DOCSIS学习笔记

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CMTS Learning Ref
<1-DOCSIS技术概览-2[1].0_3.0技术特点_CMTS接入技术介绍_1.ppt》


DOCSIS: Data Over Cable Service Interface Specification
基于电缆的数据业务接口规范


DOCSIS系统的作用是在前端和用户之间透明的传输IP包


DOCSIS组成：CMTS（Cable Modem Termination System）,HFC,CM






DOCSIS 1.0
DOCSIS 1.1
DOCSIS 2.0
DOCSIS3.0:通道绑定，IPV6，IPTV的支持。160M下行，120M上行。


频率范围：
上行：5-42 MHZ
下行：88-860MHZ
带宽：
上行：200、400、800、1600、3200 kHz
下行：6MHz
调制方式：
上行：QPSK或16QAM
下行：64或256QAM
符号率：
上行：160、320、640、1280、2560 Ksym/sec
下行：5.056941或5.360537 Msym/sec






上行带宽5-65Mhz
模拟电视信号：87-550
数字电视信号：550-750
下行带宽：750-860


完整的DOCSIS系统
CMTS/CM
HFC
DHCP/TFTP/TOD Server
用户管理系统
计费系统
设备管理系统
等
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QAM modulation:正交幅度调制
Quadrature Amplitude Modulation
http://wenku.baidu.com/view/7d48c803b52acfc789ebc996.html
http://www.hudong.com/wiki/QAM


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奈氏准则：
理想低通信道的最高码元传输速率=2W baud
（W是理想低通信道的带宽）
理想带通信道的最高码元传输速率=W baud
(W是理想带通信道的带宽)
香农定理：
信道的极限信息传输速率
C=Wlog2(1+S/N)
W为信道的带宽


dB=10log10S/N,如S/N为1000，则为30dB。
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带宽：
在模拟信道，带宽按照公式W=f2-f1 计算，例如CATV电缆的带宽为600HZ或1000HZ；
数字信道的带宽为信道能够达到的最大数据速率，例如以太网的带宽为10MB/S或100MB/S


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以理想低通为例。它的频域特性是个矩形。
X(f)=
1, |f|<100Hz
0,其他
信号通过这个信道的时候，就是信号的频谱和这个X(f)相乘，于是频率高于100Hz的信号分量就被消除了，而低于100Hz的信号分量被完全保留。


之所以称之为“理想低通”，因为这是理想化的，现实中不存在。如果要信道的频域特性是如此完美的矩形，那信道的时域抽头必须有无穷多个。这在现实中是无法设计出来的。就算信道一亿个抽头，频域特性也不是矩形，肯定有略微形变。“理想”有此得名。


带通就是这个矩形的位置不是低频，而在中频
X(f)=
1, 100Hz<|f|<200Hz
0,其他
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码元携带的信息量由码元取的离散值个数决定。若码元取两个离散值，则一个码元携带1比特(bit)信息。若码元可取四种离散值，则一个码元携带2比特信息。总之一个码元携带的信息量n(bit)与码元的种类数N有如下关系:n=log2N
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一个数字脉冲称为一个码元。如字母A的ASCII码是1000001，可用7个脉冲来表示，亦可认为由7个码元组成。码元携带的信息量由码元取的离散值个数决定。若码元取0和1两个离散值，则一个码元携带1比特（bit）的信息。若码元可取4个离散值，则一个码元携带2比特信息。一般的，一个码元携带的信息量n（比特）与码元取的离散值个数N具有如下关系： 2lognN= 下面用码元和信息量的概念说明数字信道的基本情况。 1. 波特率波特率波特率波特率、、、、数据速率和信道容量数据速率和信道容量数据速率和信道容量数据速率和信道容量 码元速率表示单位时间内信号波形的变换次数，即通过信道传输的码元个数。若信号码元宽度为T秒，则码元速率B=1/T，单位叫波特，这是为了纪念电报码的发明者法国人波特（Baudot），故码元速率也叫波特率，或称作调制速率、波形速率、符号速率。1924年奈奎斯特推导出有限带宽无噪声信道的极限波特率，称为奈氏定理。若信道带宽为W，则奈氏定理的最大码元速率为： B=2W （Baud） 奈氏定理指定的信道容量也叫奈氏极限，它由信道的物理特性决定。超过奈氏极限传送脉冲信号是不可能的。因此要进一步提高波特率，就必须改善信道的带宽。 数据速率指单位时间内信道上传送的信息量（比特数）。数字信道的通频带（即带宽）决定了信道中能不失真的传输脉冲序列的最高速率，即信道容量。在一定波特率下提高数据速率的途径是用一个码元表示更多的比特数。若把两比特编码为一码元，则数据速率可成倍提高，我们有公式： 22log2logRBNWN==（b/s） 式中R表示数据速率，B、N、W的含义如上所述，单位为每秒比特（bits per second），记为bps或b/s。 数据速率“比特/秒”与码元的传输速率“波特”是两个不同的概念。两者在数量上有上述公式所描述的关系。若1个码元只携带1bit的信息量，则两者在数值上是相等的。即BR=。。。。但若使1个码元携带nbit的信息量，则MBaud的码元传输速率为Mnbps。例如，有一个带宽为3kHz的理想低通信道，其码元传输速率为6000baud。而最高数据速率可随编码方式的不同而有不同的取值。若1个码元能携带2bit的信息量，则最高的数据速率为12000bps。这些都是不考虑噪声的理想情况下的极限值。至于有噪声影响的实际信道，则远远达不到这个极限值


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《CM连接过程》
UCD:Upstream Channel Descriptor


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<CMTS基础>
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数字通信技术浅析
http://www.ic37.com/htm_tech/2010-12/71455_710222.htm
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基带传输、频带传输、宽带传输
http://blog.csdn.net/liefdiy/article/details/3105587


基带传输时数字数据的数字信号表示及收发两端的信号同步问题。


单极性不归零码
双极性不归零码
单极性归零码
双极性归零码


位同步法：外同步和自同步
群同步法
http://www.elecfans.com/baike/tongxingjishu/shujutongxin/20100317195456.html


信道带宽
http://blog.21ic.com/user1/3172/archives/2008/49792.html
在模拟通信系统或传输介质中，所说的“带宽”是指信号频率的通频范围，单位为“赫兹”。
而数字通信系统中“带宽”，理论上是指传输信道的信道容量，也即信道中传递信息的最大值，单位为“比特/秒”。
由于数字系统中的信道多指逻辑信道，而信道容量又是理论上的最大值(不可能达到)，所以平时我们使用的“带宽”一词，是指信道中数据的实际传输最高速率。
http://cs.nju.edu.cn/yangxc/dcc2003.files/bandwidth.pdf




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DOCSIS


DOCSIS = Data-Over-Cable Service Interface Specifications
DOCSIS Cable Modem 系统的主要作用是在前端和用户端之间透明地传输IP包
DOCSIS 系统包括:
CMTS－电缆调制解调器终端系统，位于前端
电缆网络
CM-电缆调制解调器，位于用户端
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协议栈
IP->802.2->DOCSIS MAC->物理层
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基于双向HFC(光纤/同轴混合网，Hybrid fiber/coax)网络，实现高速数据接入，是一种共享介质的接入技术
频分复用，实现数据业务和传统的CATV业务共存
频分复用，实现上、下行双向通信：
上行：频分复用＋时分复用
上行：频分复用＋时分复用
上下行采用非对称工作方式
下行  最高42Mbps 
上行  最高10M bps(QPSK(正交相位移位调制：一种数字调制方法，每个波特信号表示2个数据位) 最高1.5Mbps)
两种标准：
IEEE802.14，基于ATM传输
DOCSIC(Data-Over-Cable Service Interface Specifications)，基于IP传输




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基于服务流的DoCSIS服务质量
http://www.doc88.com/p-516934239564.html