《解读DOCSIS技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《解读DOCSIS技术（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 DOCSIS3.0 技术一、DOCSIS 概述DOCSIS （Data Over Cable Service Interface Specification），即基于电缆的数据传输服务接口规范，是一种通过有线电视电缆高速传送数据的技术。采用 DOCSIS技术规范，有线电视运营商从传统的电视娱乐节目业务转变为视频、声音和高速数据通信业务的全面业务提供商。DOCSIS技术最初出现于1995-1996 年，随着技术的发展与进步，美国有线实验室（Cablelabs ）陆续成功地公布了三个技术规范：DOCSIS 1.0、DOCSIS 1.1 和 DOCSIS 2.0，现在DOCSIS 技术又出现了新
2、的突破，CableLabs 正在酝酿推出DOCSIS 3.0，预计今年下半年推出这一新标准并逐步开通商用。DOCSIS历史发展过程如图1 所示。1997199819992000200120022003时间DOCSIS1.0规范DOCSIS1.0认证DOCSIS1.1规范DOCSIS1.1认证DOCSIS2.0规范DOCSIS2.0 认证 ?200420052006DOCSIS3.0规范图DOCSIS 历史轨迹有些人搞不清楚OpenCable、 DOCSIS 和 PacketCable 之间的关系。其实，美国CableLabs 的技术发展道路非常清晰。他们首先定义了一个开放系统，确保于有线网连接
3、的器件和设备之间的互操作性，并确保新一代的能提供数字视频、数据和交换业务的机顶盒能有多个厂家提供，这就是OpenCable 系统。 OpenCable 将所有业务和应用划分为两类：核心业务和扩展业务。其核心业务由基本的OpenCable 系统提供，而扩展的业务由DOCSIS前端来提供，包括IP 电话、 VOD 、PC的高速互联网接入和视频游戏。而进一步的扩展，如IP 电话、视频会议、交互式游戏则通过PacketCable 来完成。其系统架构如图2。2 图 2 Opencable系统分层二、DOCSIS3.0 的新特点DOCSIS 标准自创建以来，就一直是有线电视(CATV) 数据传输基础设施的
4、全球标准。现在从宏观和微观两个方面谈谈技术的发展。1DOCSIS的宏观发展：DOCSIS 1.0 DOCSIS 1.1 DOCSIS 2.0 DOCSIS 3.0 基本的电缆传输数据标准不具有保证服务质量的能力“ 基线保密 ”DOCSIS 1.0 的全部能力加提供服务质量包分割和包连接用来提高安全性的“ 基线保密增强”DOCSIS 1.1 的全部能力加上行带宽增加新的上行噪声抑制更高 QAM调制级别DOCSIS 2.0 的全部能力加极 高带宽双向数据传输的能力提供对 IPv6 的支持2DOCSIS的微观发展：版本关键特点优点DOCSIS 1.0(上行 0.32-10 Mbps /s) (下行
5、30-42 Mbps d/s) ? 标准规范? 基本 FEC (T=10) ? 低成本，小功率CM ? 噪声纠错DOCSIS 1.1 (上行 0.32-10 Mbps /s) (下行 30-42 Mbps /s) ? QoS 和 IP 组播? CM 的 8 分接头前置均衡? 净荷头压缩PHS ? 通过 SNMPv3 保障的安全性? MIB 库中新的计数? 过滤器， CM 鉴别? 分层服务? 提高的噪声免疫能力? 提高的带宽利用率? 改进的管理? 黑客防御3 DOCSIS 2.0 (上行 0.32-30 Mbps /s) (下行 30-42 Mbps ds) ? 针 对 上 行 数 据 的 强
6、制 性S-CDMA/ A-TDMA ? 提高的 FEC (T=16) ? ATDMA 数据交织存储? CM 的 24 分接头前置均衡? 对称服务和上行噪声免疫? 更高的上行噪声免疫能力DOCSIS 3.0 (上行 120 Mbps /s) (下行 160 Mbps /s) ? 频道绑定技术? 支持 IPv6 ? 增加下行带宽，同时优化上行带宽? 提供多种媒体业务。? 扩展地址空间3DOCSIS 3.0 的主要特点DOCSIS 3.0 通过采用频道绑定（信息包绑定）提供比以往宽得多的带宽。为用户提供的下行传输速率最小为160M比特 / 秒，上行传输速率最小为120M比特 / 秒。实现绑定的方式是
7、把 4 个 6MHz的频道绑定在一起，将其作为一个逻辑通道来看待。绑定频道的数目最少为4 个，但是可以将更多的频道绑定在一起。而且在下行方向和上行方向均进行频道绑定。这样，频道绑定就为有线电视运营商提供了一种灵活的方法来增加双向的吞吐量，使其数据速率可达几百兆比特/秒，甚至有达到千兆比特/ 秒的潜力。而且，通过统计多路（statistical multiplexing）能够实现对频道容量更有效的利用。频道绑定的概念可参见图3。图 3 DOCSIS 3.0 频道绑定示意图然而，不管DOCSIS 3.0 要绑定多少个频道，都会与其所有过去的版本相兼容。DOCSIS 3.0 还将提供对IPv6 的支
8、持， 以获得高级的网络能力。使用这种又称为下一代互联网的IPv6 协议， 将会大大扩展地址空间。其地址数量可达到2 的 128 次方， 为 IP 设备提供实际上无限的地址。通过 IPv6 还支持设备的机动性（mobility），并具有 IPv6 的自动配置能力。4 DOCSIC3.0 提高了数据的安全性。结合了高级加密标准(AES), 以及国际标准技术协会(NIST) 认可的批量密码，明显比以前的数据加密标准（DES ）提高了开发性和透明性，提升了安全机制。三、DOCSIS3.0 支撑的新业务随着 DOCSIS技术的不断完善和发展，支持的服务类型越来越丰富。Version DOCSIS 1.0
9、 DOCSIS 1.1 DOCSIS 2.0 DOCSIS 3.0 服务类型宽带接入分层服务IP 电话视频会议在线交易漫游服务视频游戏客户端设备线缆调制解调器IP 电话家庭网关视频电话无线设备IP 机顶盒DOCSIS3.0 将移动通讯功能整合到有线网络，使无线网络和家庭线路（cable ）汇聚在一起，从而提升了 VoIP 作为传统电话线替代品的潜力。漫游是为了提高并扩展服务，使用户不仅访问家庭网络中服务平台，也可以访问到其他服务平台。当访问的服务平台不在家庭网络范围内，即产生了漫游。5 会话控制会话控制服务用户端设备服务代理外部服务平台家庭网络访问网络服务平台DOCSIS 3.0 这个新版本将
10、为有线运营商提供足够带宽范围的、基于 IP 的娱乐级质量的媒体业务。1、通过 IPQAM 开展视频点播系统原理图及上下行信号流程原理图见图4。图 4 VOD点播的网络构架下行信号流程：VOD server响应点播请求，将单节目传输流（SPTS ）封装成 UDP包经IP 网络传输至IPQAM ， IPQAM完成解封装并将多个SPTS流复用成多节目传输流（MPTS ） ,MPTS流经 IPQAM调制输出RF信号经 HFC传输到 STB 。上行信号流程：物理网络可以为HFC的上行通道， 以太网， ADSL等，STB端集成相应的上行模块： DOCSIS或网卡或ADSL解调模块。 DSM-CC （ SS
11、P ，LSCP ）RTSP等各种协议通过上行通道完成与前端服务器之间的交互。相比较以太网的VOD 点播，这种技术方式主要有以下优点：点播信号采用3.75M 的 MPEG-2 TS 流，图象质量大大高于传统以太网IP 点播。6 IPQAM 方式只需在需要开通业务的分前端架设设备，前期投入小，随着业务的增加，扩容相当方便，只需在分前端增加IPQAM 设备。STB 为符合 DVB 标准的通用产品，无需采用目前价格较高的双模STB。点播时为每个用户开通3.75M 的单独通道，相比以太网“ 尽力而为 ” 的点播机制，QoS 有保证。HFC 专网点播 ，网络安全性能高， 对广电这种特殊的行业领域应用来说至
12、关重要。以一个中等规模城市为例，市区用户数为20 万户，假设有30%用户 (高端用户 )开通了视频点播业务，峰值点播率为50%，那么在同一时间需要产生的并发流数为：20 万*30%*50%=3万个，如果在频谱规划中将550M-750M中的 24 个频道用于IPQAM ，一个IPQAM 可以支持的并发流数为38M*24/3.75M=250个，共需要120 个 IPQAM 设备，以每个 20 万元计算， IPQAM 设备的投入为2400 万元。根据付费 VOD 点播的商业试验经验，反映出内容单独付费具有强大的生命力，更适应用户的消费心理。假设每部影片收费2-3 元，用户每月平均消费15 元，每年将
13、增加收入近1000 万。随着视频内容和收费模式的逐步丰富，视频点播业务的ARPU 值将逐步上升。2、在 IPTV 中的应用IPTV 系统原理图如图5：图 5 IPTV系统图IPTV 网络系统是由IP 骨干网、有线电视前端以及相应的宽带接入网络组成的。骨干网7 的基本任务是实现内容传送。有线电视前端则根据相应的宽带接入网络（双向 HFC ），将 IP视音频流媒体节目流以IP over DOCSIS ，通过放在有线电视前端的 CMTS 接入复用器。Docsis3.0 技术通过频道绑定技术至少能够提供上行120Mbps/下行 160Mbps 的接入速度，为 IPTV 提供足够丰富的带宽。同时，通过采
14、用统计多路和QOS 能够更有效的支持视频服务。四、关注市场在美国 , 由前三大有线运营商Comcast,Timewarner和 Cox 共同起草的NGNA （下一代视频网络构架）将逐步纳入到Cablelabs标准 , 利用有线网络为用户提供集数字电视、视频点播，语音业务于一体的多媒体服务( 称之为三网融合) ，将走出一条有线电视行业的可持续发展道路。在亚太地区，新加坡通信服务提供商Starhub 公司和摩托罗拉公司将携手合作，在新加坡建立一个大型研发中心。该中心将支持符合DOCSIS 3.0 标准的信道捆绑技术的部署，同时为那些希望在有线网络上实现高带宽接入服务的其他亚洲运营商提供支持。Sta
15、rHub 公司也将由此成为世界上第一家在全国范围内采用信道捆绑技术的运营商。五、发展趋势与 ADSL接入技术的电信运营商相比，广电在带宽资源的优势要得天独厚的多。频段资源是广电独有的资源，其性价比要远胜于ADSL 。高清频道的节目需要6M带宽， 100 个频道即 600M ，这对于目前还停留在1M左右的 ADSL宽带而言，意味着极高的投资成本。而广电则完全没有这方面的顾虑，合理采用 DOCSIS3.0技术体系，为多业务的融合扫清了接入障碍，打通了带宽瓶颈。而对于中国的有线运营商而言，“ 三网融合 ” 是大势所趋，而网络融合迫在眉睫的问题，就在于用合理的成本提供带宽。DOCSIS3.0技术可以在
16、减少成本的同时，增加下行带宽，同时优化上行带宽。而模块化的CMTS 的上下行调制会与CMTS 分离，与视频共享调制，同样促使成本大幅度下降。在应用融合方面，除了传统电视业务以外，有线电视运营商已经把目光投诸于更多的内容和应用之上，如高频的数字广播业务、高清业务，互动电视业务，以及可扩展的语音、游戏等个性化内容服务，创建一个新的多业务融合的服务平台，从而提升有线电视用户的忠诚度。实际上，以DOCSIS3.0带来的技术体制，改变了原有的有线电视网络质量参差不齐，没有融合的接入终端，无法捆绑开展多业务经营的现状，使运营商可以根据不同的策略为每8 个用户提供特殊的宽带服务，真正实现宽带服务个性化。因此，及早规划和建设可管理的、支持多业务的下一代有线电视网络是有线运营商应对挑战的首要选择。
