基于ＭｏＣＡ的Ｃ．Ｌｉｎｋ技術(shù)研究與實現(xiàn)

摘要:我國“十一五規(guī)劃”中明確地提出了將計算機網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)、廣電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行“三網(wǎng)融合”的總體要求。作為網(wǎng)絡(luò)情況極其復(fù)雜的同軸分配網(wǎng)絡(luò)的雙向改造成為了關(guān)鍵，從實際利用來說，CMTS Cable Model由于無法解決大規(guī)模的方向噪聲匯聚以及低頻干擾而被放棄，而高頻的利用特別是MoCA技術(shù)的出現(xiàn)為我們的改造帶來了新的思路和實踐。本文對基于MoCA的C-link技術(shù)原理與特點進(jìn)行了研究、剖析及說明了對局端系統(tǒng)中部分中間模塊的實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞:MoCA C-link 有線電視 同軸網(wǎng)

作者簡介:袁紅團(tuán)(1976-)，女，河南正陽縣人，四川師范大學(xué)成都英華美學(xué)院，工程碩士，研究方向:嵌入式開發(fā)。

【中圖分類號】TP393 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1002-2139(2009)-17-0239-02

一、 MoCA概述

MoCA (Multimedia Over Coax Alliance同軸電纜多媒體聯(lián)盟)，是基于同軸電纜網(wǎng)的寬帶接入和家庭網(wǎng)絡(luò)的國際性標(biāo)準(zhǔn)。

MoCA技術(shù)是目前基于同軸網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行數(shù)據(jù)，視頻傳輸?shù)淖罾硐氲募夹g(shù)。在不改動或僅很少改動有線電視同軸網(wǎng)絡(luò)布線的基礎(chǔ)上，提供高速穩(wěn)定的傳輸帶寬，是目前能在同軸電纜上傳輸速率達(dá)到100Mbps的唯一成熟技術(shù);使用先進(jìn)的OFDM，TDMA/TDD調(diào)制方式在有線電視頻段的高端(800-1500MHz)進(jìn)行數(shù)據(jù)，視頻等的傳輸，故抗干擾能力極強，從而產(chǎn)品具有較高的性價比，是廣電網(wǎng)絡(luò)雙向改造中同軸接入段的最理想技術(shù)。

二、C.Link技術(shù)簡介

C.Link的目標(biāo)是改變已存在的家庭同軸布線網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)絡(luò)最后100米的同軸分支分配網(wǎng)的樹星型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也不需要增加新的接入點裝置，無需增加新的電纜或連接器件，是真正的即買即用的HFC雙向網(wǎng)改造解決方案。

C.Link技術(shù)是一種同軸電纜上的高效的數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)。物理層采用先進(jìn)的自適應(yīng)星座圖多載波調(diào)制(ACMT)方式，屬于正交頻分復(fù)用(OFDM)，其原理為將信號在50MHz的傳輸帶寬內(nèi)分割為224個子載波，子載波上的調(diào)制制式在BPSK、QPSK、16-256 QAM內(nèi)自動選擇，各子載波并行傳輸，這樣雖然總的信道是非平坦的，具有頻率選擇性，但每個子信道是相對平坦的(頻道窄)，這樣在每個子信道上進(jìn)行的是窄帶傳輸，信號帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬，因此可以大大消除信號波形間的干擾。C.Link 可以跨越同軸電纜的無源分離器實現(xiàn)互連，直接實現(xiàn)端到端數(shù)據(jù)傳輸。該技術(shù)占用800-1500 MHz頻段，位于HFC網(wǎng)絡(luò)的高頻段。每一頻道帶寬為50MHz，可用信道15個，共享物理速率270Mpbs，工作在半雙工模式，最大傳輸距離為300米，最多允許三級放大，可以支持31個用戶或62個用戶。

三、局端產(chǎn)品設(shè)計與實現(xiàn)

(一)、 局端系統(tǒng)部分中間模塊的設(shè)計與實現(xiàn)

1. 模塊設(shè)計說明

在項目的研發(fā)過程中，我設(shè)計并實現(xiàn)了系統(tǒng)的Coax網(wǎng)口的控制中間模塊Acch以及Coax(同軸電纜)的監(jiān)測中間應(yīng)用模塊Clinkstate，并和其它組員一同設(shè)計并實現(xiàn)了Web網(wǎng)管。

作為一個運用級的嵌入式網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，基本上要提供三個接口來對產(chǎn)品進(jìn)行控制與操作，分別是:

(1)SNMP網(wǎng)管接口。作為一個可運營可管理的網(wǎng)絡(luò)，肯定不可能每個設(shè)備都要維護(hù)人員對其運行狀況等數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場維護(hù)，都需要前端的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(SNMP Server)進(jìn)行統(tǒng)一的管理。而作為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就需要一個SNMP Client，設(shè)計MIB數(shù)據(jù)庫來管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。在本產(chǎn)品研發(fā)樣機的目標(biāo)中，由于還未入網(wǎng)運營，故暫時不考慮SNMP的支持。

(2)Web網(wǎng)管。作為一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在小規(guī)模以及其它設(shè)備初次接入等情況下是需要一個方便的方式來對產(chǎn)品進(jìn)行維護(hù)，比如通過IE登錄產(chǎn)品，有設(shè)備通過一個web Server來對其工作參數(shù)和工作情況進(jìn)行控制。

(3)Telnet登錄(或者SSH)。一個產(chǎn)品在具體運行的過程中，如出現(xiàn)SNMP Client和Web Server無法工作的情況以及廠家工作人員需要更深入的查看網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的信息，須提供Telnet(或者SSH)等方式登錄系統(tǒng)，運行組件來監(jiān)控設(shè)備，這在一個新產(chǎn)品的初期尤為重要。本設(shè)計中的局端就必須設(shè)計位于/bin/目錄下的acch和clinkstate組件來完成設(shè)備的正常工作。

2 . Coax系統(tǒng)設(shè)計

fsconfig模塊設(shè)計

fsconfig模塊主要為系統(tǒng)其他的應(yīng)用提供對clink.conf的parse、read、set、save等的實現(xiàn)與安全操作。

○1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

為便于參數(shù)的動態(tài)增加，設(shè)計參數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為鏈表結(jié)構(gòu)體:

// 定義itemtwins_st數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

typedef struct itemtwins_st tItemtwins;

struct itemtwins_st{

char* section;//域段名

char* name;//參數(shù)名稱

char* val;//參數(shù)值

tItemtwins* next;//鏈表指針

}itemtwins_st;

○2 配置讀寫模塊設(shè)計

為了完成對系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)文件clink.conf的正確安全的數(shù)據(jù)操作，設(shè)計了數(shù)據(jù)解析(parse_config_file)、單條釋放(item_free)、域釋放(items_free)、條目合并(item_mixer)、設(shè)置條目值(setItemValue)、取得條目值(getItemValue)、寫入值(save_config_file)七個模塊供其他應(yīng)用調(diào)用。

3. acch和clinkstate組件的設(shè)計與實現(xiàn)

Acch和clinkstate兩個組件作為系統(tǒng)的必須組件，其執(zhí)行方式通過Telnet方式予以系統(tǒng)執(zhí)行，其目的是提供對MoCA網(wǎng)絡(luò)的控制以及監(jiān)測。

(1) telnet的實現(xiàn)

○1Tinylogin的移植

我采用的Tinylogin的版本為tinylogin1.4。移植的主要工作包括:

修改Makefile文件:

在tinylogin源碼頂級目錄下的Makefile中，修改DOSTATIC = true，指明靜態(tài)編譯，不連接動態(tài)庫。修改USE_SYSTEM_PWD_GRP=1、USE_SYSTEM_SHADOW =1修改指明TinyLogin使用自己的算法來處理用戶密碼

編譯并安裝:

在terminal下，執(zhí)行命令make CROSS = arm-linux- PREFIX = home/ arm/ dev_home/ rootfs/my_rootfs all install，其中PREFIX指明根文件路徑。

○2 相關(guān)配置文件的創(chuàng)建與設(shè)計

在一個嵌入式設(shè)備中，通常需要設(shè)計一些用戶信息，以備調(diào)試人員遠(yuǎn)程登錄系統(tǒng)。

創(chuàng)建登錄賬號和密碼文件:

我在目標(biāo)機的mnt/etc目錄中，創(chuàng)建passwd、shadow、group(可以從宿主機下/etc拷貝相應(yīng)文件)，刪除其中不需要的用戶信息，并對登錄賬戶以及密碼進(jìn)行相應(yīng)的修改。

創(chuàng)建profile文件:

設(shè)置動態(tài)庫的搜索路徑的為export LD_LIBRARY_PATH=/lib:/usr/lib。

設(shè)置用戶path的為PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin

export PATH

創(chuàng)建fstab文件:

創(chuàng)建并設(shè)計fstab文件如下:

none /proc proc defaults 0 0

none /dev/pts devpts mode=062200

tmpfs /dev/shm tmpfs defaults 0 0

創(chuàng)建inetd.conf配置文件:

為了要設(shè)置用于代理監(jiān)聽telnetd的23端口。我在inetd.conf中添加:

telnet stream tcp nowait root /usr/sbin/telnetd

就可以實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)聽telnet，響應(yīng)telnet的登錄請求。

(2 )Acch設(shè)計與實現(xiàn)

Acch組件主要是對局端以及終端設(shè)備進(jìn)行工作控制。其功能如表1所示:

四、系統(tǒng)測試

根據(jù)科研項目要求與計劃進(jìn)行的，針對項目核心設(shè)備:MoCA終端、局端進(jìn)行性能及使用功能測試，確保產(chǎn)品滿足項目需要。

(一)測試主要內(nèi)容

根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計目標(biāo)而設(shè)計的產(chǎn)品測試主要內(nèi)容如下:

1、性能測試

電視信號插入損耗、最大承載終端數(shù)目、數(shù)據(jù)吞吐量、數(shù)據(jù)延遲、掉包率、FTP上傳、下載測試;視頻點播測試、IP信號對電視信號的影響、抗衰減能力測試、抗噪聲能力測試、多臺NC不同頻帶疊加測試(S)

2、功能測試

局端設(shè)備訪問控制、優(yōu)先級保證測試、限速功能測試、設(shè)備上線時間測試、廣播風(fēng)暴的抑制、

(二) 測試過程

測試內(nèi)容為本系統(tǒng)的所有功能。包括性能測試、功能測試、環(huán)境測試、可靠性測試、產(chǎn)品規(guī)格測試。測試的內(nèi)容較多，這里只對其中重要部分予以說明。

鏈路損耗與帶寬測試

(1)測試設(shè)計

①驗證一臺NC帶多臺CPE情況下總帶寬流量與CPE數(shù)量的關(guān)系

②分別測試NC:CPE比例為1:1，1:2，1:4，1:7的情況

③分別測試多種包長從64 Byte到1518 Byte，包括64 Byte，128 Byte，256 Byte， 512 Byte，1024 Byte，1518 Byte。

④帶寬設(shè)置為默認(rèn)模式，采用自由競爭的方式。

(2)設(shè)備和儀表包括

①NC 1臺。

②CPE 16臺。

③IxChariot \\SmartBits 網(wǎng)絡(luò)分析儀1臺。

④分支分配器，衰減器，線纜若干。

⑤PC若干。

以太網(wǎng)交換機1臺。

(3)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

1:2的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D2所示:

1:4的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D3所示:

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