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一、有線電視寬帶網(wǎng)概述
　　1 有線電視寬帶網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)
　　傳統(tǒng)的有線電視系統(tǒng)是一個(gè)廣播系統(tǒng)，即前端發(fā)出的電視和聲音節(jié)目傳輸?shù)矫恳粋€(gè)用戶(hù)家庭，廣播系統(tǒng)是一個(gè)沒(méi)有路由和尋址要求的系統(tǒng)，廣播系統(tǒng)也沒(méi)有傳輸協(xié)議。
　　隨著技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)個(gè)性化節(jié)目要求的提高，在有線電視系統(tǒng)中加入了數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)，即計(jì)算機(jī)上網(wǎng)業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)電話（VOIP）和交互式電視（IPTV）等業(yè)務(wù)，即有線電視系統(tǒng)最終將成為三網(wǎng)融合的有線電視寬帶綜合網(wǎng)。數(shù)據(jù)交換屬因特網(wǎng)技術(shù)，即IP技術(shù)。
　　IP技術(shù)與廣播技術(shù)不同，IP技術(shù)有通信協(xié)議、路由和尋址等功能。所謂寬帶是指IP通道的帶寬，因?yàn)镮P技術(shù)存在碰撞和擁塞等問(wèn)題，上線用戶(hù)數(shù)愈多，擁塞現(xiàn)象愈嚴(yán)重，必須有一定帶寬保證方能收到良好的視聽(tīng)效果。廣播則沒(méi)有擁塞的問(wèn)題，因此廣播不存在寬帶的問(wèn)題，系統(tǒng)有多少帶寬就安排多少套節(jié)目，不存在擁塞問(wèn)題。
　　因此有線寬帶網(wǎng)從技術(shù)角度講有兩方面的功能，即：
　?、?gòu)V播，即數(shù)字電視 DVB
　?、贗P交換，即上網(wǎng)、VOIP和IPTV
　　有線電視系統(tǒng)雙向改造的目的即將IP技術(shù)引進(jìn)原來(lái)只有廣播功能的有線電視系統(tǒng)中，使之成為三網(wǎng)合一的寬帶綜合網(wǎng)。
　　2 DOCSIS系統(tǒng)
　　DOCSIS即Data  Over Cable System Interface Specifications的縮寫(xiě)，即數(shù)據(jù)在有線電視系統(tǒng)中的接口規(guī)范。
　　DOCSIS 系統(tǒng)的主要設(shè)備為Cable Modem，簡(jiǎn)稱(chēng)CM和CMTS，CMTS為Cable Modem Termination System的縮寫(xiě)，即電纜調(diào)制解調(diào)器端接系統(tǒng)，CMTS放置在前端機(jī)房，是一個(gè)特殊的交換機(jī)，與一般的交換機(jī)，如：以太網(wǎng)交換機(jī)，不同之處在于：
　?、貱MTS是一個(gè)射頻器件（RF），而以太網(wǎng)交換機(jī)則是處理基帶信號(hào)。
　?、贑MTS管理所管轄的所有CM，而以太網(wǎng)交換機(jī)沒(méi)有從屬關(guān)系。
　　CMTS的管理包括
　　•通信業(yè)務(wù)的管理，即交換，所有的CM通信均需通過(guò)CMTS。
　　•上行時(shí)隙管理，每一時(shí)刻只允許一個(gè)CM發(fā)送信號(hào)，以避免碰撞。
　　•時(shí)延管理，同步。
　　•功率管理，CM與CMTS的距離有遠(yuǎn)有近，在到達(dá)CMTS入口處的功率必須相同。
　　•網(wǎng)絡(luò)管理， 采用SNMP協(xié)議。
　　•信號(hào)質(zhì)量管理QoS。
　　DOCSIS系統(tǒng)亦稱(chēng)為CM系統(tǒng)。Docsis標(biāo)準(zhǔn)是目前唯一的有線電視數(shù)據(jù)傳輸國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，是真正的三網(wǎng)合一的寬帶標(biāo)準(zhǔn)，一根電纜進(jìn)戶(hù)按頻分復(fù)用方法，包含了廣播DVB和IP兩種信號(hào)，而其它的雙向方案都是廣播和IP兩種標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)在結(jié)構(gòu)上捆綁在一起，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
　　DOCSIS系統(tǒng)目前是有線電視寬帶網(wǎng)的主流技術(shù)，在北美占用戶(hù)數(shù)的50%以上。

二、DOCSIS 系列標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展
　　1998年3月公布DOCSIS 1.0版本
　　1999年3月公布DOCSIS 1.1版本
　　2002年1月通過(guò)DOCSIS  2.0版本 
　　2006年6月通過(guò) DOCSIS 3.0版本
　　DOCSIS 1.0和DOCSIS 1.1  屬第一代標(biāo)準(zhǔn)
　　DOCSIS 2.0屬第二代標(biāo)準(zhǔn)
　　DOCSIS 3.0 屬第三代標(biāo)準(zhǔn)
　?、?nbsp;DOCSIS 1.0 規(guī)定了CM和CMTS通信的基本規(guī)則體系架構(gòu)。
　　•在物理層面上，是一連串的突發(fā)脈沖，所謂突發(fā)脈沖，即在一定時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)送射頻調(diào)制的信號(hào)，這信號(hào)由某一個(gè)CM發(fā)送，發(fā)送完畢接下來(lái)可能由其它CM來(lái)發(fā)送信號(hào)，因此稱(chēng)為突發(fā)信號(hào)，突發(fā)信號(hào)與連續(xù)信號(hào)是相對(duì)的。物理層中包括了調(diào)制格式、符號(hào)率、前向糾錯(cuò)，突發(fā)保護(hù)間隔、前導(dǎo)碼等等規(guī)定。
　　•在數(shù)據(jù)鏈路層中，從基帶信號(hào)上看是一連串的微時(shí)隙，以便精確定時(shí)，數(shù)據(jù)鏈路層中包括了MAC幀結(jié)構(gòu)，MAC管理報(bào)文結(jié)構(gòu)。同步，下行TDM和上行TDMA機(jī)制，初始化過(guò)程，UCD，MAP報(bào)文，測(cè)距，信道編碼，信道識(shí)別，間隔使用碼IUC以及文件配置和IP連接等規(guī)定。
　　•在業(yè)務(wù)層面，DOCSIS信號(hào)采用是業(yè)務(wù)流型式，每一個(gè)信號(hào)都有自己的業(yè)務(wù)流標(biāo)識(shí)。
　?、?nbsp;DOCSIS 1.1，在DOCSIS 1.0的基礎(chǔ)上對(duì)QoS進(jìn)行了改進(jìn)，特別對(duì)支持大規(guī)模VOIP和其它對(duì)延時(shí)敏感的應(yīng)用提供了必要改進(jìn)，如果說(shuō)DOCSIS 1.0可以上網(wǎng)，則DOCSIS 1.1不僅可以上網(wǎng)還能打電話。
　　③ DOCSIS 2.0
　　DOCSIS 2.0引入了ATDMA和SCDMA機(jī)制。
　　ATDMA為高級(jí)時(shí)分多址，SCDMA為同步碼分多址，兩者均用于上行通道信號(hào)傳輸。
兩者的引入大大降低了上行信號(hào)的信噪比要求，有助于實(shí)現(xiàn)上行帶寬的增加和上行速率的增加。
　　上行速率增加5.12 Msymbols/s一檔，調(diào)制方式增加了32 QAM和64 QAM兩檔，上行信號(hào)的信噪比要求降低將大大改進(jìn)上行噪聲免疫能力，或者說(shuō)一個(gè)光節(jié)點(diǎn)能容納更多的用戶(hù)。
　?、?nbsp;DOCSIS 3.0
　　DOCSIS 3.0主要采用了“頻道捆綁”技術(shù)，大大提高了上行和下行速率和帶寬，例如四個(gè)頻道捆綁在一起，下行速率可達(dá)213Mb/s，上行速率可達(dá)160Mb/s，今后還可以提高，實(shí)現(xiàn)了寬帶的要求。如果說(shuō)DOCSIS 1.0實(shí)現(xiàn)了上網(wǎng)要求，DOCSIS 1.1實(shí)現(xiàn)了打IP電話的要求，則DOCSIS 3.0則實(shí)現(xiàn)了IPTV和VOD的要求。

三、DOCSIS 3.0的核心技術(shù)
　　DOCSIS 3.0采用模塊式CMTS即M-CMTS，以及采用Edge QAM調(diào)制器，即EQAM。
　　EQAM是從M-CMTS中提出部分功能，首先EQAM具有調(diào)制功能，將信號(hào)調(diào)制到射頻（RF）上去、并且一個(gè)輸出口可以包括幾個(gè)頻道的QAM信號(hào)，每個(gè)頻道的調(diào)制方法可以不同，其次EQAM的輸入是以太網(wǎng)信號(hào)，EQAM具有基帶信號(hào)的處理能力，例如同步，多信道對(duì)M-CMTS同步不像單個(gè)CMTS那么容易，EQAM有定時(shí)接口（DTI）直接與定時(shí)服務(wù)器鎖定。
　　同時(shí)在DOCSIS 3.0中，數(shù)據(jù)幀（DOCMAC）和數(shù)字視頻信號(hào)可間插使用，它們之間的不同之處在于交織深度，這一點(diǎn)也可由EQAM來(lái)完成，圖1為M-CMTS及其接口的邏輯圖。

　　 
　　　　　　圖1 模塊式CMTS及其接口的邏輯視圖
 
　　“頻道捆綁”在物理層和MAC層中完成。圖2示出了其原理圖。例如圖中示出了四個(gè)頻道的捆綁，在物理層，即在DOCSIS Network中需要有四個(gè)8MHz的QAM調(diào)制的頻道，以保證帶寬要求，但信號(hào)的分配和調(diào)度是在MAC層完成的。流捆綁器（Flow Bonder）用以調(diào)度分配信號(hào)之用，這樣就不會(huì)造成有的頻道未填滿，而另一頻道擁擠不勘的局面，有利于頻帶利用率的提高。在下面CM方面，F(xiàn)low Bonder可以讓用戶(hù)識(shí)別和接收所需的節(jié)目，因?yàn)樵贛AC幀的報(bào)頭中有頻道符號(hào)以資區(qū)別。

　　 
　　　　　　圖2 “頻道捆綁”原理圖