基于Docsis的HFC双向网络整体性能及发展分析

来源:用户上传      作者: 吴永栋

　　 随着三网融合的推进，各地广电正在掀起一轮新的网络改造高潮，将原有单向HFC网络建设成可承载视频、语音、宽带等多业务的双向网络。在技术选择上以传统基于HFC的CMTS+CM方式，或xPON+LAN方式，或xPON+EOC方式。本文选择传统CMTS+CM方式，浅析原有Docsis2.0体系、当前Docsis3.0体系及未来叠加RFoG技术的优劣特性。
　　
　　原Docsis2.0及以下传统模式
　　 多年来，通过CMTS方式进行宽带接入的传统Docsis体系架构自1.0、1.1再发展至2.0系统，对于上、下行带宽，回传噪声汇聚，回传光纤资源复用问题均未发生实质性变化。随着宽带接入率及网络应用带宽需求的提高，传统Docsis体系架构显露出缺陷，主要体现在：一、因单下行接口只有8M频点通道，欧标工作模式仅能提供约50M bps带宽，按单用户以2M接入速率，最大40%同时在线，复合20%下载率计算，单下行最大只能负荷约312户。二、因上行通道受噪声汇聚影响，上行调制符号率低，单上行仅能工作在单频点通道，带宽约0.3-10M，加之上行端口数量小，固化不可扩展，虽用户上行带宽需求较小，但也成为瓶颈。三、因板卡上下行端口搭配比例相对固定，多采用4:1模式，上行端口数少，不易扩展，多路光节点混合共用一路上行通道，噪声汇聚严重，其中一路出现故障影响其它光节点，稳定性欠佳，影响面大。四、因每个光节点均需要单独的光纤链路回传至机房，对于目前城市道路开挖难，费用高，管道资源少的现状，难以保障所有光节点回传，随着原光节点的拆分及下延，光纤资源更趋紧张。
　　 虽然随着技术的进步及市场的快速推进，Docsis2.0产品必然淘汰，但对于2.0产品有较多单体式CMTS可选择，单产品价格门槛低，适用于初期开展双向数据业务起步的小规模有线网，可快速低成本覆盖，随着日后业务的增长再叠加更高性价比的3.0产品，节省前期投资。
　　
　　现有新兴Docsis3.0模式
　　 针对Docsis2.0及以下版本存在的瓶颈问题，Docsis3.0为全新体系架构，采用捆绑等技术，使得上下行通道带宽、上下行板卡灵活升级配置等方面更适合网络运营。一、因单下行物理接口可实现至少4×8M频点通道捆绑，欧标工作模式可扩展至约200Mbps带宽，单下行最大负荷可扩展至约1248户，下行带宽瓶颈得到较好解决。二、Docsis3.0架构下可实现独立增加上行接口板或单上行接口捆绑2-4通道工作方式，原多个光节点共用单路上行的情况大为改善，上行可采用更高符号率调制方式及更大调制带宽，综合信噪比提升，调制方式提高，调制带宽提高，上行物理及逻辑通道数量扩展因素，用户上行带宽将得到较大提高。实际应用中，单物理接口4上行通道捆绑、64QAM调制、6.4MHZ调制带宽条件下速率可达80Mbps以上。三、因Docsis3.0系统上行物理及逻辑通道扩展性好，相对充裕，噪声汇聚问题得到缓解，同等情况下，端口SNR明显提升。
　　 Docsis3.0系统支持不同版本CM产品混合在线，在实际应用中3.0 CM市场价格较高，当前2.0CM价格不到3.0CM的一半，综合性价比因素，未来较长时间将存在2.0CM与3.0CM同平台混搭使用。有线网可初期投放2.0CM，随着3.0CM价格的降低逐步加大使用比例，以降低投资。在扩容升级方面，Docsis3.0系统架构对于光网和分配网无需新增工程量，仅需在前端机房增加上、下行接口板，配置相应的通道参数即可，即插即用，工程量小，时间快，实施便捷，无需耗费大量时间及资金对设备、线路进行改造，或对网络架构推倒重来，为广电持续发展解决了后顾之忧。
　　
　　Docsis系统
　　叠加RFoG组网模式
　　 随着HFC双向网络的发展，广电业内正在兴起RFoG（光纤射频传输）技术。RFoG充分利用现有的Docsis网络设备，提供了一条通往更节省光纤资源、更可靠、更高带宽的演进之路。RFoG将助力有线运营商迈向全光纤双向网络，从多个层面整体提升传统HFC价值与潜力。
　　 首先，传统模式噪声汇聚明显，采用Docsis+RFoG技术，当其中一路光节点出现一定幅度噪声时，只在本路有CM发送数据的时间间隙得以通过，其他时间噪声被关断，通过光回传模块的激光器触发开关或电触发开关控制信号通断，噪声影响时间由连续性变为间断性，不影响其他光节点的正常运营，稳定性较原有模式有较大提高，降低回传噪声的影响时间及范围，在多路光节点共享上行的情况下信噪比提升效果明显。
　　 其次，上行通道结合使用RFoG技术信噪比得到一定提升，在网络覆盖范围不变情况下，可改变CMTS设置，采用更高调制方式及调制带宽，有效提升上行带宽。
　　 第三，针对回传光纤资源不足问题，采用CMTS+RFoG技术，多个光节点可通过光分路器复用至单纤进行回传，节省大量回传光纤资源。
　　 第四，传统HFC网络叠加RFoG仅需在光网插入光分路器，在原光机位置增加RFoG模块或置换光机，前端调整回传光接收机即可，工程量小，时间快，部署简单。
　　
　　Docsis结合RFoG应用
　　及推进思考
　　 实际应用中，可对已双向的光节点配置RFoG回传光发模块，或在光机各路输出口串接支路RFoG开关方式；新建双向光节点则可直接选用RFoG光机。随着双向数据业务的快速发展，RFoG不仅能降低回传噪声、节省回传光纤，今后还可以平滑实现在原有单纤的基础上叠加PON技术，初期实现由双纤双波到单纤双波（电视+CMTS双向数据），后期实现由双纤4波到单纤4波(电视+CMTS双向数据+PON高速数据)的渐进升级演进，保障HFC网络的可持续发展，并实现网络随业务发展快速部署升级。
　　 （作者单位：江西省广电网络传输有限公司）

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