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1、2 1 6 - 第六届京、津、沪、瀹反套国城市有线电视技术唧讨套论文毒 基于A D o C 技术的H F C 接入网改造方案 C R A BA P 的研究与实现 津 学t * 学院兵m 亭燕青宋玉* 宋* * $ * $ 女对* 月m o 目目A D O C $ 女H T # 自H * 蛄女7 目* 日m 0 目的C h e s t n u t * # 自n * # 提出7 N 月fA D o C & $ 的w i R 协镕& * 意。目n 目TA D o C 的目美产C R A BA P 自i fS N M P C R A B 月f # # 。 * t m ：H F C & 自女# * E
2、o CA D o CS N M P 由于L 经人户的有线电视同轴电缆是一个优良的渡导电磁渡能够在其中远距离传输，因此汤姆逊 公司提出一种有源E o C 技术方案A D o c 技术，即把无线阿络纳 到同轴电缆内进行传输的新技术，可 用来实现用户的回传通道，有效克服了无线咧穿透能力弱的问题。A D o C 技术将成熟的W i n 技术通过降频 应用于同轴电缆分配网络，为在有线电视H F C 网络开展交互式业务提供了L 种便捷的双向阿络建没途 径。图l 为A D 0 c 的拓扑示意图。 目IA D o C # n $ 镕 A D o C 技术使线路改造仅局限在楼宁外，在同轴电缆中加 无线网桥，并利
3、用H F C 网络的冗余光纤 承载吼太网完成最终的同传通道，线路改造的工程量和投资都比较少，也为性能的稳定性和维护方便提供 了可能。 1 A D o C 技术及其测试 A D o C ( A s y e t r i cD a t ao v e rc o a x ) 是汤姆逊公司提出的一种适台我国H F C 双向改造的同轴电境接 第六届京、津、沪、渝及全国城市有线电视技术研讨会论文集 2 1 7 一 入技术。该技术完全利用现有有线电视网络H F C 中的同轴电缆实现了I P 数据业务和C A T V 业务的共缆， 而且为I n t e m e t 用户提供了高速的数据业务连接。该技术的布线应用，
4、仅需通过增加接人点设备A P 以及 用户端设备M o d e m 便可在不影响原有C A T V 业务的情况下实现高速和高质的数据业务接入，实现H F C 的双向改造。 1 1A D o C 技术原理 A D o C 技术采用W i F io v e rC a b l e ，即基于8 0 2 1 1 及频分复用技术( O F D M ) 。对8 0 2 1 1 的改动主要在于 载波频率的变化，原来的无线网络工作在2 4 4 8G H z ，并不适用于在同轴电缆中传输。A D o C 技术把承载 频率降低到9 0 0 M H z ，保证了数据在同轴线中的传输效果。A D o C 直接采用成熟的I
5、 E E E8 0 2 1 l a b g 等标 准和大部分器件，避免了从头进行技术和器件的研发，降低了技术风险，又控制了实现成本。 A D o C 技术性价比高：数据下行带宽：上限5 4 1 0 8 M b p s ，可动态分配给最多6 0 个客户；数据上行带宽： 1 2 8 k b p s 的整数倍，可动态分配给每个客户；户均改造成本小于等于3 0 0 R M B 。 1 2V V j F io v e rC o a x 的测试 C h e s t n u t 2 0 是由汤姆逊公司为有线电视网双向改造最后l O O m 方案( A D o C ) 所研发的硬件方案( 图 2 ) 。主要由
6、基带芯片、R F 芯片及变频芯片组成的芯片组及相关固件完成。其中，基带芯片为W L A N 引擎， R F 芯片为W I A N 的R F 收发器，而变频芯片实现2 4 G H z 至9 7 0 - 1 0 5 0 M H z 之间的频率转换。以下是对 C h e s t n u t 2 0 的测试方案，并给出测试结果和理论分析。 图2C h e s t N u t 示意图 图3 老。三zou 2 1 8 一 第六届京、津、沪、瀹反套曲城市有线电视杖术竹计会论文毒 测试环境：采用汤姆逊公司的C h e s m u t 2 0 驱动程序；为防止串扰，C h e s m u t 20 之间的距离保
7、持5 m 以 上；环境温度3 0 。 注：C h a r i o t 为第三方软件其可靠性尚未验证，其测试结果仅供参考。版本为43 。 l2 1 一十A P 连接5 十S T A 连接如圉3 ，P C I 一5 通过以太两线与C h e s t a u t 2 0 的S T h l - 5 榻连，P c 0 和A P 相连。S T h l - 5 和A P 之间 通过连接到各自的“c o “一N e t w o r k ”端1 2 1 的同轴铜缆以厦l 对5 分配器连接。末引 额外损耗，所眦A P 到 S T A 之间的损耗为全部损耗，未采用流控制。 从表1 和图4 、5 中可以看到+ 当上行
8、链路通信正常时，下行链路明显受到影响，五个下行链路速率之 和相当于一个上行链路。 d p u t “ 一一w 1 ：嚣 E l a p “d 肿( h ：) 目4 在蔼试时我们发现：当无上行通信时，每个S T A 的下行速度大致在3 M b p s 左右；而当把其中个S T A 用作上行通信时，其它4 个S T A 的下行速度受到丁很直观的影响，下降为l8 M b p s 左右。当再把一个下行 通信连接改为上行时，剩余三个下行通信的速度将进一步恶化。以此类推，阿络的下行承载能力将随着上 行通信的连接数增加i i 恶化。 在本项测试中，我们看到上下行链路的不公平。 摹六届京、律、矿、瀹反全国城市
9、有线电i t e , 术埽耐备论文垂- 2 1 9 _ T k w 曲p m 5 “ 学 目s 分析：8 0 2 1 1 M A C 层有两种控制机制：D C F ( 分布式访问控制方式) 和F C F ( 中心阿络控制方式) 其中 D C F 方式为默认的访问控制方式，D C F 确保每一个节点公平地接 信道。由于 P 也被认为是个节点 和其它的S T A ( 假设N 个) 共同使甩信道，因此，当上行链路与下行链路同时存在时A P 与N 个S T A 的上 行链路都只占用I ( N + I ) 的数据传送时问，而每一个S T A 的下行链路只占用A P 输出时间的l N 即每个 下行链路只能
10、获得I ( N + I ) N 的带宽。 如果不采取流量控制或者限制T C P 的发送速率的话，上下行的不公平将相当严重地影响A D o C 的性 能。 1 22 上下行链路的 平衡 为了更清楚地观测到没有采取流量控制时上下行的不公平，我们将S T A 的数目减少到2 个。 分析：从圈6 、7 中，我们可以看到，P a l r l 和P a i r 2 速两路下行链路所占的百分比( 2 8 9 ) a E 好是整个系 统吞吐率的1 3 说明了下行链路受限的朦园，即A P 和每一个S T A 同等的分享带宽而每一个S T A 又同 等的分享A P 的下行带宽。 2 3 采用漉量控制后的上T 行
11、公平的改善 对A P 和每一个S T A 使用流量控制。 圄圄虱经 业 业 一 一 一 一 多上 一 热 基 2 2 0 - 苇六届京、津、铲、秆反套国城市有线电观技术唧讨套论文毒 分析：从图8 和表2 中，可以看到，采用流控制后，上行链路占用带宽明显减少了。这比平均分配带宽 更有意义的，因为，实际使用时，用户往往是需要下行服务更多。然而，由于各个网卡的生产厂家不同可能 网卡所采取的流控制方式会有所不同，有的网卡可能会没有流量控制的功能。 日8 &2 A v e t a g e ( M h * ) 1 23 3 0 5 3 5 3 6 3 0 7 8 7 0 9 8 p 1 2 3 3 0 1
12、 24 限制T C P 的发送连率后的上下不套平的改善 限制T C P 的发送速率，在C h a r i o t 中添加脚本，修改速率限制。 对上行和下行的发送速率使用不同的限制，在“C u m n tv a l u e ”和“D e f a u l tv a l u e ”中对下行链路设为 1 0 M H z ，对上行链路设为4 M H z ，然后，保存脚率。 分析：从图9 和表3 可以看到，限制T C P 的发送速率，上下行车公平现象没有了，每个链路都可以有 散据速率 3 M b p s ，系统总的速率为1 4 M h p s ，比采用流控制的性能要好。并且，不用去考虑网卡是否有漉量 控制
13、功能了。 T r t r o t h F u t 日”o 12 5 测试总结 第六届京、津、沪、渝及全国城市有线电视技术研讨会论文集 2 2 1 衰3 A v e r a g e M i n i 咖M a x i m u m “ r l 印m u s h p u t9 5 M e a s u r e dR e l a t i v e G r o u p P a i r伽d 即 ( M b p s )( M h 呻)( M b p s ) T i m e ( s e e s ) P r e c i s i o n I I I t e r v a l A P 缸爆 1 4 ，8 6 8 O 2 9
14、 3lo 0 0 0 蹦r13 3 l O0 2 9 31 0 O 0 5 5 95 9 7 0 21 6 8 9 r 7 蹦r23 9 9 IO 3 舳9 8 7 70 5 1 7 5 9 7 4 0 1 2 9 5 8 P a i r3 3 7 9 2O 9 9 64 1 0 30 1 2 35 9 6 9 93 2 4 6 蹦r53 8 4 00 9 3 84 1 0 30 1 0 35 9 7 9 82 6 8 4 T o t a l s ： 1 4 8 6 8O 2 9 3 1 0 O 如果不采取流控制或者发送速率限制，会产生上下行的不公平。此时，下行链路的通信性能差；由于各 个网卡
15、之间所采用的流控制策略不同，如果不能够进行流量控制的话，就只能采用其他的方法了；在限制 T C P 发送速率后，未发现不公平，系统吞吐率也比不采用流控制时要好，更重要的是，没必要再去考虑网卡 能否进行流控制了。 1 3W i F i 协议的改进 I E E E8 0 2 1 1 物理层工作在2 1 4 S G H z 频段，M A C 层为C S M A C A ( 载波侦听多路接入冲突避免) 的随 机接入方式，而该方案频段工作在1 G H z 附近，而且随机接人方式不适合接入网应用，公平性很难保证。同 时，由于有的网卡可能不支持流量控制，随着接入用户的增多，上下行链路的不公平性将严重影响系统
16、的 性能。 6 2 0 0 A + 5 4 2 0 B 是汤姆逊公司的符合I E E E8 0 2 1 l a b g 的芯片，故此提出解决方案： ( 1 ) 在频带芯片6 2 0 0 前加入双工频率变换 ( 2 ) 修改基带处理芯片5 4 2 0 的固件( F ) ，转为T D M A ； ( 3 ) 在5 4 2 0 的固件T C P I P 协议中加入流量控制。 2A D o C 相关产品 2 1C R A BA P A P ( A c c e s sP o i n t ，接入点) 是A D o C 技术中的关键设备。它位于网络拓扑结构中光纤和同轴电缆之间。 负责所在服务小区内部数据业务的管理、控制和数据交换。C R A BA P 是在A D o C 技术的基础上研发的、完 全适合同轴线
