关于C-DOCSIS 技术在有线电视网络宽带化建设中的思考

王煜博

(太原有线电视网络有限公司，山西 太原 030024)

随着互联网、电信网等的冲击，有线电视网络面临的生存环境不断恶化，为应对挑战同时提高自身竞争，有线电视网络业务从单业务、单终端、单向传输逐步向多业务、多终端、双向互动发展，逐步实现全面数字化和信息化。

所谓三网融合，各个行业的理解是不同的，归根结底三网融合是业务上的融合，也就是在一张网上为用户提供语音、视频、数据等多种业务。基于电信FTTH 网络的先天优势，不断蚕食有线网络的市场空间。而作为有线电视网络的全面覆盖率和高电缆入户率，面对竞争，在现有网络上进行优化，为用户提供高质量、多业务、高带宽的服务是一十分有效可行的方案，DOCSIS 的出现和发展为有线电视网络在现网上进行业务上的融合提供了可能。

本文主要介绍，分析基于C-DOCSIS 技术进行有线电视网络宽带化改造。

1 DOCSIS 介绍

DOCSIS［1］是通过有线电视网络同轴电缆为用户提供数据业务的一种技术，是1998 年ITU 国际电信联盟批准的由美国有线电视研究所和一些设备供应商共同拟定的基于同轴电缆的数据服务接口标准。目前DOCSIS 已经历了1.0、1.1、2.0、3.0 等版本。

DOCSIS1.0 制定了基于TDMA 的MAC 层和物理层协议，以CMTS+CM 结构使在同轴电缆上传输数据业务成为了可能，其下行数据流量在27～36 Mbps 之间，下行通道在50～750 MHz，上行数据流量在320 kbps～10 Mbps 之间，在5～42 MHz 间传输。

DOCSIS1.1 与DOCSIS1.0 基本相同，DOCSIS1.1 在1.0基础上增加了QOS 动态分配机制和有效负载包头抑制技术，加快了上行传输速率同时提高了安全性。

DOCSIS2.0 增加了S-CDMA 和A-TDMA 工作方式，增加了对称服务能力。上行调制方式由16QAM 达到最高的64QAM，上行带宽提高到最高6.4 MHz，并使用增强的调制和改进的差错更正机制增加了IP 流量带宽［2］。

DOCSIS3.0 则增加了信道绑定技术、安全性、Ipv6 技术等，其中信道绑定技术大幅度地提高了上下行带宽，满足了用户高带宽的需求。

2 基于DOCSIS 协议标准的HFC 网络

有线电视网络是光纤主干传输，同轴接入的光纤同轴混合网，即HFC 网，在有线电视网络双向化改造初期，遵循DOCSIS 标准，使用电缆调制解调器CM 来实现数据的交互，由于技术上的先进，再加上标准规范等优势，大多有线电视网络采用CMTS+CM［3］方案，如图1 所示。

图1 CMTS+CM 技术实现方案示意图

CMTS+CM 方案主要由CMTS 和CM 实现，CM 将用户请求数据DOCSIS 信息调制到规划好的频点上，向上发送到CMTS，CMTS 将DOCSIS 信息转化为IP 数据包向上发送，数据信息在主干网上以IP 数据包传输，通过CMTS 转化为DOCSIS 信息并调制到相应的频点上传输下去。由此看出CMTS 的核心地位，它对CM 进行集中管理控制，对区域内CM 进行统一注册登记，支持DHCP、SNMP、TCP/IP 等协议，具有覆盖范围广、扩容方便、易于管理等特点。

然而随着近几年CMTS 市场进展缓慢、用户带宽需求上升等，传统CMTS 方案的低速率接入方式和扩容的高成本问题逐步凸显，尤其在入户带宽成本方面严重制约了有线宽带用户的发展。

C-DOCSIS［4］技术的出现有效弥补了这一不足。

3 C-DOCSIS 技术

C-DOCSIS 技术是DOCSIS3.0 标准的中国版本，是一种符合中国市场的双向网络改造技术，将ITU-TJ.222 物理层与数据链路层的接口从分前端机房下移到有线电视网络光机处，下行通过同轴电缆连接到户，上行则通过PON 等与汇聚网络相连接。

C-DOCSIS 具有数据转发功能，能够同时支持IPv4 和IPv6 数据包转发，并且支持单播、组播功能，具有广播抑制和终端识别等功能，结合PON 无源光网络的技术优势，优化现有网络结构，减轻机房供电压力、有效保证QoS。

同时C-DOCSIS 技术兼容现有的DOCSIS1.0、2.0、3.0 终端，支持DOCSIS3.0 标准，采用信道捆绑技术，支持下行16 个通道、上行4 个通道，提供双向互动支持并保证高入户带宽。

相比CMTS+CM 方式，C-DOCSIS 不再集中控制管理，而是将用户覆盖范围分散化，减少了上行噪声的汇聚干扰，采用QPSK、16/64/256/512/1024QAM 调制方式保证数据信号的稳定，如图2 所示。

图2 C-DOCSIS 技术实现方案示意图

C-DOCSIS 系统主要由OLT、CMC［5］、CM 组成。EPON/GPON 光线路终端OLT 设备部署在分前端机房，通过PON 口连接CMC 设备并对其进行统一管理，向上与城域网互连，处理汇聚、路由等业务。CMC 设备内置ONU 模块和CMTS 模块，部署在光机处负责在此终止EPON/GPON 并发起DOCSIS协议。CM 终端只要支持DOCSIS2.0 或者3.0 都可接入网络。

4 有线宽带化改造分析

现我们以小区用户数据为蓝本对C-DOCSIS 技术在实际应用中的情况做一分析对比。

现光机所带用户按照最大500 户设计，实际应用中以带200 户为标准。

采用传统CMTS +CM 方式，CMTS 板卡1 个下行口带4台光发射机，每台光发射机对应4 个光机，采用DOCSIS2.0标准，按照每台光机带200 户的方式设计，则CMTS 板卡1个下行口带16 台光机，一共有3 200 用户数，下行通道采用64QAM 调制方式，则一个频点可达38 Mbps，按照全覆盖10%并发计算，则相当于320 户共享38 Mbps，每户仅可有带宽0.12 Mbps。

相较CMTS+CM 方式，C-DOCSIS 方式在入户带宽方面可谓优势尽显。例如同样按照下行64QAM 调制方式，CDOCSIS 利用信道捆绑技术，支持下行16 个信道，由于CMC设备部署在光机处，覆盖光机带的用户数，按照每台光机所带200 户的设计同样全覆盖，按10%并发率计算，则每户可以分到的带宽有16* 38/20=30.4 Mbps。这个带宽相较FTTH 光纤到户基本不落下风，同时如果下行采用256QAM调制方式，则在入行带宽方面将会更可观。

除此之外，C-DOCSIS 技术的分散化管理，降低了分前端机房的承载力，而且在降低成本的同时最大限度地利用了现有网络。但C-DOCSIS 技术也存在很多不足，由于设备太过分散，相较CMTS 的集中式管理，造成维护成本加大，下行带宽可观但上行带宽不足的问题在以后承载业务多样化建设中也会越来越凸显。

有线电视网络全面FTTH 建设已是趋势，而面临竞争，有线最大的优势是多年来积累的用户资源，互联网时代大力发展宽带业务已是保住用户资源的有效方式，由于有线电视网络的超高入户覆盖率，对现网进行优化，对新建小区进行FTTH 试点是一条十分有效可行的方式，C-DOCSIS 技术的出现就能很好地适应有线电视网络全光化的过渡阶段。

5 总结

有线电视网络业务中，最核心的是视频业务，也是有线核心价值所在，而三网融合的时代，业务的多样化、全面化是有线电视网络的生存保障，网络的宽带化建设是重中之重!基于有线同轴的入户覆盖率，在有线电视网络全光化前，最大限度地利用好现有网络是十分有效可行的方案，C-DOCSIS 技术很好的在过渡阶段发挥作用，基于C-DOCSIS 的低成本、高入户带宽的优势，有线可走出电视单一终端的束缚，面向电视、PC、手机等多终端，在努力留住用户的同时为用户提供更多、更好、更全面的业务。

［1］Sdralia V，Smythe C，Tzerefos P，et al.Performance Characterisation of the MCNS DOCSIS 1.0 CATV Protocol with Prioritised First Come First Served Scheduling［J］.IEEE Transactions on Broadcasting，1999，45(2) ：196－205.

［2］王志坚.基于DOCSIS 有线电视双向网技术探讨［J］.东南传播，2008(7) ：165－166.

［3］沈健，何宇，范杨洋，等.探索CMTS+CM 与EPON+EoC的和谐发展［J］.广播与电视技术，2008(12)：86－91.

［4］徐江山.C-DOCSIS 宽带接入技术［J］.广播电视信息，2012(4) ：25－26.

［5］张鸿.新型HFC 接入技术的研究和工程实施［J］.广播与电视技术，2013，40(9) ：78－78.