3）建立統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)。DOCSIS協(xié)議能在HFC網(wǎng)上建立透明的IP數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，并且因為HFC網(wǎng)絡(luò)兼容簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，加之在DOCSIS V3.0的網(wǎng)絡(luò)層能夠?qū)崿F(xiàn)對CM和CPE的IPv4/IPv6管理，所以，有利于網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的建立。

3 結(jié)語

本文首先介紹了Cable Modem和HFC網(wǎng)絡(luò)，Cable Modem，又稱電纜調(diào)制解調(diào)器接入技術(shù)，是典型的HFC網(wǎng)絡(luò)升級的有線電視系統(tǒng)。Cable Modem具備多種功能作用，使其適于HFC網(wǎng)絡(luò)的使用。HFC網(wǎng)絡(luò)具備高帶寬、大容量、用戶利用率高等特點。HFC已經(jīng)普遍被廣大使用者所接收，正逐步成為最具有價值，且改造成本最低的入戶平臺。然后，結(jié)合Cable Modem和HFC網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)特點，重點分析了基于HFC網(wǎng)絡(luò)的Cable Modem技術(shù)優(yōu)勢，希望通過本文的介紹能夠說明Cable Modem接入技術(shù)應(yīng)是在HFC網(wǎng)上建立數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的首選。

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