通信網(wǎng)banner.jpg)
相關(guān)專題：
李藝霞
DOCSIS（ 有線電纜數(shù)據(jù)服務(wù)傳輸規(guī)范）是為利用有線電視電纜網(wǎng)絡(luò)來提供寬帶多媒體接入應(yīng)用而開發(fā)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是一種以IP為中心的一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)。DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)旨在支持所有現(xiàn)行的和未來的基于IP的服務(wù)。自它發(fā)布之日起就得到了業(yè)界極大的關(guān)注，隨后更得到了眾多芯片廠商、設(shè)備制造廠商、運(yùn)營(yíng)商、各標(biāo)準(zhǔn)化組織的支持。DOCSIS在支持各種業(yè)務(wù)，尤其是IP業(yè)務(wù)方面具有很好的能力，在Qos支持方面也有一定的解決手段。
從DOCSIS協(xié)議發(fā)布到現(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)看，很多相關(guān)的設(shè)備廠家都在自己的3.5GHz MMDS產(chǎn)品中采用DOCSIS協(xié)議，原因在于DOCSIS采用了許多已經(jīng)成熟的技術(shù)，可以很好地支持IP業(yè)務(wù)，適應(yīng)了目前技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，并且由于采用了大量在有線電纜MODEM中使用的集成電路，這種器件在全球的需求量大，所以規(guī)模的生產(chǎn)使之價(jià)格較低。
盡管DOCSIS規(guī)范最初是針對(duì)CATV應(yīng)用的，但由于上述特點(diǎn)，多家公司已聯(lián)合起來成立了無線數(shù)字用戶線協(xié)會(huì)，以便為無線寬帶應(yīng)用建立一個(gè)DOCSIS的增強(qiáng)版應(yīng)用于寬帶無線領(lǐng)域的趨勢(shì)。具體說來，。新標(biāo)準(zhǔn)DOCSIS+基于原有的規(guī)范，但增添了一些針對(duì)LMDS/MMDS市場(chǎng)的具體擴(kuò)展規(guī)范。這些擴(kuò)展將包含在一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)(或是現(xiàn)有DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)擴(kuò)展)之中，目前IEEE802.16委員會(huì)正在對(duì)此進(jìn)行研究.。目前市場(chǎng)已推出了基于DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)的無線接入系統(tǒng)，但是如何保證實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)以及在無線環(huán)境的可靠應(yīng)用，需要實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證，也是該標(biāo)準(zhǔn)需要進(jìn)一步完善之處。
由于DOCSIS規(guī)范最初是針對(duì)CATV的數(shù)據(jù)應(yīng)用，DOCSIS1.0版本在QOS和對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的支持尚沒有好的保證。如何在DOCSIS實(shí)現(xiàn)面向連接的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，在DOCSIS 1.1版本進(jìn)行了進(jìn)一步的升級(jí)和功能地?cái)U(kuò)展。對(duì)1.0的擴(kuò)展主要有：增加CBR、VBR、ABR的所有QoS功能；為支持語音業(yè)務(wù), 對(duì)主動(dòng)授權(quán)業(yè)務(wù)和實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)提供了明確的設(shè)置請(qǐng)求策略；對(duì)IP多播標(biāo)準(zhǔn)化，增加CMTS對(duì)上行碼流控制的劃分，通過使用凈荷頭壓縮（PFS）更有效地利用上行和下行碼流。而這些擴(kuò)展和對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的支持能力核心體現(xiàn)在MAC層和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制單元。
DOCSIS協(xié)議在空中接口上可以傳輸4種類型的MAC幀：
包數(shù)據(jù)PDU的MAC幀，支持可變長(zhǎng)度的以太網(wǎng)類型的包數(shù)據(jù)PDU；
ATM信元的MAC幀，表示幀中有ATM PDU；
為將來的PDU類型保留的MAC幀；
用于特定的MAC控制的MAC幀。
其中前3類MAC幀主要用于數(shù)據(jù)傳輸，而特定的MAC幀用于特殊功能，分為定時(shí)消息、管理消息、請(qǐng)求消息、級(jí)聯(lián)消息和分段消息。這些功能可支持下行定時(shí)和上行測(cè)距/功率調(diào)制、終端向基站請(qǐng)求帶寬、基站為終端分配帶寬、分段和多個(gè)MAC幀的級(jí)聯(lián)。
對(duì)于IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，傳輸采用包數(shù)據(jù)PDU的MAC幀。通過配置，系統(tǒng)為每個(gè)終端指定最小保證帶寬和最大帶寬，通過空中帶寬的統(tǒng)計(jì)復(fù)用和動(dòng)態(tài)分配，為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供一定的QoS保證。
由于電路業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性要求比較高，其突出特點(diǎn)是流量恒定。DOCSIS采用了14 bit SID業(yè)務(wù)類型識(shí)別，可以對(duì)單個(gè)用戶設(shè)置寬帶和設(shè)置不同級(jí)別的業(yè)務(wù)，并采用主動(dòng)授權(quán)機(jī)制對(duì)包類型進(jìn)行擴(kuò)展和適配，將電路業(yè)務(wù)封裝至PDU類型保留MAC幀，使用特殊包傳遞機(jī)制提供類似TDMA的環(huán)境，保證電路業(yè)務(wù)的延時(shí)和抖動(dòng)指標(biāo)，同時(shí)對(duì)電路時(shí)鐘進(jìn)行傳遞，保證上下端網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘同步。因此根據(jù)指配，基于E1的電路業(yè)務(wù)可以指配到具體的終端上去，它在空中固定占有2.048Mbps流量。相對(duì)而言，由于在上行信道支持分段，可以使非話音授權(quán)業(yè)務(wù)被分段并移至話音授權(quán)業(yè)務(wù)的授權(quán)邊界，從而最大程度減小對(duì)話音業(yè)務(wù)的影響，而下行信道對(duì)話音業(yè)務(wù)的保證仍是按照不同隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)來保證的，因而下行信道對(duì)電路實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的保證要遜于上行信道。
因此基于DOCSIS的電路業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)本質(zhì)上仍是通過數(shù)據(jù)包業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的。提供QOS的基本原理就是將在射頻頻帶中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包分類并歸入到一個(gè)特定的業(yè)務(wù)流，所謂業(yè)務(wù)流是指一個(gè)提供特定業(yè)務(wù)質(zhì)量的單項(xiàng)數(shù)據(jù)包流，基站和遠(yuǎn)端站通過業(yè)務(wù)整形、協(xié)商或賦予業(yè)務(wù)流以不同的優(yōu)先級(jí)來提供QOS。通過其在MAC層成幀時(shí)具有的主動(dòng)授權(quán)最高級(jí)別和控制單元的高速處理控制，達(dá)到對(duì)電路業(yè)務(wù)的支持。因而，可能出現(xiàn)的問題是需要同時(shí)支持電路業(yè)務(wù)和VoIP業(yè)務(wù)時(shí)，尤其是下行信道，當(dāng)VoIP等短幀業(yè)務(wù)突然增大的時(shí)候，可能會(huì)造成VOIP對(duì)E1電路業(yè)務(wù)的沖擊，會(huì)對(duì)電路業(yè)務(wù)的時(shí)延、抖動(dòng)以及誤碼率造成一定的影響。同時(shí)在DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)中也提到，一些意外事件，如下行MAP（上行帶寬分配消息）丟失，或上行跳頻，有可能導(dǎo)致抖動(dòng)超出抖動(dòng)窗口。所以基于DOCSIS的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)與傳統(tǒng)TDM 透明傳輸實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)，還是有著較大差別。傳統(tǒng)TDM面向連接業(yè)務(wù), 無需涉及QOS保證。
另外一個(gè)值得注意的問題是，傳統(tǒng)TDM電路業(yè)務(wù)，一旦建立一個(gè)連接其分配的時(shí)隙將一直保留給該業(yè)務(wù)使用，直到拆除該連接，因此其時(shí)延和抖動(dòng)是固定的有保證的。而DOCSIS電路業(yè)務(wù)每一包的傳送可能會(huì)在不同的分段不同的路由，因而其時(shí)延是不固定的。
除此之外，由于無線網(wǎng)絡(luò)具有不同特征，將DOCSIS用于寬帶無線接入系統(tǒng)，現(xiàn)有的DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)限制了大規(guī)模的寬帶無線配置，媒體接入控制(MAC)層和物理(PHY)層的設(shè)計(jì)都需要進(jìn)行改進(jìn)。
多徑衰落、頻偏以及無線系統(tǒng)中的干擾問題都是對(duì)無線系統(tǒng)不利的因素，因此物理層設(shè)計(jì)的魯棒性應(yīng)足以支持無線網(wǎng)絡(luò)的可靠工作，設(shè)計(jì)中需要特別解決SNR和多徑衰落的問題。糾錯(cuò)編碼的選擇以及射頻單元性能的優(yōu)劣將直接影響系統(tǒng)的性能，尤其是對(duì)電路實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的影響。DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用R-S碼，如果采用更有效的糾錯(cuò)編碼以及均衡將會(huì)對(duì)DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)做較大的改進(jìn)，其實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度大大增加，這也就是目前基于DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備系統(tǒng)指標(biāo)較低的原因之一（如接收門限，同/鄰頻載干比等）。
盡管如此，DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)以其簡(jiǎn)單的技術(shù)結(jié)構(gòu)，成熟技術(shù)的采用，較低的價(jià)格，對(duì)IP業(yè)務(wù)的支持等，仍然有著一定的應(yīng)用環(huán)境。但從發(fā)展的角度來看DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)仍需進(jìn)一步完善和改進(jìn)：不斷推出新版本以更好的支持電路業(yè)務(wù)、應(yīng)用于無線環(huán)境、改進(jìn)策略提高QOS保證。
由CHINA通信網(wǎng)組稿
