+ 周雷霆 李 偉 桐鄉(xiāng)華數(shù)廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司

C-DOCSIS在數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)踐和應(yīng)用

+ 周雷霆 李 偉 桐鄉(xiāng)華數(shù)廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司

隨著桐鄉(xiāng)互動(dòng)電視用戶(hù)和有線寬帶數(shù)量的逐步增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的分前端的CMTS已經(jīng)難以滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)互動(dòng)電視技巧寬帶的需求。在互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)召開(kāi)前夕，桐鄉(xiāng)廣電為了給來(lái)自近100個(gè)國(guó)家的政要、國(guó)際組織代表、著名企業(yè)高管、網(wǎng)絡(luò)精英、專(zhuān)家學(xué)者等1000多名嘉賓提供最好的入住體驗(yàn)，對(duì)大會(huì)的主要下塌酒店的數(shù)字電視終端進(jìn)行高清互動(dòng)升級(jí)，在網(wǎng)絡(luò)改造中采用C-DOCSIS技術(shù)，解決了景區(qū)客戶(hù)增長(zhǎng)與帶寬需求的矛盾，全面提升烏鎮(zhèn)景區(qū)的整體品質(zhì)。

C-DOCSIS；雙向網(wǎng)絡(luò)改造；CCMTS；調(diào)試

引言

由國(guó)家互聯(lián)網(wǎng)信息辦公室、省政府共同主辦的首屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)，在2014年11月19日至21日在桐鄉(xiāng)烏鎮(zhèn)召開(kāi)。同時(shí)，世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)永久落戶(hù)烏鎮(zhèn)。桐鄉(xiāng)廣電承擔(dān)了會(huì)議期間電視直播線路保障、廣電信號(hào)傳輸播出、景區(qū)賓館的互動(dòng)點(diǎn)播及增值業(yè)務(wù)的需要及主要路口公安監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)等工作。

世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)從宣布落址烏鎮(zhèn)到正式召開(kāi)只有近一個(gè)月的時(shí)間，桐鄉(xiāng)廣電統(tǒng)籌安排、合理調(diào)度、齊心協(xié)力，奮戰(zhàn)二十多個(gè)日日夜夜。在繁重的工程建設(shè)任務(wù)前，公司團(tuán)隊(duì)精干、高效的作風(fēng)，吃苦、耐勞的精神，得到了充分展現(xiàn)。烏鎮(zhèn)西柵景區(qū)的有線電視線路始設(shè)計(jì)于2005年，主要針對(duì)的是有線模擬電視，無(wú)法滿(mǎn)足高清互動(dòng)電視的要求，由于西柵景區(qū)對(duì)環(huán)境及布局的標(biāo)準(zhǔn)和要求非常高，不能再次對(duì)西柵景區(qū)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行二次改造。為了給與會(huì)嘉賓提供最好的入住體驗(yàn)，對(duì)大會(huì)的主要下塌酒店的數(shù)字電視終端進(jìn)行高清互動(dòng)升級(jí)，為確保景區(qū)所有接待賓館及周邊賓館直播電視、互動(dòng)電視及增值業(yè)務(wù)，賓館個(gè)性化服務(wù)正常傳輸，桐鄉(xiāng)廣電經(jīng)過(guò)產(chǎn)品測(cè)試和成本綜合考慮，采用C-DOCSIS技術(shù)應(yīng)用與雙向業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)改造，以滿(mǎn)足烏鎮(zhèn)景區(qū)高清互動(dòng)等接入需求。

1 C-DOCSIS系統(tǒng)雙向網(wǎng)絡(luò)改造方案

1.1 C-DOCSIS系統(tǒng)方案介紹

DOCSIS該標(biāo)準(zhǔn)定義了一種利用有線同軸網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的規(guī)范，基于此種成熟的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的CMTS和CM設(shè)備已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外獲得的大量的推廣和應(yīng)用。

C-DOCSIS基于DOCSIS/Euro DOCSIS3.0標(biāo)準(zhǔn)，并且向下兼容DOCSIS/Euro DOCSIS2.0標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的接口從分前端積分下移到有線電視光節(jié)點(diǎn)，向下通過(guò)射頻同軸電纜網(wǎng)絡(luò)連接用戶(hù)，向上通過(guò)PON或者以太網(wǎng)與會(huì)聚網(wǎng)。

超光網(wǎng)是以CCMTS(China Cable Modem Terminal

Systems)為核心支撐技術(shù)實(shí)現(xiàn)的“光纖接入，同軸轉(zhuǎn)換”的有線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式。CCMTS利用現(xiàn)有的EPON光纜線路終端設(shè)備（OLT），采用點(diǎn)到多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)現(xiàn)有的HFC網(wǎng)絡(luò)視頻、數(shù)據(jù)、語(yǔ)音等全業(yè)務(wù)的接入[1]。

1.2 C-DOCSIS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1）C-DOCSIS頭端

C-DOCSIS頭端由射頻接口模塊、分類(lèi)轉(zhuǎn)發(fā)模塊和系統(tǒng)控制模塊構(gòu)成。

（1）射頻接口模塊

本模塊主要實(shí)現(xiàn)本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的PHY層和MAC層的功能，具體包括PHY層子模塊和MAC層子模塊，在下行方向完成基于業(yè)務(wù)流的調(diào)度、排隊(duì)、整形，創(chuàng)建C-DOCSIS MAC幀，射頻調(diào)制和傳輸；在上行方向完成射頻信號(hào)接收，C-DOCSIS MAC幀頭處理，排隊(duì)和調(diào)度，并負(fù)責(zé)處理C-DOCSIS MAC管理消息。

（2）分類(lèi)轉(zhuǎn)發(fā)模塊

本模塊對(duì)下行數(shù)據(jù)流，根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)文中的TCP、UDP、IP、LLC等相關(guān)字段（如MAC地址、IP地址、TCP/UDP端口號(hào)）進(jìn)行數(shù)據(jù)包匹配，在每個(gè)數(shù)據(jù)包頭部插入CDT標(biāo)簽標(biāo)記所屬的業(yè)務(wù)流；本模塊對(duì)上行數(shù)據(jù)流，根據(jù)數(shù)據(jù)包所攜帶的CDT標(biāo)簽，按照C-DOCSIS業(yè)務(wù)映射規(guī)則插入?yún)R聚網(wǎng)業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)向網(wǎng)絡(luò)側(cè)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

（3）系統(tǒng)控制模塊

本模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻接口模塊、分類(lèi)轉(zhuǎn)發(fā)模塊的配置和管理，例如在CM注冊(cè)時(shí)，本模塊解析CM上報(bào)的業(yè)務(wù)流和分類(lèi)信息，相應(yīng)地對(duì)分類(lèi)轉(zhuǎn)發(fā)模塊進(jìn)行配置。同時(shí)本模塊與網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和配置系統(tǒng)接口，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的配置和管理等功能。

2）C-DOCSIS終端

C-DOCSIS終端由CM模塊構(gòu)成,實(shí)現(xiàn)用戶(hù)端設(shè)備的接入。

3）C-DOCSIS配置系統(tǒng)

C-DOCSIS配置系統(tǒng)提供C-DOCSIS系統(tǒng)的業(yè)務(wù)和設(shè)備配置服務(wù)，實(shí)現(xiàn)配置文件的生成、下發(fā)、終端設(shè)備的軟件升級(jí)等功能。配置系統(tǒng)包括DHCP服務(wù)器、配置文件服務(wù)器、軟件下載服務(wù)器、時(shí)鐘協(xié)議服務(wù)器等。其中DHCP服務(wù)器用于為C-DOCSIS終端和用戶(hù)設(shè)備提供啟動(dòng)初始配置信息，主要包括IP地址。配置文件服務(wù)器用于為C-DOCSIS終端啟動(dòng)時(shí)提供配置文件下載。配置文件為二進(jìn)制文件格式，其中包含C-DOCSIS終端的配置參數(shù)。軟件下載服務(wù)器用于為C-DOCSIS終端升級(jí)提供軟件下載。時(shí)鐘協(xié)議服務(wù)器為時(shí)鐘協(xié)議客戶(hù)端主要為C-DOCSIS終端提供正確的時(shí)間。

4）C-DOCSIS網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)

C-DOCSIS網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)包括SNMP管理系統(tǒng)和Syslog服務(wù)器。其中SNMP管理系統(tǒng)可以通過(guò)SNMP協(xié)議配置和監(jiān)控C-DOCSIS頭端以及C-DOCSIS終端。Syslog服務(wù)器用于收集設(shè)備操作相關(guān)的消息。根據(jù)運(yùn)營(yíng)商不同的應(yīng)用需求，配置系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理系統(tǒng)可以

包括其他的功能。

5）C-DOCSIS匯聚轉(zhuǎn)發(fā)

C-DOCSIS系統(tǒng)通過(guò)匯聚轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備接入城域網(wǎng)絡(luò)，匯聚轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備可以是OLT、以太網(wǎng)交換機(jī)或路由器等設(shè)備[2]。

2 C-DOCSIS系統(tǒng)項(xiàng)目實(shí)施和改造

2.1 實(shí)施要求和設(shè)計(jì)原則

1）C-DOCSIS局端應(yīng)與ONU、光接收機(jī)同址布放。

2）用戶(hù)終端到C-DOCSIS局端/雙向放大器回傳RF輸入口之間的回傳損耗（電纜損耗加上分支/分配器損耗）應(yīng)控制在30dB左右（包括-5進(jìn)戶(hù)電纜及無(wú)源分支/分配器的傳輸損耗）。

3）設(shè)計(jì)中應(yīng)使任何一個(gè)用戶(hù)終端至雙向放大器/ C-DOCSIS局端同一RF回傳輸入口的回傳損耗保持一致。

4）反向通道信噪比要求：

上行調(diào)整方式 信噪比(C/N)

64QAM 大于25dB

16QAM 大于19dB

QPSK 大于13dB

5）主要設(shè)備技術(shù)指標(biāo)

C-DOCSIS局端設(shè)備下行輸出電平值：100dBuV

C-DOCSIS局端設(shè)備上行輸入電平值：75dBuV

Cable Modem下行輸入電平值：47dBuV-77dBuV

Cable Modem上行輸出電平值：100dBuV-110dBuV

6）雙向放大器設(shè)計(jì)

（1）雙向放大器應(yīng)反向通道配置65MHz低通濾波器，正向通道設(shè)置87MHz高通濾波器增大正、反向通道的隔離。

（2）雙向放大器RF回傳輸出口到光接收機(jī)RF回傳輸入口之間的損耗（電纜損耗加上分支/分配器損耗）,應(yīng)控制在10-20dB之間（包括分配損耗及-9或-12傳輸電纜損耗）。應(yīng)遵循單位增益原則，保證雙向放大器RF回傳輸入口至光接收機(jī)同一RF回傳入口的回傳損耗相同，實(shí)現(xiàn)回傳電平的均衡。

圖1 C-DOCSIS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2.2 C-DOCSIS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

C-DOCSIS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1）C-DOCSIS局端設(shè)備中配置Option60業(yè)務(wù)模型認(rèn)證終端設(shè)備（2.0 cable modem、STB）。

序號(hào) 光點(diǎn)名稱(chēng) 下行頻點(diǎn)256QAM 上行頻點(diǎn)64QAM 1枕水度假酒店 762MHz、770MHz、778MHz、786MHz、794MHz、802MHz、810MHz、818MHz 42.6MHz、49MHz、55.4MHz、61.8MHz終端類(lèi)型 業(yè)務(wù)類(lèi)型 VLAN tag IP址址段 Option60 掩碼STB 互動(dòng)機(jī)頂盒 30 網(wǎng)關(guān)地址;22.248.64.1 HZCNCSTBV1 255.255.248.0 C-DOCSIS局端 CMTS管理 3007 30.219.61.0/24 CMC 255.255.255.0 CM CM管理 3008 30.219.62.0/23 Docsis 255.255.254.0區(qū)域 vlan IP地址段 掩碼 網(wǎng)關(guān) 起始地址 終止地址枕水度假酒店 3007 30.219.61.0/24 255.255.255.0 30.219.61.1 30.219.61.11 30.219.61.254區(qū)域 vlan IP地址段 掩碼 網(wǎng)關(guān) 起始地址 終止地址枕水度假酒店 3008 30.219.62.0/23 255.255.254.0 30.219.62.1 30.219.62.11 30.219.63.254

2）C-DOCSIS局端根據(jù)Option60對(duì)不同的終端打不同的Vlan tag，保證DHCP過(guò)程的Vlan隔離。

3）交換機(jī)起三層網(wǎng)關(guān)，DHCP Relay指向W-CMTS、BARS。

2.3 確定C-DOCSIS頻點(diǎn)資源準(zhǔn)備、業(yè)務(wù)VLAN、業(yè)務(wù)地址

圖2 C-DOCSIS局端設(shè)備圖

2.4 服務(wù)器、C-DOCSIS局端設(shè)備、2.0cablemodem

改造過(guò)程中，桐鄉(xiāng)廣電采用W-CMTS服務(wù)器：使用省網(wǎng)W-CMTS后臺(tái)管理系統(tǒng)；C-DOCSIS局端設(shè)備（四端口設(shè)備），如圖2所示。

2.0 cable modem采用仲琦廠家設(shè)備：CM2011，如圖3所示。

2.5 W-CMTS后臺(tái)管理系統(tǒng)

1) 暫時(shí)使用省網(wǎng)后臺(tái)管理系統(tǒng)。

2）IP地址的分配遵循《浙江華數(shù)IP地址規(guī)劃》的

規(guī)劃。本地在此基礎(chǔ)上

獨(dú)立管理及分配IP地址

圖2 C-DOCSIS終端設(shè)備圖

2.6 廠家網(wǎng)管系統(tǒng)

1）實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)網(wǎng)元設(shè)備可管、可控。

2）廠家網(wǎng)管系統(tǒng)本地建設(shè)。

3）網(wǎng)管系統(tǒng)具備的主要功能：

（1）端口狀態(tài)監(jiān)視與分析；

（2）網(wǎng)絡(luò)性能與狀態(tài)的圖表分析；

（3）故障診斷和報(bào)警；

（4）網(wǎng)元設(shè)備遠(yuǎn)程配置和管理；

3 網(wǎng)絡(luò)改造調(diào)試設(shè)備過(guò)程中需要事項(xiàng)

3.1 回傳損耗（用戶(hù)終端到C-DOCSIS局端/雙向放大器回傳RF輸入口之間三所有損耗）控制在30dB左右

3.2 用戶(hù)終端低頻相差10dB之內(nèi)

3.3 C-DOCSIS局端設(shè)備在光節(jié)點(diǎn)部署時(shí)，在與單向光站混合16頻點(diǎn)輸出電平值不低于100（104－4）dbuv

3.4 測(cè)試每個(gè)光點(diǎn)(1B用在電視，另外1B需要測(cè)試，保證相應(yīng)的指標(biāo)正常

3.5 更換分支分配，測(cè)試客房終端低頻和高頻信號(hào)，高頻達(dá)到55dBuv,數(shù)據(jù)和電纜的型號(hào)、長(zhǎng)度表在電子圖紙上

4 C-DOCSIS在這次互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)展現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)：

4.1 標(biāo)準(zhǔn)化程度高，技術(shù)成熟。對(duì)不同廠家的設(shè)備兼容性強(qiáng)，可以更好的適應(yīng)新業(yè)務(wù)的發(fā)展。

4.2 該方案符合烏鎮(zhèn)景區(qū)管委會(huì)的要求，能夠充分利用現(xiàn)有HFC網(wǎng)絡(luò)資源，在減少改造施工難度的同時(shí)，保護(hù)了桐鄉(xiāng)廣電前期的有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的投資。

4.3 業(yè)務(wù)鏈路上的維護(hù)和前期單項(xiàng)的HFC網(wǎng)絡(luò)使用的技術(shù)規(guī)范、檢測(cè)設(shè)備相同。

4.4 最佳的性能：高960M的高帶寬接入；上下行全雙工通信；1ms的低時(shí)延；滿(mǎn)負(fù)載時(shí)，性能穩(wěn)定；負(fù)載均衡資源分配；；支持多媒體新業(yè)務(wù)[3]。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著C-DOCSIS技術(shù)的不斷成熟和產(chǎn)品的不斷完善，它面向同軸電纜的雙向接入改造方案的帶寬高、維護(hù)成本低、改造投入少、新業(yè)務(wù)支持能力強(qiáng)等特性體現(xiàn)的淋漓盡致，非常有利與廣電發(fā)展核心視頻業(yè)務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)了性能優(yōu)良、技術(shù)先進(jìn)、性?xún)r(jià)比高的高帶寬的網(wǎng)絡(luò)接入，讓廣電運(yùn)營(yíng)商更好在未來(lái)三網(wǎng)融合的競(jìng)爭(zhēng)中大展宏圖。

總而言之，C-DOCSIS雙向網(wǎng)絡(luò)改造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是現(xiàn)階段廣電雙向網(wǎng)絡(luò)改造過(guò)程中一種不錯(cuò)的選擇。

[1] 張弘輝.基于HFC+EPON+LAN的有線電視寬帶接入網(wǎng)建設(shè)[J].中國(guó)有線電視,2011,(03)∶276-280.

[2] 買(mǎi)合木提江·阿不都熱合曼 . C-DOCSIS雙向網(wǎng)絡(luò)改造系統(tǒng)解決方案[J]. 中國(guó)有線電視.2014,(07)∶848-850.

[3] 李天校. C-DOCSIS技術(shù)在雙向業(yè)務(wù)接入系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)有線電視,2014,(09)∶1047-1049.

周雷霆（1973--），男，助理工程師，主要從事數(shù)字電視工程技術(shù)管理工作。

李偉（1979--），男，工程師，主要從事數(shù)字有線電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工作。