觀點:由于HFC頻帶可達1GHz,CM在HFC上的可用帶寬可到200MHz以上,所以CM可靈活擴充1個6MHz或8MHz的信道,增加27Mbps或以上的帶寬,將用戶群分流,以滿足日益增長的用戶數以及他們對帶寬需求的提高,并減少回傳噪聲的漏斗效應。
談到Cable Modem,勢必要涉及到混合光纖同軸(HFC)網。HFC是寬帶接入技術中最先成熟和進入市場的一項技術,目前仍居主導地位,其巨大的帶寬資源和相對的投資經濟性使其對有線電視公司和新成立的電信公司極具吸引力。在美國等發達國家一般是一個光結點覆蓋500個用戶(有些甚至是250個用戶),在這500用戶規模的覆蓋區內,HFC可以提供60路模擬廣播電視。將來完成雙向改造后,利用HFC 550MHz-750MHz的頻譜還可以提供至少200路的MPEC-2(按每路5Mbps計)點播電視節目或每戶4Mbps的數據通信業務(按10%并發率計)。用戶只要購買了標準的電纜調制解調器,并下載了相應的軟件,就能享受到高質量的寬帶服務。值得一提的是,與ADSL不同,電纜調制器不依靠ATM技術,而是直接采用ip技術。此外,電纜調制解調器也沒有xDSL技術的嚴格距離限制。
HFC的弱點是結構呈樹形,所以當用戶增多時,在低頻端的回傳噪聲積累也相應變大,因此在上行信道上采用了抗噪聲干擾能力較強的QPSK調制技術以抑制串入噪聲的干擾。另一方面,樹形結構的本質是總線共享型的,所以當使用CM的用戶數增多時,在單位時間內分配給用戶的帶寬變窄,但這在接入Internet時是無關緊要的,因為用戶瀏覽Internet時將內容下載到本地計算機內,下載的過程是非常快(一般為幾秒鐘),下載完畢后帶寬就被釋放,而且所有用戶在同一時間下載內容的概率很小,因此利用CM在HFC網上接入Internet,速率的影響是感受不到的。只有當在線觀看視頻內容或開展VOD業務時,由于視頻節目要保持一個連續的視頻數據流,才會使用戶感覺到圖像跳動或停頓。但是CM接入相對ADSL接入有一個相當明顯的優點,即它可擴充帶寬。當出現用戶平均帶寬變窄時,可在HFC上再增加一個6MHz頻道,就又可擴充27Mbps數據帶寬。更徹底的解決辦法,就是將光節點的覆蓋用戶區縮小。上海HFC雙向改造時已預留了縮小用戶區的光節點接口,屆時只要增加設備,就可達到目的,無需再對網絡進行改造。
HFC上傳輸IP數據業務的成本投資主要在于同軸電纜的雙向改道上。在國外,CMTS的成本大約在每戶50-100美元;饋線部分大約是2000/美元英里,每戶的成本則依靠于每英里覆蓋的家庭數和其中的用戶比例;引入線的成本大約75美元/用戶。在我國,由于同軸電纜入戶率很高,因此充分利用該資源開展Internet接入服務是有線電視運營商的發展方向。在國內,同軸電纜雙向改造費用還不算很高,上海進行的同軸電纜雙向改造的費用是300-400元人民幣/用戶(不含設備成本)。假如同軸電纜的雙向改造費用能夠為用戶所接受,并且該項業務的價格用戶可以承受,那么利用電纜調制解調器技術在HFC上傳送IP數據業務將會迅速發展起來,成為Internet接入外,還能開展VOD等其它業務,因此HFC加上CM是真正的用戶寬帶接入方式。
CMTS與CM之間的通信是點到多點、全雙工的。CM之間的通訊都要通過CMTS來轉發。這種轉發是通過頻率搬移來完成的,上行的頻率在65MHz-85MHz以下。下行的頻率是在550MHz以上。一個CM通過上行頻率發送數據,CMTS將上行數據搬移到下行頻率廣播發送。雖然廣播數據幀可以被所有的CM接收到,但由于數據幀中含有指定某個CM的標識信息,因此只有與標識信息相符的CM可接受該數據幀。其它的CM將丟棄該數據幀。上行信道被分割成連續的時間片,CM在CMTS給其規定的時間片內發送數據。CMTS根據CM的申請預約和網絡的忙閑狀況來確定分配給某個CM的時間片的數量。CMTS與CM之間的通信數據是在MAC(Media access Control,媒體訪問控制)層用DES進行加密。DES是美國商用的56位密鑰的加密標準算法,至今美國商業界仍在使用。
目前CM還沒有進入零售市場,一般做法是網絡運營商先購買CM,然后以租賃的方式借給用戶,這樣的結果使運營商在資金上承受了很大的壓力。造成這種局面的一大因素是標準統一的工作進展緩慢。在CM領域,目前存在著4種不同的標準。它們是北美MCNS的DOCSIS1.0/1.1和Euro DOCSIS、歐洲DVB/DAVIC的ETS300 800HE以及IEEE 802.14。IEEE 802.14工作組于1994年最早成立。目標是制定在同軸電纜傳輸數據的國際標準。但這一工作進展遲緩。于是1996年Arthur D.Little公司提出了DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification,電纜傳輸數據業務的接口規范)計劃,成立了由一部分北美有線電視網絡運營商參加的MCNS(Multimedia Cable Network System,多媒體電纜網絡系統)組織,它們的目標是代表北美電纜工業,迅速制定一套關于在HFC上CM的通信和運營的接口規范。1996年底DOCSIS1.0問世,它包括數據通信單元以及所需的運營和商業支持單元,諸如安全、配置、性能、網絡故障和計費治理等單元,DOCSIS目前已成為事實標準,而且為了適應歐洲的頻帶劃發和調制技術,MCNS還制定了相應的Euro DOCSIS,該標準在物理層以上部分的協議都是與DOCSIS一致的。目前,全世界支持DOCSIS的CM設備制造商超過40家,支持DOCSIS的CMTS設備制造商已達14家。歐洲的DVB/DAVIC也在進行相關標準的研究和制定。與IEEE802.14標準組織相同,它們的著眼點在于音頻、視頻傳輸的服務質量保證方面,把數據都封閉成ATM的信元來處理,核心交換技術是用ATM技術來完成的,因為ATM能保證所有業務的服務質量。ITU-T制定的相關標準是J.112建議,把DVB/DAVIC的ETS 300 800、DOCSIS1.0/1.1分別作為該建議的附錄A附錄B,附錄C為日本的規范。ITU-TJ .Supp-1對應的是Euro DOCSIS。
從發展的角度看,由于DOCSIS標準的成熟性、完成性和商用化程度都較好,促使北美的CM用戶數發展迅猛,從1998年僅有的30多萬猛增到2000年的240多萬戶。從發展的趨勢來看,由于DOCSIS標準可以為不同生產商的CM提供互操作性,因此將成為主導的事實標準。據統計,2000年北美的CM銷售市場上,符合DOCSIS標準的產品占80%以上。
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