武漢有線(xiàn)CMTS系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)接入速度的提高，居民對(duì)寬帶接入的需求日益劇增。武漢有線(xiàn)經(jīng)過(guò)充分的準(zhǔn)備于2004年開(kāi)通了CM接入網(wǎng)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)七年來(lái)的發(fā)展已經(jīng)建成覆蓋全城的CMTS系統(tǒng)。本人在武漢有線(xiàn)長(zhǎng)期從事HFC、IP網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理工作，對(duì)HFC雙向網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，因此建設(shè)了武漢有線(xiàn)的CMTS系統(tǒng)。本文通過(guò)靈活運(yùn)用HFC網(wǎng)絡(luò)調(diào)制、復(fù)用技術(shù)解決帶寬和噪聲問(wèn)題，為維護(hù)管理人員及時(shí)把握系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)帶來(lái)了便捷。

關(guān)鍵詞：CMTS；CableModem（CM）；調(diào)制；復(fù)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 （2012） 15-0000-01

1 有線(xiàn)電視雙向網(wǎng)概述

武漢有線(xiàn)基于HFC的Cable Modem寬帶接入系統(tǒng)在2004年提供Cable modem接入服務(wù)。通過(guò)七年來(lái)的努力，已經(jīng)基本解決雙向網(wǎng)絡(luò)中的各項(xiàng)難題、難點(diǎn)，現(xiàn)已雙向網(wǎng)70余萬(wàn)用戶(hù)的覆蓋，Cable Modem接入用戶(hù)已接近十萬(wàn)余戶(hù)。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了VOD標(biāo)、高清視頻點(diǎn)播、Internet寬帶接入、語(yǔ)音視頻通話(huà)、基于CM的MPLS VPN等多項(xiàng)業(yè)務(wù)的開(kāi)通、實(shí)施與接入。

2 HFC雙向網(wǎng)系統(tǒng)選型

在推動(dòng)有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò)雙向化的進(jìn)程中，武漢有線(xiàn)對(duì)當(dāng)前主流的寬帶接入方式進(jìn)行了細(xì)致的分析和規(guī)模實(shí)驗(yàn)，以尋找一條最適合公司發(fā)展HFC雙向網(wǎng)絡(luò)的道路。目前寬帶網(wǎng)的主流接入方式主要為四種：局域網(wǎng)LAN接入、xDSL接入、CableModem接入、GEPON+EOC接入。四種接入方式均通過(guò)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)，細(xì)致的分析，最終選擇CableModem接入方式為武漢有線(xiàn)的雙向網(wǎng)接入方式。

3 HFC雙向網(wǎng)CMTS系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

通過(guò)靈活運(yùn)用調(diào)制與復(fù)用相結(jié)合的方式，有針對(duì)性的對(duì)武漢有線(xiàn)雙向網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。通過(guò)CMTS系統(tǒng)不同時(shí)期分三步走的推進(jìn)模式，設(shè)計(jì)不同階段系統(tǒng)建設(shè)方案思路，為系統(tǒng)硬件平臺(tái)部署及用戶(hù)接入網(wǎng)的覆蓋打好基礎(chǔ)。

1.1 調(diào)制、復(fù)用技術(shù)設(shè)計(jì)

雙向HFC的網(wǎng)絡(luò)中，由網(wǎng)絡(luò)特性導(dǎo)致噪聲形成“漏斗”效應(yīng)，它直接影響HFC回傳通道數(shù)據(jù)信息的傳輸質(zhì)量?？刂坡┒沸?yīng)，需要根據(jù)Ingress（入侵噪聲）和Impulse（突發(fā)脈沖噪聲）兩種不同的網(wǎng)絡(luò)噪聲來(lái)區(qū)分對(duì)待。ATDMA在面對(duì)強(qiáng)度較高、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的外來(lái)噪聲時(shí)，能夠提供更好的性能，在抑制Ingress方面有優(yōu)勢(shì)。SCDMA能夠產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)的信號(hào)，在面對(duì)功率較小、持續(xù)時(shí)間較短的突發(fā)脈沖外來(lái)噪聲時(shí)更加得力，在抑制Impulse方面有優(yōu)勢(shì)。

CM系統(tǒng)設(shè)計(jì)在數(shù)字通信中，提高傳輸?shù)挠行耘c可靠性是完全矛盾的，效率高則可靠性就差；效率低則可靠性就高。QPSK具有很強(qiáng)的抗噪聲能力，但傳輸帶寬較窄；QAM在噪聲干擾較小時(shí)采用，能提供比QPSK高四倍的帶寬，但QAM抗噪能力較差。如何選擇調(diào)制技術(shù)需要在實(shí)際使用中摸索。

抑制噪聲不能靠單一模式來(lái)完成，需要多種調(diào)制和復(fù)用技術(shù)相結(jié)合的使用才能獲得滿(mǎn)意的效果，如以下設(shè)計(jì)：低噪聲環(huán)境方案，上行頻譜6.4MHz，32QAM/ATDMA；高噪聲環(huán)境方案，上行頻譜3.2MHz，QPSK/TDMA；突發(fā)噪聲環(huán)境方案，上行頻譜1.6MHz，QPSK/SCDMA。

1.2 CMTS系統(tǒng)設(shè)計(jì)

武漢有線(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò)早已經(jīng)建設(shè)完成了全路由結(jié)構(gòu)城域網(wǎng)并承載多路由業(yè)務(wù)功能。因?yàn)椴挥每紤]CMTS組網(wǎng)問(wèn)題，所以在建設(shè)CMTS系統(tǒng)時(shí)，武漢有線(xiàn)能夠通過(guò)三步走的策略，最終實(shí)現(xiàn)全城雙向網(wǎng)覆蓋接入的思路。

（1）第一期建設(shè)-建設(shè)初期

系統(tǒng)建設(shè)初期，客戶(hù)規(guī)模較小，通過(guò)搭建小規(guī)模的硬件平臺(tái)，使用冷備CMTS的方式支持設(shè)備故障處理。從2004年武漢有線(xiàn)在核心機(jī)房部署第一臺(tái)CMTS開(kāi)始，初期階段的HFC網(wǎng)絡(luò)還處于摸索和拓展新業(yè)務(wù)時(shí)期，傳統(tǒng)的有線(xiàn)電視用戶(hù)對(duì)新技術(shù)還處于缺乏了解階段。這時(shí)發(fā)展CMTS時(shí)，選擇小型單體式CMTS，以每臺(tái)CMTS4個(gè)上行端口來(lái)計(jì)算，每個(gè)上行端口接入最大4個(gè)光節(jié)點(diǎn)數(shù)，每光節(jié)點(diǎn)覆蓋500戶(hù)左右，一臺(tái)CMTS可覆蓋8000戶(hù)，按5%的并發(fā)用戶(hù)數(shù)算，實(shí)際負(fù)載能力為400戶(hù)左右。這樣設(shè)備應(yīng)盡量覆蓋用戶(hù)密集區(qū)域，便于發(fā)展用戶(hù)和處理故障。

（2）第二期建設(shè)-規(guī)模擴(kuò)展

至2007年底，武漢有線(xiàn)累計(jì)部署了超過(guò)三十臺(tái)的小型CMTS。隨著用戶(hù)規(guī)模的逐漸增大，以及數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)，在擴(kuò)展規(guī)模的同時(shí)，在網(wǎng)管、用戶(hù)接入、排障上都比較混亂，小型CMTS已經(jīng)不合適網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，。這是就需要部署框架式CMTS，以便于處理更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)狀況和更便捷的網(wǎng)絡(luò)管理。

選型時(shí)充分考慮到CM用戶(hù)的需求，特別是MPLS VPN CM用戶(hù)的接入，要求框架式CMTS具備MPLS路由交換功能、多服務(wù)可擴(kuò)展的平臺(tái)，能夠提供IP數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻服務(wù)，具有靈活的端口擴(kuò)展。同時(shí)考慮到現(xiàn)階段CM用戶(hù)只有Internet上網(wǎng)和標(biāo)清互動(dòng)電視兩項(xiàng)業(yè)務(wù)，對(duì)HFC網(wǎng)絡(luò)而言，也只做優(yōu)質(zhì)區(qū)域的覆蓋，不需要進(jìn)行全城覆蓋來(lái)增加企業(yè)的負(fù)擔(dān)。因此中密度框架式CMTS的建設(shè)是最合適的。

（3）第三期建設(shè)-規(guī)模演進(jìn)、全網(wǎng)接入

至2009年底部署的中密度框架式的CMTS已經(jīng)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)武漢有線(xiàn)的HFC網(wǎng)絡(luò)已建成了一個(gè)覆蓋武漢三鎮(zhèn)的大型有線(xiàn)電視光纖網(wǎng)絡(luò)，開(kāi)展的業(yè)務(wù)呈多元化發(fā)展。同時(shí)武漢有線(xiàn)雙向網(wǎng)改造已完成，開(kāi)始為武漢市廣大市民提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入、標(biāo)/高清互動(dòng)電視接入、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、電子銀行等高附加值服務(wù)。各分機(jī)房實(shí)際用戶(hù)數(shù)量大多已超過(guò)設(shè)備容量，為了解決各分機(jī)房設(shè)備結(jié)構(gòu)及設(shè)備容量與日益發(fā)展的寬帶業(yè)務(wù)之間的矛盾，需要部署具有電信級(jí)的穩(wěn)定性，豐富和完整的射頻和路由的特性；并具備高級(jí)頻譜管理，后置均衡、高級(jí)噪聲測(cè)量和噪聲避免等功能；具備DOCSIS 3.0功能的高密度框架式CMTS。

在充分了解了武漢有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，CMTS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為武漢有線(xiàn)三網(wǎng)融合提供了一個(gè)通用的、兼容性能優(yōu)良的平臺(tái)。確定了武漢有線(xiàn)CMTS系統(tǒng)三步走的技術(shù)設(shè)計(jì)思路和目標(biāo)，分步實(shí)施既有助于對(duì)CMTS系統(tǒng)的充分了解，也有利于系統(tǒng)建設(shè)的完善，為HFC網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)指引了方向。

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[作者介紹]李凱，武漢廣電數(shù)字網(wǎng)絡(luò)有限公司城域骨干網(wǎng)主管，CMTS資深工程師。