DOCSIS技術(shù)

　　Cable Modem的通信和普通Modem一樣，是數(shù)據(jù)信號在模擬信道上交互傳輸?shù)倪^程，但也存在差異，普通Modem的傳輸介質(zhì)在用戶與訪問服務(wù)器之間是獨(dú)立的，即用戶獨(dú)享傳輸介質(zhì)，而Cable Modem的傳輸介質(zhì)是HFC網(wǎng)，將數(shù)據(jù)信號調(diào)制到某個傳輸帶寬與有線電視信號共享介質(zhì)；另外，Cable Modem的結(jié)構(gòu)較普通Modem復(fù)雜，它由調(diào)制解調(diào)器、調(diào)諧器、加/解密模塊、橋接器、網(wǎng)絡(luò)接口卡、以太網(wǎng)集線器等組成，它無須撥號上網(wǎng)，不占用電話線，可提供隨時在線連接的全天候服務(wù)。目前Cable Modem產(chǎn)品有歐、美兩大標(biāo)準(zhǔn)體系，DOCSIS是北美標(biāo)準(zhǔn)，DVB/DAVIC是歐洲標(biāo)準(zhǔn)。

　　DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)

1995年11月，美國主要的有線電視經(jīng)營商和研究機(jī)構(gòu)CableLabs發(fā)起MCNS（Multimedia Cable Network System，多媒體電纜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)）合作組織，目的是建立一整套協(xié)議以在HFC網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行高速雙向數(shù)據(jù)傳輸，為用戶提供Internet等服務(wù)，同時使各個廠家的CM產(chǎn)品具有充分的兼容性。該組織于1997年3月頒布了應(yīng)用于HFC網(wǎng)的有線傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范（Data Over Cable Service Interface Specification，DOCSIS），定義如何通過電纜調(diào)制解調(diào)器提供雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。MCNS的DOCSIS1.0標(biāo)準(zhǔn)于1998年3月獲得ITU通過，成為國際標(biāo)準(zhǔn)ITU-TJ.112B。為了能夠進(jìn)入歐洲市場，MCNS制訂了適應(yīng)歐洲情況的EuroDOCSIS。該標(biāo)準(zhǔn)的MAC層協(xié)議與DOCSIS1.0/1.1是一致的，只是物理層采用了歐洲關(guān)于頻帶劃分等方面的規(guī)定。DOCSIS1.0和Euro_DOCSIS1.0的后續(xù)版本分別是DOCSIS1.1和Euro_DOCSIS1.1，是為IP電話和其他對時間要求苛刻的業(yè)務(wù)提供標(biāo)準(zhǔn)，并對1.0版本中的QoS的功能進(jìn)行了擴(kuò)展，提供極強(qiáng)的誤碼前向糾錯能力，并使Cable Modem系統(tǒng)具有更強(qiáng)的信道傳輸和抗HFC網(wǎng)絡(luò)回傳噪聲的性能。2002年11月又推出了DOCSIS2.0版本，采用了A-TDMA（高級時分復(fù)用技術(shù)），提高了上行數(shù)據(jù)速率，但下行速率不變。2008年4月推出DOCSIS3.0版本，增加通道綁定，IPv6支持,增強(qiáng)的IP組播等。

　　標(biāo)準(zhǔn)組成

SP-CMCI：Cable Modem與CPE之間的接口協(xié)議SP-CMTS-NSI：CMTS與數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的接口協(xié)議SP-RFI：射頻接口協(xié)議（CMTS和CM與有線電視網(wǎng)之間）SP-CMTRI：CM與電話回路的接口協(xié)議（基于單向傳輸?shù)挠芯€電視網(wǎng)使用）SP-OSSI：操作支持系統(tǒng)協(xié)議SP-DBS：數(shù)據(jù)安全協(xié)議DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)主要支持在計算機(jī)網(wǎng)與有線電視網(wǎng)之間，以及有線電視前端（或HFC的光節(jié)點）與用戶之間實現(xiàn)IP數(shù)據(jù)包的傳輸。其中，CMTS（Cable Modem Termination System）屬于頭端（局端）設(shè)備，可部署在有線電視網(wǎng)絡(luò)的前端，也可以部署在雙向HFC網(wǎng)絡(luò)中的光節(jié)點。它在數(shù)據(jù)網(wǎng)與HFC網(wǎng)之間起網(wǎng)關(guān)的作用；CM（Cable Modem）是終端設(shè)備，介于HFC網(wǎng)與用戶端設(shè)備（CPE：Customer Premise Equipment）之間；CPE包括PC機(jī)、IAD、工作站、網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)等。

　　背景信息

歐、美兩大標(biāo)準(zhǔn)體系的頻道劃分、頻道帶寬及信道參數(shù)等方面的規(guī)定，都存在較大差異，因而互不兼容。北美標(biāo)準(zhǔn)是基于IP的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，側(cè)重于對系統(tǒng)接口的規(guī)范，具有靈活的高速數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)勢；歐洲標(biāo)準(zhǔn)是基于ATM的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，側(cè)重于DVB交互信道的規(guī)范，具有實時視頻傳輸優(yōu)勢。從目前情況看，兼容歐洲標(biāo)準(zhǔn)的Euro DOCSIS1.1標(biāo)準(zhǔn)前景看好，我國信息產(chǎn)業(yè)部-CM技術(shù)要求（征求意見稿）類似于這一標(biāo)準(zhǔn)。Cable Modem的技術(shù)實現(xiàn)一般是從87 MHz-860MHz電視頻道(歐洲標(biāo)準(zhǔn)，美洲標(biāo)準(zhǔn)為50MHz-860MHz)中分離出一條6MHz或8MHz的信道用于下行傳送數(shù)據(jù)。通常下行數(shù)據(jù)采用64QAM（正交調(diào)幅）調(diào)制方式或256QAM調(diào)制方式。上行數(shù)據(jù)一般通過5 MHz-65 MHz之間的一段頻譜進(jìn)行傳送，信道寬度一般為：6.4MHz,3.2MHz,1.6MHz,為了有效抑制上行噪音積累，一般選用QPSK調(diào)制（QPSK比64QAM更適合噪音環(huán)境，但速率較低）。CMTS（Cable Modem的前端設(shè)備）與 CM（Cable Modem）的通信過程為：CMTS從外界網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)幀封裝在MPEG2-TS幀中，通過下行數(shù)據(jù)調(diào)制（頻帶調(diào)制）后與有線電視模擬信號混合輸出RF信號到HFC網(wǎng)絡(luò)，CMTS同時接收上行接收機(jī)輸出的信號，并將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)幀給數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊。用戶端的Cable Modem的基本功能就是將用戶計算機(jī)輸出的上行數(shù)字信號調(diào)制成5 -65MHz射頻信號進(jìn)入HFC網(wǎng)的上行通道，同時，CM還將下行的RF信號解調(diào)為數(shù)字信號送給用戶計算機(jī)。Cable Modem的前端設(shè)備CMTS采用10Base-T，100Base-T等接口通過交換型HUB與外界設(shè)備相聯(lián)，通過路由器與Internet連接，或者可以直接聯(lián)到本地服務(wù)器，享受本地業(yè)務(wù)。CM（Cable Modem）是用戶端設(shè)備，放在用戶的家中，通過10Base-T接口，與用戶計算機(jī)相聯(lián)。