解讀DOCSIS 2.0技術

前言
新的應用是否需要新的技術？或者，新的技術是否會產生新的應用？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) 率先發布了一系列規范，這些規范現已成為全球有線寬帶市場的基礎。有線傳輸數據業務接口規范(DOCSIS) 的 1.0 版為通過有線網絡的高速數據通信奠定了基礎，它提供了兩大優勢：
?顯著改善了最終用戶的因特網“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 為線纜調制解調器定義了標準的物理層與鏈路層。認識到寬帶有線連接能夠為用戶提供大大增強的因特網連接之后，有線電視多系統運營商 (MSO) 就對 DOCSIS 1.0 不斷增強的技術趨之若騖。因此，CableLabs 繼續發布了 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，而VoIP 是繼 DOCSIS 1.1 之后推出的一項規范。
之后，CableLabs又發布了 DOCSIS 2.0。這項新標準為有線寬帶網絡指定了更高的容量回路（或 DOCSIS 術語中的“上行連接”）。它能夠使發送的上行信息增加三倍，從而可支持各種新型的創收應用。而在過去，由于有線寬帶連接的非對稱性，從技術上來說根本不可能實現這些應用。
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—技術概述
DOCSIS 標準自創建以來，就一直是有線電視(CATV) 數據傳輸基礎設施的全球標準。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。它可以繼續在線纜調制解調器系統 (CMTS)與CPE之間提供數據速率高達 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的數據鏈路。由 DOCSIS 2.0 定義的上行 PHY 可以使單個通道上的數據速率達到 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 增強技術提高了系統能力，并使MSO減少了CMTS處的上行端口數，進而提高了統計多路復用的性能。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 能夠提供新的創收應用，如電視會議、VoIP、點對點網絡以及在線游戲等，這些應用均要求使用強大可靠的上行數據路徑。另外，DOCSIS 2.0 PHY 還不容易受諸如加性高斯白噪聲 (AWGN)、脈沖噪聲以及猝發噪聲等通道缺陷的影響。
DOCSIS 2.0 PHY 采用了兩種調制技術：高級時分多址(A-TDMA) 以及同步碼分多址(S-CDMA)。這兩項技術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可能在性能上優于另一項技術，但A-TDMA 與 S-CDMA 均可提供同樣高的吞吐量。此外，這兩項技術還可提供相應工具以緩解各種通道缺陷。

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

市場動力—采用率
雖然 DOCSIS 2.0 可能是在提高網絡容量的需求驅動下創建的，但還是有必要深入探討一下采用該標準背后的主要動力。
在北美地區，有線行業采用 DOCSIS 2.0 并積極實施新的升級策略的現象隨處可見。在 CPE 方面，MSO 要求其網絡中部署的所有線纜調制解調器均符合 DOCSIS 2.0 標準。DOCSIS 2.0 線纜可與舊式調制解調器及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 標準的設備。一開始可能是進行全新安裝，隨后才逐步對現有 CMTS 進行升級。
在不久的將來，全球其它地區也將繼北美地區之后相繼采用該標準。但是，北美以外地區的市場動力各不相同，并包括對手技術的激烈競爭等因素。比如部署的 xDSL 可以為用戶提供非常高的數據速率。在這些地區，DOCSIS 2.0 提供了更高的速率來積極響應各有線公司的需求。
從應用與服務的角度來看，當今現有的幾種應用將繼續推動市場朝著要求更多對稱管道的趨勢發展。電視會議、在線游戲、點對點與文件共享應用、個人因特網服務器以及公司專用網，這些都是上行密集型應用。盡管市場還未達到對現有管道的非對稱性嚴重限制使用的地步，但事實上這些取決于帶寬的上行應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。

下一步的發展趨勢
隨著 MSO 不斷升級其網絡以獲得處理極高帶寬雙向數據傳輸的能力，預測新一代服務的趨勢并檢驗其是否能夠充分利用新一代網絡的實際潛力是至關重要的。隨著時間的推移，新型及現有的應用與服務可能會不斷演進，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品中采用 DOCSIS 2.0 線纜調制解調器模塊。未來的機頂盒與交互式 TV 可能包括網絡攝像頭并支持有線寬帶連接。新型設備將支持諸如個人視頻聊天及寬帶遠程辦公等應用。隨著越來越多的用戶需要像公司一樣連接到其工作服務器上，人們對符合 DOCSIS 2.0 標準的終端設備的需求也可能會激增。
當然，對新一代服務有許多全新的應用與服務有待我們去開發，以便充分利用 DOCSIS 2.0 提供的優勢以及即將進行的規范升級。由于全球的用戶不斷連接在一起以組成一個數字世界，因此目前提供的 DOCSIS 標準，今后一定會給服務提供商帶來更高的增長率以及更多的創收機遇。■