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浅谈HFC接入网和Cable modem技术

2/14/2005来源:视频通信人气:9978

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Cable modem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MCNS 3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。