转帖：DOCSIS重大的突破在即

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作者：王轶华<br>
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发布时间：2006-07-06 22:51<br>
出处：电子产品世界<br>
DOCSIS（电缆数据系统接口规范）是一种通过有线电视电缆高速传送数据的技术。这种技术最初出现于1995-1996年，随着技术的发展与进步，CableLabs陆续成功地公布了三个技术规范：DOCSIS 1.0、DOCSIS 1.1和DOCSIS 2.0。其中DOCSIS 1.0公布于1997年3月。采用这一规范，有线电视运营商从传统的电视娱乐节目业务转变为视频、声音和高速数据通信业务的全面业务提供商。DOCSIS 1.1公布于1999年3月。这个版本增强了操作的灵活性、提供了传送实时业务的业务质量（QoS）、解决了业务安全等问题，还能够提供IP电话（VoIP）和交互式游戏等业务，并与原来的1.0版本向后兼容。DOCSIS 2.0公布于2001年12月。这个版本为对称业务大大增加了上行业务的吞吐量（达30M比特/秒），并且通过采用A-TDMA和S-CDMA技术改善了抵抗干扰的鲁棒性（robustness），同时也与以往的版本向后兼容。所有这三种标准都已经获得许多国家、地区以及国际标准开发机构（诸如：SCTE-电缆通信工程师协会、ETSI-欧洲通信标准研究院、ITU-国际电讯联盟）的认可。 <br>
采用DOCSIS技术方案，通常几百个用户可以共享一个6MHz（或8MHz）的下行信道和一个或几个上行信道。该下行信道在电视运营商的频道规划中占据一个单个的电视发送频道。其数据传输格式与数字机顶盒MPEG传输流调制（64QAM或256QAM）格式兼容，可以提供达40M比特/秒的速率。在DOCSIS 1.0和1.1中，上行信道带宽可达3.2MHz，可以提供每个信道10M比特/秒的速率。在DOCSIS 2.0中，上行信道带宽可达6.4MHz，可以提供每个信道30M比特/秒的速率。规范中安排了所谓的媒体访问层（MAC）来协调上行带宽的共享接入。虽然有线电视电缆网的媒体对于各个用户是共享的，但是DOCSIS技术采用加密的技术来保障每个用户的数据的安全性，而且DOCSIS 1.1、2.0版本的技术规范还提供了更多的工具，以保证合法的用户安全、可靠、获得高速的数据通信业务。<br>
现在DOCSIS 技术又出现了新的突破，CableLabs正在酝酿推出新的技术规范DOCSIS 3.0。有线电视运营商一直面临着进一步提高传输速度的挑战。这种挑战主要来自竞争和用户的需要两个方面。因为作为有线电视运营商的对手，电信公司正在大力建设光纤到户（FTTH）和光纤到路边（FTTC）的网络，为用户提供百兆级的传输速率。所以电视运营商极需要达到100M的速率与之抗衡。另一方面，各种新型业务，如IPTV、视频点播、电视会议等也如饥似渴地需要更高的数据传输速度。 <br>
为了达到这一目的，2004年，业界看中了一种称为&quot;频道绑定（channel bonding）&quot;的技术。频道绑定在本质上就是使数据分散到几个频道上，而不是像现在这样只使用一个单个的频道。然后，当这些数据到达目的地时，频道绑定技术再将这些数据包重新组合起来。<br>
但是&quot;频道绑定&quot;的方法本身并不是单一的。芯片制造商和设备制造商们提出了不同的方法和建议供CableLabs考虑。其区别是绑定发生在什么层次上、如何进行，而这又直接影响着为了实现这一绑定的目标需要什么样的新的器件。CableLabs一度曾经想制定一个中间的过渡标准DOCSIS 2.x，但是后来放弃这个打算，转而制定DOCSIS 3.0。2004年10月CableLabs的官员正式开始了DOCSIS 3.0的制定过程，建立起由制造厂商、运营商等各方面组成的工作组。研究各种建议和技术方案，开展起草新标准的工作。其目标是提升电缆调制解调器的网络速度。这样，使用未来的DOCSIS 3.0调制解调器，用户就能够通过同轴电缆以50M比特/秒、100比特/秒甚至更高的速度来接收数据。<br>
&quot;信息绑定包&quot;胜出频道绑定之争<br>
作为正在开发的DOCSIS 3.0的关键点，提交到CableLabs的关于频道绑定的建议主要有两个。这就是由摩托罗拉公司、ARRIS 公司和博通公司提出的&quot;信息包绑定&quot;（packet bonding）的建议和由思科公司及宽带逻辑网络技术公司（BroadLogic Network Technologies）所提出的MPEG绑定的建议。这二者的关键区别是信息包绑定方法使用较高的包层来将多个信道融合在一起，并且分解和重新组合数据包。而MPEG绑定方法则使用较低的MPEG层、以较小的MPEG帧来完成相同的工作。围绕着这两种绑定方法、绑定的控制单元放在CMTS的核心还是边缘、如何解决上行的频道绑定以及相关的设备问题等，建议的各方进行了深入而激烈的论争。一些厂商还进行了各种实验、制造方案验证用的设备并向有关方面进行演示。从本质上说，两种方法都能解决问题。<br>
但是，2005年4月CableLabs选择了&quot;信息包绑定（Packet bonding）&quot;的建议，用在未来的DOCSIS 3.0技术规范中。包绑定方法之所以能够胜出是因为这种方法看来与当前的CMTS(线缆调制解调器终端系统)以及将来的M-CMTS（模块化线缆调制解调器终端系统）结构更加兼容。设备供应商认为博通公司使用信息包绑定方法能够比使用MPEG绑定方法提早半年提供芯片。<br>
CableLabs的首席技术官Ralph Brown表示，由于频道绑定的实现直接影响到硬件的安排，所以很可能要最先确定下来。它决定了要把多少个频道绑定在一起以及如何实现频道绑定。而且调制解调器中调谐器的调谐宽度要足够宽，以便对绑定的频道进行调谐，等等。所有这类的问题，都必须尽早予以解决。频道绑定的概念可参见以下的两幅图。 <br><br>
图 1 频道绑定的概念示意图 <br><br>
图 2 DOCSIS 2.0 和 3.0 的区别 <br>
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Ralph Brown对正在形成中的DOCSIS 3.0的初步情况作了介绍。其主要点有：通过采用频道绑定（信息包绑定）提供比以往宽得多的带宽。为用户提供的下行传输速率最小为160M比特/秒，上行传输速率最小为120M比特/秒。实现绑定的方式是把4个6MHz的频道绑定在一起，将其作为一个逻辑通道来看待。绑定频道的数目最少为4个，但是可以将更多的频道绑定在一起。而且在下行方向和上行方向均进行频道绑定。这样，频道绑定就为有线电视运营商提供了一种灵活的方法来增加它们为用户提供的上行和下行吞吐量，使其数据速率可达几百兆比特/秒，并且有达到千兆比特/秒的潜力。可以为各个电缆调制解调器用户提供更高的峰值传输能力。通过统计多路（statistical multiplexing）实现对频道容量更有效的利用。然而，不管DOCSIS 3.0要绑定多少个频道，都会与其所有过去的版本相兼容。老式的调制解调器仍然可以在DOCSIS 3.0频道绑定的方案下工作，DOCSIS 3.0调制解调器也将和老式的DOCSIS CMTS单元相兼容。DOCSIS 3.0还将提供对IPv6的支持，以获得高级的网络能力。使用这种又称为下一代互联网的IPv6协议，将会大大扩展地址空间。其地址数量可达到2128（3.4′1038），为IP设备提供实际上无限的地址。通过IPv6还支持设备的机动性（mobility），并具有IPv6的自动配置能力。DOCSIS 3.0这个新版本将为电视运营商提供足够宽广带宽范围的、基于IP的娱乐级质量的媒体业务。<br>
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博通推出频道绑定的电缆电视机顶盒芯片<br>
在CableLabs选择了&quot;信息包绑定&quot;建议的推动下，博通公司推出了一款集成了频道绑定技术的前端电缆电视机顶盒芯片。博通公司新的BCM3255机顶盒芯片能够支持高达120M比特/秒的下行数据速率。该芯片集成了三个1024/256 QAM的带内解调器、一个带外解调器、DCOSIS 2.0+/3.0电缆调制解调器技术、USB 2.0 MAC和PHY、一个10/100快速以太网MAC（媒体接入控制器）和PHY（物理层器件）。芯片中集成了800 DMIPS的处理器，能够提供对所有这些下一代的功能的支持，其中包括：DOCSIS 2.0+/3.0、频道绑定重新排序、DOCSIS机顶盒网关（DSG）协议，以及对TCIP、IPnP和IPv6网络协议的支持。<br>
博通公司设计的这款新的BCM3255机顶盒芯片将和该公司的BCM7400双高清晰度（HD）高级视频编码 (AVC)/VC/MPEG-2解码器芯片进行接口配合使用。该款新的BCM7400芯片是一个单片的后端解决方案，它支持最新的视频压缩技术，包括用于高清晰度电视的AVC（ITU 和ISO的共同标准）、VC-1（SMPTE电影电视工程师协会标准）编程设计能力。如果将BCM3255和BCM7400与多频道BCM3420调谐器结合在一起，可以提供HD AVC、数字视频纪录（DVR）、电缆电视媒体中心的设计，它能够支持高达120M比特/秒、带有多HD AVC流的频道速度、具有高级的可下载的条件接收系统（DCAS）的安全特点、高达1600 DMIP的处理能力和一个完全的家庭网络管理方案。博通公司将这个完全的解决方案打包成 BCM7400AB 参考设计。可以向用户提供交钥匙型的下一代机顶盒设计的解决方案。BCM3255芯片为416引脚的PBGA封装。目前已经初步量产，其万片的价格为32美元。<br>
2006 年1 月博通公司推出的这款具有频道绑定功能的前台作业数字电视机顶盒芯片能够大幅提升有线电视网络的传输速度，让多业务运营商（MSO）可以移转到全 IP 网络平台协议。全 IP 网络环境一次可以处理声音、视频和数据，让多业务运营商能够享受多重的好处，例如提供额外的有线及本地电视频道、提升内容弹性并且改善网络效率。可以节约营运成本，并且提供快速高质量的图像下载、高传输速率，以及其它 IP 声音和视频信息服务。<br>
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所以，我想更重要的是如何开拓市场，技术永远为市场服务。