浅谈HFC接入网和Cable modem技术

2019-11-03 10:28:40

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供稿：网友

浅谈HFC接入网和Cable modem技术 1 HFC的优势基于ip的核心技术进步已为Internet的迅猛发展提供了有力的支撑环境。但宽带多媒体接入网技术，由于其多样性，特别是经济条件的限制，目前还很难有各方面都令人满意的解决方案。接入网直接面向用户，量大面广，在网络基础设施中占50%的份额，因而如何保护原有投资又能适应技术不断进步，从而能为运营者提供更大的灵活性，最低的运营成本以及最大程度适应市场未来可能的变化，是发展宽带接入网的根本策略。首先，电信运营公司会十分关切其双绞线可能适应的技术范围，现在ITU已规定ADSL（非对称用户数字环路）在用户标准长度铜线环路达到7Mb／S的速率，而在很短的长度内（如305m）甚至VDSL（超高速数字用户环路）可达到51Mb人。但目前XDSL过高的价位在各种接入方案中尚处于劣势而未能获得广泛的应用。 90年代初开始，有线电视网特别是HFC网作为多媒体接入网就十分令人注目，其宽带介质特性基本满足人们低成本、可升级性和弹性过渡的要求。MCNS（多媒体电缆网络系统）标准化进程的加快和诸多网络制造商纷纷推出自己相应的前端和Cablemodem产品都显示了HFC在接入网中是很具有竞争力的解决方案。2 HFC网络中的宽带传输技术 2.1HFC的一般结构 HFC网络由光纤和同轴电缆混合组成，以分支和树型拓扑为特点。在树根处是CMTS（Cable modem终端系统），从CMTS到邻近的使用光纤，在光纤的末端是光节点，起光电转换的作用。同轴电缆作为馈电线从光节点连到用户，每个光节点下接500～2000户。 2.2 HFC传输技术 HFC采用射频调制的方式实现宽带传输，传输由CMTS集中控制。下行采用广播的形式。上行方向共享传输媒体，采用FDMA／TDMA接入方式。下行模拟视频采用旁路的形式送往标准电视机。数字信号须经过CM适配后才传给PC等数字设备。上行数字信号也是先经过CM的道配处理后再送入同轴电缆。CM对数字信号进行调制解调和同步处理。在上行方向，由于共享传输媒体，必须采取适当的措施以防止上行数据冲突。首先，FDMA技术的使用既增加了上行方向的容量，又避免了冲突。但是，如果将一个信道（频道）提供给单个链接，则会浪费信道内的通信容量。因此对各个信道又采用TDMA技术，将信道划分成时隙。上行帧由 DS（Data slots）和CS（Contention slots）两种时隙组成，它们的数量由CMTS决定。在CM处采用哪个频道哪个信道／哪些时隙完全由CMTS集中控制。为了各CM能准确地将数据送入规定的时隙，必须进行测距和同步。而CMTS如何进行上行带宽动态分配，需要各CM随时上报带宽申请信息。带宽申请信息使用CS上传。由于CS是多个CM竞争使用的，所以上传的带宽申请信息可能发生冲突而失败。失败后必须采用某种策略进行贯发，直到成功或最终抛弃相应的数据。 HFC网络提供双向带宽业务可采用两种方式：ATM传输和IP传输。为此，出现了两种相关标准：IEEE802.14和MCNS。IEEE802.14支持ATM传输，MCNS支持IP传输。最新的发展显示MCNS可能成为全球标准，下面我们重点介绍MCNS3有线电视Cable modem发展沿革有线电视网的网络拓朴很适应IP网，利用Cable modem把有线电视升级为双向网络，以实现高速多方式增值业务接入而成为宽带IP多媒体接入网，其最大竞争优势是能够经济有效地利用原有同轴电缆或HFC网络平台，能立竿见影提供多种高速增值业务，增加网络运营者的收入但是，在上行5～42MHZ频段中，5～20MHZ存在严重的漏斗噪声，此致绝大多数调制器厂商都不使用该频段，而且进一步要求网络运营者改造原有网络。这样一来，不仅耗资巨大，而且费工费时，等于重起炉灶，使得有线电视网宽带数据接人在诸多各具特色的接入方案中处于不利位置。首先是服务对象的定位，如采用的Internet接入主要是湖览业务，其显著特征是上／下行速率不对称，下载信息量大大高于上行信息，这就解决了上行频带相对不足的问题。或者干脆上行用电话线接入，而下行利用有线电视网，完全省去了双向改造。1997年底多媒体电缆网络系统（MCNS）提出的电缆网数据业务接口标准（DOCSIS1.0版本）正是基于这一指导思想。在DOCSIS1.0墨迹未干之时，已有一些厂家开始关注Cable mode的未来走向。对Web冲浪业务，市场庞大而分散，并不能给电缆网络运营者带来很大的效益。所以运营者的眼光已逐步放到商业市场上。集团用户在连VPN（虚拟专网）、IP电话、桌面现频系统等将是商业区的主流业务，他们要求网络提供双向高速数据流，并且保证服务质量QOS。因此，1998年上半年即提出了支持IP电话和QOS的DOCSIS1.1版式本的升级要求。1.l正式版本估计在2000年3月推出。MCNS／DOCSIS代表了Cable modem的技术规范。现又在研讨1.2版的工作。什么是DOCSIS1.2？主要表现在： *提高了DOCSIS1.1标准，增加了先进的上行物理层。 * 在任何平台上为IP电话提供高性能和高可靠性。 DOCSIS1.0和1.1与1.2之间的差别： DOCSIS1.0支持多厂家产品，用户在HFC网上得到IP服务。 DOCSIS1.1增加了服务，MAC的提高为QOS（服务质量）和动态控制先进的服务。 DOCSIS1.2增强了途径先进的DHY是适用多种途径最有力和高可靠及带宽。应用HFC网的Cable modem技术演进以DOCSIS1.2版本为标志而趋于成熟与完善，为我国有线电视网运营者提供了二次创业的机会，即从经营分配型视听业务而成为ISP，ICP的IT运营者。可以预见我国宽带多媒体接入网近几年内将会飞速发展，与我国发展迅速的高速光纤主干相配套，建成全国范围的HFC宽带信息已指日可待。

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