DOCSIS与C-DOCSIS技术.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2012/7/13,#,DOCSIS,与,C-DOCSIS,技术,唐明光,中广协会技术工作,委员会,2012.7.15,青岛市,1,、,DOCSIS,的不同版本,DOCSIS,1.0,射频借口规范,1.0,操作支持系统接口,(OSSI)1.0,基线加密接口规范,(BPI),CM,终端系统网络侧接口规范,CM,到用户端设备接口,(CMCI),电缆电话回传接口规范,测试方法,1.0,DOCSIS 1.1,射频接口规范,1.1,操作支持系统接口,(OSSI)1.1,基线加密接口规范,+(BPI+),CM,终端系统网络侧接口规范,CM,到用户端设备接口,(CMCI),DOCSIS 1.1 CMCI,测试方法,DOCSIS 1.1 RFI,测试方法,DOCSIS 2.0,DOCSIS,介绍,2,、各个版本间有什么区别,DOCSIS1.0,实现了在有线电视网上传输双向信号，,1.0,的产品在数百个有线电视网上使用,DOCSIS1.1,对,1.0,的最大改进是增加了,QOS,服务保证，使得在有线网中实现,VoIP,有了保证，,CableLabs,专门成立了,PacketCable,工作组进行这方面研究，,目前北美,有线网中电缆电话,已经大规模,应用,DOCSIS2.0,对,1.1,的改进全部是在物理层，上行使用了,S-CDMA,和,A-TDMA,技术，使上行的数据速率提高到了,30Mbit/s,（,DOCSIS1.0,是,5Mbit/s,，,1.1,是,10Mbit/s,）。采用,S-CDMA,技术可以降低对上行信号的载噪比要求，对付噪声比较有效（当然是以降低数据速率为代价）,版本,重点,优点,/,服务,DOCSIS 1.0,(5 Mbps u/s),被普遍应用,国际标准,高速数据,互联网接入,DOCSIS 1.1,(10 Mbps u/s),QoS,更好的带宽利用效率,预均衡,增强的操作系统支持接口,增强的安全性,服务分等级,双倍速率,更低的运营成本,DOCSIS 2.0“,高级物理层”,(30 Mbps u/s),上行使用了,S-CDMA,或者,A-TDMA,上下行速率对称,更高的上行速率,DOCSIS,不同版本总结,3,、,DOCSIS,系统参考模型,Internet,骨干网,本地,服务,设备,LAN,CMTS,网络终端,调制,解调,混合器,分路器,光发,光收,光节点,安全和接入控制器,前端,CPE,数字电视信号,上行信号,电缆网络,远程服务设备,操作支持服务器,HFC,网,络平台,CM,下行,=54 MHz,上行,=42 MHz,Cable Modem,到,CPE,接口,(CMCI),电缆调制解调器,射频端接口,操作支持接口系统,(OSSI),基线加密系统,(BPI),电缆调制解调器终端系统 上行,RF,信号接口,电缆调制解调器终端系统下行,RF,信号接口,CM,终,端系统,网络侧,接口,(CMTS,-NSI),4,、,DOCSIS,协议模型,通用的应用层协议,通用的传输层协议,通用的网络层协议,DOCSIS,专门定义的协议,DHCP TFTP SNMP SMTP,TOD HTTP FTP Telnet,物理层,UDP,TCP,下行,传输,汇聚子层,(MPEG-2),IP,协议,数据链路加密,媒质接入控制,DOCSIS,协议栈,OSI Stack,Data-Over-Cable Interface Specifications,CMTS-NSI,Interface to/from WAN,PHY Layer,Data,Link,Layer,Forwarding,IP,802.2/DIX LLC,Link Security,DOCSIS MAC,Cable PMD,CMCI,Interface,to/from Customer,Premises Equipment,U/S TDMA(minislots),D/S TDM(MPEG),Cable Transmission Network,Cable Modem Termination System,Cable Modem(Ethernet CMCI),Physical,Data,Link,Network,Transport,Higher Layers,802.3,10 Base-T,802.2/DIX,LLC,802.1d,Bridging,IP,802.2/DIX LLC,Link Security,DOCSIS MAC,Cable PMD,IP,802.3/DIX,MAC,U/S TDMA(minislots),D/S TDM(MPEG),TCP/UDP,Applications,DOCSIS,Control,Messages,TCP/UDP,TCP/UDP,Applications,Management only,Data,DHCP,TFTP,SNMP,Security,Mgmt,Applications,DHCP,TFTP,SNMP,Security,Mgmt,IP,DOCSIS,制定了什么,IP,协议现在已经发展得很,成熟，,被大量地应用，,DOCSIS,在网络层上完全采用了,IP,协议,，这样可以很好地和支持,IP,协议的设备兼容,在数据链路层上分了三个子层，逻辑链路控制子层、逻辑链路安全子层和介质访问控制子层。逻辑链路控制子层采用了以太网的标准，,DOCSIS,制定了逻辑链路安全子层、介质访问控制子层（,MAC,）的协议,DOCSIS,在物理层上定义了两个,子层,：,下行,传输汇聚子层,，任务是将以太网帧封装成,MPEG-2,数据帧，在,HFC,网络上,传输；,物理,媒体子层,，定义,CM,和,CMTS,的互操作性，制定了物理层传输的,TDMA,和,S-CDMA,标准,5,、,DOCSIS,标准的优点,1,）内部和,IP,完全兼容,2,）和,DVB,传输格式兼容,3,）支持,QoS,扩展,4,）建立在广电网现有基础设施上，分摊的建设和维护成本低，有利于长期经营,通过,CableModem,系统，用户可以在有线电视网络内实现国际互联网访问、,IP,电话、视频会议、视频点播、远程教育、网络游戏等,功能。,6,、采用,DOCSIS,的双向,HFC,网络中的设备,物理层,(L1),数据链路层,(L2),网络层,(L3),光纤,电缆,光节点,放大器,CM/CMTS,CMTS/,路由器,7,、一个完整的,CM,系统的组成,要,实现一个完整的,CM,系统，仅仅,有,CM,和,CMTS,是不够的，还需要一些辅助,设备。,1,）,DHCP,（动态主机配置协议）服务器,在,CM,和,CMTS,通信的时候,，要,对每个,CM,和,CM,所带的,CPE,分配,一个,IP,地址，作为,网络上的唯一,标识,。,因此，需要,DHCP(,服务器,),，为,每个设备分配一个,IP,地址。,2,）,TFTP(,简单,文件传输协议,),服务器,CM,在获得,IP,地址后，就拥有在网络中的唯一标识。,CM,要能够正常运行，还需要一些配置文件，这些配置包括分配的带宽、优先权、,SNMP,的设置、提供的服务类型等等，所有的这些都必须从,TFTP,服务器,上获得。,3,）,TOD,（时间服务器）,CM,需要保存一部分日志信息，例如加电时间，工作频点，通信中发生的错误等等，这些日志文件需要加时间标记，以备对错误进行诊断，这就需要一个,TOD,服务器,，作用是为,CM,提供当前的时间。当然这个服务器不是必须的。没有,TOD,，,CM,可以正常上线工作，只是,CM,的系统日志等信息里时间项不是当前时间。,一个基本的,CM,系统图,广域网,地址池,选项,CM,配置文件,CM,配置文件,CM,配置文件,第三层网络,交换机,第二层,网络,第三层,网络,第三层,网络,8,、,DOCSIS3.0,简介,DOCSIS,3.0,包含以前版本的功能，具有以下主要特点：,1,）下行,通道绑定多个接收通道：,DOCSIS 3.0,的引入使一个,CM,能够同时接收多个通道。下行通道绑定是指（在,MAC,层）在多通道中将数据包排定为单一的服务流的能力。下行通道绑定技术大大提高了,CM,下行数据传输速率的峰值。,2,）上行,通道绑定多重传输通道：,DOCSIS 3.0,的引入使一个,CM,能够同时通过多个传输通道传输。上行通道绑定是指将多通道上行服务流排定为单一的服务流的能力。上行通道绑定提高了,CM,上行数据传输速率的峰值。,DOCSIS 3.0,还增加了其他上行功能，改善了上行效率。,如上图所示，,120Mbps,的数据被使用“信息包绑定（,Packetbonding,）”技术分成四个,30Mbps,的数据流（不能大于,30Mbps,），通过四个绑定在一起的电视频道进行传输，在接收端通过使用“信息包绑定”技术把四个,30Mbps,的数据流整合还原成,120Mbps,的数据。这样它的传输能力将是原来使用单一电视频道传输的,4,倍以上。如下图,DOCSIS3.0,信号的频谱图所示。,由于,DOCSIS 3.0,标准规定绑定在一起的频道不能低于,4,个，,DOCSIS 3.0,的下行速率起点规定为,160Mbps,，而上行速率为,120Mbps,，并且还可以通过增加绑定的频道数量来提高上、下行的传输速率。,DOCSIS3.0,标准在传输通道中采用了多个频道的绑定技术，在数据传输中则采用了信息包的绑定技术，这些新技术无疑为,DOCSIS3.0,标准的传输速率带来了飞跃的发展。,3,）,IPv6,是,DOCSIS 3.0,推出的内置支持版本：,随着互联网的飞速发展，原有的,IPv4,技术已经不能满足应用的需要，所以采用了更新的,IPv6,技术。,DOCSIS3.0,标准也顺应时代发展的需要，将,IPv6,技术融合到标准之中。,DOCSIS3.0,标准不仅支持原有的,IPv4,技术，而且还能支持新一代的,IPv6,技术，,DOCSIS3.0,标准的设备在这方面的测试结果是令人满意的。,DOCSIS 3.0 CM,既可以使用,IPv4,地址，也可以使用,IPv6,管理地址，或两者兼用。此外，,DOCSIS 3.0,CM,可以将,IPv6,与电缆调制解调器（,CPE,）后台设备,进行透明连接，支撑高质量的服务和过滤功能。,4,）特定,源组播：,DOCSIS 3.0,支持,IP,特定源组播到,CPE,的传输。,DOCSIS 3.0,采取了新的方式实现这一传输，而没有采用扩展电缆调制解调器,IP,组播协议认知的方式。对,IP,组播的所有认知被转移到了,CMTS,，并在,CM,和,CMTS,之间重新确立了,DOCSIS,第二层组播控制协议，与下行通道绑定协调一致，为今后的组播应用提供了效率和扩展支持。,5,）组播,的高质服务：,DOCSIS 3.0,确立了一个标准的机制用以保证,IP,组播的服务质量。它为组播流量引入了“服务流”的概念，用于区分服务类别,，,定义高质服务参数。,6,）物理层,频率范围扩展：,下行,扩展到,1 GHz,的同时，上行已增至,85,兆赫。,7,）,MAC,层改善：,新增,了拓扑和模糊度解决方案，,MAC,初始化已得到改善，增加了,DOCSIS,路径验证网络以及,CM,状况和控制功能。,8,）管理,的改善：,增加,了,CM,诊断日志、增强型信号质量监测系统以及服务统计系统。,9,）安全,方面的改进：,128,位,AES,增强型通道加密技术取代了目前的,DES,系统。,DOCSIS,3.0,标准的新功能,DOCSIS,版本,DOCSIS 1.0,DOCSIS 1.1,DOCSIS 2.0,DOCSIS 3.0,宽带上网业务,分级业务,IP,电话业务,视频会议业务,商用业务,漫游业务,视频娱乐业务,Cable Modem,VoIP,电话（,MTA,）,用户网关,可视电话,移动设备,IP,机顶盒,C-DOCSIS,技术,1,、,C-DOCSIS,简介,深圳天威视讯公司于,2009,年提出,Mini-CMTS,的网络架构，,Broadcom2010,年发布了,DOCSIS-Eoc,的产品设想。,1,）,C-DOCSIS,基于同轴电缆入户，兼容已有,DOCSIS,的标准终端，,2,）,大带宽接入，接入带宽不低于光纤到户方案（终端采用,DOCSIS2.0 CM,可达下行,/,上行,:50M/20M;,终端采用,DOCSIS3.0 CM,可达下行,/,上行,:200M/80M,），实现接入带宽及业务的平滑升级；,3,）,结合无源光网络的技术优势，实现信号的光进铜退，优化了网络架构，大大减轻了有线电视分机房的空间及供电压力；,4,）,网络适应性良好；,5,）,具备完善的端到端多业务,QoS,保障；,6,）,具备完善的业务、设备、运行运营体系。,2,、,C-DOCSIS,承载的业务需求,1,）,尽力而为的业务,网络,提供双向支持，用户通过竞争请求获取系统剩余带宽，网络尽最大努力来传输业务。例如互联网访问、邮件收发、文件下载等业务,。,2,）,保证下行带宽的非实时业务,网络提供双向支持，保证下行带宽，支持恒定带宽，对传输时延和抖动要求低。例 如,VPN,业务、需要大带宽的,FTP,等业务。,3,）,保证,上下行,带宽的,非实时业务,网络,提供双向支持，保证较高的上下行带宽和较低的丢包率，对传输时延和抖动要求低。例如基于,P2P,技术的文件下载及相关应用业务,。,4,）,保证下行,带宽的,实时业务,网络,提供双向支持，保证较高的下行带宽和较低的传输时延及抖动，支持恒定带宽 或可变带宽，对上行带宽要求较低。例如视频点播、互动电视、,IPTV,、时移电视和录播电视 等业务种类。,5,）,保证上下行,带宽的,实时业务,网络,提供双向支持，保证较高的上下行带宽和非常低的传输时延及抖动，支持恒定带宽或可变带宽。例如,VoIP,、视频电话、视频会议、即时通信,IM,、视频监控、在线游戏等新通信业务。,3,、,C-DOCSIS,技术方案,CMC,为,DOCSIS EoC,头端，融合了,ONU,和,CMTS,技术，支持光纤通信的,EPON,接口、支持同轴网络射频通信的,DOCSIS,接口、支持,DOCSIS 2.0,及,3.0,的,Cable Modem,。,1,）,PHY,与,MAC,层参数,1,支持,DOCSIS,用户端设备,DOCSIS 2.0/3.0,用户数（每个光网络单元）,=200,每个,EPON,光线路终端的同轴缆媒体转换器数,=5,业务流数,=500,上行调制,SCDMA,上行调制阶数,QPSK,、,16,、,32,、,64,、,128,和,256 QAM,上行符号率,1.28,、,2.56,和,5.12 x 10,6,符号,/,秒,每信道上行比特率,=40 Mbps,捆绑的上行线路数,=4,上行汇聚比特率,=160 Mbps,上行接收器功率（,4,条捆绑线路）,1.280 x 10,6,符号,/,秒：,-13,至,+17dBmV,2.560 x 10,6,符号,/,秒：,-10,至,+20 dBmV,5.120 x 10,6,符号,/,秒：,-7,至,+23 dBmV,上行频率范围,4,至,65MHz,下行调制阶数,64,、,256,和,1024 QAM,下行信道带宽,附件,A,（,QAM 64,和,256,）,附件,B,（,QAM 64,、,256,、,512,、,1024,）,PHY,与,MAC,层参数,2,每信道下行比特率,=50 Mbps,捆绑的下行线路数,=8,or 16,下行汇聚比特率,=400 Mbps or,800 Mbps,下行功率（,8,条捆绑线路）,每线路,+50 dBmV,下行频率范围,50,至,862MHz,4,、,C-DOCSIS,产品解决方案（与,CMTS,的区别）,1,）,DOCSIS EoC,必须支持,SCDMA,DOCSIS 2.0,和,DOCSIS 3.0,在物理层传输中可使用,SCDMA(,同步码分多址接入,),和,ATDMA(,高级时分多址接入,),两种模式。为达到最优化以及控制成本，,DOCSIS EoC,必须支持,SCDMA,，放弃支持,ATDMA,。,2,）取消,MAC,层的,PHS,净负荷标头抑制,(PHS Payload Header Suppression,）通过压缩,IP,包的,TCP,部分的域范围，再在接收端插入这些信息以提高网络效率。,PHS,是在,DOCSIS 1.0,中提出的，用于上、下行带宽受限的情况下，对于如语音等小包传输可以提升传输效率。随着设备的改进和,DOCSIS 2.0/3.0,对带宽的提升，,PHS,的好处在减少。为控制成本，取消支持,PHS,。,3,）取消,MAC,层的逻辑通道,DOCSIS 2.0,增加了逻辑通道使得,ATDMA,和,SCDMA,能在同一个物理通道上运行。为控制成本，,DOCSIS EoC,可以只支持,SCDMA,的运行，取消支持逻辑通道。,4,）选择仅支持基于,DES,的,BPI,AES,是在,DOCSIS 3.0,的,BPI,中增加的加密技术。,DOCSIS 2.0,中的,BPI,使用的是,DES,数据加密技术；为控制成本，仅支持基于,DES,的,BPI,。,C-DOCSIS,的应用场景,每用户带宽需求,带宽需求,渗透率,并发率,业务带宽,户均静态流量,HDTV,70%,50%,10M/512K,3.5M/180K,高清视频通信,40%,10%,5M/5M,0.2M/0.2M,网络游戏,50%,10%,1M/1M,50K/50K,IP,话音,50%,10%,100k/100k,5K/5K,高速上网,50%,10%,6M/2M,0.3M/0.1M,合计,22M/8M,4M/0.5M,C-DOCSIS,的应用场景,户均网络总带宽需求为下行,4M,上行,0.5M,，而,CMC,带宽能力为下行,800M,上行,160M,，接入终端能力为,200,个，故可支持约,100,户用户，因此，,CMC,适合于高层楼宇的,FTTB,应用场景。,CMC,的组网可以采用将光节点的光纤延长到楼道，也可以将,CMC,安装在野外光节点位置。,小结,C-DOCSIS,产品研制的厂家有中兴通讯、华为、数码视讯等。目前已有产品问世。如数码视讯旗下的,鼎点视讯,的,CC8800,系列产品,。一再江苏昆山市试用。,我们等待它的成功。,谢 谢,