關(guān)于C-DOCSIS 技術(shù)在有線電視網(wǎng)絡(luò)寬帶化建設(shè)中的思考

王煜博

(太原有線電視網(wǎng)絡(luò)有限公司，山西 太原 030024)

隨著互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)等的沖擊，有線電視網(wǎng)絡(luò)面臨的生存環(huán)境不斷惡化，為應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)同時(shí)提高自身競(jìng)爭(zhēng)，有線電視網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)從單業(yè)務(wù)、單終端、單向傳輸逐步向多業(yè)務(wù)、多終端、雙向互動(dòng)發(fā)展，逐步實(shí)現(xiàn)全面數(shù)字化和信息化。

所謂三網(wǎng)融合，各個(gè)行業(yè)的理解是不同的，歸根結(jié)底三網(wǎng)融合是業(yè)務(wù)上的融合，也就是在一張網(wǎng)上為用戶提供語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)。基于電信FTTH 網(wǎng)絡(luò)的先天優(yōu)勢(shì)，不斷蠶食有線網(wǎng)絡(luò)的市場(chǎng)空間。而作為有線電視網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋率和高電纜入戶率，面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)，在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行優(yōu)化，為用戶提供高質(zhì)量、多業(yè)務(wù)、高帶寬的服務(wù)是一十分有效可行的方案，DOCSIS 的出現(xiàn)和發(fā)展為有線電視網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)網(wǎng)上進(jìn)行業(yè)務(wù)上的融合提供了可能。

本文主要介紹，分析基于C-DOCSIS 技術(shù)進(jìn)行有線電視網(wǎng)絡(luò)寬帶化改造。

1 DOCSIS 介紹

DOCSIS［1］是通過(guò)有線電視網(wǎng)絡(luò)同軸電纜為用戶提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的一種技術(shù)，是1998 年ITU 國(guó)際電信聯(lián)盟批準(zhǔn)的由美國(guó)有線電視研究所和一些設(shè)備供應(yīng)商共同擬定的基于同軸電纜的數(shù)據(jù)服務(wù)接口標(biāo)準(zhǔn)。目前DOCSIS 已經(jīng)歷了1.0、1.1、2.0、3.0 等版本。

DOCSIS1.0 制定了基于TDMA 的MAC 層和物理層協(xié)議，以CMTS+CM 結(jié)構(gòu)使在同軸電纜上傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)成為了可能，其下行數(shù)據(jù)流量在27～36 Mbps 之間，下行通道在50～750 MHz，上行數(shù)據(jù)流量在320 kbps～10 Mbps 之間，在5～42 MHz 間傳輸。

DOCSIS1.1 與DOCSIS1.0 基本相同，DOCSIS1.1 在1.0基礎(chǔ)上增加了QOS 動(dòng)態(tài)分配機(jī)制和有效負(fù)載包頭抑制技術(shù)，加快了上行傳輸速率同時(shí)提高了安全性。

DOCSIS2.0 增加了S-CDMA 和A-TDMA 工作方式，增加了對(duì)稱服務(wù)能力。上行調(diào)制方式由16QAM 達(dá)到最高的64QAM，上行帶寬提高到最高6.4 MHz，并使用增強(qiáng)的調(diào)制和改進(jìn)的差錯(cuò)更正機(jī)制增加了IP 流量帶寬［2］。

DOCSIS3.0 則增加了信道綁定技術(shù)、安全性、Ipv6 技術(shù)等，其中信道綁定技術(shù)大幅度地提高了上下行帶寬，滿足了用戶高帶寬的需求。

2 基于DOCSIS 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的HFC 網(wǎng)絡(luò)

有線電視網(wǎng)絡(luò)是光纖主干傳輸，同軸接入的光纖同軸混合網(wǎng)，即HFC 網(wǎng)，在有線電視網(wǎng)絡(luò)雙向化改造初期，遵循DOCSIS 標(biāo)準(zhǔn)，使用電纜調(diào)制解調(diào)器CM 來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互，由于技術(shù)上的先進(jìn)，再加上標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等優(yōu)勢(shì)，大多有線電視網(wǎng)絡(luò)采用CMTS+CM［3］方案，如圖1 所示。

圖1 CMTS+CM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案示意圖

CMTS+CM 方案主要由CMTS 和CM 實(shí)現(xiàn)，CM 將用戶請(qǐng)求數(shù)據(jù)DOCSIS 信息調(diào)制到規(guī)劃好的頻點(diǎn)上，向上發(fā)送到CMTS，CMTS 將DOCSIS 信息轉(zhuǎn)化為IP 數(shù)據(jù)包向上發(fā)送，數(shù)據(jù)信息在主干網(wǎng)上以IP 數(shù)據(jù)包傳輸，通過(guò)CMTS 轉(zhuǎn)化為DOCSIS 信息并調(diào)制到相應(yīng)的頻點(diǎn)上傳輸下去。由此看出CMTS 的核心地位，它對(duì)CM 進(jìn)行集中管理控制，對(duì)區(qū)域內(nèi)CM 進(jìn)行統(tǒng)一注冊(cè)登記，支持DHCP、SNMP、TCP/IP 等協(xié)議，具有覆蓋范圍廣、擴(kuò)容方便、易于管理等特點(diǎn)。

然而隨著近幾年CMTS 市場(chǎng)進(jìn)展緩慢、用戶帶寬需求上升等，傳統(tǒng)CMTS 方案的低速率接入方式和擴(kuò)容的高成本問(wèn)題逐步凸顯，尤其在入戶帶寬成本方面嚴(yán)重制約了有線寬帶用戶的發(fā)展。

C-DOCSIS［4］技術(shù)的出現(xiàn)有效彌補(bǔ)了這一不足。

3 C-DOCSIS 技術(shù)

C-DOCSIS 技術(shù)是DOCSIS3.0 標(biāo)準(zhǔn)的中國(guó)版本，是一種符合中國(guó)市場(chǎng)的雙向網(wǎng)絡(luò)改造技術(shù)，將ITU-TJ.222 物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的接口從分前端機(jī)房下移到有線電視網(wǎng)絡(luò)光機(jī)處，下行通過(guò)同軸電纜連接到戶，上行則通過(guò)PON 等與匯聚網(wǎng)絡(luò)相連接。

C-DOCSIS 具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，能夠同時(shí)支持IPv4 和IPv6 數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，并且支持單播、組播功能，具有廣播抑制和終端識(shí)別等功能，結(jié)合PON 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減輕機(jī)房供電壓力、有效保證QoS。

同時(shí)C-DOCSIS 技術(shù)兼容現(xiàn)有的DOCSIS1.0、2.0、3.0 終端，支持DOCSIS3.0 標(biāo)準(zhǔn)，采用信道捆綁技術(shù)，支持下行16 個(gè)通道、上行4 個(gè)通道，提供雙向互動(dòng)支持并保證高入戶帶寬。

相比CMTS+CM 方式，C-DOCSIS 不再集中控制管理，而是將用戶覆蓋范圍分散化，減少了上行噪聲的匯聚干擾，采用QPSK、16/64/256/512/1024QAM 調(diào)制方式保證數(shù)據(jù)信號(hào)的穩(wěn)定，如圖2 所示。

圖2 C-DOCSIS 技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案示意圖

C-DOCSIS 系統(tǒng)主要由OLT、CMC［5］、CM 組成。EPON/GPON 光線路終端OLT 設(shè)備部署在分前端機(jī)房，通過(guò)PON 口連接CMC 設(shè)備并對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一管理，向上與城域網(wǎng)互連，處理匯聚、路由等業(yè)務(wù)。CMC 設(shè)備內(nèi)置ONU 模塊和CMTS 模塊，部署在光機(jī)處負(fù)責(zé)在此終止EPON/GPON 并發(fā)起DOCSIS協(xié)議。CM 終端只要支持DOCSIS2.0 或者3.0 都可接入網(wǎng)絡(luò)。

4 有線寬帶化改造分析

現(xiàn)我們以小區(qū)用戶數(shù)據(jù)為藍(lán)本對(duì)C-DOCSIS 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的情況做一分析對(duì)比。

現(xiàn)光機(jī)所帶用戶按照最大500 戶設(shè)計(jì)，實(shí)際應(yīng)用中以帶200 戶為標(biāo)準(zhǔn)。

采用傳統(tǒng)CMTS +CM 方式，CMTS 板卡1 個(gè)下行口帶4臺(tái)光發(fā)射機(jī)，每臺(tái)光發(fā)射機(jī)對(duì)應(yīng)4 個(gè)光機(jī)，采用DOCSIS2.0標(biāo)準(zhǔn)，按照每臺(tái)光機(jī)帶200 戶的方式設(shè)計(jì)，則CMTS 板卡1個(gè)下行口帶16 臺(tái)光機(jī)，一共有3 200 用戶數(shù)，下行通道采用64QAM 調(diào)制方式，則一個(gè)頻點(diǎn)可達(dá)38 Mbps，按照全覆蓋10%并發(fā)計(jì)算，則相當(dāng)于320 戶共享38 Mbps，每戶僅可有帶寬0.12 Mbps。

相較CMTS+CM 方式，C-DOCSIS 方式在入戶帶寬方面可謂優(yōu)勢(shì)盡顯。例如同樣按照下行64QAM 調(diào)制方式，CDOCSIS 利用信道捆綁技術(shù)，支持下行16 個(gè)信道，由于CMC設(shè)備部署在光機(jī)處，覆蓋光機(jī)帶的用戶數(shù)，按照每臺(tái)光機(jī)所帶200 戶的設(shè)計(jì)同樣全覆蓋，按10%并發(fā)率計(jì)算，則每戶可以分到的帶寬有16* 38/20=30.4 Mbps。這個(gè)帶寬相較FTTH 光纖到戶基本不落下風(fēng)，同時(shí)如果下行采用256QAM調(diào)制方式，則在入行帶寬方面將會(huì)更可觀。

除此之外，C-DOCSIS 技術(shù)的分散化管理，降低了分前端機(jī)房的承載力，而且在降低成本的同時(shí)最大限度地利用了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)。但C-DOCSIS 技術(shù)也存在很多不足，由于設(shè)備太過(guò)分散，相較CMTS 的集中式管理，造成維護(hù)成本加大，下行帶寬可觀但上行帶寬不足的問(wèn)題在以后承載業(yè)務(wù)多樣化建設(shè)中也會(huì)越來(lái)越凸顯。

有線電視網(wǎng)絡(luò)全面FTTH 建設(shè)已是趨勢(shì)，而面臨競(jìng)爭(zhēng)，有線最大的優(yōu)勢(shì)是多年來(lái)積累的用戶資源，互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代大力發(fā)展寬帶業(yè)務(wù)已是保住用戶資源的有效方式，由于有線電視網(wǎng)絡(luò)的超高入戶覆蓋率，對(duì)現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)新建小區(qū)進(jìn)行FTTH 試點(diǎn)是一條十分有效可行的方式，C-DOCSIS 技術(shù)的出現(xiàn)就能很好地適應(yīng)有線電視網(wǎng)絡(luò)全光化的過(guò)渡階段。

5 總結(jié)

有線電視網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中，最核心的是視頻業(yè)務(wù)，也是有線核心價(jià)值所在，而三網(wǎng)融合的時(shí)代，業(yè)務(wù)的多樣化、全面化是有線電視網(wǎng)絡(luò)的生存保障，網(wǎng)絡(luò)的寬帶化建設(shè)是重中之重!基于有線同軸的入戶覆蓋率，在有線電視網(wǎng)絡(luò)全光化前，最大限度地利用好現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)是十分有效可行的方案，C-DOCSIS 技術(shù)很好的在過(guò)渡階段發(fā)揮作用，基于C-DOCSIS 的低成本、高入戶帶寬的優(yōu)勢(shì)，有線可走出電視單一終端的束縛，面向電視、PC、手機(jī)等多終端，在努力留住用戶的同時(shí)為用戶提供更多、更好、更全面的業(yè)務(wù)。

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