1、HFC雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu),趙天元 廣東有線廣播電視網(wǎng)絡(luò)股份有限公司工程運維部,2,HFC雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu),第一節(jié) 概述,3,組網(wǎng)基本設(shè)備,CMTS Cable Modem終端系統(tǒng) DHCP服務(wù)器 動態(tài)主機配置協(xié)議服務(wù)器 TFTP服務(wù)器 普通文件傳輸協(xié)議服務(wù)器 TOD服務(wù)器 時間服務(wù)器 Cable Modem 電纜調(diào)制解調(diào)器,4,HFC雙向數(shù)據(jù)接入網(wǎng)系統(tǒng)拓撲,Headend,COAX,Hub,Hub,Hub,Internet,CMTS,下行 88 - 880MHz,上行 5 - 42 MHz, 100 Channels,Tap,Settop TV Cable Modem PC,

2、5,各種網(wǎng)絡(luò)接入方式的比較,服務(wù)提供商,用戶,POTS,ISP1,ISP2,Wireless,SONET/ATM Backbone,Comp A,Comp B,ISDN,接入服務(wù): Internet接入 專線 電話,Cable Head-End,Cable,ADSL,LAN,新型數(shù)據(jù)接入服務(wù),Optical,6,HFC雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu),第二節(jié)有線電視及射頻技術(shù)基礎(chǔ)知識,7,有線電視及射頻技術(shù)基礎(chǔ)知識,基本術(shù)語,8,術(shù)語,Carrier-to-Noise - C/N (also CNR): 載噪比,信號載波與噪聲的振幅的差值 Signal-to-Noise - S/N (also SN

3、R): 信噪比,與C/N(載噪比)相似,是基帶信號與噪聲的振幅的差值 Ingress Noise 侵入噪聲,無線電廣播信號進入同軸電纜分配網(wǎng)造成干擾 QPSK -四相相移鍵控. 一種數(shù)字調(diào)制方式,用2位二進制表示1個符號,頻帶利用率：2bits/s/Hz.,QAM -正交幅度調(diào)制. 數(shù)字調(diào)制方式,通過載波相位、振幅的狀態(tài)表示不同的信號. 典型的QAM調(diào)制有 16-QAM(4 bits per symbol), 64-QAM(6 bits per symbol), and 256-QAM(8 bits per symbol) Downstream(DS) 下行/正向,信號從前端到用戶端 Upst

4、ream(US) 上行/反向,信號從用戶端到前端,9,術(shù)語,Carrier - or RF carrier. 載波.由低頻信號調(diào)制而成,令低頻信號可以作長距離傳輸 FDM 頻分復(fù)用.將傳輸信道在頻率域上進行分割，形成若干相互獨立的子信道，每一子信道單獨傳輸一路數(shù)據(jù)信號. Headend 頭端,所有信號經(jīng)調(diào)制向下傳輸,接收回傳信號,Broadband 寬帶,通過頻分復(fù)用技術(shù)使許多不同的信號同時在寬闊的射頻頻帶內(nèi)傳輸,從而獲得較高速的數(shù)據(jù)傳輸能力. FEC 前向糾錯. 在數(shù)據(jù)傳輸過程中,有意地加入部分碼字,令接收方檢查在傳輸過程中是否產(chǎn)生誤碼,甚至能糾正部分的誤碼.,10,設(shè)備和符號,頭端,光纖,

5、衛(wèi)星天線,VHF/UHF天線,射頻放大器,雙向放大器,分配器,分支器,光發(fā)射機,光節(jié)點,11,有線電視及射頻技術(shù)基礎(chǔ)知識,有線電視系統(tǒng)組成及拓撲,12,射頻頻譜,射頻 (RF) 5-1000MHz 下行 (正向)(DS) 從頭端到用戶 48.5-750 (860) MHz,上行(反向)(US) 從用戶到頭端 5-42 (30) MHz,注意: 非北美系統(tǒng)會有不同的頻率劃分,例如有65 MHz, 88 Mhz 105 Mhz 等.,模擬及數(shù)字廣播業(yè)務(wù),數(shù)字業(yè)務(wù),個人通信,上行通道,5,42,48.5,550,750,1000,f(MHz),13,上變頻器及光節(jié)點,Frequency Synthe

6、sizer,ATT,中頻（IF）,射頻（RF）,上變頻器,光節(jié)點,光電,雙工濾波器,14,上下行接入,uBR-MC16s,64 QAM 27 Mbs 6 MHz BW 44 MHz IF QPSK 3.2 Mbs 1.6 MHz,TX 1,RX 1,RX 2,RX 3,RX 4,RX 5,RX 6,上變頻器,RF 50-750 MHz,分光器,750,750,750,uBR-MC16s CMTS板卡支持1個下行6個上行通道 (1000終端設(shè)備同時在線),# 1,# 2,# 6,節(jié)點 # 1 (32 dB CNR),節(jié)點 # 2 (32 dB CNR),節(jié)點 # 4 (35 dB CNR),混合

7、2個節(jié)點,節(jié)點 # 3 (34 dB CNR),Frequency F 1,節(jié)點 # 5 (35 dB CNR),混合2個通道,15,HFC (光纖同軸混合網(wǎng)) 拓撲,節(jié)點,N,同軸電纜網(wǎng)絡(luò),電視信號通過光纖傳輸至光節(jié)點，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，變成電信號由同軸電纜傳至用戶家 雙向放大器支持雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),頭端,同軸電纜,光纖,HFC 有線電視網(wǎng)絡(luò),一般少于5級放大器級連,16,HFC (光纖同軸混合網(wǎng)) 拓撲,可靠性,有線電視網(wǎng)絡(luò), 80 Channels,CNN HBO ESPN,環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu) 模擬光纖環(huán)網(wǎng)傳輸電視信號 建設(shè)分前端提高可靠性 數(shù)據(jù)環(huán)網(wǎng)提供可靠的增值業(yè)務(wù)服務(wù),頭端,Hub,Hub,Hub,1

8、7,HFC (光纖同軸混合網(wǎng)) 拓撲,更好的服務(wù)區(qū): 通過分前端傳至光節(jié)點 光節(jié)點覆蓋500用戶 盡量少的放大器,有線電視網(wǎng)絡(luò),COAX,Drop,Settop TV,可靠性, 高帶寬,Hub,18,HFC雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu),第三節(jié)DOCSIS標(biāo)準(zhǔn),19,DOCSIS2.0最初的版本早在2001年12就發(fā)布，在當(dāng)時DOCSIS2.0的開發(fā)仍很困難。但在2002年的第二季度，CableLabs開始了DOCSIS2.0互用性的測試，并在第三季度開始了DOCSIS2.0的認證。從過去的歷史看每一個DOCSIS新規(guī)范的發(fā)布到實際的應(yīng)用以及生產(chǎn)通過認證的設(shè)備需要兩到兩年半的時間，因此直到2003

9、年才有設(shè)備廠商大量生產(chǎn)具有DOCSIS2.0全部功能的設(shè)備。而且在此后的幾年內(nèi)仍有廠商生產(chǎn)只有部分DOCSIS2.0功能的設(shè)備，例如CISCO只生產(chǎn)ATDMA的設(shè)備。,DOCSIS發(fā)展歷史,1997,1998,1999,2000,2001,2002,2003,時間,DOCSIS,1.0規(guī)范,DOCSIS,1.0認證,DOCSIS,1.1規(guī)范,DOCSIS,1.1認證,DOCSIS,2.0規(guī)范,DOCSIS,2.0 認證,20,DOCSIS發(fā)展歷史,基本的電纜傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 不具有保證服務(wù)質(zhì)量的能力 “基線保密”,DOCSIS 1.0,DOCSIS 2.0,DOCSIS 1.1,DOCSIS 1.

10、0的全部能力 加 提高了針對分層數(shù)據(jù)的服務(wù)質(zhì)量 包分割和包連接 用來提高安全性的“基線保密增強”,DOCSIS 1.1的全部能力 加 上行帶寬增加 新的上行噪聲抑制 專有的“下一代”特點，例如： 極大改進了上行解碼 上行入口噪聲抑制 帶有更高QAM調(diào)制級別的上行和下行數(shù)據(jù),21,DOCSIS 2.0優(yōu)點,DOCSIS 2.0實現(xiàn)了對稱服務(wù)。 效率為DOCSIS 1.X的1.5倍 運行于 64QAM（而不是 16QAM） 信道寬度是DOCSIS 1.X信道寬度的兩倍 新的6.4 MHz 寬信道 （而不是 3.2 MHz 寬信道） DOCSIS 2.0 拓寬了用于IP通訊的上行管道，從而使電纜供應(yīng)

11、商能夠在語音、視頻和數(shù)據(jù)方面開發(fā)出更多更好的服務(wù)。 DOCSIS 2.0 是通過使用增強的調(diào)制和改進的糾錯來實現(xiàn)這一目標(biāo)的。 卓越的入口和脈沖噪聲性能。,22,DOCSIS標(biāo)準(zhǔn),DOCSIS網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),23,DOCSIS網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),可靠性標(biāo)準(zhǔn) DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定傳輸速率不小于100數(shù)據(jù)包S（1500字節(jié)包）可靠性必須大于99%. 傳輸標(biāo)準(zhǔn) DOCSIS規(guī)定的傳輸標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)：,測量方法由NCTA或CableLabs 2制定,24,DOCSIS網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),下行 假定模擬電視信號均調(diào)制在6MHz帶寬內(nèi)，調(diào)制頻率高于88MHz. 射頻帶寬 6 MHz 傳輸延時, CMTS 至最遠的用戶= .800 msec

12、 CNR （6 MHz 帶寬，參考圖象載波)不少于 35 dB （*） CTB 不低于- 50 dBc （調(diào)制帶寬內(nèi)） CSO 不低于- 50 dBc （調(diào)制帶寬內(nèi)）,25,DOCSIS網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),下行 交調(diào)電平不大于 - 40 dBc （調(diào)制帶寬內(nèi)） 振幅波動0.5 dB （調(diào)制帶寬內(nèi)） 組延時75 ns （調(diào)制帶寬內(nèi)） 微反射-10 dBc = 0.5 micro sec-15 dBc = 1.0 micro sec-20 dBc = 1.5 micro sec-30 dBc = 1.5 micro sec,26,DOCSIS網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),下行 哼聲調(diào)制不大于 - 26 dBc (5%) 突發(fā)噪

13、聲帶寬10 Hz，平均持續(xù)時間不大于25 msec 信號電平季（日）變化8 dB 信號電平斜率 (50 - 750 MHz)16 dB 在CM輸入端最大模擬電視信號載波電平17 dBmV （包括以上的信號電平變化） 在CM輸入端最小模擬電視信號載波電平- 5 dBmV （包括以上的信號電平變化） 所有性能及參數(shù)均在DOCSIS文檔詳細定義,27,DOCSIS網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),上行 適用于目前所有地區(qū). 頻率范圍5 to 42 MHz （邊界到邊界） 傳輸延時, 最遠的CM到最近的CM或= .800 msec CNR不少于 25 dB 載波與侵入噪聲比 (所有離散及寬頻侵入信號) 不少于 25 dB 載

14、波與干擾噪聲比 (所有噪聲、失真、共路失真及交調(diào)) 不少于 25 dB,28,DOCSIS網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),上行 哼聲調(diào)制不大于 - 23 dBc (7 %) 突發(fā)噪聲帶寬1 KHz ,平均持續(xù)時間不大于10 msec 振幅波動0.5 dB / MHz ( 5 - 42 MHz) 組延時200 ns / MHz ( 5 - 42 MHz) 微反射-10 dBc = 0.5 micro sec-20 dBc = 1.0 micro sec-20 dBc = 1.0 micro sec 信號電平季（日）變化不大于 8 dB 所有性能及參數(shù)均在DOCSIS文檔詳細定義,29,DOCSIS標(biāo)準(zhǔn),DOCSIS設(shè)

15、備標(biāo)準(zhǔn),30,DOCSIS設(shè)備標(biāo)準(zhǔn),頻率范圍 上行:5 to 42 MHz 下行:88 to 860 MHz (用戶自定) 帶寬 上行:200, 400, 800, 1600, 3200 KHz（DOCSIS1.x） 6400KHz（DOCSIS2.0） 下行:6 MHz 調(diào)制方式 上行:QPSK, or 16 QAM（DOCSIS1.x） 8 QAM, 32 QAM, 64 QAM（DOCSIS2.0） 下行:64 or 256 QAM 符號率 上行:160, 320, 640, 1280, 2560 Ksym/sec （DOCSIS1.x） 5120 Ksym/sec （DOCSIS2.0

16、） 下行:5.056941 or 5.360537 Msym/sec,31,DOCSIS設(shè)備標(biāo)準(zhǔn),CMTS 功率范圍 上行:200 KHz-16 to + 14 dBmV 400 KHz-13 to + 17 dBmV 800 KHz-10 to + 20 dBmV 1600 KHz-7 to + 23 dBmV 3200 KHz-4 to + 26 dBmV 下行:+50 to + 61 dBmV Cable Modem 功率范圍 (1 dB 步進) 輸出:QPSK +8 to +58 dBmV 16 QAM +8 to +55 dBmV 輸入:64 QAM-15 to + 15 dBmV

17、傳輸電平- 6 to - 10 dBc,數(shù)據(jù)信號必須低于電視圖象載波6到10 dB,32,DOCSIS數(shù)據(jù)速率,33,多路復(fù)用技術(shù),多路復(fù)用: TDM (時分復(fù)用) TDMA (時分復(fù)接) FDM (頻分復(fù)用) ATDMA (高級時分多址) SCDMA (同步碼分多址),34,多路復(fù)用技術(shù),多路復(fù)用: TDM (時分復(fù)用) 多個用戶共享同一信道內(nèi)的時隙傳輸數(shù)據(jù). (用于DOCSIS下行) TDMA (時分多址接入) (用于DOCSIS上行) tn t2 FDM (頻分復(fù)用) 信號同時在不同的頻率上傳輸,One Source,復(fù)用器,t0,t1,35,多路復(fù)用技術(shù),TDM 在同一介質(zhì)上共享時間

18、幀中繼使用 TDM FDM 在同一介質(zhì)上共享頻率 圖象在電纜上傳輸使用 FDM,Time,Frequency,低速碼流 1,FDM 信號,Time,Time,TDM 信號,Frequency,信號 1,Frequency,低速碼流 2,信號 2,高速碼流,調(diào)制信號,36,數(shù)字調(diào)制,16-QAM,上行:下行: QPSK; 16 QAM64 QAM; 256 QAM,QPSK,I,I,Q,Q,37,星座圖分析,無劣化,特征 極少或感覺不到的劣化 正方形的顯示 中心點均落在分界線上 附近的點互相緊密靠在中心點,38,傳輸質(zhì)量,BER 在全部傳輸?shù)拇a流中誤碼的比率 10-7 BER 是可以接受的 主要

19、是因為低CNR引起誤碼 閾值,C/N dB,10,10,20,30,40,0,QAM-16,10,10,10,0,-5,-10,-20,10,-7,39,下行信號載波,數(shù)據(jù)下行頻道 717.00 MHz,圖象載波 733.25 MHz,CM 輸入電平范圍 -15 to +15 dBmV. 可接受的CNR 64 QAM = 30 dB 256 QAM = 35 dB CNR 標(biāo)準(zhǔn) 35 dB,調(diào)整 QAM 信號低于圖象載波峰值6-10 dB,40,上行信號載波,峰值保持,單次掃描,上行頻道 20.00 MHz,窄帶噪聲,CMTS 接收電平范圍 -16 to + 26 dBmV 可接受的CNR Q

20、PSK = 15 dB 16 QAM = 25 dB CNR 標(biāo)準(zhǔn) 25 dB,41,DOCSIS 2.0 ATDMA,高級時分多址 與 TDMA類似，但 允許使用某些新的上行符號速率和 額外新增了上行QAM 調(diào)制類型和 改進前向糾錯 上行交織存儲 更多前導(dǎo)碼等 所有的這些改變都有助于實現(xiàn)上行帶寬的增加和上行噪聲免疫能力的提高,42,DOCSIS數(shù)據(jù)速率,43,前向糾錯,FEC (前向糾錯) 能夠識別及糾正有限數(shù)量的傳輸錯誤的方法 在發(fā)送端發(fā)送具有一定糾錯能力的碼，在接收端譯碼后能發(fā)現(xiàn)錯碼并能自動糾正 FEC消耗帶寬，并增加電路的復(fù)雜性及傳輸延時 DOCSIS 2.0規(guī)定 FEC 算法 Ree

21、d-Solomon前向糾錯 (RS-FEC)，最高可糾正16字節(jié)（而不是10字節(jié)） 在每個代碼字中糾正更多錯誤字節(jié)可以允許以更低的SNR運行 （以犧牲傳輸效率為代價，因為需要更多的校驗開銷） FEC 能提高傳輸對BER的容忍度,44,更長的前導(dǎo)碼,更長的前導(dǎo)碼，1536 比特（而不是1024 比特 ） 更長的前導(dǎo)碼可以允許在更高的符號速率上恢復(fù)相位信息，甚至是在更低的SNR的情況下。 前導(dǎo)碼改成了QPSK1調(diào)制方式，能夠提供更高的功率，從而允許更短的前導(dǎo)碼和更好的噪聲性能,45,DOCSIS 2.0 SCDMA,同步碼分多址 包括A-TDMA所有的特性，還加上 CDMA擴頻 同步操作 格子編碼

22、調(diào)制(TCM, Trellis Coded Modulation) 上行128QAM調(diào)制，加上TCM處理,46,SCDMA在調(diào)制解調(diào)器上的處理步驟,將數(shù)據(jù)劃分成代碼字,對數(shù)據(jù)進行Reed-Solomon FEC編碼,對符號進行擴頻,通過LFSR對數(shù)據(jù)加密,預(yù)設(shè) 一個前導(dǎo)碼,將數(shù)據(jù)映射至調(diào)制符號,對符號流進行前置均衡,過濾符號流進行頻譜成形,對信號進行調(diào)制,輸入數(shù)據(jù)流,輸出射頻信號,DOCSIS 2.0新增,對數(shù)據(jù)進行TCM編碼,按照小時隙對數(shù)據(jù)進行交織存儲和成幀,DOCSIS 2.0新增,DOCSIS 2.0新增,47,SCDMA 擴頻,擴頻,噪涌,噪涌,符號擴頻能夠顯著“放緩”符號速率。 因

23、此，一個在未擴頻的情況下覆蓋了多個符號的噪涌可以在擴頻情況下破壞更少的符號，因此，在采用擴頻方法后RS-FEC有可能糾正這些被破壞的少量的符號。,48,SCDMA 解擴頻,擴頻,解擴頻,信號,解擴頻,信道噪聲：,過濾器通帶,過濾后噪聲,解擴頻放大了預(yù)期信號的頻譜（在接收器的通帶內(nèi)），并削弱了噪聲的頻譜（在接收器的通帶內(nèi)） 尤其是對外部入侵噪聲而言,49,ATDMA 與 SCDMA,ATDMA 和SCDMA都能提高對“脈沖噪聲”的抵御能力，但是了解該噪聲的強度和持續(xù)時間對于判斷兩者中哪個“更好”是很關(guān)鍵的 SCDMA能夠產(chǎn)生持續(xù)時間更長的信號，這一點使SCDMA在面對功率較小、持續(xù)時間較短的外來

24、噪聲時更加好。 在面對強度較高、持續(xù)時間較長的外來噪聲時，ATDMA能夠提供更好的性能 在網(wǎng)絡(luò)效果上，SCDMA比ATDMA有更高的上行延時,50,DOCSIS標(biāo)準(zhǔn),DOCSIS服務(wù)器,51,DOCSIS服務(wù)器,必備服務(wù)器 DHCP (動態(tài)主機配置協(xié)議) 服務(wù)器 RFC 2131: 動態(tài)分配ip地址給cable modem和主機 ToD (時間) 服務(wù)器 RFC 868:提供時間標(biāo)簽給日志記錄. TFTP (普通文件傳輸協(xié)議) 服務(wù)器 RFC 1350:傳送modem的配置文件. 可選服務(wù)器 DNS (域名解析服務(wù)器) Security Server (安全服務(wù)器) Log Server (日

25、志記錄服務(wù)器),52,服務(wù)器連接,TFTP Server,CMTS機架,DHCP/DNS,Cisco Network Registrar,Security Server,接入服務(wù)器機架,路由器等,Int,ernet,Time Server,Log Server,53,HFC雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu),第四節(jié)DOCSIS協(xié)議及信號鏈接過程,54,DOCSIS協(xié)議,DOCSIS Data Over Cable,OSI,上三層,傳輸層,網(wǎng)絡(luò)層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,應(yīng)用,TCP 或 UDP,IP,IEEE 802.2,DOCSIS MAC (MPEG Frames-Downstream),HFC,上行

26、 TDMA,數(shù)字調(diào)制 (QPSK 或 QAM-16),下行 TDM,數(shù)字調(diào)制 (QAM-64 或 QAM-256),DOCSIS 信息控制,55,信號鏈接,鏈接建立,CMTS,時鐘同步信號廣播 (每 1.63 msec),Cable Modem,搜索下行QAM信號 等待時鐘同步信號設(shè)置時鐘頻率 無或差的下行信號會導(dǎo)致失敗,等待UCD 設(shè)置上行頻率,UCD 廣播 上行通道描述, 下行通道 ID 指派ip地址 init(t) TOD 請求 init(o) - TFTP 請求. online - modem 已注冊, 能傳輸數(shù)據(jù) online(d) - modem 已注冊, 但CM不能訪問網(wǎng)絡(luò) on

27、line(pk) - modem已注冊, 應(yīng)用BPI加密,指派KEK online(pt) - modem已注冊,應(yīng)用BPI加密,指派TEK reject(m) - modem 嘗試注冊; 但因為錯誤的MIC而被拒絕 reject(c) - modem 嘗試注冊; 但因為錯誤的COS而被拒絕 reject(pk) - KEK 指派被拒絕 reject(pt) - TEK指派被拒絕,“Show Cable Modem” 狀態(tài)說明,59,HFC雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu),第五節(jié) CMTS前端設(shè)備,60,目前主流CMTS前端設(shè)備,CISCO,MOTOROLA,ARRIS,BSR 64000,BSR

28、2000 / BSR 1000,uBR 7246vxr / uBR 7223,Cadant C3,uBR 10012,Cadant C4,61,主流CMTS前端設(shè)備簡介,CISCO前端設(shè)備,62,Cisco前端簡介,產(chǎn)品功能 uBR12012 高密度、高性能、高可靠性機框 DOCSIS1.0、1.1、2.0ATDMA ONLY 最多支持8塊CMTS射頻板卡 160個上行通道、40個下行通道 支持板卡冗余備份、雙電源 MC520 5下行、20上行通道板塊 集成上變頻器 可支持歐美標(biāo)兼容 DOCSIS1.0、1.1、2.0ATDMA ONLY,63,Cisco前端簡介,產(chǎn)品功能 uBR7246VX

29、R 適用于高密度的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) DOCSIS1.0、1.1、2.0ATDMA ONLY 最多支持四個CMTS射頻板卡 8個下行、32個上行通道 支持雙電源 uBR7223 uBR7246的簡化版 DOCSIS1.0、1.1、2.0ATDMA ONLY 支持一個端口適配器 最多支持兩個CMTS射頻板卡 4個下行、16個上行通道 支持單電源,64,Cisco前端簡介,產(chǎn)品功能 MC16C/E/U DOCSIS1.0、1.1、2.0ATDMA ONLY 支持美標(biāo)/歐標(biāo)/歐美標(biāo)兼容 1個下行、6個上行通道 MC16U集成上變頻器 MC28U DOCSIS1.0、1.1、2.0ATDMA ONLY 支持歐美

30、標(biāo)兼容 集成上變頻器 2個下行、8個上行通道 支持跳頻、頻譜分析等功能,65,Cisco前端簡介,uBR7246,網(wǎng)絡(luò)處理引擎,AC or DC 電源,正面,背面,66,Cisco前端簡介,板槽,SLOT 0 I/O控制器,SLOT 2 適配器,SLOT 1 適配器,SLOT 3 射頻卡,SLOT 4 射頻卡,SLOT 5 射頻卡,SLOT 6 射頻卡,uBR7246,端口,SLOT,上行,下行,C 3,4,5,6,0 , 1,U0, 1, 2, 3, 4, 5,例: c3/0/U1,67,主流CMTS前端設(shè)備簡介,MOTOROLA前端設(shè)備,68,MOTOROLA前端簡介,產(chǎn)品功能 BSR64

31、000 高密度、高性能、高可靠性機框 DOCSIS1.0、1.1、2.0 具有無源的中央板， 16個 插槽，遵從 NEBS 的機架 支持 BGP-4、OSPF-2、RIP-2、MPLS， IGMP， DVMRP，PIM,最多支持13塊CMTS射頻板卡(1:4 / 2:8 / 1:7) 集成了邊緣路由器、聚合交換機和 CMTS CMTS卡內(nèi)置上變頻器 后板RF切換開關(guān)實現(xiàn)RF的1：N冗余 全系統(tǒng)冗余設(shè)計，無單故障點,69,MOTOROLA前端簡介,產(chǎn)品功能 BSR2000 緊湊型高性能CMTS 支持4個邏輯通道（TDMA、ATDMA、SCDMA、MTDMA），支持DOCSIS2.0及DOCSIS

32、1.x modem混合使用。 侵入噪聲抑制功能，能夠讓運營商優(yōu)化DOCSIS1.x和DOCSIS2.0混合網(wǎng)絡(luò)的性能,支持 BGP-4、OSPF-2、RIP-2、IGMP、PIM CMTS內(nèi)置上變頻器 1下行、4上行通道,缺點：上行通道少,70,主流CMTS前端設(shè)備簡介,ARRIS前端設(shè)備,71,ARRIS前端簡介,產(chǎn)品功能 Cadant C3 緊湊型高性能CMTS DOCSIS1.0、1.1、2.0 1 路下行, 2, 4, 或 6路上行信道 集成上變頻器,支持4個邏輯通道（TDMA、ATDMA、SCDMA、MTDMA），支持DOCSIS2.0及DOCSIS1.x modem混合使用。 上行

33、頻譜分析,缺點：路由、管理功能支持較少,72,ARRIS前端簡介,產(chǎn)品功能 C4 高密度、高性能、高可靠性機框 DOCSIS1.0、1.1、2.0 集成上變頻器,最多支持12塊射頻板卡（2下12上） 支持4個邏輯通道（TDMA、ATDMA、SCDMA、MTDMA），支持DOCSIS2.0及DOCSIS1.x modem混合使用。 上行頻譜分析 冗余備份設(shè)計，無單點故障,73,HFC雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu),第六節(jié) CMTS設(shè)備一般技術(shù)要求,74,CMTS設(shè)備一般技術(shù)要求,一、通過認證標(biāo)準(zhǔn) DOCSIS 1.0 DOCSIS 1.1 DOCSIS 2.0 EuroDOCSIS PacketCa

34、ble 二、射頻方面功能 內(nèi)置上變頻器，可通過軟件修改下行信息輸出的射頻參數(shù) 對歐美標(biāo)兼容，可通過軟件切換制式。（根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實際需要） 通過軟件調(diào)整上行通道射頻參數(shù)，調(diào)整過程不影響在線modem的工作 抗噪方面的解決方案（跳頻、侵入噪聲抑制、頻譜分析等） 支持兩個或多個上行通道負載均衡功能 支持在同一回傳通道中同時混合TDMA(DOCSIS1.x)、ATDMA(DOCSIS2.0)、SCDMA（DOCSIS2.0）三種模式。（即邏輯通道的概念，DOCSIS2.0的功能）,75,CMTS設(shè)備一般技術(shù)要求,三、網(wǎng)絡(luò)方面功能 Bundle功能。即同一臺CMTS中不同射頻板卡捆綁共用同一IP邏輯接口。

35、 射頻卡多IP子接口功能。射頻板卡支持多個IP邏輯子接口，不同的CM及CPE能分別獲取不同邏輯子接口的IP。（主要是開展Cable專線業(yè)務(wù)或分級業(yè)務(wù)） 路由協(xié)議支持。支持靜態(tài)路由、OSPF、RIP2、BGP、ISIS等。（根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實際需要選擇） 支持IEEE 802.1Q，支持VLAN劃分。 支持MPLS VPN、Multicase（根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實際及業(yè)務(wù)需求選擇） 支持QOS、CM COS,76,CMTS設(shè)備一般技術(shù)要求,四、網(wǎng)管方面功能 支持SNMP v1、SNMP v2c、SNMP v3； 可以通過命令行查詢上行通道的SNR、接收功率、上行通道利用率等參數(shù) 支持通過命令行查詢每個CM的SNR

36、、FEC、電平、與CPE對應(yīng)關(guān)系等信息。 支持syslog功能 支持多線程TELNET訪問CMTS,77,CMTS設(shè)備一般技術(shù)要求,五、安全功能 支持包過濾功能。能根據(jù)源IP、目的IP、源端口、目的端口過濾出入的IP包。 支持TELNET CMTS的訪問控制。（指能根據(jù)源IP參數(shù)等做訪問控制） 支持SNMP協(xié)議訪問CMTS的訪問控制。（指能根據(jù)源IP參數(shù)等做訪問控制） 支持管理員分級權(quán)限管理。 支持CPE IP地址防盜用。能識別CPE獲取IP的方式，支持設(shè)置只允許通過DHCP方式獲得IP的CPE進入網(wǎng)絡(luò)。 支持SSH 支持外接Radius或TACACS服務(wù)器存儲管理員帳戶、密碼。,78,HFC

37、雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)原理及其接口,第七節(jié)CISCO命令,79,CISCO命令,訪問: Cisco Universal Broadband Router （CMTS）,顯示操作 Router(Name) enable Password: Router(Name)# Router(Name)# Router(Name),監(jiān)視,配置,Router(Name) enable Password: Router(Name)# Router(Name)(config)# Router(Name)(config)#,80,CISCO命令,cmts#sh cable ? device Cable Modem or Ho

38、st behind Cable Mode flap-list Cable Modem flap-lis hop Show frequency hop host Host behind Cable Modem modem Cable Modem modulation-profile Cable Modulation Profiles qos Cable Quality Of Service spectrum-group Show upstream spectrum group status,當(dāng)有疑問?,81,CISCO命令,檢查CMTS與CM的連接 cmts#sh cable modem Int

39、erface SID Online Timing Receive QoS IP address MAC address State Offset Power Cable5/0/U4 1 online 1622 -0.25 4 9 0050.7318.e841 Cable5/0/U4 2 online 1624 !0.75 4 0010.7bed.9b0d Cable5/0/U4 3 online 1626 !0.50 4 6 0050.7318.e821 Cable5/0/U4 4 online 1624 -0.50 4 5 0

40、050.7318.e81b Cable5/0/U5 5 online 1624 !0.25 5 0 0050.7318.e82b Cable5/0/U4 6 online 1609 0.25 4 0 0020.4001.5b70,82,CISCO命令,檢查CM的總數(shù) cmts#show cable modem summary total Interface Total Active Registered Modems Modems Modems Cable2/0/U0 95 61 61 Cable2/0/U1 99 66 66 Cable2/0/U2 91 60

41、 60 Cable2/0/U3 146 92 91 Cable2/0/U4 25 16 16 Cable2/0/U5 149 102 102 Total: 605 397 396,83,CISCO命令,檢查CM的狀態(tài) cmts#show cable modem remote-query Remote Query Polling State : Active IP address MAC address S/N US DS Tx Time Micro (dB) Modem Ratio Power Power Offset Reflection State 2 0020.4

42、04c.99fc 32.5 24.0 -15.0 3853 21 online 6 0020.404c.9a04 35.0 49.0 - 5.8 3709 23 online 3 0020.4050.8f44 39.4 40.0 5.3 3968 21 online 3 0050.f300.0d09 27.9 41.0 -17.3 13732 7 offline 10 0050.f300.2014 37.6 42.0 1.0 13838 20 offline 4 0050.f

43、300.0fa2 34.0 43.0 2.1 13319 20 online 13 0004.bdc1.b79a 34.2 !58.0 -15.5 13848 88 offline 15 0004.bdc2.49e8 36.4 !58.0 - 1.2 13930 87 online 24 0004.bdc2.426a 35.4 40.0 - 1.6 13844 84 online,84,CISCO命令,檢查上行通道 上行通道載波 (中心頻率) CMTS#show controllers cable (3,4,5,6)/0,

44、1 upstream Examplecmts#sh controllers cable 5/0 upstream 5 cable5/0 Upstream 5 is up Frequency 25.008 MHz, Channel Width 1.600 MHz, QPSK Symbol Rate 1.280 Msps Spectrum Group is overridden SNR 25.5760 dB Nominal Input Power Level 0 dBmV, Tx Timing Offset 1626 Ranging Backoff Start 0, Ranging Backoff

45、 End 4 Ranging Insertion Interval automatic (50 ms) Tx Backoff Start 0, Tx Backoff End 4 Modulation Profile Group 1 省略部分顯示,85,CISCO命令,檢查上行通道 上行通道載波 (通道帶寬 ) CMTS#show controllers cable (3,4,5,6)/0,1 upstream (0,1,2,3,4,5) 例子 cmts#sh controllers cable 5/0 upstream 5 cable5/0 Upstream 5 is up Frequency

46、 25.008 MHz, Channel Width 1.600 MHz, QPSK Symbol Rate 1.280 Msps Spectrum Group is overridden SNR 25.5760 dB Nominal Input Power Level 0 dBmV, Tx Timing Offset 1626 Ranging Backoff Start 0, Ranging Backoff End 4 Ranging Insertion Interval automatic (50 ms) Tx Backoff Start 0, Tx Backoff End 4 Modul

47、ation Profile Group 1 省略部分顯示,86,CISCO命令,檢查上行通道 上行通道載波 (輸入功率電平) CMTS#show controllers cable (3,4,5,6)/0,1 upstream (0,1,2,3,4,5) 例子 cmts#sh controllers cable 5/0 upstream 5 cable5/0 Upstream 5 is up Frequency 25.008 MHz, Channel Width 1.600 MHz, QPSK Symbol Rate 1.280 Msps Spectrum Group is overridde

48、n SNR 25.5760 dB Nominal Input Power Level 0 dBmV, Tx Timing Offset 1626 Ranging Backoff Start 0, Ranging Backoff End 4 Ranging Insertion Interval automatic (50 ms) Tx Backoff Start 0, Tx Backoff End 4 Modulation Profile Group 1 省略部分顯示,87,CISCO命令,檢查上行通道 上行通道信噪比SNR CMTS#show controllers cable (3,4,5,

49、6)/0,1 upstream (0,1,2,3,4,5) 例子 cmts#sh contr cable 2/0 | in SNR SNR 26.4440 dB SNR 24.820 dB SNR 24.6080 dB SNR 25.5760 dB SNR 26.4440 dB SNR 24.820 dB 上行通道占用率 CMTS#show interfaces cable (3,4,5,6)/0,1 upstream (0,1,2,3,4,5 ) 例子 cmts#sh int cable 3/0 ups 0 Cable3/0: Upstream 0 is up Avg upstream ch

50、annel utilization : 69% Avg percent contention slots : 26% Avg percent initial ranging slots : 1% Avg percent minislots lost on late MAPs : 0% Total channel bw reserved 3840000 bps 省略部分顯示,88,Cable Modem維護,趙天元 工程運維部,89,Cable Modem維護,第一節(jié) Cable Modem簡介,90,Cable Modem簡介,目前網(wǎng)絡(luò)公司正在使用的Cable Modem有以下幾種： Moto

51、rola SB4100 (DOCSIS 1.x) Motorola SB5100 (DOCSIS 2.0) Motorola SB5101E (DOCSIS 2.0 / EuroDOCSIS 2.0),91,Motorola Cable Modem,6,1,3,5,2,4,6,92,Motorola Cable Modem,1,3,5,2,4,6,93,Cable Modem維護,第二節(jié) Cable Modem信號鏈接過程,94,Cable Modem信號鏈接過程,鏈接建立,CMTS,時鐘同步信號廣播 (每 1.63 msec),Cable Modem,搜索下行QAM信號 等待時鐘同步信號設(shè)置

52、時鐘頻率 無或差的下行信號會導(dǎo)致失敗,等待UCD 設(shè)置上行頻率,UCD 廣播 上行通道描述, 下行通道 ID 指派ip地址 init(t) TOD 請求 init(o) - TFTP 請求. online - modem 已注冊, 能傳輸數(shù)據(jù) online(d) - modem 已注冊, 但CM不能訪問網(wǎng)絡(luò) online(pk) - modem已注冊, 應(yīng)用BPI加密,指派KEK online(pt) - modem已注冊,應(yīng)用BPI加密,指派TEK reject(m) - modem 嘗試注冊; 但因為錯誤的MIC而被拒絕 reject(c) - modem 嘗試注冊; 但因為錯誤的COS而

53、被拒絕 reject(pk) - KEK 指派被拒絕 reject(pt) - TEK指派被拒絕,“Show Cable Modem” 狀態(tài)說明,98,Cable Modem維護,第三節(jié) Cable Modem常見故障及維護,99,Cable Modem常見故障及維護,Cable Modem不同步,100,Cable Modem不同步,無論何種故障，先重啟Cable Modem，觀察CM的上電啟動過程 Cable Modem是雙向的，下行指標(biāo)和上行指標(biāo)是相互關(guān)聯(lián)，不能單方面下判斷 各種cable modem的指示燈作用大致相同 各種cable modem配有說明書，說明指示燈的具體作用,101

54、,Cable Modem不同步,1、全部燈不亮 檢查電源，可能電源損壞或電源沒接好 注：Motorola modem SB4100若按下standby按鈕，也是全部燈不亮。 2、搜索不到下行信號 觀察modem的下行信號燈，判斷modem能否搜索到下行信號。如：Motorola modem Receive指示燈閃爍。故障分析：1）無下行信號 檢查室內(nèi)有線電視電纜及電視信號。除非出現(xiàn)CMTS故障（或調(diào)整），否則不會出現(xiàn)只斷數(shù)據(jù)下行信號，一般連電視信號也中斷。要用戶觀察有無電視信號即可判斷。若有電視信號，則重點檢查連接modem的射頻線。2）數(shù)據(jù)下行信號太弱或太強遠程判斷：Telnet CMTSc

55、mtsshow cable modem remote-query | in 17ac1 0050.f300.17ac 37.5 32.0 8.7 13794 20 offline觀察modem最后一次請求（同步）時的下行電平，看看是否處于強/弱的臨界狀態(tài)（+15 / -15dBmV）。本地判斷：測量用戶端下行信號功率電平，數(shù)據(jù)信號功率必須在(015)dBmV范圍內(nèi),102,搜索不到下行信號,3）數(shù)據(jù)下行信號載噪比低遠程判斷：Telnet CMTScmtsshow cable modem remote-query | in 17ac1 0050.f300.

56、17ac 37.5 32.0 8.7 13794 20 offline觀察modem最后一次請求（同步）時的下行載噪比，若低于28dB，則需要注意。（若下行信號太強/太弱同樣會引起載噪比低）本地判斷：測量用戶端下行模擬電視信號C/N，是否低于標(biāo)準(zhǔn)43dB。測量數(shù)據(jù)信號MER是否低于30dB。（需要專用QAM信號測量儀器）原因：主要是放大器輸出過載或其他原因造成數(shù)據(jù)信號失真，載噪比下降,103,Cable Modem不同步,3、modem不同步（能搜索到下行） Motorola modem Receive燈亮，Send燈閃爍故障分析：1）上行通道問題遠程判斷：Telnet CMTS cmtssh

57、ow cable modem | in 67a4Cable4/0/U2 185 offline 3739 !-28.50 2 0 46 0004.bdc2.67a4cmtsshow cable modem rem | in 67a446 0004.bdc2.67a4 35.0 58.0 - 8.0 13355 25 offline要用戶重起modem，觀察modem的上線過程。若停在init(r1)，init(r2)，上行電平出現(xiàn)“！”，上行電平處于58dB左右等，都表明用戶反向通道有問題。分析是屬于個別問題還是小區(qū)問題：觀察同一通道下其它modem

58、的狀態(tài)，正在同步的modem數(shù)量占總數(shù)的比例，出現(xiàn)反向問題的modem數(shù)量多不多；觀察通道的SNR，帶寬，接收電平，通道占用率等，觀察是否由于小區(qū)噪聲造成用戶modem不正常。若以上均正常，則可以判斷是個別問題。反之是小區(qū)問題，需要檢查小區(qū)各放大器。本地判斷：測量用戶端的正反向信號情況，分析是否存在反向調(diào)試問題，或分配網(wǎng)故障（如接頭短路、虛接等）,104,反向通道衰減的估算,通過CM的下行接收功率估算反向鏈路衰減的前提條件：1、CM下行信號功率固定低于模擬電視信號610dB。（假定全網(wǎng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)為6dB） 2、反向HFC網(wǎng)絡(luò)按0dB增益原則調(diào)整。最后一級放大器至反向光節(jié)點增益為0dB。 3、光鏈路增益按設(shè)計的固定增益統(tǒng)一調(diào)整。（我公司按+15dB調(diào)整） 4、反