1、PAGE PAGE 44有線電視網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化金國(guó)鈞 2002.4.10眾所周知，廣播電視的數(shù)字化已歷經(jīng)三十多年，大致已走過(guò)了節(jié)目制作系統(tǒng)的數(shù)字化和演播室系統(tǒng)的數(shù)字化兩個(gè)階段，目前已進(jìn)入了傳輸系統(tǒng)的數(shù)字化階段，以最終全面實(shí)現(xiàn)廣播電視系統(tǒng)的數(shù)字化。換言之，廣播電視系統(tǒng)的數(shù)字化，是一個(gè)從信源傳輸?shù)叫潘薜娜鏀?shù)字化過(guò)程，缺一不可。亦即，是一個(gè)全部以“0”和“1”兩個(gè)數(shù)字符號(hào)表征的過(guò)程，盡管人們看到的、聽(tīng)到的都仍是模擬的。我國(guó)廣播電視傳輸系統(tǒng)目前主要有衛(wèi)星、地面和有線電視三大系統(tǒng)。衛(wèi)星系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，采用DVB-S標(biāo)準(zhǔn)。有線電視系統(tǒng)的數(shù)字化剛剛開(kāi)始，其中數(shù)字電視廣播系統(tǒng)采用了DVB-C標(biāo)準(zhǔn)（已發(fā)布行業(yè)

2、標(biāo)準(zhǔn)），前不久全國(guó)數(shù)據(jù)廣播已開(kāi)播；雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)正在制訂。地面電視廣播系統(tǒng)正處于試驗(yàn)階段。1、什么是有線電視網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化？11 什么是有線電視網(wǎng)絡(luò)？* 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中（DOCSIS）的定義：它是基于同軸電纜共享媒介、樹(shù)枝型結(jié)構(gòu)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)。它可以是全同軸電纜的或是光纖同軸電纜混合（HFC）結(jié)構(gòu)的模擬傳輸網(wǎng)絡(luò)。* 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中（GY/T106-1999）的定義：它是用射頻電纜、光纜、多路微波或其組合來(lái)傳輸、分配和交換聲音、圖像及數(shù)據(jù)信號(hào)的電視系統(tǒng)。12 需要建立的網(wǎng)絡(luò)概念* 有線電視網(wǎng)絡(luò)無(wú)論采用何種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、傳輸媒介及技術(shù)體制，其組成都應(yīng)包括前端、傳輸系統(tǒng)及分配系統(tǒng)三大部分。*

3、有線電視網(wǎng)絡(luò)視傳輸環(huán)境、規(guī)模大小的不同，其傳輸系統(tǒng)（干線、支干線系統(tǒng)）可以是同軸電纜（局域網(wǎng)）、光纜（城域網(wǎng)）、多路微波MMDS（局域網(wǎng)或城域網(wǎng)）或它們的組合而成。* 有線電視網(wǎng)絡(luò)的分配系統(tǒng)是基于同軸電纜、樹(shù)枝型結(jié)構(gòu)的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)。即采用樹(shù)枝型結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的用戶接入，并在一根同軸電纜上采用非對(duì)稱的頻譜分割來(lái)實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱雙向業(yè)務(wù)的傳輸。* 有線電視網(wǎng)絡(luò)的功能，是傳輸、分配及交換圖像、聲音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信號(hào)。即以傳輸分配廣播電視節(jié)目為基本業(yè)務(wù)，亦可傳輸、交換多媒體業(yè)務(wù)，即所謂的擴(kuò)展業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)。13 HFC有線電視網(wǎng)絡(luò)131 HFC的發(fā)展歷程：* 1988.2 加拿大試驗(yàn)成功AM-VSB光纖系統(tǒng)

4、，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖傳送20套N制電視節(jié)目，傳輸距離13Km；* 1988.4 美國(guó)ATC公司試驗(yàn)成功AM-VSB光纖系統(tǒng)；* 1991.12美國(guó) Timewarner在紐約皇后區(qū)建成150個(gè)頻道（N制）的HFC局域網(wǎng)Quantum,設(shè)計(jì)用戶規(guī)模1萬(wàn)戶.* 1993年,美國(guó)AT&T公司提出HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).* 1994年后, HFC被有線電視業(yè)廣為采用,成為有線電視城域網(wǎng)發(fā)展階段的主要結(jié)構(gòu)模式。目前在中國(guó)80%城域網(wǎng)采用，在美國(guó)95%。132 HFC結(jié)構(gòu)模式：*“星樹(shù)型”小型城鎮(zhèn)可采用“星”型光纖干線、“樹(shù)枝”型同軸電纜分配接入；中型城市可采用“多星”（FTF）光纖干線、“樹(shù)枝”型同軸電纜分配接入。*“

5、環(huán)星樹(shù)”型“環(huán)”型主干光纖（自愈環(huán)）、“星”型支干光纖及“樹(shù)枝”型同軸電纜分配接入，適用于人口密集的大中型城市。133 HFC有線電視網(wǎng)絡(luò)的帶寬優(yōu)勢(shì)由表可見(jiàn)，HFC網(wǎng)絡(luò)利用光纜干線、支干線延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離（DOCSIS規(guī)定前端到終端的最大距離為160Km）；并利用了共享媒介的同軸電纜的射頻特性（1GHz）確保網(wǎng)絡(luò)的寬帶接入，其優(yōu)勢(shì)與采用銅雙絞線接入的電信網(wǎng)和以太網(wǎng)相比十分明顯：表1.1地面有線網(wǎng)物理底層傳輸帶寬比較網(wǎng)絡(luò)類別接入介質(zhì)物理帶寬接入方式傳輸速率（Mb/s）傳輸距離（Km）備注電信網(wǎng)銅雙絞線4KHz（3003400Hz）NISDN0.128幾十HDSL0.784約3.6DSL已商用A

6、DSL1.5（下行）0.256（上行）約5.4SDSL1.5（上/下行）約3.6DSL未商用VDSL26（下行）1（上行）約0.3DSL未商用有線電視網(wǎng)同軸電纜1000MHz（5860MHz）HFC41/55（8MHz，下行）0.3210.24（0.26MHz，上行）幾十64/256QAMQPSK計(jì)算機(jī)五類線/超五類線100MHz以太網(wǎng)10局域網(wǎng)（LAN）10 BaseT* 傳輸容量大其物理帶寬是電信網(wǎng)雙絞線的20多萬(wàn)倍、以太網(wǎng)五類線的10倍； 按現(xiàn)行HFC頻譜分割，下行接入總?cè)萘浚?4QAM）3Gb/S，上行（QPSK）500Mb/S;* 傳輸距離遠(yuǎn)銅雙絞線的傳輸距離隨傳輸速率的提高而減少；

7、 HFC可在較長(zhǎng)的傳輸距離上保持高速數(shù)據(jù)傳輸。* 信道成本低在DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)中，推薦用IEEE 802.1d以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)采用的公式進(jìn)行比較。 IEEE 802.1d中使用的公式為： 信道成本=1000/已連接的局域網(wǎng)速度（Mb/S） HFC采用Cable Modem接入的公式為： 信道成本=1000/（上行符號(hào)率長(zhǎng)數(shù)據(jù)授權(quán)的每個(gè)符號(hào)的bit數(shù)） 即上行采用不同調(diào)制方式（QPSK或16QAM）的符號(hào)率決定了標(biāo)準(zhǔn)的信道成本，按照DOCSIS規(guī)定的五種上行速率可算出信道成本如下表：表1-2 CM的信道成本符號(hào)率缺省信道成本ksym/sQPSK16QAM 160 3125 1563 3201563 7

8、81 640781391 1280391 1952560195 98對(duì)CMTS，該公式變?yōu)椋盒诺莱杀?000/（下行符號(hào)率每個(gè)符號(hào)的bit數(shù)）* 業(yè)務(wù)適應(yīng)性強(qiáng)HFC的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)對(duì)非對(duì)稱信息業(yè)務(wù)的適應(yīng)性的優(yōu)于對(duì)稱結(jié)構(gòu)的電信網(wǎng)（ADSL/VDSL正是將對(duì)稱結(jié)構(gòu)的雙絞線接入網(wǎng)轉(zhuǎn)變成具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的傳輸特性，來(lái)適應(yīng)非對(duì)稱信息業(yè)務(wù)的）；HFC的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)對(duì)視音頻廣播業(yè)務(wù)的適應(yīng)性，至今仍是電信網(wǎng)和以太網(wǎng)所難以滿足的。由此可見(jiàn)，HFC網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)傳輸容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、信道成本低、業(yè)務(wù)適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、建設(shè)成本低的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)。14 有線電視網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化上述情況說(shuō)明，有線電視網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化，應(yīng)是指從

9、前端、傳輸、分配及整個(gè)處理過(guò)程的數(shù)字化。即前端必須具有信源的數(shù)字處理能力，并以數(shù)字視音頻及數(shù)據(jù)信號(hào)的下載，經(jīng)數(shù)字化傳輸、分配系統(tǒng)由數(shù)字終端接收（STB或CM）鑒于對(duì)有線電視網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制訂，有線電視網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化將是一個(gè)由模擬向數(shù)字技術(shù)體制的過(guò)渡過(guò)程。即目前是模擬的，將來(lái)最終是數(shù)字的，其間則是兩者兼容的。過(guò)渡期間，模擬和數(shù)字將共存于HFC網(wǎng)絡(luò)，且互不干擾。當(dāng)然，涉及到傳輸系統(tǒng)的數(shù)字化，本來(lái)就廣播電視系統(tǒng)數(shù)字化中技術(shù)難度最大、涉及面最廣、運(yùn)作最復(fù)雜的發(fā)展階段。然而，有線電視網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化已為期不遠(yuǎn)了。2、為什么有線電視網(wǎng)絡(luò)要數(shù)字化？ 21 數(shù)字化的好處如果從受眾視聽(tīng)特征考慮，包

10、括有線電視網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的任何廣播電視傳輸系統(tǒng)的輸入/輸出信號(hào)，在本質(zhì)上都應(yīng)是模擬的。然而，從數(shù)字化所能帶來(lái)的好處看，還必須進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化改造。網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化至少有三大好處：其一，是提高網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量。即數(shù)字信號(hào)的抗干擾性和保真度要優(yōu)于模擬信號(hào)：這是由于模擬信號(hào)在時(shí)間和幅度上都是連續(xù)的，因而在信號(hào)的采、編、錄、制、播及接收的整個(gè)過(guò)程中，所產(chǎn)生的非線性失真和引入的附加噪聲，都是“累加”的，保真度再好的系統(tǒng)亦難以使信號(hào)“復(fù)原”。而數(shù)字信號(hào)是只有兩個(gè)電平值（“1”和“0”）的離散信號(hào)，即是在時(shí)間上和幅度上都離散化的信號(hào)，盡管在傳輸過(guò)程亦會(huì)衰減并受到噪聲干擾，但由于兩個(gè)電平值構(gòu)成的數(shù)字脈沖序列，在傳輸過(guò)程中可經(jīng)

11、“判定”而再生，只要“判定”無(wú)差錯(cuò)，接收端的“再生”的數(shù)字信號(hào)并非“原”信號(hào)的復(fù)制，因而在理論上可以認(rèn)為相當(dāng)于將傳輸過(guò)程中引入的失真和噪聲完全去除了。其二，是增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。即數(shù)字信號(hào)可以“會(huì)聚”，使系統(tǒng)的傳輸功能優(yōu)于模擬系統(tǒng)。這是由于數(shù)字信號(hào)的比特流可以在一個(gè)傳輸信道內(nèi)復(fù)接、交織，因而可以使輔助信號(hào)或數(shù)字信號(hào)與視音頻一起被發(fā)送、存儲(chǔ)或處理，從而使原來(lái)的廣播電視頻道具有拓展綜合信息業(yè)務(wù)的能力。這就是實(shí)現(xiàn)了所謂圖像、聲音、數(shù)據(jù)在網(wǎng)上的“會(huì)聚”，或叫做“融合”。其三，是加大網(wǎng)絡(luò)傳輸容量。即數(shù)字信號(hào)可以“壓縮”，使系統(tǒng)的傳輸容量要遠(yuǎn)大于模擬系統(tǒng)。這是由于數(shù)字信號(hào)可以使用冗余度縮減的壓縮編碼（MPE

12、G）技術(shù)，來(lái)提高頻譜利用率；并利用前向糾錯(cuò)（FEC）編碼技術(shù)，來(lái)增加系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃浴Ｒ蚨瓜到y(tǒng)能以較低的運(yùn)行成本，傳送成百套高質(zhì)量的數(shù)字聲音、標(biāo)清電視（SDTV）乃至高清電視（HDTV）節(jié)目。例如，現(xiàn)行的模擬電視信號(hào)（PAL-D）的傳輸帶寬為8MHz，按CCIR601建議進(jìn)行數(shù)字化處理：若亮度（Y）信號(hào)取樣頻率為13.5MHz，色差信號(hào)（R-Y,B-Y）的取樣頻率各為6.75MHz；按均勻量化PCM編碼方式，每個(gè)取樣按10比特量化（視頻帶寬為6MHz）；則可算得：亮度信號(hào)的碼率為13.510=135（Mb/S）色差信號(hào)的碼率為6.75210=135（Mb/S）亦即，編碼后的數(shù)字電視信號(hào)為27

13、0Mb/S。顯然，要傳送這樣數(shù)字化處理的電視信號(hào)占用的信道帶寬太大（0.51）270MHz。然而，若采用壓縮比大致在140：1的MPEF-1編碼，則一路視頻信號(hào)可控制碼率在1.5/2/3Mb/S，其圖像清晰度相當(dāng)于VCD水平；若采用壓縮比大致在70：1的MPEG-2編碼，則一路視頻信號(hào)可控制在碼率在2/3/4/5/6/8Mb/S，其圖像清晰度相當(dāng)于DVD水平（碼率的選取視圖像活動(dòng)程度而定）。由于8MHz帶寬的信道經(jīng)信道編碼處理后的有效速率為38Mb/S（64QAM）/52Mb/S(256QAM)，則傳送6Mb/S的MPEG活動(dòng)圖像，就可傳送6套（64QAM）8套（256QAM），其圖像質(zhì)量高于

14、專業(yè)級(jí)，要好于目前的模擬電視接收質(zhì)量。上述三大好處，最終將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的優(yōu)化分配和最佳利用，使資源的利用率提高、成本下降。22 廣播電視數(shù)字化進(jìn)程加快* 模擬電視終止由日世界上發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字廣播電視、終止模擬電視體制的時(shí)間表已基本確定在2010年前后。美國(guó)宣布在2006年，加拿大2007年，澳大利亞2008年，英、法、德、日、西班牙、新加坡、韓國(guó)等在2010年。* 有線電視數(shù)字化先行國(guó)家廣電總局規(guī)劃在2015年全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化電視廣播。2005年數(shù)字有線電視廣播將率先實(shí)現(xiàn)，目前正在進(jìn)行13省市的試驗(yàn)。23 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場(chǎng)急劇增長(zhǎng)從上個(gè)世紀(jì)90年代中期興起的因特網(wǎng)推動(dòng)下的信息革命，

15、已風(fēng)云全球。其網(wǎng)民數(shù)量以每69個(gè)月翻番的速度急劇增長(zhǎng)，我國(guó)從1997年至今的發(fā)展速度亦有過(guò)之而無(wú)不及。據(jù)美國(guó)國(guó)際數(shù)據(jù)公司最近的報(bào)告預(yù)測(cè)，今年底全球網(wǎng)民將突破6億，我國(guó)將接近3500萬(wàn)（2002年1月是3370萬(wàn)）。美國(guó)加特電子產(chǎn)品公司預(yù)測(cè)，到2003年，我國(guó)的網(wǎng)民將超過(guò)日本；屆時(shí)，中國(guó)和日本的因特網(wǎng)用戶總數(shù)將達(dá)到1.515億戶，占亞太地區(qū)的61%（預(yù)測(cè)亞太地區(qū)的市場(chǎng)價(jià)值約172億美元）。因特網(wǎng)推動(dòng)下的信息革命，在個(gè)性化通信上至少帶來(lái)兩方面的直接效果。家庭PC機(jī)擁有率急劇增長(zhǎng)：據(jù)對(duì)全國(guó)31個(gè)大中城市的調(diào)查表明，我國(guó)家庭PC機(jī)的擁有率，從1999年的21.2%增長(zhǎng)到2001年的38%。其中，北京高

16、達(dá)64.7%，廈門(mén)50.5%，廣州49.7%，上海49.1%，杭州45.4%，南京41.5%，鄭州40.9%，長(zhǎng)沙40.6%，濟(jì)南39.7%，昆明39.6%，南寧39.2%，均高于全國(guó)城市平均數(shù)。* 網(wǎng)站數(shù)量急劇增長(zhǎng)：據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2001年的網(wǎng)站總數(shù)已達(dá)約24萬(wàn)個(gè)，其中在北京占20%以上。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)急劇增長(zhǎng)，必然導(dǎo)致對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的急切追求，造就網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行商的巨大商機(jī)。于是：* 電信業(yè)在改造城市電話網(wǎng)的基礎(chǔ)上，采用ISDN（一線通）或ADSL（超一線通）來(lái)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場(chǎng)，滿足用戶需求。據(jù)報(bào)道，2001年全球ISDN用戶約為1.04億，我國(guó)約100萬(wàn)戶（其中北京近22萬(wàn)戶）。預(yù)計(jì)VDSL在明、后年亦將

17、推出商用。從表1.1可以看出，這些DSL技術(shù)是基于窄帶的銅雙絞線上來(lái)拓寬等效帶寬的，盡管有其局限性（速度越高，傳輸距離越短），但在開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場(chǎng)上無(wú)疑是有貢獻(xiàn)的。* 專業(yè)通信業(yè)，如聯(lián)通、網(wǎng)通、鐵網(wǎng)、吉通等，亦都在各自獨(dú)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，通過(guò)不同方式組建城域接入網(wǎng)，以圖直接擁有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場(chǎng)份額。* 有線電視業(yè)開(kāi)始了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的試運(yùn)營(yíng)。據(jù)了解全國(guó)有約20多個(gè)城市、地區(qū)的有線電視系統(tǒng)開(kāi)始了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)。其經(jīng)濟(jì)效果是10%的家庭PC機(jī)接入的年收入，相當(dāng)于100%有線電視用戶的年收入。其技術(shù)效果，是在線通信、速率高、容量大、不掉線。顯然，若能充分利用廣電行業(yè)的節(jié)目、信息源優(yōu)勢(shì)，、HFC網(wǎng)絡(luò)的寬帶資源優(yōu)勢(shì)

18、及有線電視用戶市場(chǎng)的潛在優(yōu)勢(shì)，有線電視網(wǎng)上開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)的前景，似應(yīng)十分看好。3、怎樣實(shí)現(xiàn)有線電視網(wǎng)的數(shù)字化？31升級(jí)改造HFC網(wǎng)絡(luò)（物理底層）311單向傳輸改成雙向傳輸（要點(diǎn)）表3.1 HFC雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)頻譜劃分（MHz）ITUTJ.112Euro DOCSIS1.1GY-T106-1999歐DVB-C/DAVIC1.01.2美DOCSIS1.0日本上行5655421055565565下行701303008628886090770108862FM87108TV1101000 采用“主前端+分前端”的多中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 光路上采用空間分割，即上/下行各用一根光纖。 電纜上采用頻率分割，即我國(guó)應(yīng)采用

19、上行頻譜為565MHz，下行頻譜為108862MHz，其間87108MHz為FM廣播頻段，6587MHz為隔離帶。見(jiàn)表3.1。 光節(jié)點(diǎn)盡量后移（靠近用戶群），即每個(gè)光節(jié)點(diǎn)用戶數(shù)量應(yīng)控制在5002000戶內(nèi)，或更少。 光節(jié)點(diǎn)后的放大器（雙向）數(shù)量應(yīng)盡量少（13級(jí)） 樹(shù)枝型分配系統(tǒng)擬采用分配分支接入方式，以免終端用戶設(shè)備開(kāi)路造成的失配。 終端盒擬采用TV/PC接頭盒（F型/75），應(yīng)有一定隔離度（22dB）。FM端口是否設(shè)置，擬視實(shí)際需要，但切忌開(kāi)路，以免入侵干擾。 嚴(yán)格控制網(wǎng)絡(luò)工程施工質(zhì)量，切忌接頭松動(dòng)、電纜屏蔽層脫落。312上/下行RF頻道傳輸特性 升級(jí)改造后的雙向HFC網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)達(dá)到表3.2和

20、表3.3規(guī)定的上/下行傳輸特性要求。表3.2下行RF頻道傳輸特性參數(shù)比較參數(shù)規(guī)定值DOCSIS V1.0Euro DOCSIS V1.1GY-T 106-1999頻道間隔(MHz)688傳輸延時(shí)(ms)0.80.8帶內(nèi)載噪比(dB)354443載干功率比(dB)355257（單頻干擾）54（單頻互調(diào)干擾）載波復(fù)合三次差拍比(dB)505754載波復(fù)合二次差拍比(dB)505754交調(diào)電平(dBc)-40在考慮中交擾調(diào)制比46+10Lg（N-1）帶內(nèi)頻響(dB)0.52.52載波交流聲比(%)5(-26dBc)0.5(-46dBc)3CMTS帶內(nèi)群延時(shí)波動(dòng)(ns)75100(0.54.43MHz

21、)主回波的微反射界限-10dBc0.5S -15dBc1.0S -20dBc1.5S -30dBc1.5S回波值7%突發(fā)噪聲在10Hz平均速率時(shí)25S系統(tǒng)輸出口電平-517dBmv6077dBV6080 dBV信號(hào)電平變化(dB)88信號(hào)電平斜率(dB)(50750MHz)16（85862MHz）12表3.3 上行RF頻道傳輸特性參考比較參數(shù)規(guī)定值DOCSIS V1.0Euro DOCSIS V1.1ETS 300800傳輸延時(shí)(ms)0.8（通常更少）0.8（通常更少）載噪比(dB)252222載干功率比(dB)252222載波干擾比(dB)252222載波交流聲比（%）7（-23 dBc）

22、7（-23 dBc）7（-23 dBc）頻率響應(yīng)542MHz:0.5dB/MHz565MHz:2.5dB/2MHz565MHz:2.5dB/2MHz群延時(shí)波動(dòng)542MHz:200ns/MHz565MHz:300ns/2MHz565MHz:300ns/2MHz微反射單回波 -10dBc0.5S -20dBc1.0S -30dBc1.0S回波比15%突發(fā)噪聲在1KHz平均速率時(shí)：10S信號(hào)電平變化(dB)812 由表可見(jiàn)，EuroDOCSIS V1.1的下行RF頻道傳輸特性，完全兼容我國(guó)行標(biāo)GY/T106，其上行傳輸特性則完全兼容歐洲標(biāo)準(zhǔn)ETS300800。32 上行通道的頻譜利用眾所周知，HFC

23、網(wǎng)絡(luò)的上行（回傳）噪聲，由于樹(shù)枝型電纜分配系統(tǒng)的匯集，形成所謂“漏斗”效應(yīng)，使回傳噪聲累積到前端，將嚴(yán)重惡化上行信道的信噪比，并將影響下行業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。因而，如何減少回傳噪聲的干擾，提高上行通道的頻譜利用率，一直是確保HFC網(wǎng)絡(luò)的上/下行傳輸特性及其運(yùn)行效率的關(guān)鍵問(wèn)題。從回傳噪聲對(duì)電纜系統(tǒng)的入侵途徑分析，大致可分為窄帶干擾和脈沖干擾兩類： 窄帶干擾：是指上行頻帶內(nèi)，已先于指配給各種無(wú)線電業(yè)務(wù)的頻率對(duì)上行信道所形成的干擾。其中包括：* 無(wú)線電廣播主要是30MHz頻段內(nèi)的諸多大功率AM短波廣播所形成的干擾。* 業(yè)余無(wú)線電和民用波段盡管其發(fā)射功率遠(yuǎn)小于廣播業(yè)務(wù)，但它們位于居民區(qū)，靠近系統(tǒng)的電纜，因

24、而成為潛在的本地干擾源。反之，上行信號(hào)經(jīng)電纜的輻射也會(huì)對(duì)業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者的接收機(jī)形成干擾。*其它業(yè)務(wù)諸如海事移動(dòng)通信、航空移動(dòng)通信、宇航、固定點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信及標(biāo)準(zhǔn)頻率、時(shí)間信號(hào)等。由于它們的發(fā)射功率都比廣播業(yè)務(wù)小的多，且一般不在居民區(qū)，通常可不予考慮。由于上述窄帶干擾的干擾頻率和干擾場(chǎng)強(qiáng)因地區(qū)而異，故對(duì)當(dāng)?shù)仉娎|分配系統(tǒng)造成的干擾程度，應(yīng)由實(shí)測(cè)而定。在DOCSIS V1.0標(biāo)準(zhǔn)中，列表提供了北美地區(qū)的窄帶干擾源的頻率使用情況。減少本地窄帶干擾的辦法，只能是在上行通道的安排時(shí)，“避開(kāi)”經(jīng)實(shí)際測(cè)定可能引起干擾的頻率，以確保上行信道的正常運(yùn)行。雖然這樣做會(huì)影響上行頻譜的利用率，但卻是必要的。 脈沖干擾：是

25、指用戶端周圍的工業(yè)電器和家用電器所形成的寬帶干擾。其中包括：* 工業(yè)電器主要是室外電焊、馬達(dá)等工業(yè)電器設(shè)備產(chǎn)生的電火花干擾，其干擾頻譜極寬。* 家用電器主要是室內(nèi)熒光燈、電吹風(fēng)、抽風(fēng)機(jī)及電視機(jī)等常用電器設(shè)備產(chǎn)生的脈沖干擾。對(duì)于上述電器設(shè)備的干擾，盡管各國(guó)都有相關(guān)的電磁環(huán)境干擾標(biāo)準(zhǔn)（EMC）規(guī)定，但設(shè)備的老化程度甚難控制，尤其是電視機(jī)。由于脈沖干擾的頻譜極寬，其對(duì)上行信道的影響程度亦因地而異，因此減少此類干擾的途徑，通常是采取加強(qiáng)系統(tǒng)“屏蔽”隔離的辦法，即接入同軸電纜、接頭的屏蔽特性應(yīng)予重視，尤其是對(duì)老化程度極難控制的電視機(jī)接入，必要時(shí)終端接入盒可能要插入濾波器隔離。為此，在電纜分配系統(tǒng)的構(gòu)筑中

26、可能要付出經(jīng)濟(jì)代價(jià)，但這也是必要的。當(dāng)然，亦可采取犧牲上行頻譜利用率的辦法：由于脈沖干擾大多數(shù)是在15MHz頻帶內(nèi),因而在Euro DOCSIS V1.1中提出,亦可采取“避開(kāi)”的辦法即可將上行信道優(yōu)先安排在2565MHz頻帶內(nèi)。只要本地的上行業(yè)務(wù)需求能滿足，這也不失為是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的辦法。對(duì)于回傳噪聲（窄帶/脈沖）可能帶來(lái)的上行信道傳輸質(zhì)量下降的情況，IEC60728-10標(biāo)準(zhǔn)中亦有描述，見(jiàn)表3.4所示。表3.4上行頻譜內(nèi)傳輸質(zhì)量下降的原因干擾頻率傳輸質(zhì)量下降的原因515MHz脈沖干擾、窄帶干擾、FM廣播中頻、群延時(shí)變化7、10、14、18、21、28MHz業(yè)余無(wú)線電發(fā)射機(jī)可使用頻率27MH

27、z地面民用（CB）廣播（ISM頻帶）38.9MHz電視中頻（也有其它頻率的）上行頻帶邊緣群延時(shí)變化上述分析說(shuō)明，由于回傳噪聲的影響，上行通道的頻譜利用率將與本地的電磁環(huán)境相關(guān)。為此，又涉及到電纜分配系統(tǒng)的構(gòu)筑質(zhì)量（終端用戶的規(guī)模及物理系統(tǒng)的屏蔽特性等）但無(wú)論如何，上行通道是不宜作高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸?shù)模虼嗽谛诺绤?shù)的規(guī)定上應(yīng)有別于下行通道。33 采用先進(jìn)的傳輸系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)331標(biāo)準(zhǔn)概況建立交互式有線電視系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研制工作已歷時(shí)近十年，近五、六年內(nèi)已見(jiàn)有各種標(biāo)準(zhǔn)版本發(fā)布。目前見(jiàn)到的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，最有影響的是國(guó)際電聯(lián)（ITU）在1998年初1999年初先后發(fā)布的ITUT J.83/J.112標(biāo)準(zhǔn)，它

28、是在歐洲、北美及日本地區(qū)工作基礎(chǔ)上形成的技術(shù)規(guī)范，其基本文件是歐洲的DVBC/DAVIC1.2和北美的DOCSIS1.0版本。最新的標(biāo)準(zhǔn)版本，有1998年11月6日通過(guò)的DAVIC1.5版本，它在1999年作為ETS300800V2發(fā)布；它是在DVBC/DAVIC1.2基礎(chǔ)上的衍生和擴(kuò)展，對(duì)原版本中的交互信道特征，尤其是通信協(xié)議作了大量補(bǔ)充和完善，也被稱之謂“DAVIC CableModem”。還有，在19992000年陸續(xù)發(fā)表的DOCSIS V1.1版本。其中僅“射頻接口規(guī)范”就修訂了6次（1999年3次，2000年3次），目前見(jiàn)到的是2000年12月15日發(fā)布的“SPRFI V1.1106

29、001215”版本，即第6次修訂后的版本。同樣，DOCSIS V1.1也是DOCSIS V1.0的衍生和擴(kuò)展，其增加的動(dòng)態(tài)帶寬分配機(jī)制，提供的增強(qiáng)型QoS機(jī)理及其有效負(fù)載標(biāo)頭抑制規(guī)定，及擴(kuò)展的歐洲規(guī)范（附錄N）和VOIP功能，對(duì)提高系統(tǒng)的傳輸效率及其適用性的擴(kuò)展，無(wú)疑都頗有貢獻(xiàn)。應(yīng)該看到，近五、六年間發(fā)表的交互式有線電視系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，是全球數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場(chǎng)興起并急劇增長(zhǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬追求的一種反映。因而，這些標(biāo)準(zhǔn)的研制、發(fā)布，應(yīng)是一個(gè)在市場(chǎng)需求推動(dòng)下的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)步過(guò)程，也是一個(gè)在實(shí)踐基礎(chǔ)上的理論提高過(guò)程。系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的衍生、擴(kuò)展、升級(jí)，其目的是使系統(tǒng)的信道利用率更高、傳輸速率更快、通信質(zhì)量更好、信息安全性更強(qiáng)

30、，而系統(tǒng)造價(jià)則可望更低。332兼容性考慮 兼容性，是建立交互式有線電視系統(tǒng)及其標(biāo)準(zhǔn)的制定、采用的過(guò)程中必然要考慮的問(wèn)題，也是上述變革過(guò)程中必須解決的問(wèn)題。例如，在有線電視網(wǎng)上建立數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)交互式系統(tǒng)，必須考慮和/或適應(yīng)模擬電視向數(shù)字電視技術(shù)體制過(guò)渡的要求；即數(shù)據(jù)交互式系統(tǒng)的建立不能影響現(xiàn)行模擬電視的傳輸，而這一過(guò)渡過(guò)程的終止，在全球大致尚需10年（約2010年），我國(guó)大致在2015年。這是否應(yīng)視為系統(tǒng)的建立及其標(biāo)準(zhǔn)的制定、采用過(guò)程中，要考慮的后向兼容性問(wèn)題。又例如，交互式系統(tǒng)的建立，必須考慮對(duì)急劇增長(zhǎng)的通信容量和日趨提高的通信質(zhì)量的適應(yīng)性要求；即系統(tǒng)必須具有開(kāi)放性、擴(kuò)展性的特性。這是否應(yīng)看作是前

31、向兼容性問(wèn)題。兼容性是上述變革過(guò)程中帶來(lái)的問(wèn)題，它往往帶來(lái)技術(shù)實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜性，同時(shí)會(huì)涉及到系統(tǒng)及其標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性。然而，它又是有線電視業(yè)必須考慮的問(wèn)題，妥善的解決，將使行業(yè)發(fā)展長(zhǎng)期受益。333現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的兼容性1由于有線電視發(fā)展的歷史原因，及前述有線電視業(yè)務(wù)的后向兼容性問(wèn)題，勢(shì)必使全球各地區(qū)采用的交互系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的相互兼容受到一定牽制。例如，DVBC/DAVIC標(biāo)準(zhǔn)是基于歐洲D(zhuǎn)VB的廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)制定的，它適用于PAL制的有線電視網(wǎng)絡(luò)，因而能與PAL制模擬電視傳輸共存于HFC有線電視網(wǎng)絡(luò)；亦即，它適用于PAL制標(biāo)準(zhǔn)的歐洲市場(chǎng)及相應(yīng)市場(chǎng)。而DOCSIS V1.0標(biāo)準(zhǔn)是基于北美MCNS標(biāo)準(zhǔn)制定的，它適用于N

32、TSC制的有線電視網(wǎng)絡(luò)，因而能與NTSC制模擬電視共存于HFC網(wǎng)絡(luò)。亦即，它適用于NTSC制的北美市場(chǎng)及相應(yīng)市場(chǎng)。由此可見(jiàn)，兩者不兼容。其最直接的原因就是交互系統(tǒng)的建立必須考慮的模擬電視傳輸過(guò)渡問(wèn)題，因而在下行數(shù)據(jù)信道的設(shè)置上必須遵循原有模擬制式的頻譜結(jié)構(gòu)（PAL制為7/8MHz，NTSC制為6MHz）。否則，很可能使問(wèn)題復(fù)雜化：信道帶寬設(shè)定過(guò)寬（例如N制網(wǎng)絡(luò)中采用DVBC/DAVIC系統(tǒng)），可能要重新計(jì)算和測(cè)試諧波干擾的影響；信道帶寬設(shè)定過(guò)窄（例如PAL制網(wǎng)絡(luò)采用DOCSIS系統(tǒng)），則可能造成頻譜資源的浪費(fèi)。當(dāng)然，兩者不兼容還有傳輸?shù)奶匦詤?shù)、信道參數(shù)、通信協(xié)議等多方面的規(guī)定不同。這種系統(tǒng)標(biāo)

33、準(zhǔn)的不兼容，是完全可以理解的，既有發(fā)展歷史上的原因，更有市場(chǎng)上的利益問(wèn)題。2、 交互式有線電視系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展或升級(jí)版本，一般都具有該系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的后向兼容性。亦即，該系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)新的（修訂）版本應(yīng)兼容舊的（原有）版本。例如，DAVIC1.5應(yīng)兼容DAVIC1.2，DOCSIS V1.1應(yīng)兼容DOCSIS V1.0；其意指符合該系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)新版本的頭端設(shè)備（INA/CMTS）應(yīng)能兼容舊版本的終端設(shè)備（STB/CM）的互操作。維持其舊版本的系統(tǒng)性能。例如，DOCSIS V1.1的CMTS，可以兼容V1.0的CM，使之與V1.1的共存于同一HFC網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然，要達(dá)到新版本所規(guī)定的系統(tǒng)性能，則必須采用符合新版本的終

34、端設(shè)備。34通訊協(xié)議的比較HFC有線電視網(wǎng)絡(luò)的雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸，其實(shí)就是前端的CMTS與終端的各CM之間的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通信，因此必須遵循一定的傳輸規(guī)則，按一定的通信協(xié)議運(yùn)行。現(xiàn)已發(fā)表的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，交互系統(tǒng)的通信協(xié)議是按多層結(jié)構(gòu)的協(xié)議堆棧規(guī)定的。一般規(guī)定到物理層、數(shù)據(jù)鏈路層及網(wǎng)絡(luò)層，而對(duì)于網(wǎng)絡(luò)接口的規(guī)定，僅包括物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。由于網(wǎng)絡(luò)層以上與網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)功能、管理功能密切相關(guān)，故作為國(guó)際通用規(guī)則很難描述，J.112在標(biāo)準(zhǔn)中未做詳細(xì)規(guī)定。但時(shí)隔一年，擴(kuò)展的DAVIC 1.5版本和升級(jí)的DOCSIS 1.1版本，已有了大量補(bǔ)充，尤其是后者對(duì)網(wǎng)絡(luò)層及以上也有了更明確的規(guī)定 。341 通信協(xié)議堆棧圖3.3

35、所示為歐、美現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)定義的系統(tǒng)協(xié)議堆棧。DOCSIS V1.0（ITU-T J.112附件B）Euro DOCSISV1.1DVB-C/DAVIC1.01.2（ITU-T J.112附件A）更高層應(yīng)用傳輸層用戶數(shù)據(jù)協(xié)議（UDP）或傳輸控制協(xié)議（TCP）網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）鏈路層DOCSIS媒體訪問(wèn)控制（MAC）DAVIC MAC（V1.5）物理層下行傳輸會(huì)聚子層（為視頻下行設(shè)）PMD（帶內(nèi)/帶外）物理媒介從屬子層（PMD）HFC圖3.3 HFC網(wǎng)絡(luò)交互系統(tǒng)協(xié)議堆棧比較由圖3.3可見(jiàn)，歐、美現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)定義的系統(tǒng)協(xié)議堆棧，都是按開(kāi)放式的層次設(shè)定的，且在網(wǎng)絡(luò)層及以上的設(shè)置相同（DVB-C/DAVI

36、C1.01.2只定義到鏈路層標(biāo)準(zhǔn)中稱之為“傳輸層”），但在物理層設(shè)定有所不同，由此亦導(dǎo)致鏈路層的MAC規(guī)定不一。* DOCSIS定義的物理層中，在PMD與MAC層之間插入了下行傳輸會(huì)聚子層。這是專為數(shù)字視頻下行傳輸設(shè)定的（若沒(méi)有視頻下行業(yè)務(wù)，該子層可以取消），其傳輸包格式同樣采用了MPEG-2編碼方式，如圖3.4所示。MPEG標(biāo)頭（4字節(jié)）指針域（1字節(jié)）MCNS有效負(fù)載（183或184字節(jié)）圖3.4 帶有MCNS數(shù)據(jù)的MPEG包格式* 物理媒介從屬子層（PMD），是在HFC網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上對(duì)上/下行信道參數(shù)的一系列規(guī)定，包括對(duì)頻率范圍、信道帶寬、調(diào)制方式、信道編碼、接入方式（信令）、保真度、均衡器

37、等規(guī)定。這些規(guī)定都有賴于CMTS和CM的支持，亦即，CMTS和CM的輸入、輸出特性必須滿足這些規(guī)定的要求。DVB-C/DAVIC標(biāo)準(zhǔn)是基于DVB數(shù)字視頻廣播的數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，因而其PMD層在前端INA（交互網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)接器）與終端NIU（網(wǎng)絡(luò)接口單元）或STB（機(jī)頂盒）之間，設(shè)置了帶外（OOB）和帶內(nèi)（IB）兩種下行信號(hào)方式：在OOB信號(hào)情況下，就必須增加指定頻率的下行通道來(lái)傳輸交互數(shù)據(jù)和控制信息。而在IB信號(hào)情況下，則將交互數(shù)據(jù)和控制信息嵌在DVB-C信道的MPEG-2 TS流中。盡管兩種系統(tǒng)均可提供相同質(zhì)量的服務(wù)，但OOB機(jī)頂盒與IB機(jī)頂盒會(huì)有差別，即在同一網(wǎng)絡(luò)中一般只能采用一種系統(tǒng)。若兩種系統(tǒng)一

38、定要在同一網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，則每個(gè)系統(tǒng)的頻率要不同。從該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的參數(shù)看，適應(yīng)低速數(shù)據(jù)交互的是OOB系統(tǒng)，下行可使用1.544Mb/s或3.088Mb/s的速率；但其發(fā)送的信號(hào)是基于T1幀格式的，因此必須先將IP數(shù)據(jù)包（或信令）封裝到ATM信元中，再將ATM信元封裝到T1幀中。由此可見(jiàn)，基于IP的DOCSIS/Euro DOCSIS系統(tǒng)比基于ATM的DVB/DAVIC系統(tǒng)簡(jiǎn)單，在數(shù)據(jù)傳輸上的延時(shí)和抖動(dòng)亦會(huì)小些。342 信道參數(shù)表3.5所列為歐、美現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的交互系統(tǒng)信道參數(shù)。其中歐標(biāo)DVB-C/DAVIC的下行信道參數(shù)為OOB下行信道的特性參數(shù)。前三項(xiàng)括號(hào)內(nèi)是IB參數(shù)。表3.5 系統(tǒng)交互信道主要參

39、數(shù)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)DOCSIS V1.0Euro DOCSIS V1.1DVB-C/DAVIC V1.01.5下行上行下行上行下行上行調(diào)制方式64/256QAMQPSK16QAM64/256QAMQPSK16QAMQPSK（64/256QAM）QPSK傳輸速率（Mb/s）27/380.32/0.64/1.282.56/5.12/10.24*38/520.32/0.64/1.282.56/5.12/10.24*1.544*3.088（38/52）0.256*/1.544*3.088/6.176*信道帶寬（MHz）60.2/0.4/0.81.6/3.2/6.4.80.2/0.4/0.81.6/3.2/6.

40、4.1/2（8）0.2*/1*/2/4*頻率響應(yīng)（奈奎斯特濾波特性）64QAM=18%256QAM=12%QPSK=25%64/256QAM=15%QPSK=25%QPSK =30%信道編碼MPEG-2RS（128，122）卷積I=128格形編碼 RS，T=010加擾，預(yù)均衡K：固定和縮短16253字節(jié)MPEG-2RS（204，188）卷積I=12RS，T=010加擾，預(yù)均衡K：固定和縮短16253字節(jié)MPEG-2RS（204，188）卷積I=12 ATM：（55，53）交叉卷積RS（59，53）頻率穩(wěn)定度50PPm符號(hào)率準(zhǔn)確度50PPm接入方式同右（V1.1）FDMATDMAFDMTDMA輸

41、入電平（dBV）-1625dBmV*-1515dBmV4486*4373（64QAM）4777（256QAM）4275輸出電平（dBV）5061dBmV855dBmV（16QAM）858dBmV（QPSK）11012168115（16QAM）68118（QPSK）85113或85122輸入/出阻抗75注：* 為可選； 注：* CMTS中的上行解調(diào)器的最大輸入功率，在標(biāo)準(zhǔn)有所規(guī)定：DOCSIS V1.0規(guī)定為35dBmV，并列表規(guī)定在0.325.12Mb/s的不同上行速率時(shí)，CMTS上行解調(diào)器的相應(yīng)額定接收功率分別在-1625dBmV范圍內(nèi)。Euro DOCSIS V1.1規(guī)定為95dBV，并亦

42、規(guī)定了不同上行速率時(shí)的CMTS上行解調(diào)器的額定接收功率范圍，見(jiàn)下表3.6：表3.6 CMTS上行解調(diào)器額定接收功率 上行速率（Mb/s） 接收電平范圍（dBV）0.3244740.6447771.2850802.5653835.125686由表3.5可見(jiàn)，Euro DOCSIS V1.1標(biāo)準(zhǔn)在信道參數(shù)的規(guī)定，可兼容DVB-C/DAVIC V1.標(biāo)準(zhǔn)。兩者在滿足HFC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)的傳輸上，都采用了適用的技術(shù)來(lái)提高傳輸效率，這在技術(shù)上值得借鑒： QAM/QPSK調(diào)制方式在HFC網(wǎng)絡(luò)具有較好的傳輸信道載噪比（C/N）的情況下，采用了正交調(diào)幅（QAM）和四相移鍵控（QPSK）兩種調(diào)制方式，來(lái)滿足下

43、行和上行信道的傳輸要求。由于下行要滿足視、音頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的會(huì)聚，傳輸容量大，但C/N可以做得高，故采用64QAM調(diào)制（C/N高的網(wǎng)絡(luò)，也可以用256QAM調(diào)制）以取得較高的傳輸速率。而上行信道傳輸?shù)碾姶怒h(huán)境較差，C/N較低，故采用了抗噪能力較強(qiáng)的QPSK調(diào)制方式，以滿足較低速率的數(shù)據(jù)上行業(yè)務(wù)（C/N較高的網(wǎng)絡(luò)，也可用16QAM，以取得較高的傳輸速率）；這樣也避免了為提高上行通道C/N而付出更大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。顯然，在多速率上行的支持上，Euro DOCSIS比歐標(biāo)更靈活些，不但有6種上行速率，還多一種16QAM的設(shè)置。 在兩種調(diào)制方式同時(shí)采用的情況下，為增強(qiáng)CM作為終端設(shè)備的互換性，系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)要求它

44、必須同時(shí)具有16QAM和QPSK的調(diào)制功能，而對(duì)前端的上行調(diào)制器則可以是兩者之一或兩者都提供。 FDM/TDAM接入方式數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通信系統(tǒng)采用何種接入方式，一直有好壞、高低之爭(zhēng)。其實(shí)關(guān)鍵仍在于其適用性的問(wèn)題，即其對(duì)系統(tǒng)傳輸業(yè)務(wù)的適應(yīng)性及其傳輸效率問(wèn)題。在HFC網(wǎng)絡(luò)交互系統(tǒng)中，前端的CMTS面對(duì)眾多終端CM，在MAC控制下，下行傳輸多為穩(wěn)定信息，即下行信道屬于媒介共享，因而標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定采用頻分復(fù)用（FDM）接入方式。而CM上行的任何操作亦受控于CMTS：即CM采用突發(fā)調(diào)制方式，爭(zhēng)用請(qǐng)求傳輸時(shí)間，并在爭(zhēng)用到限定時(shí)隙數(shù)范圍內(nèi)上行傳輸數(shù)據(jù)；CMTS則采用規(guī)定上行微時(shí)隙和動(dòng)態(tài)混合的爭(zhēng)用/預(yù)留上行傳輸機(jī)制，來(lái)

45、控制寬帶的分配。亦即，CM在MAC控制下，經(jīng)上行信道與CMTS的信息聯(lián)系，在本質(zhì)上是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，因而標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定采用時(shí)分多址（TDMA）接入方式。實(shí)踐證明，對(duì)于交互系統(tǒng)的下行穩(wěn)定傳輸，在MAC控制下，F(xiàn)DM的效率要比TDMA高（一般高2030%）。而對(duì)于上行不穩(wěn)定傳輸，由于期望帶寬能動(dòng)態(tài)的分配給更多的用戶，故采用TDMA的效率要比FDM（或FDMA）高得多。因而，在HFC有線電視交互系統(tǒng)中，采用FDM/TDMA接入方式來(lái)控制上、下行信道的帶寬分配，有利于提高頻譜效率。 信道編碼方式從表3.5中所列的歐、美兩種系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的信道編碼可見(jiàn)，兩者的 糾錯(cuò)編碼（FEC）中的外碼均采用了Reed Sol

46、omon（RS）編碼方式，為滿足MPEG-2視頻下行傳輸，歐標(biāo)采用了DVB-C規(guī)定的RS（204，188）編碼。內(nèi)碼則采用了卷積編碼方式。然而，由于DVB-C的數(shù)據(jù)傳輸是基于ATM信元的數(shù)據(jù)包格式，即采用了53字節(jié)固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)包格式；而DOCSIS的數(shù)據(jù)傳輸則是基于IP透明傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包格式。因而，上行數(shù)據(jù)的突發(fā)長(zhǎng)度，歐標(biāo)為固定53字節(jié)，而美標(biāo)則為可變長(zhǎng)度（最小步進(jìn)為16字節(jié)）的固定和縮短FEC編碼（16253字節(jié)）。343 MAC層從標(biāo)準(zhǔn)定義的系統(tǒng)協(xié)議堆棧圖3.3中可以看出，MAC子層作為鏈路層最主要的技術(shù)規(guī)范（鏈路層還包括邏輯連接控制、連接安全兩個(gè)子層），處于整個(gè)系統(tǒng)協(xié)議中物理層與更高層之

47、間的“管理實(shí)體”的位置，它起著承上啟下的作用。即對(duì)于CMTS與CM之間的每一種連接，它都必須接受更高層的指令，作為更高層的執(zhí)行層；而對(duì)于物理層，它卻是鏈路管理的集合，即它是由MAC分配和管理協(xié)議操作上/下行信道的集合，如圖3.5所示（為DOCSIS規(guī)定的CMTS與CM間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議棧）。 CMTS堆棧 CM堆棧IP IP數(shù)據(jù)鏈路層傳送802.2/DIX LLC802.2/DIX LLC透明橋802.2/DIX LLC 鏈路安全鏈路安全電纜MAC電纜MAC802.3/DIX MAC物理層下行傳輸會(huì)聚下行傳輸會(huì)聚802.310Base-T電纜PMD電纜PMDCMTS-NSI 電纜網(wǎng)絡(luò)傳輸 CM

48、CI接口去/來(lái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 接口去/來(lái)用戶前端設(shè)備應(yīng)注意，這個(gè)稱之謂MAC傳輸器的“管理實(shí)體”是一個(gè)“抽象實(shí)體”。其存在的必要性，主要是因?yàn)镠FC的下行信道是共享介質(zhì)的，而上行信道在本質(zhì)上則是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的，因而有這個(gè)MAC層以便在站點(diǎn)之間提供連接性。3431 MAC幀格式這里的幀，指的是數(shù)據(jù)鏈路層的兩個(gè)或多個(gè)實(shí)體間數(shù)據(jù)交換的單元。MAC幀，即是MAC子層CMTS與CM之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締卧榇耍瑲W、美的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)MAC幀的格式都作了統(tǒng)一規(guī)定。圖3.6所示，為DOCSIS規(guī)定的一般MAC幀格式。PMD開(kāi)銷（上行）MAC標(biāo)頭PDU數(shù)據(jù)（可選）MPEG PSI標(biāo)頭（下行）MAC幀圖3.6一般MAC幀格

49、式 由圖3.6可見(jiàn)，一般MAC幀格式由物理層（PMD）開(kāi)銷、MAC標(biāo)頭和數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)單元（PDU）組成。其中，PMD開(kāi)銷包括前同步信號(hào)、上行的同步模式及下行的MPEGPSI標(biāo)頭。MAC幀的第一部分是MAC的信息標(biāo)頭，它描述跟在后面的PDU數(shù)據(jù)的格式及其是否存在，因而它唯一地說(shuō)明了MAC幀的內(nèi)容。為此，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)MAC幀的標(biāo)頭又作了格式上的分類規(guī)定,其中包括一般MAC幀標(biāo)頭格式、MAC專用標(biāo)頭（定時(shí)標(biāo)頭、管理標(biāo)頭、請(qǐng)求標(biāo)頭）等的一系列規(guī)定。3.4.3.2、組幀方式前已述及，由于歐、美的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)采用的數(shù)據(jù)包格式不甚相同，因而組幀方式也不一樣。下表3.7所列為歐、美標(biāo)準(zhǔn)的組幀方式。表3.7組幀方式比較

50、標(biāo)準(zhǔn)分類DOCSIS V1.0/Euro DOCSIS V1.1DVB-C/DAVIC 1.5組幀方式上行IP突發(fā)IPATM突發(fā)下行IPMPEGIB：IPMPEGOOB：IPATMT1傳輸效率約80%5072%由表可見(jiàn),由于上行突發(fā)數(shù)據(jù)包和下行傳輸數(shù)據(jù)流的幀格式不同,影響到數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省W標(biāo)規(guī)定的系統(tǒng)中，由于有IP數(shù)據(jù)封裝到ATM信元的過(guò)程（OOB下行還要封裝到T1幀格式中），因而開(kāi)銷要大些，傳輸效率亦低些，為此亦影響到信道利用率的降低。3.4.3.3、管理功能MAC管理CMTS與CM之間的信息傳輸，其協(xié)議可劃分為三類。初始化管理： 圖3.7所示，為初始化管理程序。這是每一個(gè)CM（NIU/S

51、TB）在開(kāi)機(jī)后必須完成的程序。該程序只要CM（NIU/STB）開(kāi)機(jī)，就在CMTS（INA）與CM（NIU/STB）間周期行進(jìn)行，但程序中沒(méi)有信息主體的運(yùn)行，僅作連接前的準(zhǔn)備。CMTSCM（INA）（NIU/STB）開(kāi)播信息 開(kāi)播響應(yīng)信息開(kāi)播測(cè)距和功率校正信息 測(cè)距和功率校正響應(yīng)信息 初始化完成圖3.7測(cè)距和校正信令由圖可見(jiàn)，CMTS（INA）將周期性地發(fā)出（MAC）開(kāi)播申請(qǐng)信息，當(dāng)CM（NIU）接收到后將在測(cè)距控制時(shí)隙中發(fā)回（MAC）開(kāi)播響應(yīng)信息；當(dāng)INA接收后，即表示初始化完成。上述初始化程序中：開(kāi)播申請(qǐng)和響應(yīng)的過(guò)程，主要是CM（NIU）的地址核對(duì)過(guò)程，以確認(rèn)CM（NIU/STB）是否已在M

52、AC地址中登記；測(cè)距和功率校正過(guò)程，主要是對(duì)距離不一的CM（NIU/STB）進(jìn)行對(duì)其輸出功率和時(shí)間偏移的調(diào)整，以確保時(shí)間同步及眾多終端CM上行信號(hào)在到達(dá)CMTS（INU）時(shí)，電平處于同一量值范圍，以免過(guò)大或過(guò)小。連接管理圖3.8所示，為連接管理程序。這是在完成初始化管理程序化后，在CMTS（INA）與CM（NIU/STB）之間建立連接的管理程序。CMTSCM（ INA ）（NIU/STB）連接信息連接響應(yīng)連接確認(rèn)圖3.8連接信令由圖可見(jiàn)，CMTS（INA）將發(fā)出（MAC）連接信息；當(dāng)CM（NIU）接收到后就應(yīng)調(diào)到所指配的下行和下行信道頻率上，并發(fā)回（MAC）連接響應(yīng)信息；在CMTS（INA）接

53、收到連接響應(yīng)后，即表示連接完成。上述連接程序，其實(shí)是在MAC管理下：指定上、下行通道頻率，分配上行時(shí)隙數(shù)，確定訪問(wèn)模式（爭(zhēng)用/非爭(zhēng)用/預(yù)約）的過(guò)程。鏈路管理鏈路管理的主要任務(wù)，是對(duì)上行資源利用的連續(xù)監(jiān)視和優(yōu)化，包括功率和定時(shí)管理、非爭(zhēng)用（固定速率）的分配管理、信道誤差的管理及重試時(shí)的動(dòng)態(tài)服務(wù)管理（QoS）。這些 管理信息均將在連接管理過(guò)程中周期性地發(fā)送，以確保較好的動(dòng)態(tài)QoS。 從歐、美標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的管理功能看，由于Euro DOCSIS V1.1版本在其V1.0版本的基礎(chǔ)上有所改進(jìn)，增加了包分段、包頭壓縮、包級(jí)聯(lián)及包附帶發(fā)送等功能，使MAC的管理效率提高，有利于更靈活的支持帶寬的動(dòng)態(tài)調(diào)整，以便于

54、各種實(shí)時(shí)寬帶綜合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的順利接入。相比之下，歐洲標(biāo)準(zhǔn)在這方面就顯得單薄些。35 采用符合傳輸系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的CMTS和CM351輸入/輸出電氣特性參數(shù)CMTS和CM的電氣輸入/輸出特性必須支持交互系統(tǒng)信道參數(shù)的規(guī)定。表3.8為CMTS的RF調(diào)制信號(hào)輸出特性，表3.9為CM的RF輸入特性，表3.10為CM的RF輸出特性。表3.8 CMTS輸出特性參數(shù)規(guī)定值DOCSIS V1.0Euro DOCSIS V1.1中心頻率（fc）91857MHz30KHz112858MHz30KHz輸出電平5061dBmV可調(diào)110121 dBV可調(diào)調(diào)制方式64QAM和256QAM同V1.0符號(hào)率（標(biāo)稱）64QAM 25

55、6QAM5.056941 Msym/s5.360537 Msym/s6.952 Msym/s6.952 Msym/s標(biāo)準(zhǔn)信道間隔6MHz8MHz頻率響應(yīng) 64QAM 256QAM=18% （升余弦均方根）=12%=15%=15%寄生和噪聲帶內(nèi)總離散寄生fc3MHz -57dBcfc4MHz -57dBc帶內(nèi)寄生和噪聲fc4MHz -46dBc*鄰近信道(fc3MHz)(fc3.75MHz)在750KHz內(nèi)-58dBc(fc4MHz)(fc4.75MHz)在750KHz內(nèi)-58dBc鄰近信道(fc3.75MHz)(fc9MHz)在5.25MHz內(nèi)-62dBc*(fc4.75MHz)(fc12MHz)在7.25MHz內(nèi)-60.6dBc*下一個(gè)鄰近信道(fc9MHz)(fc15MHz)在6MHz內(nèi)-65dBc*(fc12MHz)(fc20MHz)在8MHz內(nèi)-63.7dBc*其它信道471000MHz每6MHz內(nèi)-65dBc801000MHz每8MHz內(nèi)14dB在750MHz