C-DOCSIS在數字電視網絡中的實踐和應用

+ 周雷霆 李 偉 桐鄉華數廣電網絡有限公司

C-DOCSIS在數字電視網絡中的實踐和應用

+ 周雷霆 李 偉 桐鄉華數廣電網絡有限公司

隨著桐鄉互動電視用戶和有線寬帶數量的逐步增長，傳統的分前端的CMTS已經難以滿足客戶對互動電視技巧寬帶的需求。在互聯網大會召開前夕，桐鄉廣電為了給來自近100個國家的政要、國際組織代表、著名企業高管、網絡精英、專家學者等1000多名嘉賓提供最好的入住體驗，對大會的主要下塌酒店的數字電視終端進行高清互動升級，在網絡改造中采用C-DOCSIS技術，解決了景區客戶增長與帶寬需求的矛盾，全面提升烏鎮景區的整體品質。

C-DOCSIS；雙向網絡改造；CCMTS；調試

引言

由國家互聯網信息辦公室、省政府共同主辦的首屆世界互聯網大會，在2014年11月19日至21日在桐鄉烏鎮召開。同時，世界互聯網大會永久落戶烏鎮。桐鄉廣電承擔了會議期間電視直播線路保障、廣電信號傳輸播出、景區賓館的互動點播及增值業務的需要及主要路口公安監控聯網等工作。

世界互聯網大會從宣布落址烏鎮到正式召開只有近一個月的時間，桐鄉廣電統籌安排、合理調度、齊心協力，奮戰二十多個日日夜夜。在繁重的工程建設任務前，公司團隊精干、高效的作風，吃苦、耐勞的精神，得到了充分展現。烏鎮西柵景區的有線電視線路始設計于2005年，主要針對的是有線模擬電視，無法滿足高清互動電視的要求，由于西柵景區對環境及布局的標準和要求非常高，不能再次對西柵景區的網絡進行二次改造。為了給與會嘉賓提供最好的入住體驗，對大會的主要下塌酒店的數字電視終端進行高清互動升級，為確保景區所有接待賓館及周邊賓館直播電視、互動電視及增值業務，賓館個性化服務正常傳輸，桐鄉廣電經過產品測試和成本綜合考慮，采用C-DOCSIS技術應用與雙向業務網絡改造，以滿足烏鎮景區高清互動等接入需求。

1 C-DOCSIS系統雙向網絡改造方案

1.1 C-DOCSIS系統方案介紹

DOCSIS該標準定義了一種利用有線同軸網絡傳輸數據業務的規范，基于此種成熟的國際標準的CMTS和CM設備已經在國內外獲得的大量的推廣和應用。

C-DOCSIS基于DOCSIS/Euro DOCSIS3.0標準，并且向下兼容DOCSIS/Euro DOCSIS2.0標準，經物理層和數據鏈路層的接口從分前端積分下移到有線電視光節點，向下通過射頻同軸電纜網絡連接用戶，向上通過PON或者以太網與會聚網。

超光網是以CCMTS(China Cable Modem Terminal

Systems)為核心支撐技術實現的“光纖接入，同軸轉換”的有線網絡傳輸方式。CCMTS利用現有的EPON光纜線路終端設備（OLT），采用點到多點的網絡拓撲結構，通過現有的HFC網絡視頻、數據、語音等全業務的接入[1]。

1.2 C-DOCSIS系統結構

1）C-DOCSIS頭端

C-DOCSIS頭端由射頻接口模塊、分類轉發模塊和系統控制模塊構成。

（1）射頻接口模塊

本模塊主要實現本標準規定的PHY層和MAC層的功能，具體包括PHY層子模塊和MAC層子模塊，在下行方向完成基于業務流的調度、排隊、整形，創建C-DOCSIS MAC幀，射頻調制和傳輸；在上行方向完成射頻信號接收，C-DOCSIS MAC幀頭處理，排隊和調度，并負責處理C-DOCSIS MAC管理消息。

（2）分類轉發模塊

本模塊對下行數據流，根據數據報文中的TCP、UDP、IP、LLC等相關字段（如MAC地址、IP地址、TCP/UDP端口號）進行數據包匹配，在每個數據包頭部插入CDT標簽標記所屬的業務流；本模塊對上行數據流，根據數據包所攜帶的CDT標簽，按照C-DOCSIS業務映射規則插入匯聚網業務標識向網絡側轉發數據。

（3）系統控制模塊

本模塊實現對射頻接口模塊、分類轉發模塊的配置和管理，例如在CM注冊時，本模塊解析CM上報的業務流和分類信息，相應地對分類轉發模塊進行配置。同時本模塊與網絡管理系統和配置系統接口，實現業務的配置和管理等功能。

2）C-DOCSIS終端

C-DOCSIS終端由CM模塊構成,實現用戶端設備的接入。

3）C-DOCSIS配置系統

C-DOCSIS配置系統提供C-DOCSIS系統的業務和設備配置服務，實現配置文件的生成、下發、終端設備的軟件升級等功能。配置系統包括DHCP服務器、配置文件服務器、軟件下載服務器、時鐘協議服務器等。其中DHCP服務器用于為C-DOCSIS終端和用戶設備提供啟動初始配置信息，主要包括IP地址。配置文件服務器用于為C-DOCSIS終端啟動時提供配置文件下載。配置文件為二進制文件格式，其中包含C-DOCSIS終端的配置參數。軟件下載服務器用于為C-DOCSIS終端升級提供軟件下載。時鐘協議服務器為時鐘協議客戶端主要為C-DOCSIS終端提供正確的時間。

4）C-DOCSIS網絡管理系統

C-DOCSIS網絡管理系統包括SNMP管理系統和Syslog服務器。其中SNMP管理系統可以通過SNMP協議配置和監控C-DOCSIS頭端以及C-DOCSIS終端。Syslog服務器用于收集設備操作相關的消息。根據運營商不同的應用需求，配置系統和網絡設備管理系統可以

包括其他的功能。

5）C-DOCSIS匯聚轉發

C-DOCSIS系統通過匯聚轉發設備接入城域網絡，匯聚轉發設備可以是OLT、以太網交換機或路由器等設備[2]。

2 C-DOCSIS系統項目實施和改造

2.1 實施要求和設計原則

1）C-DOCSIS局端應與ONU、光接收機同址布放。

2）用戶終端到C-DOCSIS局端/雙向放大器回傳RF輸入口之間的回傳損耗（電纜損耗加上分支/分配器損耗）應控制在30dB左右（包括-5進戶電纜及無源分支/分配器的傳輸損耗）。

3）設計中應使任何一個用戶終端至雙向放大器/ C-DOCSIS局端同一RF回傳輸入口的回傳損耗保持一致。

4）反向通道信噪比要求：

上行調整方式 信噪比(C/N)

64QAM 大于25dB

16QAM 大于19dB

QPSK 大于13dB

5）主要設備技術指標

C-DOCSIS局端設備下行輸出電平值：100dBuV

C-DOCSIS局端設備上行輸入電平值：75dBuV

Cable Modem下行輸入電平值：47dBuV-77dBuV

Cable Modem上行輸出電平值：100dBuV-110dBuV

6）雙向放大器設計

（1）雙向放大器應反向通道配置65MHz低通濾波器，正向通道設置87MHz高通濾波器增大正、反向通道的隔離。

（2）雙向放大器RF回傳輸出口到光接收機RF回傳輸入口之間的損耗（電纜損耗加上分支/分配器損耗）,應控制在10-20dB之間（包括分配損耗及-9或-12傳輸電纜損耗）。應遵循單位增益原則，保證雙向放大器RF回傳輸入口至光接收機同一RF回傳入口的回傳損耗相同，實現回傳電平的均衡。

圖1 C-DOCSIS網絡結構圖

2.2 C-DOCSIS網絡結構

C-DOCSIS網絡結構如圖1所示。

1）C-DOCSIS局端設備中配置Option60業務模型認證終端設備（2.0 cable modem、STB）。

序號 光點名稱 下行頻點256QAM 上行頻點64QAM 1枕水度假酒店 762MHz、770MHz、778MHz、786MHz、794MHz、802MHz、810MHz、818MHz 42.6MHz、49MHz、55.4MHz、61.8MHz終端類型 業務類型 VLAN tag IP址址段 Option60 掩碼STB 互動機頂盒 30 網關地址;22.248.64.1 HZCNCSTBV1 255.255.248.0 C-DOCSIS局端 CMTS管理 3007 30.219.61.0/24 CMC 255.255.255.0 CM CM管理 3008 30.219.62.0/23 Docsis 255.255.254.0區域 vlan IP地址段 掩碼 網關 起始地址 終止地址枕水度假酒店 3007 30.219.61.0/24 255.255.255.0 30.219.61.1 30.219.61.11 30.219.61.254區域 vlan IP地址段 掩碼 網關 起始地址 終止地址枕水度假酒店 3008 30.219.62.0/23 255.255.254.0 30.219.62.1 30.219.62.11 30.219.63.254

2）C-DOCSIS局端根據Option60對不同的終端打不同的Vlan tag，保證DHCP過程的Vlan隔離。

3）交換機起三層網關，DHCP Relay指向W-CMTS、BARS。

2.3 確定C-DOCSIS頻點資源準備、業務VLAN、業務地址

圖2 C-DOCSIS局端設備圖

2.4 服務器、C-DOCSIS局端設備、2.0cablemodem

改造過程中，桐鄉廣電采用W-CMTS服務器：使用省網W-CMTS后臺管理系統；C-DOCSIS局端設備（四端口設備），如圖2所示。

2.0 cable modem采用仲琦廠家設備：CM2011，如圖3所示。

2.5 W-CMTS后臺管理系統

1) 暫時使用省網后臺管理系統。

2）IP地址的分配遵循《浙江華數IP地址規劃》的

規劃。本地在此基礎上

獨立管理及分配IP地址

圖2 C-DOCSIS終端設備圖

2.6 廠家網管系統

1）實現接入網網元設備可管、可控。

2）廠家網管系統本地建設。

3）網管系統具備的主要功能：

（1）端口狀態監視與分析；

（2）網絡性能與狀態的圖表分析；

（3）故障診斷和報警；

（4）網元設備遠程配置和管理；

3 網絡改造調試設備過程中需要事項

3.1 回傳損耗（用戶終端到C-DOCSIS局端/雙向放大器回傳RF輸入口之間三所有損耗）控制在30dB左右

3.2 用戶終端低頻相差10dB之內

3.3 C-DOCSIS局端設備在光節點部署時，在與單向光站混合16頻點輸出電平值不低于100（104－4）dbuv

3.4 測試每個光點(1B用在電視，另外1B需要測試，保證相應的指標正常

3.5 更換分支分配，測試客房終端低頻和高頻信號，高頻達到55dBuv,數據和電纜的型號、長度表在電子圖紙上

4 C-DOCSIS在這次互聯網大會展現的優勢：

4.1 標準化程度高，技術成熟。對不同廠家的設備兼容性強，可以更好的適應新業務的發展。

4.2 該方案符合烏鎮景區管委會的要求，能夠充分利用現有HFC網絡資源，在減少改造施工難度的同時，保護了桐鄉廣電前期的有線數字電視網絡的投資。

4.3 業務鏈路上的維護和前期單項的HFC網絡使用的技術規范、檢測設備相同。

4.4 最佳的性能：高960M的高帶寬接入；上下行全雙工通信；1ms的低時延；滿負載時，性能穩定；負載均衡資源分配；；支持多媒體新業務[3]。

5 結束語

隨著C-DOCSIS技術的不斷成熟和產品的不斷完善，它面向同軸電纜的雙向接入改造方案的帶寬高、維護成本低、改造投入少、新業務支持能力強等特性體現的淋漓盡致，非常有利與廣電發展核心視頻業務和互聯網業務，實現了性能優良、技術先進、性價比高的高帶寬的網絡接入，讓廣電運營商更好在未來三網融合的競爭中大展宏圖。

總而言之，C-DOCSIS雙向網絡改造系統的設計與實現是現階段廣電雙向網絡改造過程中一種不錯的選擇。

[1] 張弘輝.基于HFC+EPON+LAN的有線電視寬帶接入網建設[J].中國有線電視,2011,(03)∶276-280.

[2] 買合木提江·阿不都熱合曼 . C-DOCSIS雙向網絡改造系統解決方案[J]. 中國有線電視.2014,(07)∶848-850.

[3] 李天校. C-DOCSIS技術在雙向業務接入系統中的應用[J].中國有線電視,2014,(09)∶1047-1049.

周雷霆（1973--），男，助理工程師，主要從事數字電視工程技術管理工作。

李偉（1979--），男，工程師，主要從事數字有線電視網絡技術工作。