DOCSIS技术

　　Cable Modem的通信和普通Modem一样，是数据信号在模拟信道上交互传输的过程，但也存在差异，普通Modem的传输介质在用户与访问服务器之间是独立的，即用户独享传输介质，而Cable Modem的传输介质是HFC网，将数据信号调制到某个传输带宽与有线电视信号共享介质；另外，Cable Modem的结构较普通Modem复杂，它由调制解调器、调谐器、加/解密模块、桥接器、网络接口卡、以太网集线器等组成，它无须拨号上网，不占用电话线，可提供随时在线连接的全天候服务。目前Cable Modem产品有欧、美两大标准体系，DOCSIS是北美标准，DVB/DAVIC是欧洲标准。

　　DOCSIS标准

1995年11月，美国主要的有线电视经营商和研究机构CableLabs发起MCNS（Multimedia Cable Network System，多媒体电缆网络系统）合作组织，目的是建立一整套协议以在HFC网络上进行高速双向数据传输，为用户提供Internet等服务，同时使各个厂家的CM产品具有充分的兼容性。该组织于1997年3月颁布了应用于HFC网的有线传输数据业务接口规范（Data Over Cable Service Interface Specification，DOCSIS），定义如何通过电缆调制解调器提供双向数据业务。MCNS的DOCSIS1.0标准于1998年3月获得ITU通过，成为国际标准ITU-TJ.112B。为了能够进入欧洲市场，MCNS制订了适应欧洲情况的EuroDOCSIS。该标准的MAC层协议与DOCSIS1.0/1.1是一致的，只是物理层采用了欧洲关于频带划分等方面的规定。DOCSIS1.0和Euro_DOCSIS1.0的后续版本分别是DOCSIS1.1和Euro_DOCSIS1.1，是为IP电话和其他对时间要求苛刻的业务提供标准，并对1.0版本中的QoS的功能进行了扩展，提供极强的误码前向纠错能力，并使Cable Modem系统具有更强的信道传输和抗HFC网络回传噪声的性能。2002年11月又推出了DOCSIS2.0版本，采用了A-TDMA（高级时分复用技术），提高了上行数据速率，但下行速率不变。2008年4月推出DOCSIS3.0版本，增加通道绑定，IPv6支持,增强的IP组播等。

　　标准组成

SP-CMCI：Cable Modem与CPE之间的接口协议SP-CMTS-NSI：CMTS与数据网之间的接口协议SP-RFI：射频接口协议（CMTS和CM与有线电视网之间）SP-CMTRI：CM与电话回路的接口协议（基于单向传输的有线电视网使用）SP-OSSI：操作支持系统协议SP-DBS：数据安全协议DOCSIS标准主要支持在计算机网与有线电视网之间，以及有线电视前端（或HFC的光节点）与用户之间实现IP数据包的传输。其中，CMTS（Cable Modem Termination System）属于头端（局端）设备，可部署在有线电视网络的前端，也可以部署在双向HFC网络中的光节点。它在数据网与HFC网之间起网关的作用；CM（Cable Modem）是终端设备，介于HFC网与用户端设备（CPE：Customer Premise Equipment）之间；CPE包括PC机、IAD、工作站、网络计算机等。

　　背景信息

欧、美两大标准体系的频道划分、频道带宽及信道参数等方面的规定，都存在较大差异，因而互不兼容。北美标准是基于IP的数据传输系统，侧重于对系统接口的规范，具有灵活的高速数据传输优势；欧洲标准是基于ATM的数据传输系统，侧重于DVB交互信道的规范，具有实时视频传输优势。从目前情况看，兼容欧洲标准的Euro DOCSIS1.1标准前景看好，我国信息产业部-CM技术要求（征求意见稿）类似于这一标准。Cable Modem的技术实现一般是从87 MHz-860MHz电视频道(欧洲标准，美洲标准为50MHz-860MHz)中分离出一条6MHz或8MHz的信道用于下行传送数据。通常下行数据采用64QAM（正交调幅）调制方式或256QAM调制方式。上行数据一般通过5 MHz-65 MHz之间的一段频谱进行传送，信道宽度一般为：6.4MHz,3.2MHz,1.6MHz,为了有效抑制上行噪音积累，一般选用QPSK调制（QPSK比64QAM更适合噪音环境，但速率较低）。CMTS（Cable Modem的前端设备）与 CM（Cable Modem）的通信过程为：CMTS从外界网络接收的数据帧封装在MPEG2-TS帧中，通过下行数据调制（频带调制）后与有线电视模拟信号混合输出RF信号到HFC网络，CMTS同时接收上行接收机输出的信号，并将数据信号转换成以太网帧给数据转换模块。用户端的Cable Modem的基本功能就是将用户计算机输出的上行数字信号调制成5 -65MHz射频信号进入HFC网的上行通道，同时，CM还将下行的RF信号解调为数字信号送给用户计算机。Cable Modem的前端设备CMTS采用10Base-T，100Base-T等接口通过交换型HUB与外界设备相联，通过路由器与Internet连接，或者可以直接联到本地服务器，享受本地业务。CM（Cable Modem）是用户端设备，放在用户的家中，通过10Base-T接口，与用户计算机相联。