解读DOCSIS 2.0技术

前言
新的应用是否需要新的技术？或者，新的技术是否会产生新的应用？在不同的情况下，这一由来已久的问题的答案也各不相同。但就有线宽带市场而言，对这两个问题的回答都是肯定的。
1997年，美国有线电视实验室股份有限公司 (CableLabs) 率先发布了一系列规范，这些规范现已成为全球有线宽带市场的基础。有线传输数据业务接口规范(DOCSIS) 的 1.0 版为通过有线网络的高速数据通信奠定了基础，它提供了两大优势：
?显著改善了最终用户的因特网“体验”；
?保证了多厂商之间的互操作性。
为了提供这些组件，DOCSIS 1.0 为线缆调制解调器定义了标准的物理层与链路层。认识到宽带有线连接能够为用户提供大大增强的因特网连接之后，有线电视多系统运营商 (MSO) 就对 DOCSIS 1.0 不断增强的技术趋之若骛。因此，CableLabs 继续发布了 DOCSIS 1.1。
DOCSIS 1.1 以QoS 及增强型安全机制进一步完善了 DOCSIS 1.0。QoS 提供了支持 VoIP 所必需的技术，而VoIP 是继 DOCSIS 1.1 之后推出的一项规范。
之后，CableLabs又发布了 DOCSIS 2.0。这项新标准为有线宽带网络指定了更高的容量回路（或 DOCSIS 术语中的“上行连接”）。它能够使发送的上行信息增加三倍，从而可支持各种新型的创收应用。而在过去，由于有线宽带连接的非对称性，从技术上来说根本不可能实现这些应用。
本文将解释 DOCSIS 2.0 的主要概念，并分析采用及部署 DOCSIS 2.0 对有线宽带市场的影响。

DOCSIS 2.0—技术概述
DOCSIS 标准自创建以来，就一直是有线电视(CATV) 数据传输基础设施的全球标准。而DOCSIS 2.0通过定义改进的上行通道物理层 (PHY)显著增强了上一个版本的功能。
DOCSIS 2.0对下行通道 PHY 未做任何更改。它可以继续在线缆调制解调器系统 (CMTS)与CPE之间提供数据速率高达 40 Mbit/s的链路。上行通道提供了从有线用户的 CPE 到有线运营商的CMTS的数据链路。由 DOCSIS 2.0 定义的上行 PHY 可以使单个通道上的数据速率达到 30 Mbit/s。与 DOCSIS 1.0 相比，它可以使频谱效率提高 50%，并使单个载波的吞吐量提高 300%。DOCSIS 2.0 增强技术提高了系统能力，并使MSO减少了CMTS处的上行端口数，进而提高了统计多路复用的性能。因此，MSO能够降低其每比特的成本。除此之外，DOCSIS 2.0 还使各 MSO 能够提供新的创收应用，如电视会议、VoIP、点对点网络以及在线游戏等，这些应用均要求使用强大可靠的上行数据路径。另外，DOCSIS 2.0 PHY 还不容易受诸如加性高斯白噪声 (AWGN)、脉冲噪声以及猝发噪声等通道缺陷的影响。
DOCSIS 2.0 PHY 采用了两种调制技术：高级时分多址(A-TDMA) 以及同步码分多址(S-CDMA)。这两项技术通过提供更高的吞吐量及改进的可靠性，增强了 DOCSIS 1.0 与 1.1的上行 PHY。A-TDMA 是 DOCSIS 1.x PHY的演进，后者采用了TDMA 调制。S-CDMA 是使用128个正交代码同时传输多达128个符号的另一种方法。尽管有时候某一项技术可能在性能上优于另一项技术，但A-TDMA 与 S-CDMA 均可提供同样高的吞吐量。此外，这两项技术还可提供相应工具以缓解各种通道缺陷。

市场驱动力—开发
DOCSIS 2.0 为 MSO 提供了两大优势：
?更高的带宽
?更强的系统处理能力
其中后一个因素对促进 DOCSIS 2.0的发展起着更重要的作用。
DOCSIS 2.0设计完成后，用户通过宽带有线连接进行的最常见的应用是浏览因特网以及下载大文件。这两种应用要求的下行吞吐量均高于上行吞吐量。在早些时候，MSO 的大部分资金及设计资源主要集中在将其网络从早期的单向设备升级到新型符合DOCSIS 1.1标准的双向设备，其目的是尽可能充分发挥网络的价值。由于诸如因特网浏览与文件下载等应用几乎不能提高用户的平均收入(ARPU)，因此MSO主要侧重于通过提高其网络的容量以便增加每网络节点的用户数来获得。所以，创建能够增加容量并降低每用户网络成本的这种需求便成为 DOCSIS 2.0的主要驱动力。幸运的是，能够支持占用较高带宽的应用标准也应运而生了。

市场动力—采用率
虽然 DOCSIS 2.0 可能是在提高网络容量的需求驱动下创建的，但还是有必要深入探讨一下采用该标准背后的主要动力。
在北美地区，有线行业采用 DOCSIS 2.0 并积极实施新的升级策略的现象随处可见。在 CPE 方面，MSO 要求其网络中部署的所有线缆调制解调器均符合 DOCSIS 2.0 标准。DOCSIS 2.0 线缆可与旧式调制解调器及CMTS进行互操作，并可与其后向兼容，而在成本上相差无几。在 CMTS 方面，MSO 也很快部署了符合 DOCSIS 2.0 标准的设备。一开始可能是进行全新安装，随后才逐步对现有 CMTS 进行升级。
在不久的将来，全球其它地区也将继北美地区之后相继采用该标准。但是，北美以外地区的市场动力各不相同，并包括对手技术的激烈竞争等因素。比如部署的 xDSL 可以为用户提供非常高的数据速率。在这些地区，DOCSIS 2.0 提供了更高的速率来积极响应各有线公司的需求。
从应用与服务的角度来看，当今现有的几种应用将继续推动市场朝着要求更多对称管道的趋势发展。电视会议、在线游戏、点对点与文件共享应用、个人因特网服务器以及公司专用网，这些都是上行密集型应用。尽管市场还未达到对现有管道的非对称性严重限制使用的地步，但事实上这些取决于带宽的上行应用确实存在并已投入使用，从而反映了用户更需要对称带宽的这一明显趋势。

下一步的发展趋势
随着 MSO 不断升级其网络以获得处理极高带宽双向数据传输的能力，预测新一代服务的趋势并检验其是否能够充分利用新一代网络的实际潜力是至关重要的。随着时间的推移，新型及现有的应用与服务可能会不断演进，以充分利用 DOCSIS 2.0 支持的功能。
事实上，游戏机制造商正考虑在其新一代产品中采用 DOCSIS 2.0 线缆调制解调器模块。未来的机顶盒与交互式 TV 可能包括网络摄像头并支持有线宽带连接。新型设备将支持诸如个人视频聊天及宽带远程办公等应用。随着越来越多的用户需要像公司一样连接到其工作服务器上，人们对符合 DOCSIS 2.0 标准的终端设备的需求也可能会激增。
当然，对新一代服务有许多全新的应用与服务有待我们去开发，以便充分利用 DOCSIS 2.0 提供的优势以及即将进行的规范升级。由于全球的用户不断连接在一起以组成一个数字世界，因此目前提供的 DOCSIS 标准，今后一定会给服务提供商带来更高的增长率以及更多的创收机遇。■