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工程运维部1HFC双向数据业务原理及系统结构赵天元[e-mail]广东有线广播电视网络股份有限公司工程运维部工程运维部2HFC双向数据业务原理及系统结构第一节概述工程运维部3组网基本设备CMTS–CableModem终端系统DHCP服务器–动态主机配置协议服务器TFTP服务器–普通文件传输协议服务器TOD服务器–时间服务器CableModem–电缆调制解调器工程运维部4HFC双向数据接入网系统拓扑HeadendCOAXHubHubHubInternetCMTS下行88-880MHz上行5-42MHz100ChannelsCNNHBOESPNAMXTapSettopTVCableModemPC工程运维部5各种网络接入方式的比较服务提供商用户POTSISP1ISP2WirelessSONET/ATMBackboneCompACompBSwitchISDN接入服务:Internet接入专线电话CableHead-EndD/CD/CCableADSLLAND/C新型数据接入服务Optical工程运维部6HFC双向数据业务原理及系统结构第二节有线电视及射频技术基础知识工程运维部7有线电视及射频技术基础知识基本术语工程运维部8术语Carrier-to-Noise-C/N(alsoCNR):载噪比,信号载波与噪声的振幅的差值Signal-to-Noise-S/N(alsoSNR):信噪比,与C/N(载噪比)相似,是基带信号与噪声的振幅的差值IngressNoise–侵入噪声,无线电广播信号进入同轴电缆分配网造成干扰QPSK-四相相移键控.一种数字调制方式,用2位二进制表示1个符号,频带利用率：2bits/s/Hz.QAM-正交幅度调制.数字调制方式,通过载波相位、振幅的状态表示不同的信号.典型的QAM调制有16-QAM(4bitspersymbol),64-QAM(6bitspersymbol),and256-QAM(8bitspersymbol)Downstream(DS)–下行/正向,信号从前端到用户端Upstream(US)–上行/反向,信号从用户端到前端工程运维部9术语Carrier-orRFcarrier.载波.由低频信号调制而成,令低频信号可以作长距离传输FDM–频分复用.将传输信道在频率域上进行分割，形成若干相互独立的子信道，每一子信道单独传输一路数据信号.Headend–头端,所有信号经调制向下传输,接收回传信号Broadband–宽带,通过频分复用技术使许多不同的信号同时在宽阔的射频频带内传输,从而获得较高速的数据传输能力.FEC–前向纠错.在数据传输过程中,有意地加入部分码字,令接收方检查在传输过程中是否产生误码,甚至能纠正部分的误码.工程运维部10设备和符号头端光纤卫星天线VHF/UHF天线射频放大器双向放大器分配器分支器光发射机光节点工程运维部11有线电视及射频技术基础知识有线电视系统组成及拓扑工程运维部12射频频谱射频(RF)–5-1000MHz下行(正向)(DS)–从头端到用户–48.5-750(860)MHz•上行(反向)(US)•从用户到头端•5-42(30)MHz注意:非北美系统会有不同的频率划分,例如有65MHz,88Mhz105Mhz等.模拟及数字广播业务数字业务个人通信上行通道54248.55507501000f(MHz)工程运维部13上变频器及光节点FrequencySynthesizerATT中频（IF）射频（RF）上变频器光节点光电双工滤波器工程运维部14上下行接入uBR-MC16s64QAM27Mbs6MHzBW44MHzIFQPSK3.2Mbs1.6MHzTX1RX1RX2RX3RX4RX5RX6上变频器RF50-750MHz分光器750750750uBR-MC16sCMTS板卡支持1个下行6个上行通道(1000终端设备同时在线)#1#2#6节点#1(32dBCNR)节点#2(32dBCNR)节点#4(35dBCNR)混合2个节点节点#3(34dBCNR)FrequencyF1节点#5(35dBCNR)混合2个通道工程运维部15HFC(光纤同轴混合网)拓扑节点N同轴电缆网络电视信号通过光纤传输至光节点，经过光电转换，变成电信号由同轴电缆传至用户家双向放大器支持双向数据业务头端同轴电缆光纤HFC有线电视网络一般少于5级放大器级连工程运维部16HFC(光纤同轴混合网)拓扑可靠性有线电视网络80ChannelsCNNHBOESPN环网结构模拟光纤环网传输电视信号建设分前端提高可靠性数据环网提供可靠的增值业务服务头端HubHubHub工程运维部17HFC(光纤同轴混合网)拓扑80ChannelsCNNHBOESPN更好的服务区:–通过分前端传至光节点–光节点覆盖500用户–尽量少的放大器有线电视网络COAXDropSettopTV可靠性,高带宽Hub工程运维部18HFC双向数据业务原理及系统结构第三节DOCSIS标准工程运维部19DOCSIS2.0最初的版本早在2001年12就发布，在当时DOCSIS2.0的开发仍很困难。但在2002年的第二季度，CableLabs开始了DOCSIS2.0互用性的测试，并在第三季度开始了DOCSIS2.0的认证。从过去的历史看每一个DOCSIS新规范的发布到实际的应用以及生产通过认证的设备需要两到两年半的时间，因此直到2003年才有设备厂商大量生产具有DOCSIS2.0全部功能的设备。而且在此后的几年内仍有厂商生产只有部分DOCSIS2.0功能的设备，例如CISCO只生产ATDMA的设备。DOCSIS发展历史1997199819992000200120022003时间DOCSIS1.0规范DOCSIS1.0认证DOCSIS1.1规范DOCSIS1.1认证DOCSIS2.0规范DOCSIS2.0认证工程运维部20DOCSIS发展历史•基本的电缆传输数据标准•不具有保证服务质量的能力•“基线保密”DOCSIS1.0DOCSIS2.0DOCSIS1.1•DOCSIS1.0的全部能力加•提高了针对分层数据的服务质量•包分割和包连接•用来提高安全性的“基线保密增强”•DOCSIS1.1的全部能力加•上行带宽增加•新的上行噪声抑制•专有的“下一代”特点，例如：•极大改进了上行解码•上行入口噪声抑制•带有更高QAM调制级别的上行和下行数据工程运维部21DOCSIS2.0优点DOCSIS2.0实现了对称服务。–效率为DOCSIS1.X的1.5倍运行于64QAM（而不是16QAM）–信道宽度是DOCSIS1.X信道宽度的两倍新的6.4MHz宽信道（而不是3.2MHz宽信道）DOCSIS2.0拓宽了用于IP通讯的上行管道，从而使电缆供应商能够在语音、视频和数据方面开发出更多更好的服务。DOCSIS2.0是通过使用增强的调制和改进的纠错来实现这一目标的。卓越的入口和脉冲噪声性能。工程运维部22DOCSIS标准DOCSIS网络标准工程运维部23DOCSIS网络标准可靠性标准DOCSIS标准规定传输速率不小于100数据包∕S（1500字节∕包）可靠性必须大于99%.传输标准DOCSIS规定的传输标准参数：测量方法由NCTA或CableLabs2制定工程运维部24DOCSIS网络标准下行假定模拟电视信号均调制在6MHz带宽内，调制频率高于88MHz.•射频带宽6MHz•传输延时,CMTS至最远的用户=.800msec•CNR（6MHz带宽，参考图象载波)不少于35dB（*）•CTB不低于-50dBc（调制带宽内）•CSO不低于-50dBc（调制带宽内）工程运维部25DOCSIS网络标准下行•交调电平不大于-40dBc（调制带宽内）•振幅波动0.5dB（调制带宽内）•组延时75ns（调制带宽内）•微反射-10dBc@=0.5microsec-15dBc@=1.0microsec-20dBc@=1.5microsec-30dBc@=1.5microsec工程运维部26DOCSIS网络标准下行•哼声调制不大于-26dBc(5%)•突发噪声带宽10Hz，平均持续时间不大于25msec•信号电平季（日）变化8dB•信号电平斜率(50-750MHz)16dB•在CM输入端最大模拟电视信号载波电平17dBmV（包括以上的信号电平变化）•在CM输入端最小模拟电视信号载波电平-5dBmV（包括以上的信号电平变化）所有性能及参数均在DOCSIS文档详细定义工程运维部27DOCSIS网络标准上行适用于目前所有地区.•频率范围5to42MHz（边界到边界）•传输延时,最远的CM到最近的CM或=.800msec•CNR不少于25dB•载波与侵入噪声比(所有离散及宽频侵入信号)不少于25dB•载波与干扰噪声比(所有噪声、失真、共路失真及交调)不少于25dB工程运维部28DOCSIS网络标准上行•哼声调制不大于-23dBc(7%)•突发噪声带宽1KHz,平均持续时间不大于10msec•振幅波动0.5dB/MHz(5-42MHz)•组延时200ns/MHz(5-42MHz)•微反射-10dBc@=0.5microsec-20dBc@=1.0microsec-20dBc@=1.0microsec•信号电平季（日）变化不大于8dB所有性能及参数均在DOCSIS文档详细定义工程运维部29DOCSIS标准DOCSIS设备标准工程运维部30DOCSIS设备标准频率范围•上行:5to42MHz•下行:88to860MHz(用户自定)带宽•上行:200,400,800,1600,3200KHz（DOCSIS1.x）6400KHz（DOCSIS2.0）•下行:6MHz调制方式•上行:QPSK,or16QAM（DOCSIS1.x）8QAM,32QAM,64QAM（DOCSIS2.0）•下行:64or256QAM符号率•上行:160,320,640,1280,2560Ksym/sec（DOCSIS1.x）5120Ksym/sec（DOCSIS2.0）•下行:5.056941or5.360537Msym/sec工程运维部31DOCSIS设备标准CMTS功率范围•上行:200KHz-16to+14dBmV400KHz-13to+17dBmV800KHz-10to+20dBmV1600KHz-7to+23dBmV3200KHz-4to+26dBmV•下行:+50to+61dBmVCableModem功率范围(1dB步进)•输出:QPSK+8to+58dBmV16QAM+8to+55dBmV•输入:64QAM-15to+15dBmV传输电平-6to-10dBc数据信号必须低于电视图象载波6到10dB工程运维部32DOCSIS数据速率信道带宽(kHz)符号速率R(ksymbols/sec)QPSK的比特率(kbps)8QAM的比特率(kbps)16QAM的比特率(kbps)32QAM的比特率(kbps)64QAM的比特率(kbps)2001603204806408009604003206409601,2801,6001,9208006401,2801,9202,5603,2003,8401,6001,2802,5603,8405,1206,4007,6803,2002,5605,1207,68010,24012,80015,3606,4005,12010,24015,36020,48025,60030,720工程运维部33多路复用技术多路复用:•TDM(时分复用)•TDMA(时分复接)•FDM(频分复用)•ATDMA(高级时分多址)•SCDMA(同步码分多址)工程运维部34多路复用技术多路复用:•TDM(时分复用)多个用户共享同一信道内的时隙传输数据.(用于DOCSIS下行)•TDMA(时分多址接入)(用于DOCSIS上行)tnt2•FDM(频分复用)信号同时在不同的频率上传输OneSource复用器t0t1工程运维部35多路复用