DOCSIS重大的突破在即

DOCSIS（電纜數(shù)據(jù)系統(tǒng)接口規(guī)范）是一種通過有線電視電纜高速傳送數(shù)據(jù)的技術(shù)。這種技術(shù)最初出現(xiàn)于1995-1996年，隨著技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，CableLabs陸續(xù)成功地公布了三個技術(shù)規(guī)范：DOCSIS 1.0、DOCSIS 1.1和DOCSIS 2.0。其中DOCSIS 1.0公布于1997年3月。采用這一規(guī)范，有線電視運(yùn)營商從傳統(tǒng)的電視娛樂節(jié)目業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐曨l、聲音和高速數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的全面業(yè)務(wù)提供商。DOCSIS 1.1公布于1999年3月。這個版本增強(qiáng)了操作的靈活性、提供了傳送實(shí)時業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)質(zhì)量（QoS）、解決了業(yè)務(wù)安全等問題，還能夠提供IP電話（VoIP）和交互式游戲等業(yè)務(wù)，并與原來的1.0版本向后兼容。DOCSIS 2.0公布于2001年12月。這個版本為對稱業(yè)務(wù)大大增加了上行業(yè)務(wù)的吞吐量（達(dá)30M比特/秒），并且通過采用A-TDMA和S-CDMA技術(shù)改善了抵抗干擾的魯棒性（robustness），同時也與以往的版本向后兼容。所有這三種標(biāo)準(zhǔn)都已經(jīng)獲得許多國家、地區(qū)以及國際標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)機(jī)構(gòu)（諸如：SCTE-電纜通信工程師協(xié)會、ETSI-歐洲通信標(biāo)準(zhǔn)研究院、ITU-國際電訊聯(lián)盟）的認(rèn)可。
    采用DOCSIS技術(shù)方案，通常幾百個用戶可以共享一個6MHz（或8MHz）的下行信道和一個或幾個上行信道。該下行信道在電視運(yùn)營商的頻道規(guī)劃中占據(jù)一個單個的電視發(fā)送頻道。其數(shù)據(jù)傳輸格式與數(shù)字機(jī)頂盒MPEG傳輸流調(diào)制（64QAM或256QAM）格式兼容，可以提供達(dá)40M比特/秒的速率。在DOCSIS 1.0和1.1中，上行信道帶寬可達(dá)3.2MHz，可以提供每個信道10M比特/秒的速率。在DOCSIS 2.0中，上行信道帶寬可達(dá)6.4MHz，可以提供每個信道30M比特/秒的速率。規(guī)范中安排了所謂的媒體訪問層（MAC）來協(xié)調(diào)上行帶寬的共享接入。雖然有線電視電纜網(wǎng)的媒體對于各個用戶是共享的，但是DOCSIS技術(shù)采用加密的技術(shù)來保障每個用戶的數(shù)據(jù)的安全性，而且DOCSIS 1.1、2.0版本的技術(shù)規(guī)范還提供了更多的工具，以保證合法的用戶安全、可靠、獲得高速的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。
現(xiàn)在DOCSIS 技術(shù)又出現(xiàn)了新的突破，CableLabs正在醞釀推出新的技術(shù)規(guī)范DOCSIS 3.0。有線電視運(yùn)營商一直面臨著進(jìn)一步提高傳輸速度的挑戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)主要來自競爭和用戶的需要兩個方面。因?yàn)樽鳛橛芯€電視運(yùn)營商的對手，電信公司正在大力建設(shè)光纖到戶（FTTH）和光纖到路邊（FTTC）的網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供百兆級的傳輸速率。所以電視運(yùn)營商極需要達(dá)到100M的速率與之抗衡。另一方面，各種新型業(yè)務(wù)，如IPTV、視頻點(diǎn)播、電視會議等也如饑似渴地需要更高的數(shù)據(jù)傳輸速度。
為了達(dá)到這一目的，2004年，業(yè)界看中了一種稱為"頻道綁定（channel bonding）"的技術(shù)。頻道綁定在本質(zhì)上就是使數(shù)據(jù)分散到幾個頻道上，而不是像現(xiàn)在這樣只使用一個單個的頻道。然后，當(dāng)這些數(shù)據(jù)到達(dá)目的地時，頻道綁定技術(shù)再將這些數(shù)據(jù)包重新組合起來。
但是"頻道綁定"的方法本身并不是單一的。芯片制造商和設(shè)備制造商們提出了不同的方法和建議供CableLabs考慮。其區(qū)別是綁定發(fā)生在什么層次上、如何進(jìn)行，而這又直接影響著為了實(shí)現(xiàn)這一綁定的目標(biāo)需要什么樣的新的器件。CableLabs一度曾經(jīng)想制定一個中間的過渡標(biāo)準(zhǔn)DOCSIS 2.x，但是后來放棄這個打算，轉(zhuǎn)而制定DOCSIS 3.0。2004年10月CableLabs的官員正式開始了DOCSIS 3.0的制定過程，建立起由制造廠商、運(yùn)營商等各方面組成的工作組。研究各種建議和技術(shù)方案，開展起草新標(biāo)準(zhǔn)的工作。其目標(biāo)是提升電纜調(diào)制解調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)速度。這樣，使用未來的DOCSIS 3.0調(diào)制解調(diào)器，用戶就能夠通過同軸電纜以50M比特/秒、100比特/秒甚至更高的速度來接收數(shù)據(jù)。

"信息綁定包"勝出頻道綁定之爭
作為正在開發(fā)的DOCSIS 3.0的關(guān)鍵點(diǎn)，提交到CableLabs的關(guān)于頻道綁定的建議主要有兩個。這就是由摩托羅拉公司、ARRIS 公司和博通公司提出的"信息包綁定"（packet bonding）的建議和由思科公司及寬帶邏輯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)公司（BroadLogic Network Technologies）所提出的MPEG綁定的建議。這二者的關(guān)鍵區(qū)別是信息包綁定方法使用較高的包層來將多個信道融合在一起，并且分解和重新組合數(shù)據(jù)包。而MPEG綁定方法則使用較低的MPEG層、以較小的MPEG幀來完成相同的工作。圍繞著這兩種綁定方法、綁定的控制單元放在CMTS的核心還是邊緣、如何解決上行的頻道綁定以及相關(guān)的設(shè)備問題等，建議的各方進(jìn)行了深入而激烈的論爭。一些廠商還進(jìn)行了各種實(shí)驗(yàn)、制造方案驗(yàn)證用的設(shè)備并向有關(guān)方面進(jìn)行演示。從本質(zhì)上說，兩種方法都能解決問題。
但是，2005年4月CableLabs選擇了"信息包綁定（Packet bonding）"的建議，用在未來的DOCSIS 3.0技術(shù)規(guī)范中。包綁定方法之所以能夠勝出是因?yàn)檫@種方法看來與當(dāng)前的CMTS(線纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)）以及將來的M-CMTS（模塊化線纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)）結(jié)構(gòu)更加兼容。設(shè)備供應(yīng)商認(rèn)為博通公司使用信息包綁定方法能夠比使用MPEG綁定方法提早半年提供芯片。
CableLabs的首席技術(shù)官Ralph Brown表示，由于頻道綁定的實(shí)現(xiàn)直接影響到硬件的安排，所以很可能要最先確定下來。它決定了要把多少個頻道綁定在一起以及如何實(shí)現(xiàn)頻道綁定。而且調(diào)制解調(diào)器中調(diào)諧器的調(diào)諧寬度要足夠?qū)?，以便對綁定的頻道進(jìn)行調(diào)諧，等等。所有這類的問題，都必須盡早予以解決。頻道綁定的概念可參見以下的兩幅圖。

 
圖 1 頻道綁定的概念示意圖 

圖 2 DOCSIS 2.0 和 3.0 的區(qū)別

Ralph Brown對正在形成中的DOCSIS 3.0的初步情況作了介紹。其主要點(diǎn)有：通過采用頻道綁定（信息包綁定）提供比以往寬得多的帶寬。為用戶提供的下行傳輸速率最小為160M比特/秒，上行傳輸速率最小為120M比特/秒。實(shí)現(xiàn)綁定的方式是把4個6MHz的頻道綁定在一起，將其作為一個邏輯通道來看待。綁定頻道的數(shù)目最少為4個，但是可以將更多的頻道綁定在一起。而且在下行方向和上行方向均進(jìn)行頻道綁定。這樣，頻道綁定就為有線電視運(yùn)營商提供了一種靈活的方法來增加它們?yōu)橛脩籼峁┑纳闲泻拖滦型掏铝?，使其?shù)據(jù)速率可達(dá)幾百兆比特/秒，并且有達(dá)到千兆比特/秒的潛力?？梢詾楦鱾€電纜調(diào)制解調(diào)器用戶提供更高的峰值傳輸能力。通過統(tǒng)計多路（statistical multiplexing）實(shí)現(xiàn)對頻道容量更有效的利用。然而，不管DOCSIS 3.0要綁定多少個頻道，都會與其所有過去的版本相兼容。老式的調(diào)制解調(diào)器仍然可以在DOCSIS 3.0頻道綁定的方案下工作，DOCSIS 3.0調(diào)制解調(diào)器也將和老式的DOCSIS CMTS單元相兼容。DOCSIS 3.0還將提供對IPv6的支持，以獲得高級的網(wǎng)絡(luò)能力。使用這種又稱為下一代互聯(lián)網(wǎng)的IPv6協(xié)議，將會大大擴(kuò)展地址空間。其地址數(shù)量可達(dá)到2128（3.4′1038），為IP設(shè)備提供實(shí)際上無限的地址。通過IPv6還支持設(shè)備的機(jī)動性（mobility），并具有IPv6的自動配置能力。DOCSIS 3.0這個新版本將為電視運(yùn)營商提供足夠?qū)拸V帶寬范圍的、基于IP的娛樂級質(zhì)量的媒體業(yè)務(wù)。

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博通推出頻道綁定的電纜電視機(jī)頂盒芯片

在CableLabs選擇了"信息包綁定"建議的推動下，博通公司推出了一款集成了頻道綁定技術(shù)的前端電纜電視機(jī)頂盒芯片。博通公司新的BCM3255機(jī)頂盒芯片能夠支持高達(dá)120M比特/秒的下行數(shù)據(jù)速率。該芯片集成了三個1024/256 QAM的帶內(nèi)解調(diào)器、一個帶外解調(diào)器、DCOSIS 2.0+/3.0電纜調(diào)制解調(diào)器技術(shù)、USB 2.0 MAC和PHY、一個10/100快速以太網(wǎng)MAC（媒體接入控制器）和PHY（物理層器件）。芯片中集成了800 DMIPS的處理器，能夠提供對所有這些下一代的功能的支持，其中包括：DOCSIS 2.0+/3.0、頻道綁定重新排序、DOCSIS機(jī)頂盒網(wǎng)關(guān)（DSG）協(xié)議，以及對TCIP、IPnP和IPv6網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的支持。
博通公司設(shè)計的這款新的BCM3255機(jī)頂盒芯片將和該公司的BCM7400雙高清晰度（HD）高級視頻編碼 (AVC)/VC/MPEG-2解碼器芯片進(jìn)行接口配合使用。該款新的BCM7400芯片是一個單片的后端解決方案，它支持最新的視頻壓縮技術(shù)，包括用于高清晰度電視的AVC（ITU 和ISO的共同標(biāo)準(zhǔn)）、VC-1（SMPTE電影電視工程師協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)）編程設(shè)計能力。如果將BCM3255和BCM7400與多頻道BCM3420調(diào)諧器結(jié)合在一起，可以提供HD AVC、數(shù)字視頻紀(jì)錄（DVR）、電纜電視媒體中心的設(shè)計，它能夠支持高達(dá)120M比特/秒、帶有多HD AVC流的頻道速度、具有高級的可下載的條件接收系統(tǒng)（DCAS）的安全特點(diǎn)、高達(dá)1600 DMIP的處理能力和一個完全的家庭網(wǎng)絡(luò)管理方案。博通公司將這個完全的解決方案打包成 BCM7400AB 參考設(shè)計?？梢韵蛴脩籼峁┙昏€匙型的下一代機(jī)頂盒設(shè)計的解決方案。BCM3255芯片為416引腳的PBGA封裝。目前已經(jīng)初步量產(chǎn)，其萬片的價格為32美元。
2006 年1 月博通公司推出的這款具有頻道綁定功能的前臺作業(yè)數(shù)字電視機(jī)頂盒芯片能夠大幅提升有線電視網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度，讓多業(yè)務(wù)運(yùn)營商（MSO）可以移轉(zhuǎn)到全 IP  網(wǎng)絡(luò)平臺協(xié)議。全 IP 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境一次可以處理聲音、視頻和數(shù)據(jù)，讓多業(yè)務(wù)運(yùn)營商能夠享受多重的好處，例如提供額外的有線及本地電視頻道、提升內(nèi)容彈性并且改善網(wǎng)絡(luò)效率。可以節(jié)約營運(yùn)成本，并且提供快速高質(zhì)量的圖像下載、高傳輸速率，以及其它 IP 聲音和視頻信息服務(wù)。