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1、基于NGGN的HHFC接接入网络络报告提提纲第1章 HFCC产生21.1 背景221.1.1 有有线电视视网络基基本特点点21.1.2 有有线电视视网络演演进过程程21.2 现状33第2章 二、HHFC网网络技术术概要552.1 标准简简介52.1.1 概概述52.1.2 DDOCSSIS/EurroDOOCSIIS演进进和应用用情况552.1.3 PPACKKETCCABLLE标准准演进和和应用情情况62.2 回传系系统建设设（噪声声，回传传躁声问问题的的的抑制，回回传带宽宽的有效效利用）62.3 双向数数据实现现原理DOOCSIIS/EEurooDOCCSISS62.3.1 系系统结构构6
2、2.3.2 通通信协议议框架772.3.3 物物理层技技术82.3.4 MMAC层层技术1112.3.5 终终端启动动配置1132.3.6 CCMTSS管理1332.4 话音业业务实现现原理PaackeetCaablee132.4.1 系系统结构构132.4.2 呼呼叫信令令142.4.3 DDQoSS方案1442.4.4 EEMTAA启动配配置流程程152.4.5 设设备管理理15第1章 HFC产产生1.1 背景1.1.1 有线电视视网络基基本特点点有线电视视网和电电话网是是连接千千家万户户的两大大网络，但但是这两两个网络络的运行行机制却却是完全全不同，在在表1-1中对电电话网与与有线电电视
3、网进进行了一一个简单单的比较较，以加加深对有有线电视视网络的的认识：表1-1 电话网与与传统有有线电视视网对比比电话网传统有线线电视网网传输信号号形态二进制基基带信号号射频信号号复用方式式时分频分传输方式式点对点双双向连接接点对多点点单向广广播接入网网网络结构构星型，点点对点树型/星星型，共共享用户线双绞线（约约1MHHz）同轴电缆缆，（4450MMHz/5500/7550/8860MMHz）我们可以以看到，传传统的有有线电视视网是一一个单向向广播网网络，网网络中传传输经过过调制的的模拟射射频信号号，不同同的电视视频道信信号在网网络中占占用不同同的频点点来区分分开，其其用户接接入同轴轴电缆具具
4、有远远远高于电电话线的的频谱带带宽。依赖于电电视制式式的不同同，有线线电视网网络也有有不同的的标准之之分，制式PALNTSCC应用场合合亚洲，欧欧洲美洲下行每个个频道带带宽8MHzz6MHzz上行频谱谱范围5655MHzz5422MHzz下行频谱谱范围808860MMHz548860MMHz1.1.2 有线电视视网络演演进过程程早期的有有线电视视网络是是基于完完全的同同轴电缆缆的网络络，随着着有线电电视产业业和信息息技术的的发展，990年代代初开始始，在中中国原有有的同轴轴网络部部分传输输管道被被改造为为光纤，速速率多为为4500/5550MHHz，就就是我们们通常所所说的光光纤同轴轴混合网网
5、，即HHFC网网（Hyybriid FFibeer CCoaxx）。到90年年代末期期，原有有的HFFC网又又掀起了了一次改改造浪潮潮，驱动动力在于于i. 原有HFFC网络络的老化化需要更更新ii. 用户数的的急剧增增加导致致网络需需要调整整iii. 双向高速速数据业业务的驱驱动iv. 数字电视视的发展展对网络络提出了了更高的的要求，交交互式数数字视频频也提出出了双向向化的需需求。新改造网网络的带带宽多为为7500M/8860MMHz，与与此同时时，光节节点越来来越接近近用户，光光纤距离离变长，同同轴距离离缩短，更更重要的的是，单单向的HHFC网络络逐步被被改造为为双向HHFC网网，同时时增加
6、前前端CMMTS和和终端CCM，即即可以提提供宽带带接入服服务。1.2 现状目前中国国有线电电视用户户网络覆覆盖用户户已经超超过一亿亿，其中中已经有有约100的网网络进行行了双向向改造。目前大中中城市典典型的单单向网络络结构：1310二级光纤网STBTV-setRF放大器总前端本地节目卫星转播节目节目数字电视节目1550/1310一级光纤环网逻辑结构:星型,树型分前端分前端分前端光节点光节点1310二级光纤网1310二级光纤网经改造后后小规模模开展数数据业务务时，通通常CMMTS在在总前端端，典型型组网如如图所示示：1310二级光纤网STBTV-setRF双向放大器总前端本地节目卫星转播节目节
7、目数字电视节目1550/1310一级光纤环网逻辑结构:星型,树型分前端分前端分前端光节点光节点1310二级光纤网1310二级光纤网InternetCMCMCMTS光节点光节点光节点CableRouter随着数据据业务规规模增长长，数据据城域网网建设完完成，大大规模开开展数据据业务的的典型组组网：1310二级光纤网STBTV-setRF双向放大器总前端本地节目卫星转播节目节目数字电视节目1550/1310一级光纤环网逻辑结构:星型,树型分前端分前端分前端光节点光节点1310二级光纤网1310二级光纤网InternetCMCMCMTSCMTSCMTS数据城域网光节点光节点Router第2章 二、H
8、FFC网络络技术概概要2.1 标准简介介2.1.1 概述网络发展展的同时时，标准准的进展展也非常常迅速。CableLabs组织制定的DOCSIS/EuroDOCSIS和PacketCable标准已经成为事实上的国际标准：DOCSSIS/EurroDOOCSIIS标准准完善地地定义了了在HFFC上进进行高速速数据通通信的机机制，并并且得到到非常成成熟的应应用。PackketCCablle标准准定义了了基于DDOCSSIS标标准所定定义的双双向高速速HFCC数据网网开展实实时业务务的系统统框架、协协议体系系、各个个部件接接口，基基于该标标准的业业务目前前处于规规模实验验局阶段段。中国广电电总局标标
9、准化所所正在制定定HFCC数据传传输标准准，目前已已经到等等待审查查阶段，预计在今年底前会正式发布，从技术上该标准兼容EuroDOCSIS1.1/1.0。中国广电电标准化化所已经经发布上上行通道道建设标标准HHFC网网络上行行传输物物理通道道技术规规范，该该标准对对指导双双向改造造有技术术上的指指导作用用。2.1.2 DOCSSIS/EurroDOOCSIIS演进进和应用用情况19977年，CCablleLaabs发发布标准准DOCCSISS1.00，该版版本定义义了基于于NTSSC的有有线电视视网络的的HFCC的宽带带数据接接入的系系统框架架、通信信协议（重重点在MMAC层层和物理理层），各
10、个设备的接口，系统的管理维护接口。随后，发布了基于PAL制的EuroDOCSIS1.0标准，该标准和DOCSIS1.0的核心完全一样，不同之处只是在于物理层频谱划分方案不同（参见第一章的说明）。20011年，CCablleLaabs发发布了DDOCSSIS11.1/EurroDOOCSIIS1.1，该该标准兼兼容DOOCSIIS/EEurooDOCCSISS1.00，增加加定义了了完善的的QoSS保障机机制以支支撑各种种不同传传输特点点的业务务，以及及提高HHFC MACC传输效效率的级级联和包包头压缩缩机制。20022年，在在Terrayoon公司司的大力力推动下下，CaableeLabbs
11、发布布了DOOCSIIS2.0标准准，该标标准增加加定义了了上行物物理层的的SCDDMA和和ATDDMA方方式。但但是由于于独家技技术和作作用不明明显的原原因，该该跟随该该标准的的厂家很很少，同同时应用用也不多多。DOCSSIS/EurroDOOCSIIS在全全球特别别时北美美、欧洲洲、韩国国、日本本得到广广泛的应应用，以以北美为为例，截截至20002年年底，CCM用户户已经达达到13300万万，是xDSSL用户户的2倍倍。可以以说，DDOCSSIS的的数据应应用已经经非常成成熟。Res DSLL用户数数CM用户户数总用户数数CM比例例美国用户户数量5,4551,554011,2265,167
12、716,7716,707767.339%加拿大用用户数量量1,4004,99001,9554,99003,3559,880058.119%北美总用用户数量量6,8556,444013,2220,067720,0076,507765.885%2.1.3 PACKKETCCABLLE标准准演进和和应用情情况CablleLaabs在在20001年发发布了PPackketCCablle1.0，该该标准定定义了在在DOCCSISS1.11网络上上传输话话音的系系统框架架、呼叫叫信令、编编解码、QQoS机机制、安安全机制制等。到目前为为止，仍仍然没有有完全符符合PaackeetCaablee商业VVoIP
13、P应用，目目前大多多停留在在规模实实验局阶阶段，采采用的技技术通常常是PaackeetCaablee的一部部分。下下面列举举部分海海外运营营商利用用HFCC提供VVoIPP业务的的信息：u 北美Tiime Warrnerr：今年年夏天开开始fiieldd teest。n Primmaryy liine，市市话长长途包月月399.955，目前前支持9911，没没有后备备电源，正正在考虑虑线路馈馈电的可可行性n Secoond-linne，基基础价格格9.95，超超出呼叫叫按时收收费u 北美 CCablleviisioon SSysttemss ：今今年夏天天开始ffielld ttesttn S
14、ecoond-linne,市市话长长途包月月344.955u 北美Coomcaast：正在作作Priimarry llinee的fieeld tesst，覆覆盖188万家庭庭u 北美Coox：刚刚启动VVoIPP的fieeld tesstu 欧洲caallaahann：fieeld tesst，目目前大概概有8KK用户，采采用DOOCSIIS1.1和部部分PaackeetCaablee技术。2.2 回传系统统建设（噪噪声，回回传躁声声问题的的的抑制制，回传传带宽的的有效利利用）中国广电电已经发发布行业业标准HHFC网网络上线线传输物物理通道道技术规规范，该该标准可可以有效效指导双双向改造造。事
15、实实上，由由于技术术的发展展，上行行通道噪噪声问题题是可以以解决的的。2.3 双向数据据实现原原理DOCCSISS/EuuroDDOCSSIS2.3.1 系统结构构HFC数数据接入入系统主主要设备备包括：电缆调调制解调调局端设设备CMMTS（Cabble Moddem Terrminnatiion Sysstemm）、操操作支持持系统OOSS（Opeerattionn Suuppoort Sysstemm）和电电缆调制制解调器器CM（Cabble Moddem）等等。CMTSS：HFCC网络数数据接入入局端设设备，是是数据网网络和HHFC模模拟射频频网络的的连接设设备，主主要完成成网络数数据的
16、转转发、协协议处理理以及射射频调制制解调等等功能。操作支持持系统服服务器（OSS Server）：OSS服务器提供网络的设备管理和CM 的启动配置Provisioning服务器，OSS由DHCP、TFTP、ToD、LOG、SNMP服务器组成CM：连连接HFFC网和和用户终终端，主主要完成成的功能能包括HHFC网网和用户户数据网网络（或或者数据据设备）之之间的数数据转发发、协议议处理以以及调制制解调等等功能。HFC数数据接入入系统基基本结构构如图2-1所示：图2-1 HFC数数据接入入系统基基本组成成2.3.2 通信协议议框架DOCSSIS定定义的通通信协议议是基于于IP的的，CMMTS和和CM
17、所所支持的的协议如如图所示示，在这这个协议议栈中，核核心的部部分在于于基于HHFC的的物理层层和MAAC层通通信协议议。CMMTS可可以作为为二层或或者三层层的转发发设备，CCM为二二层转发发设备。2.3.3 物理层技技术利用HFFC网构构造通信信网的基基础技术术是数字字调制技技术，即即通过改改变射频频载波的的相位、频频率或者者幅度，使使射频的的带通信信号携带带了丰富富的二进进制信息息。或者者简单地地说，数数字调制制技术就就是二进进制数字字信号和和模拟带带通信号号的一个个转换技技术。数字调制制也称为为“键控”，常用用的调制制方法包包括：幅幅移键控控（ASSK），频频移键控控（FSSK），相相移
18、键控控（PSSK）及及它们的的改进与与变形。其其中由于于相移键键控（多多相相移移键控）具具有较高高的频谱谱利用率率，较强强的抗干干扰性能能而在通通信系统统中得到到了广泛泛地应用用，成为为一种主主要的调调制方式式。特别别是四相相相移键键控QPPSK，下下面就以以QPSSK为例例来建立立数字调调制的基基本概念念。QPSKK是一种种恒定包包络的数数字调制制，这就就意味着着调制载载波的相相位随着着调制信信号的11或0而改变变，而它它的幅度度是不发发生变化化的。四四相相移移键控有有四种不不同的调调制相位位，每一一种相位位对应着着不同的的输入，分分别为：00、01、10、11。表2-2QPSSK的可可能的
19、相相位对应应表；表2-2 QPSKK的相位位对应表表二进制输输入QPSKKQ II0 000 111 001 11输出相位位-1355-45+1355+45用调制信信号的矢矢量端点点分布图图来表示示调制情情况的图图称为星星座图。星星座图中中定义了了一种调调制技术术的两个个基本参参数：(1) 调制信号号相对于于载波的的幅度和和相位的的变化，星星座点到到原点的的距离表表示调制制信号的的幅度，星星座点相相对于水水平正半半轴的旋旋转角度度表示调调制信号号相对于于载波的的相位变变化；(2) 星座点与与调制数数字比特特之间的的对应关关系，称称为“映射”，即每每个星座座点对应应多个比比特的二二进制信信息。一
20、一种调制制技术的的特性可可以由信信号分布布和映射射关系来来完全定定义，也也就可以以由星座座图来完完全表现现。QPSKK调制方方式的星星座图，如如图2-2所示：图2-2 QPSKK调制方方式的星星座图QPSKK调制只只利用了了载波的的相位，所所以它的的星座点点只分布布在半径径相同的的圆周上上。为了进一一步增加加传输信信号的数数据率，提提高频谱谱的利用用率。HHFC数数据接入入系统中中还采用用了正交交幅度调调制（QQAM）。QAAM是对对载波的的振幅和和相位同同时进行行数字调调制的一一种复合合调制方方式。例如，图2-3是64QQAM的的星座图图：图2-3 64QAAM的星星座图64QAAM的星星座
21、图中中有644个星座座点，每每个星座座点映射射了6个比特特，同时时这些星星座点也也对应了了载波的的64种幅幅度和相相位的不不同组合合。在调调制解调调的过程程中，就就是根据据星座图图来对载载波信号号和信息息数据比比特来进进行转换换的。相似的，M-QAM即正交幅度调制中载波矢量的端点个数为M。其中M可以等于4,16,32,64,128等等。M-QAM的调制方式可以调制（log2M）个比特。当M=4时，4QAM和QPSK的星座图相同。M-QAAM同时时利用了了载波的的幅度和和相位来来传递信信息比特特，因此此在最小小距离相相同的条条件下，QAM星座图中可以容纳更多的星座点，可实现更高的调制效率和频带利
22、用率。各种不同同的调制制方式具具有不同同的抗干干扰性能能。调制制方式的的抗干扰扰性可由由相邻星星座点之之间的最最小距离离来衡量量，最小小距离越越大，抵抵抗噪声声等干扰扰的能力力越强。QAM调制的星座点之间的最小距离小于PSK方式，所以其抗干扰性不如PSK方式。比如，要同样达到107误码率，256QAM方式要求的信噪比要远高于QPSK方式。各种调制制方式与与误码率率之间的的对应关关系见图2-4：图2-4 调制方式式和误码码率在HFCC数据接接入系统统中，上上行信道道的噪声声干扰较较为严重重，所以以采用了了抗干扰扰性能较较强的QQPSKK或16QQAM作作为其调调制方式式；下行行信道的的传输环环境
23、比较较理想，数数据传输输的需求求也相对对较大，所所以可以以采用调调制效率率较高的的64QQAM或或2566QAMM调制方方式。0表示了了在HFFC系统统中采用用的各种种调制方方式与传传送的数数据率的的对应关关系：调制方式式带宽符号率数据速率率净载速率率下行QAM-2566 8bb/Syym6MHzz5.366MSpps42.888Mbbit/s约38MMbitt/s8MHzz6.9552MSSps55.662Mbbit/s约51MMbitt/sQAM-64 6b/Symm6MHzz5.0557MSSps30.334Mbbit/s约27MMbitt/s8MHzz6.9552MSSps41.77M
24、biit/ss约36MMbitt/s上行QAM-16 4b/Symm0.2MMHz0.166MSpps0.644Mbiit/ss约0.55Mbiit/ss0.4MMHz0.322MSpps1.288Mbiit/ss约1.11Mbiit/ss0.8MMHz0.644MSpps2.566Mbiit/ss约2.33Mbiit/ss1.6MMHz1.288MSpps5.122Mbiit/ss约4.66Mbiit/ss3.2MMHz2.566MSpps10.224Mbbit/s约9Mbbit/sQPSKK 2bb/Syym0.2MMHz0.166MSpps0.322Mbiit/ss约0.2288MMbi
25、tt/s0.4MMHz0.322MSpps0.644Mbiit/ss约0.5575MMbitt/s0.8MMHz0.644MSpps1.288Mbiit/ss约1.115Mbbit/s1.6MMHz1.288MSpps2.566Mbiit/ss约2.33Mbiit/ss3.2MMHz2.566MSpps5.122Mbiit/ss约4.66Mbiit/ss表2-3 数据调制制方式和和速率对对照表我们可以以看到，HHFC支支持多种种带宽的的上行信信号，这这样可以以给设备备提供更更多的选选择，在在不同的的噪声环环境下采采用不同同的带宽宽。同时时我们可可以看到到每个上上行通道道的带宽宽和传输输速率都都
26、低于下下行通道道，在实实际产品品设计中中，CMMTS通通常设计计为1下下4上或或者1下下6上，以以取得上上下行速速率的对对称。2.3.4 MAC层层技术由于HFFC这种种介质的的特点，其其MACC层技术术是非常常独特的的：首先看看看下行通通道：我我们知道道有线电电视网络络是频分分复用的的网络，同样的，CMTS下行输出信号间或者CMTS输出信号和有线电视信号间是通过不同频谱来区分的。由于一个CMTS的下行信号会发给多个CM，所以在信道内部则是采用时分复用的方式。因为HFC网络是向下广播的网络，所以下行MAC控制是非常简单的，CMTS将下行报文打到MPEGII的幀中发送，CM作为二层转发设备，有选
27、择地接受目的地址是该CM的或者该CM所带的CPE的报文。CMTSCMCMCMMPEG数据流HFC网网络上行行通道间间通常通通过频分分或者空空分（星星型组网网、线路路隔离）的的方式来来区分，对对于同一一个信道道内部的的不同CCM间的的数据发发送，仍仍然采用用时分复复用的方方式，但但是由于于上行数数据，实实际上是是一种多多点到一一点的模模式，所所以多个个CM间间必须存存在调度度机制，使使多个CCM能够够有序的的发送数数据，DDOCSSIS11.0定定义了这这样一种种模式：所有上行行通道时时间由CCMTSS统一管管理和分分配，CCMTSS和CMM存在MMAC管管理报文文。CMM在发送送数据之之前必须
28、须先公共共时段发发送申请请报文，CCMTSS接受到到申请报报文后，通通过算法法调度，将将时间端端分配给给合适的的CM，并将所有上行通道的时间段分配信息在下行通道广播，CM受到该报文，并在指定的时间段发送数据，这样CM间就不会发生发送碰撞的可能了。的道端SII的基础技术就OCSIS1.0当然公共时段的申请报文发送是存在碰撞可能的，DOCSIS定义了类似于802.3以太的碰撞退避机制。CMTSCMCMCM（1）申请发送时隙（2）分配时隙（3）发送数据当然这种种申请分配配发送送的机制制无法提提供QooS保证证，所以以在DOOCSIIS1.1标准准里又详详细定义义了QooS保证证的机制制。HFC的的Q
29、oSS保证机机制基于于面向连连接的方方式，通通过CMM的配置置文件定定义特定定业务流流SF的的分类原原则和QQoS参参数，在在适当的的时候，CCM或者者CMTTS申请请增加该该业务流流或者激激活业务务流，一一旦该业业务流激激活，CCMTSS将自动动定时为为该CMM的SFF分配符符合QooS参数数的时间间段，在在适当的的时候，CCMTSS或者CCM也可可以申请请删除该该业务流流。举一一个例子子，如果果某个CCM需要要支持VVoIPP业务，则则可以在在CM配配置文件件中为该该CM配配置一个个UGSS类型的的业务流流，一旦旦该业务务流激活活，CMMTS自自动每隔隔10mms为该该SF分分配一定定长度
30、的的时间段段，CMM将话音音包在该该时间段段内发送送，这样样可以在在HFCC段获得得非常接接近PSSTN的的质量保保证。CMTSCM/MTA（4）CMTS根据SF1参数，自动定时为CM分配合适的时间段（2）申请增加保证服务质量的业务流(SF1)（3）申请激活SF1OSS（1）配置文件下发授权的保证服务质量的业务流SF1DOCSSIS11.1所所定义的的上行业业务流类类型包括括：类型说明应用举例例UGS定时分配配固定长长度时隙隙VoIPPUGSAD定时分配配固定长长度时隙隙，带静静音检测测VoIPP，支持持静音检检测Rt-PPolllingg定时分配配申请时时隙IP视频频业务Nrt-Pollli
31、nng不定时分分配申请请时隙FTP等等应用BesttEfffortt尽力传送送宽带数据据2.3.5 终端启动动配置DOCSSIS定定义了完完善的CCM启动动配置流流程，在在这个过过程中，CCM真正正成为一一个零配配置的设设备，所所以的运运行参数数都是通通过上电电启动配配置流程程动态获获取。这这个定义义是HFFC网络络终端成成为可以以管理的的终端，对对HFCC接入的的规模应应用起到到了非常常重要的的作用。2.3.6 CMTSS管理DOCSSIS标标准还定定义了CCMTSS和CMM的SNNMP网网管MIIB。2.4 话音业务务实现原原理PacckettCabble2.4.1 系统结构构Packke
32、tCCablle定义义的系统统结构如如下图所所示，系系统中除除了DOOCSIIS1.1所定定义的CCMTSS和CMM，还包包括呼叫叫管理服服务器CCMS（通通常的产产品形态态就是SSOTFFX）、媒媒体网关关控制器器MGCC、媒体体网关MMG、信信令网关关SG、一一系列服服务器组组成的OOSS服服务器和和媒体终终端适配配器MTTA（类类似IAAD）。终端形态态通常包包括两种种：EMTAA和SMTAA。所谓谓EMTTA，是是将CMM和MTTA集成成在一起起的终端端设备，所所谓SMTAA是指单单独的MMTA设设备。实实际上，迄今为止，PacketCable只是对基于EMTA的组网作了各个接口的详细
33、定义。2.4.2 呼叫信令令PackketCCablle定义义EMMTA和和CMSS之间的的呼叫信信令为NNCS，NNCS是是基于MMGCPP1.00，针对对Cabble应应用和QQoS需需要，做做了少量量的限制制和扩展展而成。2.4.3 DQoSS方案PackketCCablle定义义了基于于DOCCSISS1.11实现动动态QooS的机机制：CCMS内内置QooS策略略模块GGC（类类似于策策略服务务器），CCMTSS内置GGatee模块，在在话音信信令变化化过程中中，CMMS感知知到动态态信令状状态的变变化，并并通过CCOPSS接口向向CMTTS进行行基于该该业务的的QoSS授权；E-M
34、MTA感感知到信信令变化化后在适适当的时时候向CCMTSS发起DDOCSSIS11.1 SF 连接增增加或者者激活申申请，CCMTSS依据CCMS授授权信息息接纳或或者拒绝绝EMTTA的申申请。CMS GCCMTSE-MTAGateCOPS,CMS感知业务并向CMTS作动态QoS授权DOCSIS1.1,终端感知业务并发起维护QoS保证的业务流连接2.4.4 EMTAA启动配配置流程程EMTAA启动配配置包括括两部分分：CMM启动配配置和MMTA启启动配置置。CM启动动配置流流程参见见前面DDOCSSIS的的介绍MTA的的启动配配置过程程见下图图所示，同同样的，这这个定义义是全球球最早的的针对NNGN终终端启动动流程的的详细定定义，将将对VooIP规规模应用用起到重重要的作作用。MTAKDCServerDNSServerTFTPServerDHCPServerProvisioningServer(1)获取IP地址及域名(2)解析KDC地址(3)获取密钥(4)生成配置文件并配置TFTP服务器名,路径,配置文件文件名(6)下载配置文件(5)解析TFTP服务器IP地址