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雙向HFC解決方案

1.1概述
       有線電視網絡核心的資源之一是同軸電纜入戶,對于一個860MHz的HFC網絡,其接入下行帶寬在采用64QAM調制方式時為3.5Gbps,采用256QAM調制方式時為5Gbps, 1024QAM時為6.25Gbps。對于一個光節點覆蓋500戶的HFC網絡,在上述三種調制方式下的網絡帶寬全部用于點對點的業務戶均帶寬分別為7Mbps、10Mbps和12.5Mbps。因此,在光纖入戶尚未實現前,利用同軸電纜入戶傳輸寬帶數據的接入方式是有線電視運營商進行寬帶服務的選擇之一。
       為規范基于雙向HFC的寬帶接入,美國有線電視網絡運營商、主流有線電視設備供應商、電視工業研究機構等于1998年組建成立非贏利組織CableLabs,CableLabs主要研究新的廣播電視技術,發布規范、認證產品。CableLabs先后發布了DOCSIS1.0、DOCSIS1.1、DOCSIS2.0、DOCSIS3.0 等基于雙向HFC的寬帶接入規范。DOCSIS1.0定義有線電視網絡寬帶接入的系統框架、射頻接口、系統網絡側接口、系統用戶側接口、數據安全接口、網絡管理接口等規范,實現了系統前端、終端、服務管理系統的設備兼容,極大地促進了有線電視寬帶接入的發展。     DOCSIS1.1在此基礎上,增加了DOCSIS協議鏈路層的帶寬保障機制等功能,使得有線電視寬帶接入在共享帶寬機制下,具備提供高速數據、電話等多業務服務能力。DOCSIS2.0引入了先進的物理層調制和多址訪問技術,使得有線電視網絡寬帶接入的帶寬、特別是回傳帶寬大為增加,提供電話等對稱性業務能力大大加強,DOCSIS3.0增加了信道捆綁技術、Ipv6支持、強化了安全和運營支撐等,使得有線電視網絡數字媒體業務、數據業務、語音業務在信道、媒體流格式上統一起來,提高了寬帶接入帶寬,達到千兆級水平,同時,促進了數字媒體設備與寬帶接入設備的融合,降低了網絡的帶寬成本。
1.2技術原理
       Cable Modem接入方式的物理基礎是雙向HFC網絡,通過增加前端設備CMTS和用戶端設備Cable Modem實行數據業務。CMTS是作為前端路由器、交換機與CATV網絡之間的連接設備,而CM是通過CMTS與廣域網(Internet)實現連接。
       系統采用上、下行非對稱信道的傳輸方式,在HFC網絡下行帶寬A波段(GY/T106-1999)的電視頻道中劃分出一條到多條8MHz帶寬信道,用于以廣播形式的下行數據發送。當信號采用256QAM(正交調幅)調制方式時,每個8MHz帶寬信道最高速率可達51Mbps(REED-SOLOMON編碼后)。上行數據通過5~65MHz進行回傳。系統中上下行使用不同的頻率,因此網絡中上下行都可以實現放大,可以在多級放大器的網絡中實現雙向業務。
CMTS(Cable Modem Termination System)——CMTS作為系統的核心,它提供對Cable Modem的SNMP接口,對節點內所有Cable Modem進行注冊登錄、管理和控制。對數據進行調制和解調,通過FE或GE接口與骨干網相連,接入Internet。接入管理系統一般由TFTP服務器、DHCP服務器、TOD服務器等設備組成。
1.3C-DOCSIS技術介紹 
       C-DOCSIS是在原DOCSIS技術基礎上省掉了路由匯聚、接入認證、簡化物理層協議、省去高密度IPQAM及國產化降成本;
       C-DOCSIS系統是將ITU-TJ.222物理層與數據鏈路層的接口從分中心機房下移至有線電視光節點是一個二層鏈路系統,可以通過EPON/GPON   連接分前端;C-DOCSIS可實現寬帶低成本接入要求,業務承載采用盡力而為的業務。
       支持同時轉發IPV4和IPV6數據包并支持單播、組播功能,具備廣播抑制功能;支持CM以及CPE協議報文的轉發,支持DHCP中繼功能。
1.4系統方案圖

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