有線電視Cable寬帶接入DOCSIS2.0技術(shù)解密

　　有線電視電纜（Cable）方式寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)是DOCSIS（Data Over Cable Service Interface Specification），最近這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)到了2.0，并且Imedia公司在4月份宣布了DOCSIS2.0芯片IM6030和可立即批量生產(chǎn)的參考設(shè)計(jì)。這意味著新型Cable貓和頭端設(shè)備的上市時(shí)間會(huì)大大加快，成本也能保證較低水平，這對(duì)Cable寬帶接入市場的發(fā)展是至關(guān)重要的。

　 改進(jìn)上行傳輸速率

　　新版DOCSIS 的主要改進(jìn)是大大提高了上行信道速率，可達(dá)到30Mbps，基本和下行速率達(dá)到對(duì)稱。而以前的1.0和1.1版本則是上行速率 10Mbps，下行速率56Mbps（均為峰值）。改進(jìn)的部分主要是在物理層，鏈路層以上仍然和以太網(wǎng)相似，為IEEE802 LLC。DOCSIS2.0 引入了新的S-CDMA（同步碼分多址）調(diào)制技術(shù)，同舊的A-TDMA（靈敏時(shí)分多址）技術(shù)相比，新技術(shù)更有利于在惡劣的噪聲和干擾及低帶寬環(huán)境下有效地傳輸數(shù)據(jù)，并支持更多的用戶，同時(shí)也能更好地支持業(yè)務(wù)質(zhì)量。DOCSIS2.0同時(shí)包含了 S-CDMA和A-TDMA兩種調(diào)制方式，以保證同舊有設(shè)施的兼容性。

　　S-CDMA允許多個(gè)Cable貓同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，因此能獲得高的接入速率。這些Cable貓必須在相位和頻率上進(jìn)行同步，以保證各個(gè)數(shù)據(jù)流維持相互正交、互不干擾，同步時(shí)鐘則由頭端設(shè)備來提供。為了維持和TDMA設(shè)備在MAC層的兼容性，原有的時(shí)間幀仍然保留，不過由一維變?yōu)槎�維，S- CDMA的幀就成了時(shí)間幀的矩陣，矩陣的一個(gè)方向是時(shí)間，另一個(gè)方向是碼字。一條通道內(nèi)可分配128個(gè)相互正交的碼字，每個(gè)時(shí)間幀使用兩個(gè)碼字，這樣就允許同時(shí)64個(gè)Cable貓進(jìn)行傳輸。S-CDMA還包括了前向錯(cuò)誤修正功能，一定程度上可避免重傳，這在視頻等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)中是有用的。此外，S-CDMA還包括一些優(yōu)化參數(shù)，以獲得更好的傳輸性能。

　　三大接入技術(shù)孰優(yōu)孰劣

　　既然是寬帶接入，就應(yīng)該是出入都是寬帶，即下行是寬帶，而上行也是寬帶。就這一點(diǎn)來說，ADSL顯然有些過時(shí)，它是適應(yīng)前些年的上網(wǎng)瀏覽和視頻點(diǎn)播等不對(duì)稱業(yè)務(wù)的，而現(xiàn)在的應(yīng)用增加了上行傳輸?shù)谋戎�，如�?duì)等通信、互動(dòng)游戲，以及團(tuán)體用戶等。所以，從技術(shù)上講，DOCSIS2.0和以太網(wǎng)應(yīng)該是用戶的首選接入方式。簡言之，Cable接入有以下的優(yōu)點(diǎn)：

　　基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)廣泛存在，并且擁有光纖主干；

　　具有比傳統(tǒng)電話線和無線連接更大的帶寬；

　　無需撥號(hào)，無需復(fù)雜的信令協(xié)議；

　　媒體屬于共享類型，不用電路交換，因此費(fèi)用低，并且資費(fèi)不以連接時(shí)間為基礎(chǔ)，這符合Internet的精神。

　　對(duì)于新建的智能小區(qū)來說，以太網(wǎng)方式肯定是理想的選擇，不僅成本低，可用速度高，更重要的是符合大的技術(shù)走向，適應(yīng)未來城域網(wǎng)把以太網(wǎng)作為基礎(chǔ)的發(fā)展方向。但對(duì)于特別分散的用戶，ADSL則是唯一的選擇。對(duì)于Cable來說，最大優(yōu)勢是有線電視網(wǎng)相當(dāng)普及，已經(jīng)有了龐大的基礎(chǔ)設(shè)施，無須額外過多的布線工程（但也需要進(jìn)行單向改雙向的改造，即在頭端增加Cable貓終結(jié)系統(tǒng)）。因而對(duì)于較老的小區(qū)用戶以及比較分散的上網(wǎng)人群來說，Cable接入是最優(yōu)選擇。另一個(gè)技術(shù)上的原因是有線電視電纜屬于共享線路方式，如果用戶非常集中，每一個(gè)Cable用戶的加入都會(huì)增加噪聲、占用頻道、減少可靠性以及影響線路上已有的用戶服務(wù)質(zhì)量，最終導(dǎo)致寬帶不寬的局面。交換式以太網(wǎng)和ADSL則不會(huì)發(fā)生這種情況。

　　陳紹強(qiáng)博士技術(shù)觀察

　　從純技術(shù)的角度講，Cable接入原本并非為數(shù)據(jù)雙向傳輸業(yè)務(wù)所設(shè)計(jì)，所以在技術(shù)上有其固有缺陷，如帶寬較窄，樹型結(jié)構(gòu)導(dǎo)致噪聲的疊加效應(yīng)和單故障點(diǎn)失效，易于受到干擾和外力破壞而導(dǎo)致安全性降低等等。為了克服這些障礙，需要引入復(fù)雜的技術(shù)。S-CDMA就相當(dāng)復(fù)雜，為了利用有限帶寬，以及為了保持后向兼容，不得不采用復(fù)雜的編碼格式和幀格式。這和以太網(wǎng)簡潔的基帶調(diào)制方式相比，當(dāng)然就意味著高成本和低效率了。這些技術(shù)上的限制也限制了 Cable技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的空間。

　　就目前應(yīng)用情況來看，我國有部分城市已經(jīng)使用Cable接入方式，另有一些城市已經(jīng)明確表示將放棄Cable方式，而全面轉(zhuǎn)向以太網(wǎng)，這當(dāng)然是有成本的原因，但更深層的原因在于以太網(wǎng)的美好前景和技術(shù)發(fā)展空間。不過，應(yīng)當(dāng)看到，Cable技術(shù)也在不斷發(fā)展和完善，況且Cable方式有著良好的光纜基礎(chǔ)，將來對(duì)于最終的光纖入戶也未嘗不會(huì)做出貢獻(xiàn)。

　　Cable的觸角最長

　　我國目前有1億以上的家庭擁有電視，三分之一的家庭擁有有線電視，并以每年500萬戶速度增長。全國有線電視網(wǎng)線路長度已經(jīng)超過250 萬公里，光纜干線超過30萬公里，可以說中國是最大的Cable寬帶接入市場。關(guān)鍵的一點(diǎn)是要建立一個(gè)良好的經(jīng)營和獲利模式，這是設(shè)備廠家和運(yùn)營部門應(yīng)該聯(lián)合起來，共同研究的問題。

　　在北美，Cable接入是較有市場的，基本和ADSL打成平手，一方面是因?yàn)槿丝诜植疾皇翘貏e密集，另一方面也是因?yàn)槊绹�電信運(yùn)營政策相對(duì)較為寬松。在我國，Cable接入的形勢要嚴(yán)峻得多，其成功的關(guān)鍵在于盡快利用現(xiàn)有的HFC基礎(chǔ)設(shè)施，抓住市場機(jī)會(huì)，推出能為廣大用戶所接受的業(yè)務(wù)。這取決于三個(gè)因素：一，體制上有所變化。目前負(fù)責(zé)提供數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的主要還是電信部門，電信的重點(diǎn)當(dāng)然是放在ADSL 和LAN上，需要盡快扭轉(zhuǎn)這一局面。二，技術(shù)上克服問題。主要是標(biāo)準(zhǔn)的國產(chǎn)化，將DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)中國的特殊情況做相應(yīng)改動(dòng)。三，降低成本。這是最終用戶的硬性需求，現(xiàn)在Cable貓的成本已經(jīng)低至50美元，廠家們?nèi)栽谂�力進(jìn)一步降低成本。