5DOCSIS标准.ppt

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DOCSISDOCSIS标准介绍标准介绍陈柏年广电宽带城域网技术广电宽带城域网技术系列讲座系列讲座1DOCSIS-基本框架Wide-AreaNetworkCableNetworkTransparentIPTrafficThroughtheSystemCableModem（CM）CMTSNetworkSideInterfaceCableModemTerminationSystemCMTSCMCustomerPremisesEquipmentInterfaceCustomerPremisesEquipmentPrimaryfocusofDOCSIS1.0RFSpecificationDOCSIS1.1增加了增加了QoS广域广域网网WAN用户用户侧设侧设备备CPECMTS最早的最早的RFDOCSIS1.0规范规范CMCMTS网络侧网络侧接口接口CMTS-NSICM用用户侧设户侧设备接口备接口CMCI通过系统通过系统透明传送透明传送IP分组分组2关键名词关键名词CMTS-线缆调制解调器（线缆调制解调器（CableModem）头端系头端系统统CM-线缆调制解调器线缆调制解调器CableModemDOCSIS-电缆数据业务接口规范电缆数据业务接口规范（DataOverCableServiceInterfaceSpecification），是在Cable上传输数据的接口协议Cablelab-美国有线电视实验室，美国有线电视实验室，代表MCNS,开发并管理DOCSIS标准MCNS-多媒体多媒体Cable网络系统网络系统,主要包括北美有线电视运营商及一些设备供应商3DOCSIS四个版本四个版本DOCSIS1.0：

1997年12月推出，功能是为用户提供最佳的数据服务；定义有线电视网络宽带接入的系统框架、射频接口、系统网络侧接口、系统用户侧接口、数据安全接口、网络管理接口等规范，实现了系统前端、终端、服务管理系统的设备兼容，极大地促进了有线电视宽带接入的发展。

DOCSIS1.1：

1999年3月推出，功能是在1.0的基础上提供更好的数据服务，提供VoIP和递升数据服务的使用；增加了DOCSIS协议链路层的带宽保障机制等功能，使得有线电视宽带接入在共享带宽机制下，具备提供高速数据、电话等多业务服务能力。

4DOCSIS四个版本四个版本DOCSIS2.0：

2001年12月推出，功能是提供A-TDMA先进的物理层调制和S-CDMA多址访问技术，改进了上行通道物理层；使得有线电视网络宽带接入的带宽、特别是回传带宽大为增加，使得有线电视网络提供电话等对称性业务能力大大加强，DOCSIS3.0：

2006年2月推出，功能是提供了信道绑定，IPv6，L2VPN，TDM仿真等。

强化了安全和运营支撑等，使得有线电视网络数字媒体业务、数据业务、语音业务在信道、媒体流各式上统一起来，提高了宽带接入带宽，达到千兆级水平，同时，促进了数字媒体设备与宽带接入设备的融合，降低了网络的带宽成本。

5DOCSIS3.0主要特点主要特点

（1）信道捆绑信道捆绑（ChannelBonding）：

下行速率可以达到200Mbps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上下行频率物理范围有所扩展：

下行频率从750MHz可扩展到1GHz，上行频率范围从5-65MHz可扩展为5-85MHz。

（3）兼容性兼容性：

3.0网络同样可以向下兼容使用2.0,1.1,1.0的CableModem，3.0的CableModem也可以在非3.0的网络环境中使用。

（4）其它改进其它改进：

增强安全保障，支持IPv6，增强的IP组播，管理扩展。

6CMTSCMHFC网络中数据在设备中的流向7交互式有线电视传输系统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。

系统的主要功能系统的主要功能：

在前端与用户端之间透明在前端与用户端之间透明地传输因特网协议（地传输因特网协议（IP）信息包信息包。

1.CMTS和CM是作为IP协议和逻辑链路控制（LLC）处理的主机主机来运行的。

2.协议堆栈三层结构协议堆栈三层结构：

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在网络传输接口两层上结构：

仅有物理层和数据链路层。

8有线电视传输数据的参考结构有线电视传输数据的参考结构9DOCSISDOCSIS三类接口三类接口1.CMTSNSI接口：

接口：

前端的CMTS与数据网络边界（NetworkSideInterface-NSI）之间的接口。

2.DOCSOSSI接口：

接口：

前端CMTS与操作支持系统间的接口。

3.射频接口：

射频接口：

（1）CMTS与HFC网络间的上下行射频接口；

（2）HFC与CM间的射频接口；（3）安全及接入控制系统接口。

作用：

作用：

通过对三类接口概念的描述，即与外部边界的接口和内部各系统间的RF接口及网络管理系统接口的描述，奠定了在CMTS与各CM之间的交互式数据通信系统的规范。

10MACMAC帧格式帧格式MAC帧帧：

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。

（l）一般一般MAC帧格式帧格式。

（2）MAC标头格式标头格式。

（3）基于分组的基于分组的MAC帧帧。

（4）MAC专用标头专用标头。

11一般一般MACMAC帧格式帧格式上、下行采用相同的帧格式上、下行采用相同的帧格式1.由物物理理层层开开销销或或下下行行的的MPEGPSI标标头头、MAC标标头头和和PDU数数据据三部分组成三部分组成。

PMD开销包括前同步信号、上行的同步模式。

2.MAC信息标头信息标头：

描述跟在后面的PDU数据的格式以及PDU是否存在，因而它唯一地说明了MAC帧的内容。

3.PDU（PacketDataUnit）数据：

数据：

装载分组数据单元。

12MACMAC的管理功能的管理功能

（1）初始化、预备及开播管理初始化、预备及开播管理：

这是每一个CM（NIUSTB）都必须在开机后完成的程序。

该程序是在INA（交互网络转接器）与NIU（网络接口单元）之间周期性进行的（只要NIUSTB开机即可），没有信息主体的运行，仅作连接前的准备。

（2）连接管理连接管理：

这是在完成初始化、预订和开播程序后，在INA与NIU之间建立连接的管理程序。

（3）链路管理链路管理：

任务是对上行资源的连续监视和优化。

即包括功率和定时管理，固定速率的分配管理，信道误差的管理。

13DOCSISDOCSIS协议层协议层与与OSIOSI协议层协议层的的比较比较DOCSISDataOverCableOSI高层高层高层高层传输层传输层传输层传输层网络层网络层网络层网络层数据链路层数据链路层数据链路层数据链路层物理层物理层物理层物理层ApplicationsTCPorUDPIPIEEE802.2DOCSISMAC上行上行上行上行TDMA（mini-slots）DOCSISControlMessages5-65MHz（QPSKor16QAM）HFCHFC下行下行下行下行TDM（MPEG）8MHzITU-TJ.83AnnexAMPEG-basedapplics,e.g.Video14DOCSIS系统的协议模型DHCPTFTPSNMPSMTPTODHTTPFTPTelnet物理层物理层UDPTCP下行下行传输传输汇聚子层汇聚子层（MPEG-2）IP协议协议数据链路加密数据链路加密媒质接入控制媒质接入控制通用的网络协议DOCSIS制定的协议15协议模型说明协议模型说明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。

16DOCSISDOCSIS网络网络接口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70Km1000BaseLX电缆调制解调器（CM）-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TCP/IP数据规范-可经SNMP（SimpleNetworkManagemantProtocol简易网络管理协议）进行远程管理17DOCSISDOCSIS不同版本之间主要区别不同版本之间主要区别1、DOCSISv1.0实现了在有线电视网上传输双向信号，v1.0的产品在数百个有线电视网上使用。

2、DOCSISv1.1对v1.0的最大改进是增加了QoS服务保证，使得在有线电视网中实现VoIP有了保证。

3、DOCSISv2.0对v1.1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30Mbps，1.0是5Mbps，1.1是10Mbps。

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）。

18DOCSIS版本版本关键特征关键特征获得好处获得好处DOCSIS1.0（0.32-10Mbpsu/s）（30-42Mbpsd/s）标准的层级业务标准的层级业务特性的标准化特性的标准化基本的前向纠错基本的前向纠错FEC（T=10）低成本，低功率的低成本，低功率的CM高速高速Internet访问访问对噪声误码纠正对噪声误码纠正DOCSIS1.1（0.32-10Mbpsu/s）（30-42Mbpsd/s）QoS&IP多多播播在在CM中中8-分支头的预均衡分支头的预均衡Frag,Concat,PHSSecurityw/SNMPv3MIB中中新的数目滤波新的数目滤波，CM授授权权更多的层级业务更多的层级业务改进的抗干扰度使用带改进的抗干扰度使用带宽宽改进的管理改进的管理黑客验证黑客验证DOCSIS2.0（0.32-30Mbpsu/s）（30-42Mbpsd/s）上行强制上行强制S-CDMA/ATDMA改进的前向纠错改进的前向纠错FEC（T=16）提供提供FECATDMA字节的交织字节的交织在在CM中中24-分支头的预均衡分支头的预均衡对称业务对称业务&上行抗干扰上行抗干扰度度更强的上行抗干扰度更强的上行抗干扰度DOCSISEvolutionDOCSISEvolution演变演变粗略观察粗略观察19DOCSISEvolutionDOCSISEvolution演变演变深入观察深入观察基本电缆数据标准基本电缆数据标准没有没有QOS性能性能基线加密基线加密DOCSIS1.0DOCSIS2.0DOCSIS1.1完全的完全的DOCSIS1.0能力加强能力加强对分层数据改进的对分层数据改进的QOS分组的分段和合段分组的分段和合段为改进安全为改进安全“基线加基线加密密+”私有私有“下一情报下一情报”的的特征，如：

特征，如：

线速操作线速操作可靠性可靠性高端口密度高端口密度完全的完全的DOCSIS1.1能力加强能力加强增加上行带宽增加上行带宽上行噪声的缓解上行噪声的缓解私有私有“下一情报下一情报”的特征，如：

的特征，如：

上行入侵噪声上行入侵噪声消除消除上行和下行数上行和下行数据流更宽带宽据流更宽带宽以及多更状态以及多更状态的的QAM调制调制20AdditiveWhiteGaussianNoise（AWGN）-continuous&randomwithaninfinitefrequencyrange加加性高斯白噪声（连续和随机）性高斯白噪声（连续和随机）IngressNoise-continuous（orlengthyinduratio