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所以采用了抗干扰性能较强 的 QPSK 或 16QAM 作为其

浏览次数: 日期:2018-07-05 14:17

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  分表在规定的频点上。调制方式的选择要考虑信道的传输质量。此外, 还必须设置DHCP、TFTP服务器的IP地址,CMTS的IP地址等。

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  在城市有线电视光缆同轴混合网上,使用电缆调制解调器进行数据传输,构成宽带接入网。

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  数据业务传送的0和1的数字基带信号,和模拟信号有很大差别, 为了使数据业务也能在中传输,就要采用数字调制技术, 将0和1的数字基带信号调制在相应的射频载波...

  首端宽频放大器,也就是接收光信号将并把信号放大,输出到各干线宽频放大器。

  疑问2:如果是通过专线而不经过交换网络,一般情况下应该使用同一电信运营商的SDH/MSTP/DDN/设备,但也有可能某一电信运营商会与一些专网的SDH进行互通,为用户提供异地服务。在具体工程中可以与运营商洽谈。

  作为中国联通子公司的招联消费金融,旗下的信用付、分期付产品嵌入营业厅场景中,提供专项额度。招联自开业之初,就与母公司联通展开了深入合作,面向联通用户提供全业务、全渠道的消费金融服务。通过金融科技创新,招联携手中国联通打造了沃信用分评分模型,将沃信用分成功运用到现金分期、手机分期、话费充值等联通业务中,为联通提供基于大数据征信的消费金融应用方案。

  HFC网络技术 第一章 1.1 HFC网络 HFC网络概述 1.1.1 HFC网络的概念和发展 HFC 是 Hybird Fiber Coax 的缩写,及混合光纤同轴网。光纤同轴混合网是这样一个网 络:在局端有前端设备进行有线电视信号处理和数据信号的桥接,主干线路使用光纤或低 损耗同轴电缆传输模拟和数字载波信号, 在用户小区使用同轴分配网络分配下行载波信号, 汇聚上行数据载波信号。 按流向,HFC 网络上存在上行和下行两种信号,下行信号以广播的形式从前端传输到 各用户家中,上行信号则是点对点的形式从用户回传到局端。下行信号也叫正向信号,上 行信号也叫反向信号。 HFC 网络是从有线电视网络发展而成,在有线电视出现时,网络规模较小,称作共用 天线系统,网络线路一般由纯粹的同轴电缆组成。后来网络规模扩大,由于信号在电缆中 得损耗较大,一般要每隔 200-300m 得距离上加入放大器中继,由于在加入放大器得同时 也引入了噪声,经过多级放大器后,信号的载噪比下降到使用户的收视质量不能接受,因 此靠纯粹的同轴电缆不能将信号送得太远,后来随着光纤技术的成熟,光纤被引入到有线 电视网络,光纤具有损耗小、不受电磁干扰、传输带宽宽等优点。 有线电视网络上原承载的业务一般只有电视和调频广播,这些业务都是单向的,只有 从局端(前端)向用户的信号,而没有从用户到前端的信号,用户处于被动接受的位置。 随着数据通信的发展,以及对承载网络的数据传输速率要求越来越高,人们自然想到了有 线电视网络,因为有线电视网络在我国已进入了千千万万的用户家中,具有广泛的接入基 础,而且网络具有很高的带宽能力,十分有利于开展高速数据接入。但原 HFC 网络是单向 结构,也就是说信号只能从局端向用户广播,用户不能向局端发送信号,无法实现交互式 业务,因此 HFC 网络需要进行改造,使之具有双向通信能力。目前我国一些地区的 HFC 网络已开始进行了网络双向改造并实现了宽带的数据接入。 1.1.2 HFC网络结构 有线电视网络上传输的电视和调频广播是模拟信号,行业内人士称承载模拟信号的系 统(网络和设备)为 A 平台,承载数据业务的系统为 B 平台。今后这两个平台在同一个 HFC 网络上面。HFC 网络一般有前端、光传输系统和用户分配网络组成。图 2-1 是个典型 的 HFC 网络。下面分别简单地介绍 HFC 网络各组成部分。 第 1 页 HFC网络技术 天线 录像机 摄像机 卫星电视接收系统 解调器 调制器 解调器 调制器 模拟前端设备 调制器 调制器 混 合 器 光发射机 光接收机 反 向 光 发 射 机 反 向 光 接 收 机 放大器 放大器 传输系统 用户分配/汇聚网络 上变频器 LAN GSR SERVER SWITCH CMTS P CM TV SERVER OSS 数据前端设备 C 图1-1 典型的HFC网络 1.1.2.1 前端 前端一般包括演播室、监控电视墙和设备机房,机房设备完成信号处理和发送,设备 大多是 19”的宽度。 A 平台设备完成电视信号的处理,从各种信号源(天线、地面卫星接受站、录象机、 摄象机等)解调出视频和音频信号,然后将音/视频信号调制在某个特定的载波上,这个过 程称为频道处理。被调制的载波占用 8MHz 的带宽,载波频率有国家标准规定,一路电视 信号就是一个频道。在前端多个这样的不同频率的载波被混合,混合的目的是为了将各信 号在同一个网络中复用(频分复用) 。 第 2 页 HFC网络技术 B 平台设备指数字网设备, 完成数据的交换、 路由, 还包括 HFC 网络与数字网的桥接。 在前端的数字设备一般有路由器、交换机、CMTS (CABLE MODEM TERMINATION SYSTEM)等,还有各种服务器,如 DHCP、DNS、等。 为了能利用 HFC 网络将数据信号传输得更远,需要将数据信号进行调制,以利于在 HFC 网络上传送,CMTS 就是完成桥接功能的设备。它将下行的数据信号调制在某个空闲 的频道载波上,与有线电视模拟信号混合后一同送入 HFC 网络,广播到每个终端;同时将 用户上行的数据载波信号进行解调,还原出数据信号,送入数字网设备处理。 1.1.2.2 光传输系统/干线 正向信号(有线电视信号载波和下行的数据载波)在前端混合后送往各小区,如果小 区离前端的距离很近,直接用同轴电缆就可以传送,在主干线路上的同轴电缆线路叫作干 线。干线一般采用低损耗电缆,但一般 300m 左右的距离就需要加入放大器,干线上使用 的放大器噪声系数较小。 如果小区离前端较远,如 5-30Km,这样的距离传送就需要采用光传输系统。请注意 这里所讲的光传输系统不是指 PDH 或 SDH,而是模拟的光传输系统,模拟光传输系统相 对于数字传输系统,要求光端机有较高的发射或接受功率,以保证长距离传输后仍能使信 号具有较高的载噪比。光传输系统的作用是将射频信号(RF)调制到光信号上,在光缆上 实现远距离传输,在远端光节点上从光信号中还原出 RF 信号。光传输系统中的光发射机 一般放置在前端机房,光接收机放置在小区。对于传输距离特别远的线路,可以在线路中 加中继,将光放大后在续传。 有些 HFC 网络为了节约资金, 在光传输系统或主干线下还使用支干线传输, 支干线用 的同轴电缆一般较主干线同轴电缆稍小,损耗稍大,但成本要低。 反向信号(上行的数据载波信号)的传输路径与正向信号相反。各用户的上行数据载 波信号在远端光节点上汇聚后,调制到激光器上,从反向光发射机传送到前端机房,在前 端机房从反向光接收机还原出 RF 信号,送入 CMTS 解调。 正向信号和反向信号可以采用空分的形式在不同的光纤上传送,也可以在同一根光纤 上采用波分复用的方式传送。 反向光发射机与正向接收机可以构置在同一个机壳中,称之为光站。 光传输系统结构如图 1-2。 第 3 页 HFC网络技术 前 端 光发射机 分 光 器 光接收机 反向光发射机 A小 区 光接收机 反向光发射机 反向光接收机 光接收机 反向光发射机 反向光接收机 B小 区 C小 区 反向光接收机 图1-2 光传输系统 1.1.2.3 用户分配网络 用户分配网不仅完成正向信号的分配,还完成反向信号的汇聚。 正向信号从前端通过干线(光传输系统或同轴电缆)传送到小区后,需要进行分配, 以便小区中各用户都能以合适的接收功率收看电视,从干线末端放大器或光接收机到用户 终端盒的网络就是用户分配网,用户分配网就是一个由分支分配起串接起来的一个网络。 如图 1-3。 TV CM PC 图1-3 用户分配网络 第 4 页 HFC网络技术 各用户的上行数据信号在 CM 中被调制,上行数据载波信号沿着正向信号相反的路径 汇聚到光站上,分支分配器具有互易性,对正向信号起分支分配的作用,对反向信号起混 合汇聚的作用。尽管上行数据载波信号从用户端到光站的线路与下行载波信号从光站到用 户的线路相同,但由于下行信号工作在高端频率,上行信号工作在低端频率,在同轴电缆 上的损耗不同而使两者在同样的线 HFC网络的业务 在原来的有线电视网络上开展的业务只有电视和调频广播,国家标准规定了频道的划 分。不同的电视信号被调制在不同频道的载波上,这些载波混合后以广播的形式送到各家 各户。 目前在 HFC 网络上逐步开展起来的数据业务是交互式业务, 不但有从前端送往用户的 下行信号, 还有从用户上传的上行信号。 数据信号需要被调制到 RF 载波上才有利于在 HFC 网络上传输,上、下行载波信号以频分的方式在 HFC 网络中复用,按照 DOCSIS 标准, 上、下行信号采用低分割的方式,即上行信号的载波频段是 5--42MHz,而下行信号的载波 频段是 65--860MHz,而按照 euroDOCSIS 标准,上、下行信号采用中分割的方式,即上行 信号的载波频段是 5-65MHz,下行信号的载波频段是 87--860MHz。我国采用的标准接近 euroDOCSIS,但目前网上有许多设备是采用 DOCSIS 标准。 下行数据被调制在空闲的频道载波上,与模拟电视信号载波一同广播到各家各户,因 此数据载波与模拟载波也是频分复用。 下行 RF 信号频谱(部分)如图 1-4。图中频谱由 2 个模拟的电视信号频道和一个数据 载波组成。每个模拟频道占 8MHz 带宽,模拟电视频道频谱低端是图象载波,高端是伴音 载波。2 个频道间是数据载波,占 6MHz 带宽。 图像载波 0 - 图像载波 伴音载波 HFC DS QAM DATA 10 20 30 40 50 伴音载波 - dBm V 幅度 - - 8.0MHz - 6.0MHz 8.0MHz 频率 MHz 图1-4 频道频谱 第 5 页 HFC网络技术 用户的上行数据载波频率由 CMTS 上的设置决定,在 5 — 42/65MHz 的频段内,根 据网络的噪声情况,挑选固有噪声小、突发噪声少的频带作为上行通道,CMTS 定时下发 这些通道的参数,某个 CM(CABLE MODEM)上电时随机地选择某各上行通道作为自己 数据上行的通路。在这个上行通路上可以存在多个 CM 的上行信号,上行通路在时间上被 分割成许多段,各个 CM 分占这些时间段,时间段占的越多上行带宽越宽。同一通道中不 同 CM 的上行信号是时分复用。 上行 RF 信号是从千家万户的终端回传,是从多点汇聚到一点,存在噪声累积的问题。 根据一些测试结果,大部分的噪声来自用户家中的电器,其次线路上由于电缆和接头屏蔽 不良,也会引入外界噪声,设备本身也会产生噪声。如果线路设计或或改造不好,回传噪 声过大,可能使 CMTS 不能从噪声中分辨出信号,或者解调出的信号错误较大,引起大误 码甚至根本不能解调信号。 由于上、下行通道的特性不一样,上、下行数据信号的调制方式也不一样。下行通道 有载噪比高、下行数据量大的特点,下行数据需要采用较高频谱利用率的调制方式,而抗 干扰能力不强调,一般下行数据信号采用 256QAM 或 64QAM 的调制方法;而上行通道由 于存在漏斗效应, 前端噪声累积严重, 要求上行数据信号采用抗干扰能力强的的调制方式, 一般采用 16QAM 或 QPSK,这两种调制方式频率利用律较低,数据速率小。 系统的主要性能分为上行通道和下行通道两部分。上、下行数据载波信号采用了不同 的调制方式、不同的载波带宽,因而上下行信号的数据传输速率也是不同的。下行通道的 频率范围为 87~860MHz,每个通道的带宽为 6MHz,采用 64QAM 或 256QAM 调制方式, 对应的数据传输速率为 30.342Mb/S 或 42.884Mb/S。 上行通道的频率范围为 5~65MHz, 每个通道的带宽可为 200、400、800、1600、3200kHZ,采用 QPSK 或 16QAM 调制方式, 对应的数据传输速率为 320~5120kb/s 或 640~10240kb/s。一个 6MHz 带宽的下行数据 载波采用 256QAM 的调制方式, 其数据传输速率可达 40Mb/s; 而一个 3.2MHz 带宽的上行 数据载波采用 16QAM 的调制方式只有约 10Mb/s 的数据速率。 这种非对称的数据传输速率 与上网、点播等业务是相适用的。 系 统 的 每 一 个 下 行 通 道 可 支 持 500 ~ 2000 个 CableModem 用 户 , 工 作 时 每 个 CableModem 用户实时分析下行数据中的地址,通过地址匹配确定数据的接收。当用户数 量较多时,下行数据量增大,每个用户的平均速度下降。例如,一个下行通道中有 1000 个用户, 平均速度为 40Mb/s/1000=40kb/s。 这个速度是指每个用户同时下载数据的情况, 实际传输中,系统可以动态地分配带宽,使某个用户在很短的时间内,占用一切可用的带 宽完成数据的下载。因此,平均速度只是一个最小数据。在前述情况中,每个用户的实际 传输速度应为 40kb/s--40Mb/s。 在上行通道中,数据传输速率比下行通道低,整个通道被分成多个时间片,每个 CableModem 根据前端设备提供的参数,确定使用相应的时间片。上行通道的带宽可根据 所需的数据传输速率设定。在同样的带宽内,QPSK 调制的速率比 16QAM 调制方式低, 但其抗干扰性能好,适用于噪声干扰较大的上行通道,而 16QAM 调制适用于信道质量好 且要求高速传输数据的场合。 第 6 页 HFC网络技术 在 CMTS 设备中,为了减小上行通道的干扰,一个下行通道一般对应有多个不同频率 的上行通道,CMTS 根据信道的噪声状况自动跳频到干扰较小的通道,而用户察觉不到跳 频的过程。 1.2 HFC接入技术的发展 对大多数人来说,对通信网络的直观认识可能就是家里的电话接口和有线电视接口。 确实如此,有线电视网和电话网是连接千家万户的两大网络,但是这两个网络的运行机制 却是完全不同,在表 1-1 中对电话网与有线电视网进行了一个简单的比较,以加深对有线 电视网络的认识: 表1-1 电话网与有线电视网对比 电话网 传输信号形态 复用方式 传输方式 接入网网络结构 用户线 二进制基带信号 时分 点对点双向连接 星型,点对点 双绞线MHz) 射频信号 频分 点对多点单向广播 树型,共享 同轴电缆,(550/750/860MHz) 有线电视网 我们可以看到,传统的有线电视网是一个单向广播网络,网络中传输经过调制的模拟 射频信号,不同的电视频道信号在网络中占用不同的频点来区分开,其用户接入同轴电缆 具有远远高于电话线的频谱带宽。 我们同时也可以看到,这时的有线电视网络实际上不是一个真正的通信网络,我们无 法在有线电视网上进行话音或者数据的双向通信。信息技术的发展促使有线电视网向真正 的通信网络发展,有线电视网要演化为宽带的通信网,必须解决以下问题: (1) 提高网络传输带宽和传输质量。旧的有线MHz,每个光节点 带非常多的用户,甚至可能为全同轴网络。 (2) 网络由单向改造为双向。 (3) 在共享的网络上如何实现两点或者多点之间的通信?这需要一套机制来保证,也 就是说,需要一套标准来规定有线电视网络上数据通信的介质访问控制协议。 (4) 对于双向宽带数据网上开展的业务,也需要一套标准来规定。 信息技术的高速发展推动了以上问题的解决。目前几乎全国的有线电视台都正在进行 有线电视网络改造, 新网络的带宽多为 750M/860MHz, 与此同时, 光节点越来越接近用户, 光纤距离变长,同轴 距离缩短,这也就是我们通常所说的光纤同轴混合网,即 HFC 网 (Hybrid Fiber Coax ) 。与此同时,单向的 HFC 网被改造为双向 HFC 网,北美通常采 用低分割的频谱划分方式,即,上行频谱范围为 5~42MHz;欧洲和亚洲通常采用中分割 第 7 页 HFC网络技术 方式,即,上行频谱范围为 5~65MHz。 网络发展的同时,标准的进展也非常迅速。1995 年 11 月,美国主要的有线电视经营 商:Comcast、Cox、TCI、时代华纳、MediaOne、Rogers 以及研究机构 Cable Labs 发起组 织 MCNS(Multimedia Cable Network System,多媒体电缆网络系统)合作组织,目的是建 立一整套协议以在 HFC 网络上进行高速双向数据传输,为用户提供 Internet 等服务,同时 使各个厂家的 Cable Modem 产品具有充分的互操作性。目前 CableLabs 组织制定的 MCNS DOCSIS 标准已经占有绝对的优势。 CableLabs 是北美和南美有线电视运营商联合组织的非 盈利性联盟,致力于有线电视技术的研究和标准制定。96 年,CableLabs 开始制定双向 HFC 数据通信的标准 MCNS DOCSIS,其间,有几个主要的经验丰富的设备供应商和技术提供 商参与;该组织于 1997 年 3 月颁布了 HFC 网多媒体电缆网络中电缆数据业务接口标准 DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specification) ,设备供应商开始开发原型样机; MCNS DOCSIS 于 1998 年 3 月初获得 ITU 通过,成为国际标准 ITU-TJ.112B;99 年, CableLabs 发布了 DOCSIS V1.1,兼容 1.0 标准,增加服务质量保证 QoS(Quality of Service)以支持 IP 电线 年以来, 各大公司纷纷推出自己的 Cable Modem 产品。这时,国际权威组织 Cable Labs 开始进行兼容性测试。1999 年起有厂商通过Cable Labs Certified证书,获得证书的厂商可以和其它的厂商完成互通性的测试。 DOCSIS 标准规定了 HFC 双向数据通信系统的完整的协议和接口: HFC 数据接入系统 系统组成--前端设备 CMTS、用户端设备 CM 和操作支持系统 OSS;CMTS 和 CM 之间 基于 IP 包的物理层和数据链路层通信协议; CMTS 的数据网络侧接口; 的用户侧接口; CM OSS 的网络管理的业务控制机制; HFC 数据系统的安全保证机制; HFC 数据接入系统的服 务质量保证 QoS 机制。 DOCSIS 标准支持北美的有线电视制式 NTSC,为了更好地支持亚洲和欧洲的有线电 视制式,CableLabs 组织又提供 EuroDOCSIS 标准,这两种标准的运行机制和核心协议完 全相同,为了适应不同的有线电视制式特点,区别表现在物理层的两个方面: (1)下行编码方式和占用带宽: DOCSIS 符合 ITU J.83-B, 占用 6MHz 带宽, EuroDOCSIS 符合 ITU J.83-A(同 DVB-C) ,占用 8MHz 带宽; (2)上行频谱分割方式,DOCSIS 采用低分割 5~42MHz,EuroDOCSIS 采用中分割 5~ 65MHz,目前中国的有线电视标准采用中分割。 在符合 DOCSIS 的产品得到广泛应用的同时,欧洲标准组织不甘落后,成立了 EuroCableLabs 组织,于 99 年推出 EuroModem 标准,该标准是在 DVB-RCC 标准基础上, 针对终端的技术要求进行约束和扩展而成。 表 1-2 对三种标准的主要特点作一个比较: 第 8 页 HFC网络技术 表1-2 三种HFC接口标准的主要特点比较 DOCSIS V1.X 下行 调制方式 数据率 编码方式 上行 调制方式 上行 数据率 64/256QAM 30/42Mbit/s@6M Hz ITU J.83B FEC QPSK/16QAM EuroDOCSIS 64/256QAM 42/56Mbit/s@8MHz ITU J.83A FEC QPSK/16QAM DVB-RCC 64/256QAM,Out of Band,为QPSK 42/56Mbit/s@8MHz ITU J.83A FEC QPSK 1.5/3/6Mbit/s 320k/640k/1.28M/ 320k/640k/1.28M/ 2.56M/5.12M/10.2 2.56M/5.12M/ 4Mbit/s 10.24Mbit/s 5~42MHz 可变长度IP,QoS CMTS:套片方案 CM:多种单片方案 5~65MHz 可变长度IP,QoS CMTS:套片方案 CM:多种单片方案 频谱范围 承载数据 技术支持 5~65MHz ATM信元 无套片支持upstream+ downstream+ OOB+MAC 起步 市场情况 大规模商用,大量 开始商用 的互通性测试 第 9 页 HFC网络技术 第二章 2.1 系统基本组成 HFC数据接入基本原理 HFC 数据接入系统主要设备包括:电缆调制解调局端设备 CMTS(Cable Modem Termination System) 、上变频器、网管/操作支持系统 OSS (Operation Support System)和 电缆调制解调器 CM(Cable Modem)等。 CMTS:HFC 网络数据接入局端设备,是数据网络和 HFC 模拟射频网络的连接设备, 主要完成网络数据的转发、协议处理以及射频调制解调等功能。 上变频器:有线电视网宽带频率变换设备,将 CMTS 输出的下行中频模拟信号变换到 有线电视任一电视频道上。 网管/操作支持系统服务器(OSS Server) :网管/ 操作支持系统(OSS)服务器提供系 统和网络的设备管理、以及系统运行所需的各种服务器支持(DHCP、TFTP、ToD、LOG 服务器) 网管/操作支持系统(OSS)服务器与本地局域网以 100Base-T 快速以太网接口 。 连接。在产品规格中,网管和 OSS 集成于一体,直接称呼为网管服务器。 CM :连接 HFC 网和用户终端,主要完成的功能包括 HFC 网和用户数据网络(或者 数据设备)之间的数据转发、协议处理以及调制解调等功能。 HFC 数据接入系统组网如图 2-1 所示: 电 视 信号 混 合 器 C M C M T S H F C 网 络 O S S C M Internet 上变频器 L A N S W I T C H C M 图2-1 HFC数据接入系统基本组成 CMTS 提供双向 HFC 网络射频接口连接双向 HFC 网络,通过 100Base-T 快速以太接 口连接到以太网交换机/IP 交换机,交换机同时连接服务器组(网管/OSS 服务器、本地业 第 10 页 HFC网络技术 务服务器等)构成的数据接入服务平台,并通过路由器作为网络出口连接广域网。 用户端 设备 CM(Cable Modem)通过射频接口连接到双向 HFC 网上,并通过 10Base-T 连接用户 数据网络或者用户电脑。 2.2 设备协议栈 在解释 Cable 接入协议栈之前,需要说清楚什么是协议,什么是协议栈。协议是网络 世界的通用语言。一个网络往往包括很多种设备,而且可能来自不同的厂家,常见的有路 由器、交换机、接入服务器、用户 PC 等。如果要让这些设备互相通信,需要定义一套大 家都遵守的约定。这个约定就是协议。为了形象地说明协议以及协议的处理过程,我们看 看一个大公司内部两个部门之间员工的工作联络过程。 假设员工 A 和 B 分别属于不同的部门 D(A)和 D(B) 。公司规定 A 要想联系 B 配 合工作,必须要通过上级部门一级一级地审批。公司的这个规定可以看作协议,我们叫做 协议 P。这个“协议 P”是如何处理的呢? 请看图 1-2: 1) A 准备申请单,写好申请,提交到 A 的主管审批。 2) A 的主管接收到 A 的申请以后,决定是否同意,如果同意,则签字并且提交到更上 级主管审批。 3) 上级主管接收到申请以后,也是决定是否同意,如果同意,则签字并且通知 B 的主 管。 4) B 的主管接收到通知以后,根据实际情况,签字确认 A 的申请。并且通知 B 配合 A 的工作。 上 级 主 管 通 知 配 合 申 请 审 批 A的 主 管 申 请 审 批 员 工 A B的 主 管 通 知 配 合 员 工 B 部 门 D( A) 部 门 D( B) 图2-2 公司内部工作联络过程 第 11 页 HFC网络技术 这里一级一级地审批和通知过程就是协议 P 的完整处理过程。这里我们可以感觉到, 协议是有层次的,A 和 A 的主管之间存在协议,A 的主管和上级主管之间同样存在协议。 他们之间的协议就是看到申请书就决定是否签字和下一步如何处理。不同层次的协议专注 独立的功能。 例如 A 的主管专注处理来自下层员工的申请; 上级主管专注处理来自 A 的主 管 一层的申请。而且协议是多种多样的,这里协议 P 只是公司日常运作过程中的工作联 络协议。实际上,协议处理的这种层次结构就是协议栈。 对经常提到的 TCP/IP 协议(TCP/IP 不是一个单独的协议,而是一个协议集合)来说, 简单地讲,它将协议栈分为四个层次,从下到上分别为:网络接口层(具体的物理接口, 常用的有 10Base-T、100Base-T,ATM 等) ;IP ( Internet Protocol)层,负责寻找传送 报文的路径;传输层,包括 TCP (Transmission Control Protocol,传输控制协议)和 UDP (User Datagram Protocol,用户数据报协议)协议,负责管理设备之间的联系;应用层, 即具体的网络应用协议,常见的有用于网络管理的 SNMP(Simple Network Management Protocol, 简单网络管理协议) 动态配置主机 IP 地址的 DHCP , (Dynamic Host Configuration Protocol,动态主机配置协议)协议。更为详细的内容可以参考《TCP/IP 原理》的相关内 容。 上面例子中间传递的是 A 的申请书,这个申请书就相当于网络上传输的报文,也称作 包。报文在协议栈中处理的过程就是在报文上添加或删除一些内容,对应上面的工作联络 过程就是在申请书上签字确认。 有了协议栈的概念,就可以理解 CMTS 和 CM 的协议栈了。如图 2-3 所示。 用户的 数据就是通过它们的协议栈来处理和传输的。 SNMP TFTP DHCP Security Management UDP IP,ICMP ARP LLC/DDX Link Security MAC Transmission Convergence (Downstream only) PMD 第 12 页 HFC网络技术 CMTS Stack Above IP Layer IP Forwarding 802.2/DIX LLC Link Security Cable MAC Downstream Transmit convergence Cable PMD 802.2/DIX LLC Link Security Cable MAC Downstream Transmit convergence Cable PMD CM Stack Above IP Layer IP Transparent 802.2/DIX Bridge LLC Data Link Layer 802.3/DIX MAC PHY Layer 802.3 10BaseT 前 端 网 络 设 备 电 缆 网 络 传 输 用 户 终 端 图2-3 CMTS和CM的协议栈 图 2-3 中,可以把 Transparent Bridging(透明桥接)和 forwarding(转发处理)看作上 面例子中的上级主管,他们两侧的协议栈看作不同部门。假设报文通过 CM 要传送到 CMTS,处理过程如下: 用户报文通过用户终端接口(MA5201 上是 CM 的 10M 以太网 接口) 进入 CM, 从下往上经过透明桥接右侧的协议栈, 经过透明桥接转发到 CM 的 Cable 侧接口,然后加上 Cable 一侧的特有报文头(相当于签字过程) ,按照 DOCSIS 标准通过 上行通道送到 CMTS 的上行 Cable 接口(图 1-3 中表示为电缆网络传输) ;CMTS 接收到该 报文后,从下往上经过 CMTS 上的转发处理右侧协议栈,逐层剥掉 Cable 特有报文头,根 据转发规则通过前端网络设备接口(MA5201 上是 100M 以太网络接口)送出 CMTS;这 里比上面例子的协议处理复杂,因为这里的报文处理过程经过了两个协议栈,分别是 CM 和 CMTS。至于从 CMTS 发送到 CM 的报文,和上述过程刚好相反。 作为 CMTS, MA5201 应用层支持 ToD (Time of Date, 时间日期协议) SNMP 、 (Simple Network Management Protocol)简单网络管理协议、TFTP(Trivial File-Transfer Protocol, 简单文件传输协议) 、Telnet 等四种协议,分别用于获取时间日期、网络管理、文件传输、 远程登录; 传输层支持 TCP 和 UDP; 层支持 IP、 (Internet Control Message Protocol, IP ICMP 第 13 页 HFC网络技术 网间网控制报文协议) 、ARP(Address Resolution Protocol,地址解析协议)等;网络接 口层支持 Ethernet II、 SNAP、 IEEE802.2、 DOCSIS Cable MAC; 物理连接线M 兼容双绞线以及 Cable 同轴电缆。 2.3 物理层调制解调技术 普通数字设备处理的是基带数字信号,基带数字信号经过一些编码处理后可以直接在 光纤或者电缆上传送,比如我们熟知的 SDH 网和以太网传输的就是数字信号,在数字网 络中传输多路信号时通常采用时分复用的方式。由于数字基带信号中有丰富的频谱分量, 且均位于低频段,不宜在有线电视这种频分复用的模拟网络上传送。实际上,利用 HFC 网 构造通信网的基础技术就是数字调制技术,即通过改变射频载波的相位、频率或者幅度, 使射频的带通信号携带了丰富的二进制信息。或者简单地说,数字调制技术就是二进制数 字信号和模拟带通信号的一个转换技术。 数字调制也称为“键控” ,常用的调制方法包括:幅移键控(ASK) ,频移键控(FSK) , 相移键控(PSK)及它们的改进与变形。 其中由于相移键控(多相相移键控)具有较高的 频谱利用率,较强的抗干扰性能而在通信系统中得到了广泛地应用,成为一种主要的调制 方式。特别是四相相移键控 QPSK,下面就以 QPSK 为例来建立数字调制的基本概念。 QPSK 是一种恒定包络的数字调制,这就意味着调制载波的相位随着调制信号的 1 或 0 而改变,而它的幅度是不发生变化的。四相相移键控有四种不同的调制相位,每一种相 位对应着不同的输入,分别为:00、01、10、11。表 2-1 是一个 QPSK 的可能的相位对应 表; 表2-1 QPSK的相位对应表 二进制输入 QPSK 输出相位 Q 0 0 1 1 I 0 1 0 1 -135 -45 +135 +45 第 14 页 HFC网络技术 图 2-4 是 QPSK 的调制输出相位与时间的关系: Q I 0 Q 0 I 1 Q 1 I 1 Q 0 I 0 调制数字 1 t QPSK输出相位 + 1 3 5 - 4 5 + 4 5 图2-4 QPSK的调制输出相位与时间的关系 用调制信号的矢量端点分布图来表示调制情况的图称为星座图。星座图中定义了一种 调制技术的两个基本参数: 1) 调制信号相对于载波的幅度和相位的变化, 星座点到原点的距离表示调制信号的幅 度,星座点相对于水平正半轴的旋转角度表示调制信号相对于载波的相位变化; 2) 星座点与调制数字比特之间的对应关系,称为“映射” ,即,每个星座点对应多个 比特的二进制信息。一种调制技术的特性可以由信号分布和映射关系来完全定义,也就可 以由星座图来完全表现。 QPSK 调制方式的星座图,如图 2-5 所示: cosω 0t 10 11 sinω 0t 00 01 图2-5 QPSK调制方式的星座图 第 15 页 HFC网络技术 QPSK 调制只利用了载波的相位,所以它的星座点只分布在半径相同的圆周上。 为了进一步增加传输信号的数据率,提高频谱的利用率。HFC 数据接入系统中还采用 了正交幅度调制 (QAM) QAM 是对载波的振幅和相位同时进行数字调制的一种复合调制 。 方式。 例如,图 2-6 是 64QAM 的星座图: Q I 图2-6 64QAM的星座图 64QAM 的星座图中有 64 个星座点,每个星座点映射了 6 个比特,同时这些星座点也 对应了载波的 64 种幅度和相位的不同组合。 在调制解调的过程中, 就是根据星座图来对载 波信号和信息数据比特来进行转换的。 相似的,M-QAM 即正交幅度调制中载波矢量的端点个数为 M。其中 M 可以等于 4,16,32,64,128??等等。 M-QAM 的调制方式可以调制 (log2M) 个比特。 M=4 时, 当 4QAM 和 QPSK 的星座图相同。 M-QAM 同时利用了载波的幅度和相位来传递信息比特,因此在最小距离相同的条件 下,QAM 星座图中可以容纳更多的星座点,可实现更高的调制效率和频带利用率。 各种不同的调制方式具有不同的抗干扰性能。调制方式的抗干扰性可由相邻星座点之 间的最小距离来衡量,最小距离越大,抵抗噪声等干扰的能力越强。 QAM 调制的星座点 之间的最小距离小于 PSK 方式,所以其抗干扰性不如 PSK 方式。比如,要同样达到 10-7 误码率,256QAM 方式要求的信噪比要远高于 QPSK 方式。 各种调制方式与误码率之间的对应关系见图 2-7: 第 16 页 HFC网络技术 图2-7 调制方式和误码率 在 HFC 数据接入系统中, 上行信道的噪声干扰较为严重, 所以采用了抗干扰性能较强 的 QPSK 或 16QAM 作为其调制方式;下行信道的传输环境比较理想,数据传输的需求也 相对较大,所以可以采用调制效率较高的 64QAM 或 256QAM 调制方式。 表 2-2 表示了在 HFC 系统中采用的各种调制方式与传送的数据率的对应关系: 表2-2 调制方式 QAM-256 8b/Sym 数据调制方式和速率对照表 频率范围 50-860MHz 50-860MHz 带宽 6MHz 8MHz 6MHz 8MHz 0.2MHz 0.4MHz 0.8MHz 1.6MHz 3.2MHz 0.2MHz 0.4MHz 0.8MHz 1.6MHz 3.2MHz 符号率 5.36MSps 6.952MSps 5.057MSps 6.952MSps 0.16MSps 0.32MSps 0.64MSps 1.28MSps 2.56MSps 0.16MSps 0.32MSps 0.64MSps 1.28MSps 2.56MSps 数据速率 42.88Mbit/s 55.62Mbit/s 30.34Mbit/s 41.7Mbit/s 0.64Mbit/s 1.28Mbit/s 2.56Mbit/s 5.12Mbit/s 10.24Mbit/s 0.64Mbit/s 1.28Mbit/s 2.56Mbit/s 5.12Mbit/s 10.24Mbit/s 净载 速率 约38Mbit/s 约51Mbit/s 约27Mbit/s 约36Mbit/s 约0.5Mbit/s 约1.1Mbit/s 约2.3Mbit/s 约4.6Mbit/s 约9Mbit/s 约0.288Mbit/s 约0.575Mbit/s 约1.15Mbit/s 约2.3Mbit/s 约4.6Mbit/s QAM-64 6b/Sym 50-860MHz 50-860MHz QAM-16 4b/Sym 5-42MHz 5-42MHz 5-42MHz 5-42MHz 5-42MHz QPSK 2b/Sym 5-42MHz 5-42MHz 5-42MHz 5-42MHz 5-42MHz 第 17 页 HFC网络技术 2.4 HFC MAC技术 MAC 层(Medium Access Control Layer 的缩写,称为媒体访问控制层)属于上面所讲 的网络接口层的一个子层(另外二个子层是逻辑链路控制子层简写为 LLC 和物理层) 。如 果把物理层比作铁路,则 MAC 层就是使用和管理铁路的调度系统。尽管每个火车站的大 小和位置不一样,但是他们管理和使用铁路的方法大同小异,都是在防止火车碰撞和出轨 的前提下,尽量提高铁路/火车的利用率。不同的接入方式有不同的 MAC 协议。HFC 接入 使用 ITU-T J.112(即 DOCSIS 1.0)规定的媒体访问控制协议。 链路是网络中经常使用的一个概念,分为物理链路和逻辑链路。如果以上面的铁路系 统为例,物理链路就是物理上存在的铁路,它连接在各个火车站之间;逻辑链路是一个抽 象概念。可以从两个方面理解。其一,比如从深圳到哈尔滨没有直接的一条铁路相连,但 是通过中间换车,还是能够到达的。我们可以认为深圳和哈尔滨之间存在一条逻辑上的铁 路,即逻辑链路;其二是深圳到广州之间在一段时间之内发出了多列火车,尽管深圳和广 州之间只存在一条物理链路,但是可以认为他们之间存在多条逻辑链路。管理这种逻辑链 路的协议层就是链路层。 无论管理帧还是数据帧,在网络中实际上都是报文或者包。只不过在网络接口层一般 叫做帧,在 IP 层以上一般叫做包或者报文。 还是以 1.2.2 节的公司员工工作联络为例。A 的申请书可以看作管理帧,因为它的用途是要求 B 配合他的工作的;在 B 配合 A 的工作 过程中,他们之间交换的文件可以看作数据帧,因为它是纯粹的工作内容文档。 理解了以上概念,HFC MAC 协议就不难理解了。它的作用,笼统地讲,就是负责在 Cable 链路层建立一个 CMTS 和 CM 之间的双向传输通道,为在 Cable 上传输数据作准备; 需要指出的是,下行 MAC 帧都是以 MPEG-2 帧形式传送的,并且和以太网一样,发送形 式是广播的(一点对多点) 。88必发国际:上行帧是一般的 Cable MAC 帧格式,而且是点对点的。通过 CMTS 和 CM 之间传输的 Cable MAC 管理帧,一方面为 CM 向 CMTS 传送数据分配上行 传输带宽,即上行带宽;另一方面实现对 CM 的管理和维护。下面分别讲述这两个方面。 2.4.1 带宽分配 按照 DOCSIS 协议,下行(从 CMTS 发到 CM)数据打包成 MPEG 码流发送,随到随 发。只要 CMTS 能够处理过来,没有其他限制。而上行(从 CM 发到 CMTS)数据必须等 待 CM 从 CMTS 申请到带宽之后,才能发送。CMTS 管理上行带宽的方法称为 TDMA,即 时分复用。原理是,把 CMTS 的管理的整个上行通道的带宽看作很多上行发送机会,不同 的发送机会就是不同的时间段。CM 只要申请到一个发送机会,它就可以发送自己的数据 帧,不用担心和其他 CM 发送的数据碰撞或冲突(当然,前提是一个 CMTS 下面接入的所 有 CM 的发送时钟要同步) 。实际上,为了达到带宽分配的目的,DOCSIS MAC 使用了如 下几种类型的 MAC 管理帧。它们的名称和作用如下: 第 18 页 HFC网络技术 SYNC: 为了上行发送时各个 CM 的时钟基本同步。 CMTS 周期性地向 CM 广播 SYNC 帧, 以便 CM 更新本地时钟。 这种更新使得接收到该帧的 CM 强制性地将时钟设置到 SYNC 规定的同一时刻。简单地理解,同步的过程相当于一个“对表”的过程,铁路系统各个站 点的时间都应该是准确的北京时间,否则可能出现撞车现象。 UCD:是一种上行通道的描述报文。它是一个上行通道的“名片” ,其中描述该上行 通道的物理参数。每一个上行通道都有这样一张“名片” ,而且周期性地向 CM 广播。CM 可以根据“名片”选取某个通道作为自己的上行通道。 RNG(又称作测距) :实际上,SYNC 帧只能让同一 CMTS 下挂的所有 CM 强制性地 同步到同一时刻。但是 SYNC 对不同的 CM,在 Cable 线路上传输时间、CM 接收处理时 间都不同。因此 SYNC 帧实际到达不同的 CM 的时刻是不同的,但是 CM 却强制性地设置 成 SYNC 帧规定的同一时刻,这样引入了一些误差。实际上,除了时间之外,发送频率、 功率都存在误差。为了校准这些误差,需要 CM 作 RANGING。RANGING 有两种,一种 是初始 RANGING,只是在 CM 上线之初进行的;另一种是周期 RANGING,由 CM 周期 性地向 CMTS 申请,CMTS 响应。 MAP:它是描述某个上行通道的带宽分配情况。CM 根据需要请求上行带宽,CMTS 分配带宽(即上面说的“传输机会”,通过 MAP 报文在下行通道发送。对于某些必须保 ) 证的带宽(即不用 CM 申请的带宽) ,例如初始 RANGING 和周期 RANGING,CMTS 需 要周期性地自动分配并且下发到 CM。 REQ:它是 CM 的带宽申请帧。需要往 CMTS 发送数据帧时,用于申请上行带宽。 2.4.2 CM的管理和维护 CM 的管理和维护功能有 CM 注册控制以及根据需要改变 CM 的上行通道。对应的 Cable MAC 管理报文有: CM 注册:CM 必须在 CMTS 上注册以后,才能享有更多的服务。不过 DOCSIS 本身 没有规定 CM 不注册该怎么办。MA5201 对于 CM 的注册控制参见下面注意事项。 UCC: 上行通道改变报文。 可以根据通道的拥挤程度调整 CM 通过哪个上行通道接入。 MA5201 可以在控制台(CLI)上通过命令调整 CM 的上行通道或者通过 CM 的启动配置 文件强制规定 CM 的上行通道。 2.5 业务流程 2.5.1 基本概念 MAC 地址--唯一标识网络设备的 48 位(bit)物理地址。它由国际组织——IANA (Internet Assigned Numbers Authority)统一分配。如果以房子作比方,MAC 地址相当于 房子的门牌号码。 SID--Service ID,由 CMTS 分配的 14 位(bit)用于区分 CM 及其服务等级的标识。 第 19 页 HFC网络技术 CM 可以有一个或者多个 SID。 IP 地址:在 TCP/IP 网络上,标识网络设备的 32 位(bit)地址,用于在 Internet 上标 识一台 IP 主机。在中国,它由 CNNIC(China Network Information Center)统一分配。如 果以房子作比方,IP 地址相当于房子里面的电线. CM启动交互过程 为了详细地说明 CM 启动过程中的交互过程。我们将图 2-8 进一步细化如下: OSS/网管服务器 DHCP服务器 TFTP服务器 ToD服务器 网管服务器 Lan Switch Internet ⑥通过TFTP下 载配置文件 CMTS 路由器 ⑤通过ToD协议 获取当前时间 ⑦向CMTS注册 ④通过DHCP, 获取CM IP地址OSS服务器地 址和配置文件名 双向HFC网络 ⑧CM可以工作了! ①搜索下行信道, 获得SYNC ②捕获UCD, 获取上行信道 ③作测距(初始RANGING和 周期RANGING) 图2-8 CM启动交互过程 从图 2-8 中可以看出,CM 的启动过程分为 8 个步骤,涉及到 CMTS 和 OSS/网管服务 器。这里需要区分服务器在不同场合表示的概念有差别。服务器有时候指实实在在的工作 站或者高档 PC,是硬件概念;有时候指软件概念的服务器,即客户机/服务器模型中的服 务器。一般如果提到某某协议服务器,就是指软件概念的服务器。多个软件概念的服务器 可以同时工作在一台硬件服务器上,当然也可以分开在不同的硬件服务器上。上图中, 第 20 页 HFC网络技术 DHCP 服务器、TFTP 服务器、ToD 服务器(前面三个服务器统称 OSS 服务器)和网管服 务器同时工作在一台硬件服务器上。后面很多地方提到客户、服务器概念,请注意理解。 OSS 服务器负责对 CM 进行配置,网管服务器负责设备的管理和网络的日常维护。前 面介绍了系统的基本组成、协议栈和 MAC 技术等,这里通过描述 CM 的启动交互过程把 它们串起来,可以对系统形成一个整体印象。下面,对照上图,逐步介绍 CM 启动过程中 的交互操作。 第一步,搜索下行信道。CM 上电后,CM 不断调整自己的下行接收频率搜索下行信 号,直到得到某个下行通道的 SYNC 帧。搜索的步长根据 Cable Modem 是兼容 DOCSIS 还是 Euro DOCSIS 而分别为 6MHz 和 8MHz。 第二步,获取上行信道参数。上面提到,UCD 是用来描述上行信道的 ,而且 CMTS 针对每个上行通道周期性地下发 UCD 帧。CM 根据接收到的 UCD,选择合适的上行通道。 如果没有合适的,或者没有接收到 UCD 帧,则 CM 返回到第一步,重新搜索下行信道。 第三步,CM 进行测距(初始 RANGING 和周期 RANGING) 。CM 捕获选取的上行通 道的 MAP,首先进行初始 RANGING,CMTS 会为它分配临时 SID,初步调整参数(包括 时间偏差、频率、功率等偏差) ;然后,使用该临时 SID,作周期 RANGING 进一步校准参 数。 第四步,建立 IP 连接能力。通过 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)协议 从 OSS 服务器获取 CM 、TFTP(Trival File Tranfer Protocol)服务器和 ToD(Time of Day) 服务器 IP 地址以及 CM 的配置文件名。 第五步,根据前面获得的 ToD 服务器地址,通过 ToD 协议从 OSS 服务器获取当前时 间,包括日期和当前时刻。 第六步,根据前面获取的 TFTP 服务器地址以及 CM 配置文件名,通过 TFTP 协议从 OSS 服务器下载 CM 的配置文件。 第七步,CM 向 CMTS 注册。CMTS 验证 CM 的合法性,为 CM 分配正式的 SID。 第八步,CM 注册成功,可以正常工作了。 第 21 页 HFC网络技术 第三章 3.1 厦门有线广播电视信息网HFC网络 厦门有线广播电视信息网HFC网络基本情况 1.HFC 网络结构 HFC 接入网是将主环上传来的广播电视信号,经分站的前向光接收机转成射频信号, 与 CMTS 下行信号(经调制后的数字信号) ,再经 1310nm 光发射机,以星形方式分配到分站 下属的各光节点,最大终通过同轴电缆系统进入每个用户。其网络框图如下: 1550 nm 1550 nmRx 前端 分站 RF 开 关 1310 nmTx 光站 1310 nm 分支 ( 分配 ) 器 1550 nmRx CMTS 1550 nm 楼放 用户 TV 主干光纤环网 二级 光纤星形网 同轴 分配网 HFC 宽带网 图3-1:HFC网络结构框图 2.HFC 网的频率配置 网络建成后的带宽为 860MHz,其中光设备的带宽为 860MHz,电缆和电设备的带宽为 1000MHz。业务总带宽为 5-860MHz,其中上行 5-65MHz、下行 87-860MHz,具体分配如下图 所示。由于接入电缆的工程量和投资量相对较大,把 860-1000MHz 预留下来,以后网络扩 容时,只需扩容光设备部分即可。 第 22 页 HFC网络技术 HFC 的频率配置 调频广播节目 数字电视节目 数据上行 模拟电视节目 数据下行 预留 5 65 108 87 110 单位: MHz 550 650 750 860 1000 图3-2:HFC的频率配置 3.HFC 网的传输容量 本网络可传输 49 套 PAL/D 制模拟电视节目;18 套调频立体声广播节目;上百路数字 电视节目和数字信号。 4.HFC 网的指标分配 前端 光链路 同轴分配网 系统输 系统输 指标 占用系统 指标 占用系统 指标 占用系统 指标 出口 出口国 (dB) 标(dB) 指标比例 (dB) 指标比例 (dB) 指标比例 (dB) C/N 1/10 54 4/10 48.0 5/10 47.0 44 43 C/CTB 1/10 75 3.5/10 64.1 5.5/10 60.2 55 54 C/CSO 1/10 70 3/10 62.8 6/10 58.3 55 54 *系统输出(用户)端口电平:68±4dB 5.HFC 网的光节点布置 为减小网络回传噪声、减少网络故障,HFC 网络的光节点将尽量靠近用户。本设计实 施方案的 HFC 网络的光节点后边一般不再使用有源电放大器。每个光节点均安装 2~4 端口 射频输出的光接收机,2~4 端口射频输出的光接收机每路射频输出电平可达 112dBμ V,如 用户分布密集,可直接覆盖 300 个用户左右。 考虑到前期的资金投入量,在网络建设初期,数据用户较少时,可考虑光节点带一级 楼放。在楼放的射频输出电平为 102dBμ V 时,一般可覆盖用户 800 户左右。 根据我们对全市现有居民用户、 商业用户和城建规划方案的了解, 本网络初步设置 400 第 23 页 HFC网络技术 个光节点(初期设置 200 个光节点,每个光节点覆盖约 500 个用户) 。其中,居民小区每 200-500 户设置一个光节点,重要的商住大楼和宾馆、大型活动中心、商贸中心都设有光 节点。随着数字用户的增加,光节点将逐步向用户端延伸,达到 500 户/光节点→200 户/ 光节点→50 户光节点。 6.用 1310nm 光发射机的窄播输入端口,实现广播电视和交互式数据业务的同时传 输; 3.2 厦门有线广播电视信息网HFC接入网工作原理 厦门有线广播电视信息网 HFC 接入网简要原理如图所示: 1550 nm 1550 nm F F F F 光 纤 主 干 边缘交换机 前向接收机 CMTS 双工 滤波 上变频 RF 开关 分站 射频 混合 1310 nm RXR F RXR F F F RTX RD 光节点 分支器 楼放 TV 用户端 分支器 Cable Modem PC 图3-3:Cable Modem 接入方式结构图 Cable 系统的干线传输介质为双向 HFC 网,主要由光纤网、正反向光收发机、同轴电 缆网、双向放大器等设备组成。 CABLE MODEM 前端系统设置共 13 个分前端和一个主前端。各 CMTS 通过 1 个或多个 100Mbps 以太网通道通过分布层边缘交换机连接到数据主干网。 第 24 页 HFC网络技术 模拟广播电视信号通过 1550nm 光传输系统在分前端转成射频信号,与 CMTS 下行射频 信号进行混合后,通过 1310nm 光发射机送达光节点,最后经过同轴电缆分配网传至用户。 用户的回传信号,经各电缆设备的反向回传模块和同轴电缆传至光节点,再经过光节 点的反向发射机回传到分站或中心站,经反向光接收机、CMTS 处理后进入数据主干网。 数据下行信号通过分布层边缘交换机进入 CMTS,经调制成射频信号后与 1550nm 光接 收机输出的射频信号混合后, 通过 1310nm 光发射机送达光节点, 最后经过同轴电缆分配网 传至用户。 3.3 厦门有线广播电视信息网HFC的接入设备 1. 对 CMTS 的要求: 通过 MCNS DOCSIS 认证,硬件符合 DOCSIS1.1 标准,软件符合 DOCSIS1.0 标准并可在 线 标准; 模块化设计,支持热插拔,支持在线Mbps 的以太网络接口; 支持 SNMPV1、SNMPV2,具备良好的管理与可管理能力,具备事件日志和内部事件保存 能力,支持 SNMP 管理信息库 MIB,支持基于 SNMP 的管理主机对 CMTS 进行远程管理; 实时设备工况监视,具备诊断线路信号能力,支持上行频谱管理,支持业务功率管理; 安全:基线安全并可升级到 MCNS 链路级安全、IP 地址过滤与防伪、支持标准 RADIUS 特征集、提供完全的鉴权机制、监视远程连接、支持安全动态和数字通路、支持带公用密 钥的 DES 加密、支持多 VLAN、支持 IPsec 技术; QOS: DOCSIS1.1 QOS 保证、分层服务等级; 数据通信协议支持: IEEE802.1d/802.2/802.3、 IP/LLC 协议过滤、 TCP/IP、 SNMP Agent、 TFTP/DHCP/TOD/LOG Client; 多协议支持:如 IP、IPX、AppleTalk、NETBUI 等等; 输出频率:36.150 或 44.000MHz; 输出电平:50.0 到 61.0dBmV(可调) ; 返回频率范围:5 到 65MHz; 上行误码率: 23dB CNR 1*10E-9; 下行误码率: 16dB CNR 1*10E-9; 支持如下组网方式: 1) 共享回传组网:所有回传信号先混合、再进行功率分配,最后进入 CMTS 设备的各 个上行通道的接口,这些上行通道共享同一物理线路、仅仅从频率上分开。进入每个上行 通道的信号完全一样, MA5201 的上行通道接口处理电路根据用户设置选择不同频点的信号 进行解调。 2) 独立回传组网:回传信号通过不同的物理线路分别进入 CMTS 设备的各个上行通道 的接口。 第 25 页 HFC网络技术 由于上行噪声的汇聚效应,在回传光节点(双向改造完成)汇聚数超过 10 个时,不要 采用共享回传组网,而要采用独立回传组网方式。 2.用户 Cable Modem 的要求 通过 DOCSIS 认证,硬件按 DOCSIS1.1 设计,软件符合 DOCSIS1.0 标准并可升级到 DOCSIS1.1; 具备良好的易用性、很强的适应性,价格适当、具有良好的市场分销渠道; 物 理 层 : 下 行 64/256QAM 解 调 , 速 率 30/40Mbps, 上 行 QPSK/16QAM 调 制 , 320K/640K/1.28M/2.56M/ 5.12M/ 10.24Mbps 可选择; 射频指标:接收功率:-15~15dBmV;发送功率:8~58dBmV; 上行误码率: 23dB CNR 1*10E-9; 上行性能:在 16dB SNR 下的纠错比特差错率(BER)为 1*10E-8; 下行性能:64QAM 时,在 23.5dB SNR 下的 BER 为 1*10E-8,256QAM 时,在 30.0dB SNR 下的 BER 为 1*10E-8; 安全:基线安全并可升级到链路级安全、IP 地址过滤与防伪、支持带公用密钥的 DES 加密; QoS:提供 DOCSIS1.1 QoS 保证、分层服务等级; 数据通信协议支持: IEEE802.1d/802.2/802.3、 IP/LLC 协议过滤、 TCP/IP、 SNMP Agent、 TFTP/DHCP/TOD/LOG Client、支持 unicast、multicast、broadcast; 多协议支持:如 IP、IPX、AppleTalk、NETBUI 等等; 支持 SNMP,支持 MIB,具本地和远程诊断能力。 3. 机顶盒(STB) 用户机顶盒与 Cable Modem 同是用户终端接入设备,按国家广电总局规定,机顶盒应 具有 Cable Modem 的功能和(或)数字电视的功能和(或)视频点播的功能,并根据市场 需求进行配置。可基于 STB 的这几种功能,开展网上增值业务。用户也可以根据不同的需 求先择适合自已的 STB。产品应拥有广电总局的入网证。 第 26 页 HFC网络技术 0 - 10 20 30 40 50 - HFC DS QAM DATA - - 8.0MHz - 6.0MHz 8.0MHz 厦门广电网络传输有限公司 杨建军 2002 年 6 月 19 日 第 27 页 HFC网络技术 目 第一章 1.1 录 HFC 网络概述 ........................................... 1 HFC 网络............................................................ 1 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.2 HFC 网络的概念和发展 .......................................... 1 HFC 网络结构 .................................................. 1 HFC 网络的业务 ................................................ 5 HFC 接入技术的发展.................................................. 7 第二章 HFC 数据接入基本原理 ................................... 10 2.1 系统基本组成 ...................................................... 10 2.2 设备协议栈 ........................................................ 11 2.3 物理层调制解调技术 ................................................ 14 2.4 HFC MAC 技术....................................................... 18 2.4.1 2.4.2 带宽分配..................................................... 18 CM 的管理和维护 .............................................. 19 2.5 业务流程 .......................................................... 19 2.5.1 2.5.2 基本概念..................................................... 19 CM 启动交互过程 .............................................. 20 第三章 厦门有线广播电视信息网 HFC 网络 ........................ 22 3.1 厦门有线广播电视信息网 HFC 网络基本情况 ............................ 22 3.2 厦门有线广播电视信息网 HFC 接入网工作原理 .......................... 24 3.3 厦门有线广播电视信息网 HFC 的接入设备 .............................. 25 第 28 页

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