通過電視電纜的千兆網

無論是中國還是德國，當前互聯網接入方式仍然以DSL為主，有線電視網絡寬帶接入方式雖然一直以競爭者的角色出現，但是由于速度、穩定性等原因，它并不足以撼動電信等傳統的數據服務。不過，未來有線電視提供商有可能改變這一格局，因為他們將有希望通過較低的成本提供更快速的互聯網接入服務。雖然仍然無法避免與電視頻道共享傳輸空間的問題，但是其傳輸速率將大幅度地提高，遠遠地拋離DSL。未來，所有有線電視提供商都將采用數字方式，因為未來的數字4K頻道將需要更高的傳輸帶寬，起碼是目前全高清數字頻道信號的兩倍。

經由電視電纜實現的網絡連接采用的是電纜數據傳輸服務接口規范（Data Over Cable Service Interface Specification，簡稱DOCSIS），通過電纜調制解調器終端系統（Cable Modem Termination System，簡稱CMTS）傳送網絡信號到電纜調制解調器。目前，接收設備大多為DOCSIS 3.0規范下的硬件，這是一個2006年通過的規范，該規范嚴格地限制了最大的上傳和下載速率（見左下表）。不同地區的有線電視網絡運營商提供的網絡接入速度不同，但都必須有效地控制接入速度。而希望可以經由電視電纜傳輸和接收更多數據的有線電視網絡運營商則需要采用新的技術規范，例如2013年年底通過的DOCSIS 3.1規范。該規范包含多項技術創新，相對于DOCSIS 3.0數據傳輸能力提升了50%，最大可提供上行2Gb/s和下行10Gb/s的帶寬，足以與其他光纖連接的網絡一較高下。

更先進的調制方式

仔細地看看數據傳輸方式可以發現DOCSIS 3.1為何能夠實現更快的速度。首先，DOCSIS 3.1采用更先進的正交幅度調制（Quadrature Amplitude Modulation，簡稱QAM）技術。QAM是一種在兩個正交載波上進行幅度調制的調制方式，通過載波參數的變化，由相互正交的兩個載波的幅度變化來表示數據信號。相位和振幅的改變將改變允許傳輸的信息量（見左下圖），例如，如果要同時發送4bit，則需要設正交幅度調制的發射信號集的大小為16，稱為16-QAM。信號集越大，所能夠傳輸的信息就越多，但是信號就越容易受到干擾。為此，DOCSIS 3.0限制上傳為64-QAM（6位）、下載為256-QAM（8位）。而在DOCSIS 3.1中，引入了具備前向糾錯功能（Forward error correction，簡稱FEC）的正交頻分復用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，簡稱OFDM）技術。OFDM實際上并不是什么新技術，它已經被廣泛地應用于DSL、WLAN、電力線網絡和LTE。OFDM可以將傳輸信道分成許多20kHz～50kHz的子信道，每個子信道發送一個獨立的信號。它們彼此重疊，使得一個信號的峰值與相鄰信號的波谷交錯，從而使信號不會互相影響。這使得傳輸不易受干擾，而且如果子信道出現錯誤，則可以馬上執行動態糾錯。

優化數據傳輸頻率

在OFDM的支持下，DOCSIS 3.1相對于DOCSIS 3.0的優勢非常明顯：DOCSIS 3.1允許使用1024 QAM（10位）甚至4096-QAM（12位）傳輸信號，僅此一點，DOCSIS 3.1的數據速率就提高了30%以上。另外，各個傳輸信道的頻帶不再需要為了避免干擾而隔開400kHz的間隙，可以直接彼此跟隨。穩健的OFDM還允許信號通過容易發生干擾的較高頻率進行傳輸，因此，除了可以使用當前有線電視5MHz～1002MHz之間的頻帶，還可以使用1218MHz頻帶，并最終擴展到1794MHz（見左側圖表）。通過一系列的優化，DOCSIS 3.1將可以通過有線電視電纜提供下行10Gb/s的互聯網接入速度。當然，這只是一個理論值，特別是在第一代的DOCSIS 3.1設備上是不可能實現這一速度的。

由于DOCSIS 3.1規范涉及到CMTS系統及用戶的電纜調制解調器，必須通過新的設備才可以使用OFDM調制技術，所以業內人士正計劃逐步升級網絡。在未來幾年，首先將擴大DOCSIS 3.1的通道，仍然使用老設備的用戶不會感覺到什么變化，只有使用新設備的客戶才能夠獲得一些實惠，例如互聯網接入速度更快。在此之后，將逐漸關停DOCSIS 3.0通道，切換到DOCSIS 3.1，但是目前世界各國的有線網絡運營商都沒有確定切換的日期。在美國，Comcast公司希望可以在2015年進行測試并更快地完成切換。在美國的國際消費電子展上，博通公司推出了一個BCM3390電纜調制解調器，它可以支持第一階段的擴展，控制1218MHz頻帶和實現數個Gb/s的下載速度。