C-DOCSIS在數(shù)字電視網(wǎng)絡中的實踐和應用

+ 周雷霆 李 偉 桐鄉(xiāng)華數(shù)廣電網(wǎng)絡有限公司

C-DOCSIS在數(shù)字電視網(wǎng)絡中的實踐和應用

+ 周雷霆 李 偉 桐鄉(xiāng)華數(shù)廣電網(wǎng)絡有限公司

隨著桐鄉(xiāng)互動電視用戶和有線寬帶數(shù)量的逐步增長，傳統(tǒng)的分前端的CMTS已經(jīng)難以滿足客戶對互動電視技巧寬帶的需求。在互聯(lián)網(wǎng)大會召開前夕，桐鄉(xiāng)廣電為了給來自近100個國家的政要、國際組織代表、著名企業(yè)高管、網(wǎng)絡精英、專家學者等1000多名嘉賓提供最好的入住體驗，對大會的主要下塌酒店的數(shù)字電視終端進行高清互動升級，在網(wǎng)絡改造中采用C-DOCSIS技術，解決了景區(qū)客戶增長與帶寬需求的矛盾，全面提升烏鎮(zhèn)景區(qū)的整體品質。

C-DOCSIS；雙向網(wǎng)絡改造；CCMTS；調試

引言

由國家互聯(lián)網(wǎng)信息辦公室、省政府共同主辦的首屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會，在2014年11月19日至21日在桐鄉(xiāng)烏鎮(zhèn)召開。同時，世界互聯(lián)網(wǎng)大會永久落戶烏鎮(zhèn)。桐鄉(xiāng)廣電承擔了會議期間電視直播線路保障、廣電信號傳輸播出、景區(qū)賓館的互動點播及增值業(yè)務的需要及主要路口公安監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)等工作。

世界互聯(lián)網(wǎng)大會從宣布落址烏鎮(zhèn)到正式召開只有近一個月的時間，桐鄉(xiāng)廣電統(tǒng)籌安排、合理調度、齊心協(xié)力，奮戰(zhàn)二十多個日日夜夜。在繁重的工程建設任務前，公司團隊精干、高效的作風，吃苦、耐勞的精神，得到了充分展現(xiàn)。烏鎮(zhèn)西柵景區(qū)的有線電視線路始設計于2005年，主要針對的是有線模擬電視，無法滿足高清互動電視的要求，由于西柵景區(qū)對環(huán)境及布局的標準和要求非常高，不能再次對西柵景區(qū)的網(wǎng)絡進行二次改造。為了給與會嘉賓提供最好的入住體驗，對大會的主要下塌酒店的數(shù)字電視終端進行高清互動升級，為確保景區(qū)所有接待賓館及周邊賓館直播電視、互動電視及增值業(yè)務，賓館個性化服務正常傳輸，桐鄉(xiāng)廣電經(jīng)過產(chǎn)品測試和成本綜合考慮，采用C-DOCSIS技術應用與雙向業(yè)務網(wǎng)絡改造，以滿足烏鎮(zhèn)景區(qū)高清互動等接入需求。

1 C-DOCSIS系統(tǒng)雙向網(wǎng)絡改造方案

1.1 C-DOCSIS系統(tǒng)方案介紹

DOCSIS該標準定義了一種利用有線同軸網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務的規(guī)范，基于此種成熟的國際標準的CMTS和CM設備已經(jīng)在國內外獲得的大量的推廣和應用。

C-DOCSIS基于DOCSIS/Euro DOCSIS3.0標準，并且向下兼容DOCSIS/Euro DOCSIS2.0標準，經(jīng)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的接口從分前端積分下移到有線電視光節(jié)點，向下通過射頻同軸電纜網(wǎng)絡連接用戶，向上通過PON或者以太網(wǎng)與會聚網(wǎng)。

超光網(wǎng)是以CCMTS(China Cable Modem Terminal

Systems)為核心支撐技術實現(xiàn)的“光纖接入，同軸轉換”的有線網(wǎng)絡傳輸方式。CCMTS利用現(xiàn)有的EPON光纜線路終端設備（OLT），采用點到多點的網(wǎng)絡拓撲結構，通過現(xiàn)有的HFC網(wǎng)絡視頻、數(shù)據(jù)、語音等全業(yè)務的接入[1]。

1.2 C-DOCSIS系統(tǒng)結構

1）C-DOCSIS頭端

C-DOCSIS頭端由射頻接口模塊、分類轉發(fā)模塊和系統(tǒng)控制模塊構成。

（1）射頻接口模塊

本模塊主要實現(xiàn)本標準規(guī)定的PHY層和MAC層的功能，具體包括PHY層子模塊和MAC層子模塊，在下行方向完成基于業(yè)務流的調度、排隊、整形，創(chuàng)建C-DOCSIS MAC幀，射頻調制和傳輸；在上行方向完成射頻信號接收，C-DOCSIS MAC幀頭處理，排隊和調度，并負責處理C-DOCSIS MAC管理消息。

（2）分類轉發(fā)模塊

本模塊對下行數(shù)據(jù)流，根據(jù)數(shù)據(jù)報文中的TCP、UDP、IP、LLC等相關字段（如MAC地址、IP地址、TCP/UDP端口號）進行數(shù)據(jù)包匹配，在每個數(shù)據(jù)包頭部插入CDT標簽標記所屬的業(yè)務流；本模塊對上行數(shù)據(jù)流，根據(jù)數(shù)據(jù)包所攜帶的CDT標簽，按照C-DOCSIS業(yè)務映射規(guī)則插入?yún)R聚網(wǎng)業(yè)務標識向網(wǎng)絡側轉發(fā)數(shù)據(jù)。

（3）系統(tǒng)控制模塊

本模塊實現(xiàn)對射頻接口模塊、分類轉發(fā)模塊的配置和管理，例如在CM注冊時，本模塊解析CM上報的業(yè)務流和分類信息，相應地對分類轉發(fā)模塊進行配置。同時本模塊與網(wǎng)絡管理系統(tǒng)和配置系統(tǒng)接口，實現(xiàn)業(yè)務的配置和管理等功能。

2）C-DOCSIS終端

C-DOCSIS終端由CM模塊構成,實現(xiàn)用戶端設備的接入。

3）C-DOCSIS配置系統(tǒng)

C-DOCSIS配置系統(tǒng)提供C-DOCSIS系統(tǒng)的業(yè)務和設備配置服務，實現(xiàn)配置文件的生成、下發(fā)、終端設備的軟件升級等功能。配置系統(tǒng)包括DHCP服務器、配置文件服務器、軟件下載服務器、時鐘協(xié)議服務器等。其中DHCP服務器用于為C-DOCSIS終端和用戶設備提供啟動初始配置信息，主要包括IP地址。配置文件服務器用于為C-DOCSIS終端啟動時提供配置文件下載。配置文件為二進制文件格式，其中包含C-DOCSIS終端的配置參數(shù)。軟件下載服務器用于為C-DOCSIS終端升級提供軟件下載。時鐘協(xié)議服務器為時鐘協(xié)議客戶端主要為C-DOCSIS終端提供正確的時間。

4）C-DOCSIS網(wǎng)絡管理系統(tǒng)

C-DOCSIS網(wǎng)絡管理系統(tǒng)包括SNMP管理系統(tǒng)和Syslog服務器。其中SNMP管理系統(tǒng)可以通過SNMP協(xié)議配置和監(jiān)控C-DOCSIS頭端以及C-DOCSIS終端。Syslog服務器用于收集設備操作相關的消息。根據(jù)運營商不同的應用需求，配置系統(tǒng)和網(wǎng)絡設備管理系統(tǒng)可以

包括其他的功能。

5）C-DOCSIS匯聚轉發(fā)

C-DOCSIS系統(tǒng)通過匯聚轉發(fā)設備接入城域網(wǎng)絡，匯聚轉發(fā)設備可以是OLT、以太網(wǎng)交換機或路由器等設備[2]。

2 C-DOCSIS系統(tǒng)項目實施和改造

2.1 實施要求和設計原則

1）C-DOCSIS局端應與ONU、光接收機同址布放。

2）用戶終端到C-DOCSIS局端/雙向放大器回傳RF輸入口之間的回傳損耗（電纜損耗加上分支/分配器損耗）應控制在30dB左右（包括-5進戶電纜及無源分支/分配器的傳輸損耗）。

3）設計中應使任何一個用戶終端至雙向放大器/ C-DOCSIS局端同一RF回傳輸入口的回傳損耗保持一致。

4）反向通道信噪比要求：

上行調整方式 信噪比(C/N)

64QAM 大于25dB

16QAM 大于19dB

QPSK 大于13dB

5）主要設備技術指標

C-DOCSIS局端設備下行輸出電平值：100dBuV

C-DOCSIS局端設備上行輸入電平值：75dBuV

Cable Modem下行輸入電平值：47dBuV-77dBuV

Cable Modem上行輸出電平值：100dBuV-110dBuV

6）雙向放大器設計

（1）雙向放大器應反向通道配置65MHz低通濾波器，正向通道設置87MHz高通濾波器增大正、反向通道的隔離。

（2）雙向放大器RF回傳輸出口到光接收機RF回傳輸入口之間的損耗（電纜損耗加上分支/分配器損耗）,應控制在10-20dB之間（包括分配損耗及-9或-12傳輸電纜損耗）。應遵循單位增益原則，保證雙向放大器RF回傳輸入口至光接收機同一RF回傳入口的回傳損耗相同，實現(xiàn)回傳電平的均衡。

圖1 C-DOCSIS網(wǎng)絡結構圖

2.2 C-DOCSIS網(wǎng)絡結構

C-DOCSIS網(wǎng)絡結構如圖1所示。

1）C-DOCSIS局端設備中配置Option60業(yè)務模型認證終端設備（2.0 cable modem、STB）。

序號 光點名稱 下行頻點256QAM 上行頻點64QAM 1枕水度假酒店 762MHz、770MHz、778MHz、786MHz、794MHz、802MHz、810MHz、818MHz 42.6MHz、49MHz、55.4MHz、61.8MHz終端類型 業(yè)務類型 VLAN tag IP址址段 Option60 掩碼STB 互動機頂盒 30 網(wǎng)關地址;22.248.64.1 HZCNCSTBV1 255.255.248.0 C-DOCSIS局端 CMTS管理 3007 30.219.61.0/24 CMC 255.255.255.0 CM CM管理 3008 30.219.62.0/23 Docsis 255.255.254.0區(qū)域 vlan IP地址段 掩碼 網(wǎng)關 起始地址 終止地址枕水度假酒店 3007 30.219.61.0/24 255.255.255.0 30.219.61.1 30.219.61.11 30.219.61.254區(qū)域 vlan IP地址段 掩碼 網(wǎng)關 起始地址 終止地址枕水度假酒店 3008 30.219.62.0/23 255.255.254.0 30.219.62.1 30.219.62.11 30.219.63.254

2）C-DOCSIS局端根據(jù)Option60對不同的終端打不同的Vlan tag，保證DHCP過程的Vlan隔離。

3）交換機起三層網(wǎng)關，DHCP Relay指向W-CMTS、BARS。

2.3 確定C-DOCSIS頻點資源準備、業(yè)務VLAN、業(yè)務地址

圖2 C-DOCSIS局端設備圖

2.4 服務器、C-DOCSIS局端設備、2.0cablemodem

改造過程中，桐鄉(xiāng)廣電采用W-CMTS服務器：使用省網(wǎng)W-CMTS后臺管理系統(tǒng)；C-DOCSIS局端設備（四端口設備），如圖2所示。

2.0 cable modem采用仲琦廠家設備：CM2011，如圖3所示。

2.5 W-CMTS后臺管理系統(tǒng)

1) 暫時使用省網(wǎng)后臺管理系統(tǒng)。

2）IP地址的分配遵循《浙江華數(shù)IP地址規(guī)劃》的

規(guī)劃。本地在此基礎上

獨立管理及分配IP地址

圖2 C-DOCSIS終端設備圖

2.6 廠家網(wǎng)管系統(tǒng)

1）實現(xiàn)接入網(wǎng)網(wǎng)元設備可管、可控。

2）廠家網(wǎng)管系統(tǒng)本地建設。

3）網(wǎng)管系統(tǒng)具備的主要功能：

（1）端口狀態(tài)監(jiān)視與分析；

（2）網(wǎng)絡性能與狀態(tài)的圖表分析；

（3）故障診斷和報警；

（4）網(wǎng)元設備遠程配置和管理；

3 網(wǎng)絡改造調試設備過程中需要事項

3.1 回傳損耗（用戶終端到C-DOCSIS局端/雙向放大器回傳RF輸入口之間三所有損耗）控制在30dB左右

3.2 用戶終端低頻相差10dB之內

3.3 C-DOCSIS局端設備在光節(jié)點部署時，在與單向光站混合16頻點輸出電平值不低于100（104－4）dbuv

3.4 測試每個光點(1B用在電視，另外1B需要測試，保證相應的指標正常

3.5 更換分支分配，測試客房終端低頻和高頻信號，高頻達到55dBuv,數(shù)據(jù)和電纜的型號、長度表在電子圖紙上

4 C-DOCSIS在這次互聯(lián)網(wǎng)大會展現(xiàn)的優(yōu)勢：

4.1 標準化程度高，技術成熟。對不同廠家的設備兼容性強，可以更好的適應新業(yè)務的發(fā)展。

4.2 該方案符合烏鎮(zhèn)景區(qū)管委會的要求，能夠充分利用現(xiàn)有HFC網(wǎng)絡資源，在減少改造施工難度的同時，保護了桐鄉(xiāng)廣電前期的有線數(shù)字電視網(wǎng)絡的投資。

4.3 業(yè)務鏈路上的維護和前期單項的HFC網(wǎng)絡使用的技術規(guī)范、檢測設備相同。

4.4 最佳的性能：高960M的高帶寬接入；上下行全雙工通信；1ms的低時延；滿負載時，性能穩(wěn)定；負載均衡資源分配；；支持多媒體新業(yè)務[3]。

5 結束語

隨著C-DOCSIS技術的不斷成熟和產(chǎn)品的不斷完善，它面向同軸電纜的雙向接入改造方案的帶寬高、維護成本低、改造投入少、新業(yè)務支持能力強等特性體現(xiàn)的淋漓盡致，非常有利與廣電發(fā)展核心視頻業(yè)務和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務，實現(xiàn)了性能優(yōu)良、技術先進、性價比高的高帶寬的網(wǎng)絡接入，讓廣電運營商更好在未來三網(wǎng)融合的競爭中大展宏圖。

總而言之，C-DOCSIS雙向網(wǎng)絡改造系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)是現(xiàn)階段廣電雙向網(wǎng)絡改造過程中一種不錯的選擇。

[1] 張弘輝.基于HFC+EPON+LAN的有線電視寬帶接入網(wǎng)建設[J].中國有線電視,2011,(03)∶276-280.

[2] 買合木提江·阿不都熱合曼 . C-DOCSIS雙向網(wǎng)絡改造系統(tǒng)解決方案[J]. 中國有線電視.2014,(07)∶848-850.

[3] 李天校. C-DOCSIS技術在雙向業(yè)務接入系統(tǒng)中的應用[J].中國有線電視,2014,(09)∶1047-1049.

周雷霆（1973--），男，助理工程師，主要從事數(shù)字電視工程技術管理工作。

李偉（1979--），男，工程師，主要從事數(shù)字有線電視網(wǎng)絡技術工作。