浅谈DOCSIS标准发展
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
在未来新一代的DOCSIS标准中,下行或上行考虑会用到更高速率的调制方式(如1024/256 QAM), 将采用更先进的Mac版本,优化的流媒体服务。将会更适应IPlV的规模应用,继续改进DOCSIS架构。
参考文献 1李强.DOCSIS标准的演进和未来的发展思考.网络技术,2009(3) 2金国钧.DOCSIS启示录。广播与电视技术+2007(2) 3 马乾.浅析DOGSIS标准及其演进.有线电视技术。2009(1)
Cable Modem的技术实现一般是从87—860MHz电视频道中分离出一条6MHz的信道用于F行传送 数据。通常下行数据采用64QAM(正交调幅)调制方式或256QAM调制方式。上行数据一般通过5~65 MHz 之间的一段频谱进行传送,为了有效抑制上行噪音积累,一般选用QPSK调制(QPSK比64QAM更适台噪 音环境.但速率较低)。C^ITs(cabIe Modem的前端设备)与CM(Cable Modem)的通信过程为:CMTS从外 界网络接收的数据帧封装在MPEG—TS帧中,通过下行数据调制(频带调制)后与有线电视模拟信号混合 输出RF信号到HFC网络.CMTS同时接收上行接收机输出的信号,井将数据信号转换成以太弼帧给数据 转换模城。用户端的Cable Modem的基本功能就是将用户计算机输出的上行数字信号调制成5-65MHz射 频信号进人HFC网的上行通道,同时,CM还将下行的RF信号解调为数字信号送给用户计算机。
230_
苇^届未、津、沪、瀹■全国城市有线t视技术甘耐全论文毒
浅谈DOCSIS标准的发展
中国传媒大学信息工程学院刘鹏管慧娟
摘l:丰i卉绍T OOCSIS杯《∞F±自发&UADocslS的¥境构成.对DOCSIS∞§聃段枉#*7详m∞R目 #W№.井H折TooCSlSm一步的&&方自。
*■}:DOCSIS标《滴进
第^届京、律、沪、瀹■全国诚市哼线电观娃术竹讨套论文集
_23
美标准.DVB/DAVIC是欧洲标准。 美,瞅两大标准体系的频道划分、频道带宽及信道参数等方面的规定.都存有较太差异,互相不兼容。
北美标准是基于lP的数据传输系统.侧重于对系统接口的规范.具有灵活的高速数据传输优势;欧洲标准 是基于ATM的散据传输系统,侧重于DVB交互信道的规范,具有实时视频传输优势。从目前情况看,兼容 殴洲标准的EaR DOCSISl 1标准前景比较被看好。
(2)DOCSISl 1
—232一
第八届京、津、沪、渝暨全国城市有线电视技术研讨会论文集
1999年4月,美国有线电视实验室(CableLabs)发表了DOCSISl.0标准的升级版本DOCSISl.1。 DOCSISl.1提供了改善业务的灵活性,在DOCSISl.0的基础上增加了对服务质量(QoS)和安全性的定义, 可以实现VoIP业务以及对数据的加密传输。支持数据、语音、游戏、流控制和设置请求策略。
1引言
有线电缆数据服务接口规范(DOCSIS,Dma-Over-Cable Sevice Interface Specificatiolm),是由美国有
线电视实验室般静有限公司(c眦L丑bs)制定的国际标准。DOCSIS定义了在有线电缆上提供数据服务所
需的通信和运营支撑的接口,它的1.0版为通过有线网络的高速数据通信奠定r基础。DOCSIS的制订使 得在现有的有线电视系统上进行高速数据通信成为可能。它被许多有线电视运营商采用,在现有光纤混合 同轴电缆(tiFC)的基础设施上提供互联网接^。
该标准向下对DOCSISl.0兼容,符合DOCsISl.1的设备和符合DOCSISl.0的设备可以协同使用;它为 多种服务如语音和流控制提供了增强的QoS,并在DOCSISl.0的基础上提高安全性和更快的上行数据传 输(平均为10Mbps)能力。
(3)DOCSIS2.0 2002年1月,Cable 12.b¥又公布了DOCSIS2.0标准。该标准规定,不需要对网络进行任何物理意义上 的建设就能在电缆网中大幅度提高数据传输速率。 DOCSIS2.0增加了应对对称服务需要的上行可靠性和数据吞吐量。与原有标准相比,DOCSIS2.0的上 行带宽有了很大的提高,上行调制方式由过去的最高支持16QAM达到最高支持64QAM,在SCDMA方式 下可达128QAM;上行带宽也由过去的最高3.2MHz提高到最高支持6.4MHz。使用增强的调制模式和改进 的差错更正机制为IP流量增加带宽,使得上行传输速率为30 Mbps,是DOCSISl.1的3倍、DOCSISl.0的 6倍。 在抗噪声性能上,DOCSIS2.0采用ATDMA和SCDMA,并提高纠错能力,增加均衡数到24TAP,使抗噪 性能有很大提高。 同样,DOCSIS2.0能够向后与DOCSISl.0和DOCSISl.1相兼容,实现协同操作。 (4)DOCSIS3.0 随着视频业务的发展,对下行带宽的需求量越来越大,采用原有方式带宽扩容成本较高。根据这一需 要,2007年推出了DOCSIS的3.0标准。为实现DOCSIS的新需求,一些新的规范被开发出来。分别是: DOCSIS3.0 MAC和上层协议接口规范(MULPI);DOCSIS3.0物理层接口规范(PHY);DOCSIS3.0运营支 持系统接口规范(OSSI);DOCSIS3.0安全规范(SEC)。其中,MULPI增补了以往的RFI规范,添加了新的 功能概念如组播,下行信道捆绑,上行信道捆绑,新的MAC和IPv6。PHY增补了以往的Rn规范,在M— CMTs规范中结合了DRFI规范。OSSI增补了以往的OSSI规范并增加了MIB。SEC通过增加新的安全功 能增补了以往的BPI+规范。 DOCSIS3.0提供了数据传输的增强功能。其中最值得注意的是通道绑定。上行通道绑定和下行通道绑 定技术为有线电视运营商提供了一个灵活的方式,可为用户提供超过160Mbps的下行速度,和超过 120Mbps的上行速度。另外,DOCSIS3.0除增加了通道绑定的功能外,还增加了管理性能、安全性、组播、 IPv6以及对时分复用业务的仿真实现。 其主要特点体现在如下几方面: (1)信道捆绑(Channel Bonding)
(2)DOCSIS协议层 DOCSIS出议层如图2所示。
目2 DOCSISBaidu NhomakorabeaN*
3 DOGSlS标准的演进
(1)DOCSISl 0 MCNS是由北美一些有线电视网络运营商和研究机构组成,目的是建立一整套协议以在HFC网络上 进行高速双向数据传输.为用户提供Internet等服务,同时使各个厂家的CM产品具有充分的兼容性。陵组
2 DOCSIS的系统构成
(1)DOCSIS系统一般包括:
d℃M艮电缆调制解谓器终端系统.位于前端
②电境弼络;
(乳M一电缆调制解调器,位于用户端。
目I DOCsISi#
DOCS峙CabIc M耐em系统的主要作用是在前端和用户端之问透明地传辖砰包。Cable Modem的通 信和普通Modem一样.是数据信号在模拟信道上交互传辖的过程,但也存在差异,普通Modem的抟输舟 质在用户与访问服务器之间是独立的,即用户独享传输舟质,而Cable Modem的传辖介质是HFC网,将数 据信号调制到某个传辅带宽与有线电视信号共享介质;另外,Cable Modem的结构较普通Modem复杂,它 由调制解调器、诲谐器、JB[I/解密模块、桥接器、同络接口卡、以太网集线器等组成,它无须拨号r网,不占用 电话线,可提供随时在线连接的全^候服务。目前Cable Modem产品有欧.美两大标准件系,DOCSIS是北
4 DOCSIS的未来展望
DOCSIS在广电网络中有广泛的应用,DOCSIS3.0的推出扩展了上下行的带宽,同时提供了对IPv6、组 播、专网业务、QoS、管理性能方面更好的支持,对于广电网络在增值业务方面的发展有很大意义。 DOCSIS3.0将能够使有线电视运营商直接与VDSL和nTx服务产品的电信公司竞争。并且提供了一个平 台,使有线电视的视频服务有可能完全IP化,从而电视服务全面走向IPlV。
DOCSIS标准最早的版本为1,0,于1997年公布,接下来在1999年4月修订为版车11,增加了 Service Flow和Qos(oIld时正Service)的特性。后来由于对如VolP等上下行流量对等的服务要求日益增 多,2601年12月份.DOCSIS 2.0推出.在幕种程度上增加了上行速率。最新推出的3.0版;#(2006年发布) 援大地增加了上、下行速率并且引^了对IPv6的支持。所有选磐DOCSIS的版本均保持了终端(C丑1)le Modem)和Cabk Model头端设备(Cable Model Tcimitation sptem)之间的交叉后向兼窨。
(4)安全性
第八届京、津、沪、渝暨全国城市有线电视技术研讨会论文集
-233一
增加Eae提前加密技术,使注册过程更有安全保障。 (5)支持IPv6
CM可选择的支持模式和双栈管理模式。 (6)增强的IP组播
所有绑定通道都可以传输组播信息(源域间组播、组播的QoS和授权)。 (7)管理扩展 IPDR(Intemet Protocol Detail Record),可按业务使用对用户做到精细计费。扩展的MIB库(较前一 版标准扩充了超过50%的MIB),更利于用户对设备的管理和控制,更完备的信号质量的监测和远程诊断。 可促进客户服务和维修。 上述特点使HFC网络能以较低的带宽成本持续扩容(下行容量可高达5Gbps),以增强其在三重业务 运营上的竞争力;并由于CM偈既可支持大量用户、满足用户的流量需求,还可对每个用户终端灵活地预 置IP地址进行管理、提供QoS支持,因而能使网络业务更安全可靠地运营。
下行速率可以达到160Mbps以上,上行速率可以达到120Mbps以上。 (2)上下行频率物理范围有所扩展
下行频率从750M可扩展到lGHz,上行频率范围从5~65MHz可扩展为5—85MHz。 (3)兼容性
3.0网络同样可以向下兼容使用2.0,1.1,1.0的Cable Modem,3.0的Cable Modem也可以在非3.0 的网络环境中使用。
主要特点:下行流龟建率在27~36Mbps之间,在50~750MHz间的无线电频率(RF)路径上传辅;上行 流量速率在320kbps—IOMbps之间(平均值为5Mbps),在5~42MHz间的RF路径上传输。但是,由于有线线 缆上的数据传输使用共享环路,所以随着游问用户的增加.个人用户的传辖速率将会相应下降。
织于1997年3月颁布了应用于HFC阿的有线传输数据业务接u规范(Data Over Cable ServieeInterface Specification,DOCSiS).定义如何通过电缆调制解调器提供双向数据业务。MCNS的DOCSISl 0标准于 1998年3月获得m『通过,成为国际标准r兀I—TJll2B。这一标准完成了对有线电视网中开展非对称取向 幢务的技术定义,其中包括有限电视网络宽带接人的系统框架、系统同络侧接口、系统数据侧接口、射频接 |『,数据安全接u、网络管理接u等规范.实现了系统前端、搏端、服务管理系统的设备兼容。
DOCSISl 0提供了基本的宽带互联阿连接.并提供r用户数据速率控制基本方法.支持高速访问因特 网。DOCSISl 0为在电缆调制解调器上实现高速数据传括业务提供了有线电视业务平台,同时,电缆调制 解调器使电缆技术互操作性在为现实。标准化同Hj使得电缆调制懈诃器的价格大幅下降.电缆{l荀制解渊器 开始进人千家万户。
为了能够进入欧洲市场,MCNS制订了适应欧洲情况的EuroDOCSIS,该标准的MAC层协议与 DOCSISl.0/1.1是一致的,只是物理层采用了欧洲关于频带划分等方面的规定。DOCSISl.0和 EuroDOCSISl.0的后续版本分别是DOCSISl.1和EuroDOCSISl.1,是为IP电话和其他对时间要求苛刻的 业务提供标准,并对1.0版本中的QoS的功能进行了扩展,提供极强的误码前向纠错能力,并使Cable Modem系统具有更强的信道传输和抗HFC网络回传噪声的性能。
参考文献 1李强.DOCSIS标准的演进和未来的发展思考.网络技术,2009(3) 2金国钧.DOCSIS启示录。广播与电视技术+2007(2) 3 马乾.浅析DOGSIS标准及其演进.有线电视技术。2009(1)
Cable Modem的技术实现一般是从87—860MHz电视频道中分离出一条6MHz的信道用于F行传送 数据。通常下行数据采用64QAM(正交调幅)调制方式或256QAM调制方式。上行数据一般通过5~65 MHz 之间的一段频谱进行传送,为了有效抑制上行噪音积累,一般选用QPSK调制(QPSK比64QAM更适台噪 音环境.但速率较低)。C^ITs(cabIe Modem的前端设备)与CM(Cable Modem)的通信过程为:CMTS从外 界网络接收的数据帧封装在MPEG—TS帧中,通过下行数据调制(频带调制)后与有线电视模拟信号混合 输出RF信号到HFC网络.CMTS同时接收上行接收机输出的信号,井将数据信号转换成以太弼帧给数据 转换模城。用户端的Cable Modem的基本功能就是将用户计算机输出的上行数字信号调制成5-65MHz射 频信号进人HFC网的上行通道,同时,CM还将下行的RF信号解调为数字信号送给用户计算机。
230_
苇^届未、津、沪、瀹■全国城市有线t视技术甘耐全论文毒
浅谈DOCSIS标准的发展
中国传媒大学信息工程学院刘鹏管慧娟
摘l:丰i卉绍T OOCSIS杯《∞F±自发&UADocslS的¥境构成.对DOCSIS∞§聃段枉#*7详m∞R目 #W№.井H折TooCSlSm一步的&&方自。
*■}:DOCSIS标《滴进
第^届京、律、沪、瀹■全国诚市哼线电观娃术竹讨套论文集
_23
美标准.DVB/DAVIC是欧洲标准。 美,瞅两大标准体系的频道划分、频道带宽及信道参数等方面的规定.都存有较太差异,互相不兼容。
北美标准是基于lP的数据传输系统.侧重于对系统接口的规范.具有灵活的高速数据传输优势;欧洲标准 是基于ATM的散据传输系统,侧重于DVB交互信道的规范,具有实时视频传输优势。从目前情况看,兼容 殴洲标准的EaR DOCSISl 1标准前景比较被看好。
(2)DOCSISl 1
—232一
第八届京、津、沪、渝暨全国城市有线电视技术研讨会论文集
1999年4月,美国有线电视实验室(CableLabs)发表了DOCSISl.0标准的升级版本DOCSISl.1。 DOCSISl.1提供了改善业务的灵活性,在DOCSISl.0的基础上增加了对服务质量(QoS)和安全性的定义, 可以实现VoIP业务以及对数据的加密传输。支持数据、语音、游戏、流控制和设置请求策略。
1引言
有线电缆数据服务接口规范(DOCSIS,Dma-Over-Cable Sevice Interface Specificatiolm),是由美国有
线电视实验室般静有限公司(c眦L丑bs)制定的国际标准。DOCSIS定义了在有线电缆上提供数据服务所
需的通信和运营支撑的接口,它的1.0版为通过有线网络的高速数据通信奠定r基础。DOCSIS的制订使 得在现有的有线电视系统上进行高速数据通信成为可能。它被许多有线电视运营商采用,在现有光纤混合 同轴电缆(tiFC)的基础设施上提供互联网接^。
该标准向下对DOCSISl.0兼容,符合DOCsISl.1的设备和符合DOCSISl.0的设备可以协同使用;它为 多种服务如语音和流控制提供了增强的QoS,并在DOCSISl.0的基础上提高安全性和更快的上行数据传 输(平均为10Mbps)能力。
(3)DOCSIS2.0 2002年1月,Cable 12.b¥又公布了DOCSIS2.0标准。该标准规定,不需要对网络进行任何物理意义上 的建设就能在电缆网中大幅度提高数据传输速率。 DOCSIS2.0增加了应对对称服务需要的上行可靠性和数据吞吐量。与原有标准相比,DOCSIS2.0的上 行带宽有了很大的提高,上行调制方式由过去的最高支持16QAM达到最高支持64QAM,在SCDMA方式 下可达128QAM;上行带宽也由过去的最高3.2MHz提高到最高支持6.4MHz。使用增强的调制模式和改进 的差错更正机制为IP流量增加带宽,使得上行传输速率为30 Mbps,是DOCSISl.1的3倍、DOCSISl.0的 6倍。 在抗噪声性能上,DOCSIS2.0采用ATDMA和SCDMA,并提高纠错能力,增加均衡数到24TAP,使抗噪 性能有很大提高。 同样,DOCSIS2.0能够向后与DOCSISl.0和DOCSISl.1相兼容,实现协同操作。 (4)DOCSIS3.0 随着视频业务的发展,对下行带宽的需求量越来越大,采用原有方式带宽扩容成本较高。根据这一需 要,2007年推出了DOCSIS的3.0标准。为实现DOCSIS的新需求,一些新的规范被开发出来。分别是: DOCSIS3.0 MAC和上层协议接口规范(MULPI);DOCSIS3.0物理层接口规范(PHY);DOCSIS3.0运营支 持系统接口规范(OSSI);DOCSIS3.0安全规范(SEC)。其中,MULPI增补了以往的RFI规范,添加了新的 功能概念如组播,下行信道捆绑,上行信道捆绑,新的MAC和IPv6。PHY增补了以往的Rn规范,在M— CMTs规范中结合了DRFI规范。OSSI增补了以往的OSSI规范并增加了MIB。SEC通过增加新的安全功 能增补了以往的BPI+规范。 DOCSIS3.0提供了数据传输的增强功能。其中最值得注意的是通道绑定。上行通道绑定和下行通道绑 定技术为有线电视运营商提供了一个灵活的方式,可为用户提供超过160Mbps的下行速度,和超过 120Mbps的上行速度。另外,DOCSIS3.0除增加了通道绑定的功能外,还增加了管理性能、安全性、组播、 IPv6以及对时分复用业务的仿真实现。 其主要特点体现在如下几方面: (1)信道捆绑(Channel Bonding)
(2)DOCSIS协议层 DOCSIS出议层如图2所示。
目2 DOCSISBaidu NhomakorabeaN*
3 DOGSlS标准的演进
(1)DOCSISl 0 MCNS是由北美一些有线电视网络运营商和研究机构组成,目的是建立一整套协议以在HFC网络上 进行高速双向数据传输.为用户提供Internet等服务,同时使各个厂家的CM产品具有充分的兼容性。陵组
2 DOCSIS的系统构成
(1)DOCSIS系统一般包括:
d℃M艮电缆调制解谓器终端系统.位于前端
②电境弼络;
(乳M一电缆调制解调器,位于用户端。
目I DOCsISi#
DOCS峙CabIc M耐em系统的主要作用是在前端和用户端之问透明地传辖砰包。Cable Modem的通 信和普通Modem一样.是数据信号在模拟信道上交互传辖的过程,但也存在差异,普通Modem的抟输舟 质在用户与访问服务器之间是独立的,即用户独享传输舟质,而Cable Modem的传辖介质是HFC网,将数 据信号调制到某个传辅带宽与有线电视信号共享介质;另外,Cable Modem的结构较普通Modem复杂,它 由调制解调器、诲谐器、JB[I/解密模块、桥接器、同络接口卡、以太网集线器等组成,它无须拨号r网,不占用 电话线,可提供随时在线连接的全^候服务。目前Cable Modem产品有欧.美两大标准件系,DOCSIS是北
4 DOCSIS的未来展望
DOCSIS在广电网络中有广泛的应用,DOCSIS3.0的推出扩展了上下行的带宽,同时提供了对IPv6、组 播、专网业务、QoS、管理性能方面更好的支持,对于广电网络在增值业务方面的发展有很大意义。 DOCSIS3.0将能够使有线电视运营商直接与VDSL和nTx服务产品的电信公司竞争。并且提供了一个平 台,使有线电视的视频服务有可能完全IP化,从而电视服务全面走向IPlV。
DOCSIS标准最早的版本为1,0,于1997年公布,接下来在1999年4月修订为版车11,增加了 Service Flow和Qos(oIld时正Service)的特性。后来由于对如VolP等上下行流量对等的服务要求日益增 多,2601年12月份.DOCSIS 2.0推出.在幕种程度上增加了上行速率。最新推出的3.0版;#(2006年发布) 援大地增加了上、下行速率并且引^了对IPv6的支持。所有选磐DOCSIS的版本均保持了终端(C丑1)le Modem)和Cabk Model头端设备(Cable Model Tcimitation sptem)之间的交叉后向兼窨。
(4)安全性
第八届京、津、沪、渝暨全国城市有线电视技术研讨会论文集
-233一
增加Eae提前加密技术,使注册过程更有安全保障。 (5)支持IPv6
CM可选择的支持模式和双栈管理模式。 (6)增强的IP组播
所有绑定通道都可以传输组播信息(源域间组播、组播的QoS和授权)。 (7)管理扩展 IPDR(Intemet Protocol Detail Record),可按业务使用对用户做到精细计费。扩展的MIB库(较前一 版标准扩充了超过50%的MIB),更利于用户对设备的管理和控制,更完备的信号质量的监测和远程诊断。 可促进客户服务和维修。 上述特点使HFC网络能以较低的带宽成本持续扩容(下行容量可高达5Gbps),以增强其在三重业务 运营上的竞争力;并由于CM偈既可支持大量用户、满足用户的流量需求,还可对每个用户终端灵活地预 置IP地址进行管理、提供QoS支持,因而能使网络业务更安全可靠地运营。
下行速率可以达到160Mbps以上,上行速率可以达到120Mbps以上。 (2)上下行频率物理范围有所扩展
下行频率从750M可扩展到lGHz,上行频率范围从5~65MHz可扩展为5—85MHz。 (3)兼容性
3.0网络同样可以向下兼容使用2.0,1.1,1.0的Cable Modem,3.0的Cable Modem也可以在非3.0 的网络环境中使用。
主要特点:下行流龟建率在27~36Mbps之间,在50~750MHz间的无线电频率(RF)路径上传辅;上行 流量速率在320kbps—IOMbps之间(平均值为5Mbps),在5~42MHz间的RF路径上传输。但是,由于有线线 缆上的数据传输使用共享环路,所以随着游问用户的增加.个人用户的传辖速率将会相应下降。
织于1997年3月颁布了应用于HFC阿的有线传输数据业务接u规范(Data Over Cable ServieeInterface Specification,DOCSiS).定义如何通过电缆调制解调器提供双向数据业务。MCNS的DOCSISl 0标准于 1998年3月获得m『通过,成为国际标准r兀I—TJll2B。这一标准完成了对有线电视网中开展非对称取向 幢务的技术定义,其中包括有限电视网络宽带接人的系统框架、系统同络侧接口、系统数据侧接口、射频接 |『,数据安全接u、网络管理接u等规范.实现了系统前端、搏端、服务管理系统的设备兼容。
DOCSISl 0提供了基本的宽带互联阿连接.并提供r用户数据速率控制基本方法.支持高速访问因特 网。DOCSISl 0为在电缆调制解调器上实现高速数据传括业务提供了有线电视业务平台,同时,电缆调制 解调器使电缆技术互操作性在为现实。标准化同Hj使得电缆调制懈诃器的价格大幅下降.电缆{l荀制解渊器 开始进人千家万户。
为了能够进入欧洲市场,MCNS制订了适应欧洲情况的EuroDOCSIS,该标准的MAC层协议与 DOCSISl.0/1.1是一致的,只是物理层采用了欧洲关于频带划分等方面的规定。DOCSISl.0和 EuroDOCSISl.0的后续版本分别是DOCSISl.1和EuroDOCSISl.1,是为IP电话和其他对时间要求苛刻的 业务提供标准,并对1.0版本中的QoS的功能进行了扩展,提供极强的误码前向纠错能力,并使Cable Modem系统具有更强的信道传输和抗HFC网络回传噪声的性能。