武汉有线CMTS系统设计

摘要：随着互联网接入速度的提高，居民对宽带接入的需求日益剧增。武汉有线经过充分的准备于2004年开通了CM接入网系统，经过七年来的发展已经建成覆盖全城的CMTS系统。本人在武汉有线长期从事HFC、IP网络维护管理工作，对HFC双向网络的建设有丰富的工作经验，因此建设了武汉有线的CMTS系统。本文通过灵活运用HFC网络调制、复用技术解决带宽和噪声问题，为维护管理人员及时把握系统网络状态带来了便捷。

关键词：CMTS；CableModem（CM）；调制；复用

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 15-0000-01

1 有线电视双向网概述

武汉有线基于HFC的Cable Modem宽带接入系统在2004年提供Cable modem接入服务。通过七年来的努力，已经基本解决双向网络中的各项难题、难点，现已双向网70余万用户的覆盖，Cable Modem接入用户已接近十万余户。已经实现了VOD标、高清视频点播、Internet宽带接入、语音视频通话、基于CM的MPLS VPN等多项业务的开通、实施与接入。

2 HFC双向网系统选型

在推动有线电视网络双向化的进程中，武汉有线对当前主流的宽带接入方式进行了细致的分析和规模实验，以寻找一条最适合公司发展HFC双向网络的道路。目前宽带网的主流接入方式主要为四种：局域网LAN接入、xDSL接入、CableModem接入、GEPON+EOC接入。四种接入方式均通过科学严谨的实验，细致的分析，最终选择CableModem接入方式为武汉有线的双向网接入方式。

3 HFC双向网CMTS系统方案设计

通过灵活运用调制与复用相结合的方式，有针对性的对武汉有线双向网进行规划设计。通过CMTS系统不同时期分三步走的推进模式，设计不同阶段系统建设方案思路，为系统硬件平台部署及用户接入网的覆盖打好基础。

1.1 调制、复用技术设计

双向HFC的网络中，由网络特性导致噪声形成“漏斗”效应，它直接影响HFC回传通道数据信息的传输质量。控制漏斗效应，需要根据Ingress（入侵噪声）和Impulse（突发脉冲噪声）两种不同的网络噪声来区分对待。ATDMA在面对强度较高、持续时间较长的外来噪声时，能够提供更好的性能，在抑制Ingress方面有优势。SCDMA能够产生持续时间更长的信号，在面对功率较小、持续时间较短的突发脉冲外来噪声时更加得力，在抑制Impulse方面有优势。

CM系统设计在数字通信中，提高传输的有效性与可靠性是完全矛盾的，效率高则可靠性就差；效率低则可靠性就高。QPSK具有很强的抗噪声能力，但传输带宽较窄；QAM在噪声干扰较小时采用，能提供比QPSK高四倍的带宽，但QAM抗噪能力较差。如何选择调制技术需要在实际使用中摸索。

抑制噪声不能靠单一模式来完成，需要多种调制和复用技术相结合的使用才能获得满意的效果，如以下设计：低噪声环境方案，上行频谱6.4MHz，32QAM/ATDMA；高噪声环境方案，上行频谱3.2MHz，QPSK/TDMA；突发噪声环境方案，上行频谱1.6MHz，QPSK/SCDMA。

1.2 CMTS系统设计

武汉有线骨干网络早已经建设完成了全路由结构城域网并承载多路由业务功能。因为不用考虑CMTS组网问题，所以在建设CMTS系统时，武汉有线能够通过三步走的策略，最终实现全城双向网覆盖接入的思路。

（1）第一期建设-建设初期

系统建设初期，客户规模较小，通过搭建小规模的硬件平台，使用冷备CMTS的方式支持设备故障处理。从2004年武汉有线在核心机房部署第一台CMTS开始，初期阶段的HFC网络还处于摸索和拓展新业务时期，传统的有线电视用户对新技术还处于缺乏了解阶段。这时发展CMTS时，选择小型单体式CMTS，以每台CMTS4个上行端口来计算，每个上行端口接入最大4个光节点数，每光节点覆盖500户左右，一台CMTS可覆盖8000户，按5%的并发用户数算，实际负载能力为400户左右。这样设备应尽量覆盖用户密集区域，便于发展用户和处理故障。

（2）第二期建设-规模扩展

至2007年底，武汉有线累计部署了超过三十台的小型CMTS。随着用户规模的逐渐增大，以及数据量的增长，在扩展规模的同时，在网管、用户接入、排障上都比较混乱，小型CMTS已经不合适网络的发展，。这是就需要部署框架式CMTS，以便于处理更复杂的网络状况和更便捷的网络管理。

选型时充分考虑到CM用户的需求，特别是MPLS VPN CM用户的接入，要求框架式CMTS具备MPLS路由交换功能、多服务可扩展的平台，能够提供IP数据、语音和视频服务，具有灵活的端口扩展。同时考虑到现阶段CM用户只有Internet上网和标清互动电视两项业务，对HFC网络而言，也只做优质区域的覆盖，不需要进行全城覆盖来增加企业的负担。因此中密度框架式CMTS的建设是最合适的。

（3）第三期建设-规模演进、全网接入

至2009年底部署的中密度框架式的CMTS已经满负荷运转，此时武汉有线的HFC网络已建成了一个覆盖武汉三镇的大型有线电视光纤网络，开展的业务呈多元化发展。同时武汉有线双向网改造已完成，开始为武汉市广大市民提供宽带互联网接入、标/高清互动电视接入、远程教育、远程医疗、电子银行等高附加值服务。各分机房实际用户数量大多已超过设备容量，为了解决各分机房设备结构及设备容量与日益发展的宽带业务之间的矛盾，需要部署具有电信级的稳定性，丰富和完整的射频和路由的特性；并具备高级频谱管理，后置均衡、高级噪声测量和噪声避免等功能；具备DOCSIS 3.0功能的高密度框架式CMTS。

在充分了解了武汉有线网络技术的基础上，CMTS系统的设计为武汉有线三网融合提供了一个通用的、兼容性能优良的平台。确定了武汉有线CMTS系统三步走的技术设计思路和目标，分步实施既有助于对CMTS系统的充分了解，也有利于系统建设的完善，为HFC网络的建设指引了方向。

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[作者介绍]李凯，武汉广电数字网络有限公司城域骨干网主管，CMTS资深工程师。