CMTS双下行信道技术研究——信道切换研究及同步方法的实现

摘要

随着社会生产力的巨大发展，信息在社会中的地位日益重要，人类社会正逐步进入信息社会，信息行业将成为21世纪全球第一大产业。为了支持层出不穷的高速宽带的新业务，人们对宽带网络进行了不懈的研究。由于宽带光纤通信技术的高速发展和实用化，使得信息高速公路的核心网技术发展非常迅速，骨干网已经具备了极高的传输带宽和交换能力。相比之下，接入网技术发展却相对滞后，这已成为现代信息高速公路的瓶颈。为了解决宽带信息高速公路“最后一公里”的业务接入，宽带综合业务接入网成为近年来研究的热门领域，各种接入新技术层出不穷，HFC网络正以其独特的带宽优势得到了越来越多的关注和研究。 本论文首先对HFC网络的拓扑结构、频谱分布、提供的新业务、国内外发展现状、作为宽带接入网所具有的优势、宽带接入网的标准、目前存在的问题及解决方案等方面进行了简要的探讨，然后重点对HFC网络内进行高速数据通信的国际标准DOCSIS协议进行了细致的分析，掌握了DOCSIS协议栈、与MAC子层的交互作用、MAC层的工作机制、CMTS与CM的交互作用等内容，为课题的实现做好了理论知识的准备。 在对DOCSIS协议进行充分学习和分析的基础上，指出了目前实际工作中单下行信道的弊端，讨论了双下行信道的实现方法，包括DOCSIS协议的支持、实现双下行信道的具体方案、双下行信道中涉及的问题及对应解决方案、双下行信道系统中CMTS和CM间的交互作用等几个方面。论文还对课题实现所基于的软硬件平台进行了简要的介绍，这些知识是课题能否实现的基础，也是实现课题所必备的知识。 论文的另一重点在于双下行信道CMTS中的信道切换的研究和时间戳同步程序设计。信道切换的研究重点在于引起信道切换的原因，分析了引起信道切换的原因之后才能对信道切换的过程进行分析和设计。时间戳同步重点在于使得两个下行通道的时间戳是同步的，上行同步可以从两个下行通道中的任意一个获得，所有的上行可以与任何一个下行通道相关联。然后对该问题进行讨论，给出了具体的解决方案以及程序实现。最后给出了设备的试验运行情况。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

2 HFC网络概述

2.1HFC的网络结构

2.2 HFC网的频谱分布

2.3 HFC网提供的新业务

2.4 HFC网络的发展状况

2.4.1国外发展状况

2.4.2国内发展状况

2.5 HFC网络作为宽带接入网的优势

2.6 HFC网络宽带接入网标准

2.7 HFC宽带接入网目前存在的问题

2.8解决方案

2.9本章小结

3 DOCSIS协议机制

3.1 DOCSIS协议栈

3.2 MAC层的机制分析

3.2.1 CMTS中的MAC转发器

3.2.2 MAC层中的业务流

3.2.3 MAC帧

3.2.4 MAC管理报文

3.2.5带宽分配机制

3.2.6定时与同步

3.3 CMTS和CM之间的交互

3.3.1初始化(扫描和同步下行、获取UCD)

3.3.2确认(测距和自动调整)

3.3.3配置(设备类型标识、建立IP连接、建立日期时间、传输操作参数)

3.3.4授权(注册)

3.3.5周期性信号电平调节

3.4本章小结

4双下行信道实现的基本思路

4.1 DOCSIS协议的支持

4.2实现双下行信道的具体方案

4.3双下行信道中涉及的问题及对应解决方案

4.3.1 MAC板的识别

4.3.2时间戳同步

4.3.3双下行信道中带宽共享

4.3.4信道动态切换机制

4.4双下行信道系统中CMTS和CM间的交互作用

4.4.1初始化

4.4.2动态业务的区别

4.5本章小结

5信道切换的研究及同步方法的实现

5.1硬件及软件平台

5.1.1硬件平台

5.1.2嵌入式实时操作系统Vxworks

5.2双下行信道的设计

5.2.1 CMTS系统加电后的流程

5.2.2 CMTS系统控制软件功能模块分析

5.2.3多个MAC板的识别

5.2.4双下行信道切换的研究

5.2.5双下行信道中同步时间戳的设计实现

5.2.6 CMTS试验运行情况

5.3本章小结

6结束语

致 谢

参考文献

附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

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