解讀DOCSIS 2.0技術(shù)

前言
新的應(yīng)用是否需要新的技術(shù)？或者，新的技術(shù)是否會產(chǎn)生新的應(yīng)用？在不同的情況下，這一由來已久的問題的答案也各不相同。但就有線寬帶市場而言，對這兩個問題的回答都是肯定的。
1997年，美國有線電視實驗室股份有限公司 (CableLabs) 率先發(fā)布了一系列規(guī)范，這些規(guī)范現(xiàn)已成為全球有線寬帶市場的基礎(chǔ)。有線傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范(DOCSIS) 的 1.0 版為通過有線網(wǎng)絡(luò)的高速數(shù)據(jù)通信奠定了基礎(chǔ)，它提供了兩大優(yōu)勢：
?顯著改善了最終用戶的因特網(wǎng)“體驗”；
?保證了多廠商之間的互操作性。
為了提供這些組件，DOCSIS 1.0 為線纜調(diào)制解調(diào)器定義了標(biāo)準(zhǔn)的物理層與鏈路層。認識到寬帶有線連接能夠為用戶提供大大增強的因特網(wǎng)連接之后，有線電視多系統(tǒng)運營商 (MSO) 就對 DOCSIS 1.0 不斷增強的技術(shù)趨之若騖。因此，CableLabs 繼續(xù)發(fā)布了 DOCSIS 1.1。
DOCSIS 1.1 以QoS 及增強型安全機制進一步完善了 DOCSIS 1.0。QoS 提供了支持 VoIP 所必需的技術(shù)，而VoIP 是繼 DOCSIS 1.1 之后推出的一項規(guī)范。
之后，CableLabs又發(fā)布了 DOCSIS 2.0。這項新標(biāo)準(zhǔn)為有線寬帶網(wǎng)絡(luò)指定了更高的容量回路（或 DOCSIS 術(shù)語中的“上行連接”）。它能夠使發(fā)送的上行信息增加三倍，從而可支持各種新型的創(chuàng)收應(yīng)用。而在過去，由于有線寬帶連接的非對稱性，從技術(shù)上來說根本不可能實現(xiàn)這些應(yīng)用。
本文將解釋 DOCSIS 2.0 的主要概念，并分析采用及部署 DOCSIS 2.0 對有線寬帶市場的影響。

DOCSIS 2.0—技術(shù)概述
DOCSIS 標(biāo)準(zhǔn)自創(chuàng)建以來，就一直是有線電視(CATV) 數(shù)據(jù)傳輸基礎(chǔ)設(shè)施的全球標(biāo)準(zhǔn)。而DOCSIS 2.0通過定義改進的上行通道物理層 (PHY)顯著增強了上一個版本的功能。
DOCSIS 2.0對下行通道 PHY 未做任何更改。它可以繼續(xù)在線纜調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng) (CMTS)與CPE之間提供數(shù)據(jù)速率高達 40 Mbit/s的鏈路。上行通道提供了從有線用戶的 CPE 到有線運營商的CMTS的數(shù)據(jù)鏈路。由 DOCSIS 2.0 定義的上行 PHY 可以使單個通道上的數(shù)據(jù)速率達到 30 Mbit/s。與 DOCSIS 1.0 相比，它可以使頻譜效率提高 50%，并使單個載波的吞吐量提高 300%。DOCSIS 2.0 增強技術(shù)提高了系統(tǒng)能力，并使MSO減少了CMTS處的上行端口數(shù)，進而提高了統(tǒng)計多路復(fù)用的性能。因此，MSO能夠降低其每比特的成本。除此之外，DOCSIS 2.0 還使各 MSO 能夠提供新的創(chuàng)收應(yīng)用，如電視會議、VoIP、點對點網(wǎng)絡(luò)以及在線游戲等，這些應(yīng)用均要求使用強大可靠的上行數(shù)據(jù)路徑。另外，DOCSIS 2.0 PHY 還不容易受諸如加性高斯白噪聲 (AWGN)、脈沖噪聲以及猝發(fā)噪聲等通道缺陷的影響。
DOCSIS 2.0 PHY 采用了兩種調(diào)制技術(shù)：高級時分多址(A-TDMA) 以及同步碼分多址(S-CDMA)。這兩項技術(shù)通過提供更高的吞吐量及改進的可靠性，增強了 DOCSIS 1.0 與 1.1的上行 PHY。A-TDMA 是 DOCSIS 1.x PHY的演進，后者采用了TDMA 調(diào)制。S-CDMA 是使用128個正交代碼同時傳輸多達128個符號的另一種方法。盡管有時候某一項技術(shù)可能在性能上優(yōu)于另一項技術(shù)，但A-TDMA 與 S-CDMA 均可提供同樣高的吞吐量。此外，這兩項技術(shù)還可提供相應(yīng)工具以緩解各種通道缺陷。

市場驅(qū)動力—開發(fā)
DOCSIS 2.0 為 MSO 提供了兩大優(yōu)勢：
?更高的帶寬
?更強的系統(tǒng)處理能力
其中后一個因素對促進 DOCSIS 2.0的發(fā)展起著更重要的作用。
DOCSIS 2.0設(shè)計完成后，用戶通過寬帶有線連接進行的最常見的應(yīng)用是瀏覽因特網(wǎng)以及下載大文件。這兩種應(yīng)用要求的下行吞吐量均高于上行吞吐量。在早些時候，MSO 的大部分資金及設(shè)計資源主要集中在將其網(wǎng)絡(luò)從早期的單向設(shè)備升級到新型符合DOCSIS 1.1標(biāo)準(zhǔn)的雙向設(shè)備，其目的是盡可能充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的價值。由于諸如因特網(wǎng)瀏覽與文件下載等應(yīng)用幾乎不能提高用戶的平均收入(ARPU)，因此MSO主要側(cè)重于通過提高其網(wǎng)絡(luò)的容量以便增加每網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的用戶數(shù)來獲得。所以，創(chuàng)建能夠增加容量并降低每用戶網(wǎng)絡(luò)成本的這種需求便成為 DOCSIS 2.0的主要驅(qū)動力。幸運的是，能夠支持占用較高帶寬的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)運而生了。

市場動力—采用率
雖然 DOCSIS 2.0 可能是在提高網(wǎng)絡(luò)容量的需求驅(qū)動下創(chuàng)建的，但還是有必要深入探討一下采用該標(biāo)準(zhǔn)背后的主要動力。
在北美地區(qū)，有線行業(yè)采用 DOCSIS 2.0 并積極實施新的升級策略的現(xiàn)象隨處可見。在 CPE 方面，MSO 要求其網(wǎng)絡(luò)中部署的所有線纜調(diào)制解調(diào)器均符合 DOCSIS 2.0 標(biāo)準(zhǔn)。DOCSIS 2.0 線纜可與舊式調(diào)制解調(diào)器及CMTS進行互操作，并可與其后向兼容，而在成本上相差無幾。在 CMTS 方面，MSO 也很快部署了符合 DOCSIS 2.0 標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。一開始可能是進行全新安裝，隨后才逐步對現(xiàn)有 CMTS 進行升級。
在不久的將來，全球其它地區(qū)也將繼北美地區(qū)之后相繼采用該標(biāo)準(zhǔn)。但是，北美以外地區(qū)的市場動力各不相同，并包括對手技術(shù)的激烈競爭等因素。比如部署的 xDSL 可以為用戶提供非常高的數(shù)據(jù)速率。在這些地區(qū)，DOCSIS 2.0 提供了更高的速率來積極響應(yīng)各有線公司的需求。
從應(yīng)用與服務(wù)的角度來看，當(dāng)今現(xiàn)有的幾種應(yīng)用將繼續(xù)推動市場朝著要求更多對稱管道的趨勢發(fā)展。電視會議、在線游戲、點對點與文件共享應(yīng)用、個人因特網(wǎng)服務(wù)器以及公司專用網(wǎng)，這些都是上行密集型應(yīng)用。盡管市場還未達到對現(xiàn)有管道的非對稱性嚴(yán)重限制使用的地步，但事實上這些取決于帶寬的上行應(yīng)用確實存在并已投入使用，從而反映了用戶更需要對稱帶寬的這一明顯趨勢。

下一步的發(fā)展趨勢
隨著 MSO 不斷升級其網(wǎng)絡(luò)以獲得處理極高帶寬雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，預(yù)測新一代服務(wù)的趨勢并檢驗其是否能夠充分利用新一代網(wǎng)絡(luò)的實際潛力是至關(guān)重要的。隨著時間的推移，新型及現(xiàn)有的應(yīng)用與服務(wù)可能會不斷演進，以充分利用 DOCSIS 2.0 支持的功能。
事實上，游戲機制造商正考慮在其新一代產(chǎn)品中采用 DOCSIS 2.0 線纜調(diào)制解調(diào)器模塊。未來的機頂盒與交互式 TV 可能包括網(wǎng)絡(luò)攝像頭并支持有線寬帶連接。新型設(shè)備將支持諸如個人視頻聊天及寬帶遠程辦公等應(yīng)用。隨著越來越多的用戶需要像公司一樣連接到其工作服務(wù)器上，人們對符合 DOCSIS 2.0 標(biāo)準(zhǔn)的終端設(shè)備的需求也可能會激增。
當(dāng)然，對新一代服務(wù)有許多全新的應(yīng)用與服務(wù)有待我們?nèi)ラ_發(fā)，以便充分利用 DOCSIS 2.0 提供的優(yōu)勢以及即將進行的規(guī)范升級。由于全球的用戶不斷連接在一起以組成一個數(shù)字世界，因此目前提供的 DOCSIS 標(biāo)準(zhǔn)，今后一定會給服務(wù)提供商帶來更高的增長率以及更多的創(chuàng)收機遇?！?BR>