DOCSIS标准(陈柏年)

DOCSIS MAC
上行 TDMA (mini-slots)
物理层
5-65 MHz (QPSK or 16QAM)
HFC
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DOCSIS系统的协议模型
DHCP TFTP SNMP SMTP TOD UDP IP 协议 数据链路加密 媒质接入控制 HTTP FTP Telnet TCP 通 用 的 网 络 协 议 DO CS I S制 定 的 协 议
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DOCSIS 协议层 与OSI 协议层的比较
OSI
高层 传输层 网络层 数据链路层
DOCSIS Data Over Cable
Applications TCP or UDP IP IEEE 802.2 MPEGDOCSIS based Control applics, Messages e.g. Video 下行 TDM (MPEG) 8 MHz ITU-T J.83 Annex A
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DOCSIS V1.1
• 1999年MCNS又发布了DOCSIS V1.1版本，为 V1.0的扩展。 • 增加部分：
（1）适用于上行和下行带宽的动态QoS（动态带宽分 配机制）; （2）在上行中提供CMTS控制的分段数据包; （3）用有效负载标头压缩提高上行和下行带宽的使 用效率； （4）支持VoIP等对延时敏感的多种业务等多方面的 规范。
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下行
汇聚子层 (MPEG- 2)
物理层
传输
DOCSIS网络接口
• 电缆调制解调器局端系统 (CMTS)
- MCNS（多媒体网络系统）在前端的硬件设备 - 网络接口: 10BaseT, 100BaseT, ATM, HSSI，双 1000BaseSX 或 1000BaseLX，单70Km 1000BaseLX - MCNS在用户端的硬件设备 - 与PC的接口: 以太网 10BaseT接口，10/100BaseT接 口，USB接口
Primary focus of DOCSIS 1.0 RF Specification
Cable Network
Cable Modem (CM)
CM Customer Premises Equipment Interface
Transparent IP Traffic Through the System
P H Y L a y e r
C S M TI S N
H F C
C M C I
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交互式有线电视传输系统
• 交互式有线电视传输系统的双向数据业务， 其实就是在CMTS与CM之间的数据通信业务。 • 系统的主要功能：在前端与用户端之间透明 地传输因特网协议（IP）信息包。 1. CMTS和CM是作为IP协议和逻辑链路控制 （LLC）处理的主机来运行的。 2. 协议堆栈三层结构：从下到上，构成网络的 物理层、数据链路层和网络层。 3. 在网络传输接口两层上结构：仅有物理层和 数据链路层。
声 V(t)
Time t
V(f) Freq f 19
DOCSIS 1.0主要定义的八个规范
（1）射频接口（RFI）规范 （2）安全系统接口（SSI）规范 （3）CM终端系统-网络侧接口（CMTS-NSI）规 范 （4）CM与用户端设备接口（CM-CPEI）规范 （5）操作支持系统接口（OSSI）规范 （6）电缆电话回传接口（CM-TRI）规范 （7）可拆装安全系统接口（RSMI）规范 （8）基线加密接口（BPI）规范
协议模型说明
1. CMTS和CM是作为IP协议和逻辑链路控 制（LLC）处理的主机来运行的。 2. 协议堆栈从下到上，构成网络的物理层、 数据链路层、网络层。 3. 在网络传输接口上，仅有物理层和数据 链路层。
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（3）MAC帧格式
• MAC帧：指的是数据链路层的两个或多个实体 间 数 据 交 换 的 单 元 。 MAC 帧 即 是 MAC 子 层 CMTS 与CM之间数据传送的基本单元，因而 必须对MAC帧的格式作统一规定。
关键特征
• 标准的层级业务 • 特性的标准化 • 基本的前向纠错 FEC (T=10)
获得好处
• 低成本，低功率的 CM • 高速 Internet 访问 • 对噪声误码纠正
DOCSIS 1.1 (0.32-10 Mbps u/s) (30-42 Mbps d/s)
• • • • •
• • • •
QoS & IP多 播 在CM中8-分支头的预均衡 Frag, Concat, PHS Security w/ SNMPv3 MIB中新的数目滤波， CM授
Internet 骨干网 (OSSI)
解调
光收
电缆调制解调 器终端系统 上 行 RF 信 号 接口
CM
基线加密系统(BPI)
电缆网络
CPE
操作支持服 务器
安全和接入 控制器 上行信 号
上行 = <42 MHz
Cable Modem 到 CPE 接口 (CMCI)
远程服务设备
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HFC网络中数据在设备中的流向
Customer Premises Equipment
广域网
WAN CMTS 网络侧 接口 CMTSNSI
CMTS 通过系统 透明传送 IP分组
CM CM用 户侧设 备接口 CMCI
用户 侧设 备
CPE
2
关键名词
• CMTS 统 • CM --线缆调制解调器（ Cable Modem ）头端系 --线缆调制解调器Cable Modem
• 上行入侵噪声
分组的分段和合段 为改进安全“基线 加密+” 私有“下一情报” 的特征，如：
• 线速操作 • 可靠性 • 高端口密度
消除
• 上行和下行数
据流更宽带宽 以及多更状态 的QAM调制
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HFC网三种上行噪声类型
Additive White Gaussian Noise (AWGN)- continuous & random with an infinite frequency range加性高斯白噪声（连续和随机）
DOCSIS Evolution演变
深入观察
DOCSIS 1.0 DOCSIS 1.1 DOCSIS 2.0
• • •
基本电缆数据标准 没有QOS性能 基线加密
• • • • •
完全的DOCSIS 1.0 能力加强 对分层数据改进的
QOS
• • • •
完全的DOCSIS 1.1能力加强 增加上行带宽 上行噪声的缓解 私有“下一情报” 的特征，如：
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DOCSIS系统参考结构模型
CM 终 端 系
统网络侧接 口 （ CMTSNSI）
CMTS
混合器
本地 服务 设备
数字电视信号
前端
光发
电缆调制解调 器终端系统下 行 RF 信 号 接 口
网络终端
调制
HFC网 络平台 光节 点
电缆调制解调器 射频端接口
下行 = >54 MHz
LAN
分路器
操作支持接 口 系 统
《广电宽带城域网技术》 系列讲座
DOCSIS标准介绍 陈Байду номын сангаас柏 年
2004年5月
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DOCSIS-基本框架
DOCSIS 1.1 增加了 QoS
最早的RF DOCSIS1.0规范
Wide-Area Network CMTS Network Side Interface Cable Modem Termination System CMTS
CMTS
S g Ne Mt P / A n T H EC F C /G T P Ll t P / / DI O T M i e n TD C/ PI /P U P
CM
S g Ne Mt P / A n T H EC F C /G T P Ll t P / / DI O T M i e n
TD C/ PI /P U P 8D 0 I 2X . 2 / 8D 0I 2X . 2 / . 2 / rp ar n n 2I s t0 X e i n g D o/ a u tR a t L L C Ta 8D L L C L C Ta rp ar nn s t e Bg L ri in d g L i n k L Bg i n ri ki n d g L i n k Sy e c u r i t Sy e c u r i t 8D 0 I 2X . 3 / L a y e r CA a C b l e M M A C CA a C b l e M Dr oe wm or n s t a De wm n s t a T i rm at n s T i rm at n s Cg oe nn v c Cg e e oe r nn v c e e r CH a Y b l e P CH a Y b l e P 8 0 2 . 3 B a s T 1e 0-
V(t)
Time t
V(f)
Freq f
Ingress Noise- continuous (or lengthy in duration) with a narrow frequency range (up to 100 kHz wide)… ex: 60 Hz power line hum侵入噪声
• 更多的层级业务 • 改进的抗干扰度使用带
宽 • 改进的管理
• 黑客验证
权
DOCSIS 2.0 (0.32-30 Mbps u/s) (30-42 Mbps d/s)
上行强制S-CDMA/ ATDMA • 对称业务 & 上行抗干 扰度 改进的前向纠错 FEC (T=16) 提供 FEC ATDMA 字节的交织 • 更强的上行抗干扰度 17 在CM中24-分支头的预均衡
– – – – （l）一般MAC帧格式。 （2） MAC标头格式。 （3）基于分组的MAC帧。 （4）MAC专用标头。