CMTS基础及操作培训.ppt
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1、CMTS基础及操作培训北京宏天德美数码科技有限公司2010年07月,CMTS概念及主要标准典型CMTS系统构成CMTS相关产品介绍CMTS系统规划建议基本操作培训Trouble Shooting,主要内容,什么是CMTS?CMTS(Cable modem termination system)是Cable Modem系统中的核心设备,其位于有线电视网前端,允许有线电视运营商通过光纤同轴电缆混合网(HFC)向家庭计算机提供高速Internet接入;CMTS是基于HFC网络的一种双向网改造技术,主要用于解决数据网络中“最后一公里”接入问题;CMTS系统的工作原理是将数据进行调制后在Cable(电缆
2、)的一个频率范围内传输,接收时进行解调;CMTS属于共享介质系统,其它空闲频段则用于有线电视信号的传输;,CMTS概念,CMTS技术原理CMTS从下行信道中按照6MHz或8MHz的标准划分出一个或若干个频道用于提供数据通讯,CMTS和CM设备通过将在同轴电缆中传输的电信号转化为符合以太网协议规定格式的数据信息,从而实现数据通讯功能。在同轴电缆系统中,每个6MHz或8MHz频道均工作在不同的载波频率上,从而确保电视和数据可以共享一根电缆而互不影响。射频信号在用户和前端之间沿同轴电缆上行或下行。上行和下行信号被调制在不同的载波频率上,以避免相互干扰。上、下行通道的频谱范围:上行通道:5-42(DO
3、CSIS);5-65(Euro-DOCSIC)下行通道:88-860(DOCSIS);85-860(Euro-DOCSIC),CMTS技术原理,两大技术标准体系北美技术标准体系DOCSIS(北美标准,Cable Labs制定并颁布)Euro-DOCSIS(兼容欧洲标准,Cable Labs制定并颁布)欧洲技术标准体系DVB/DAVIC Euro Modem标准(DVB 2.0,即ETS300800,欧洲有线电视实验室制定),CMTS主要遵循的技术标准体系,DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specification)DOCSIS 1.01998年
4、,由多媒体有线电视网络系统(MCNS)发表了“Data Over Cable射频接口规范”,即后来的DOCSIS标准;而有线电视实验室提供了DOCSIS的正式程序以保证各个不同厂商的产品有兼容性。同年03月,国际电信联盟接受DOCSIS标准作为Cable Modem的标准,称为ITUJ.112标准DOCSIS 1.11999年0月有线电视实验室发布了第二代的标准:DOCSIS 1.1DOCSIS 2.02001年12月有线电视实验室发布了DOCSIS 2.0DOCSIS 3.02006年08月有线电视实验室发布了DOCSIS 3.0Euro-DOCSIS有线电视实验室着手制定基于DVB-C的D
5、OCSIS欧洲兼容标准:Euro-DOCSIS标准并于2000年发布第一个兼容欧洲的DOCSIS标准Euro-DOCSIS 1.1,DOCSIS的发展,DOCSIS特征DOCSIS 1.0DOCSIS 1.0提供基本的宽带互联网连接,并提供了用户数据速率控制的基本方法DOCSIS 1.1DOCSIS 1.1改善了操作的灵活性、安全性及QoS能力DOCSIS 2.0DOCSIS 2.0增强了上行信道的可靠性和数据吞吐能力DOCSIS 3.0DOCSIS 3.0提供信道绑定功能,为运营商提供了一种方式可以极大地增加用户接入速度:最多可提供高达160Mbps的下行数据传输速度,以及120Mbps的上
6、行数据传输速度;同时支持IPv6及IPTV功能,DOCSIS的特征,DOCSIS的优点对有线电视运营商和有线电视用户而言,符合DOCSIS 1.0标准的CM使Cable技术互操作性成为现实DOCSIS 1.0的标准化大幅度的降低了CM的价格,有利于技术的普及DOCSIS 1.1的应用使有线运营商有能力为潜在业务所需要的数据传输速率提供了品质保证DOCSIS 2.0的应用则使上行信道的传输速率增加到30Mbps以上(6.4MHzQAM64)DOCSIS 3.0则进一步提高了数据传输速率,允许有线运营商为有线用户提供高达百兆的传输速率。,DOCSIS的优点,CMTS上行信道速率表,CMTS上行信道
7、速率表(续),CMTS下行信道速率表,CMTS概念及主要标准典型CMTS系统构成CMTS相关产品介绍CMTS系统规划建议基本操作培训Trouble Shooting,主要内容,典型CMTS系统架构,运维数据服务器(ORACLE),CNR,用户数据服务器(LDAP),运营管理服务器(WEBLOGIC),CNR,运维中心,分前端-N,分前端-1,IP城域网,oss,第三方系统,典型CMTS系统应该包括以下部分:CMTS提供HFC网络到IP网络的数据转换,在HFC网络中实现数据通讯Cable Modem终端设备,与CMTS头端配合,在HFC网络中实现数据通讯网络注册服务器(CNR,Cisco Net
8、work Registrar)CM的注册于管理、提供DHCP、TFTP等功能用户数据服务器(LDAP)与BOSS系统配合完成用户认证、鉴权等功能运营管理系统(BOSS或OSS,第三方提供)提供基本运营管理服务,如业务管理、计费管理、订户管理等HFC网络光发射、光接收及光站等,典型CMTS系统构成,CMTS概念典型CMTS系统构成CMTS相关产品介绍CMTS系统规划建议基本操作培训Trouble Shooting,主要内容,主要提供商及产品CiscouBR系列CMTS产品:uBR7225VXR(2U)、uBR7246VXR(6U)及uBR10012(机架式)MotorolaBSR系列CMTS产品
9、:BSR2000(1U)及BSR64000(机架式)ArrisC系列CMTS产品:C3(1U)、C4(机架式)及C4c(机架式)CASAC系列CMTS产品:C2200(1U)、C3200(3U)、C10200(机架式),CMTS产品介绍,uBR系列产品介绍,Ciscos original entry into Cable in 1998CMTS remains the foundation of the Cable IP NetworkCMTS产品线uBR7225VXRuBR7246VXRuBR 10012350+Cable技术专利超过300名研发工程师,超过2,000名CMTS相关技术领域的
10、研发工程师Contributions/Leadership in IETF,SCTE and CableLabs(DOCSIS,PacketCable,CableHome,etc)四个CMTS开发中心圣何塞班加罗尔上海Boxborough,CMTS Business Unit Profile,Orderable in Q4 CY07,uBR7225VXR,模块化设计Only platform w/widest range*of field-installed capacity upgrades7U高密度设计高成熟度和高可靠性Built on industry-proven uBR7246 an
11、d c7200VXR领先的 PacketCable高可用性特征世界范围内已经部署的上行端口(upstream ports)超过250,000个可扩展性和高可用度线卡向下兼容所有模块均可升级主流标准支持:IETF,ITU,Euro/DOCSIS,PacketCable,MPLS,DPT/RPR分布式处理构架,uBR7246VXR,Standards-based for highest interoperability DOCSIS 1.0,DOCSIS 1.1 QualifiedPacketCable QualifiedDOCSIS2.0 A-TDMA,更好更高容量、密度和扩容能力更好特征更可靠
12、的软件和硬件更快Wideband/3.0 DS shipping for 1 yearStability+feature velocity=quick time-to-service每个下行具有更低的成本更便宜每个下行具有更低的成本07年Q4以后每个DS成本可以减少30%-40%08年Q3以后每个DS成本再减少25%-30%Leverage Video+Data QAMTodays hardware good for many yearsLong-term:industrys lowest cost-per-bit,uBR10012,3.0 BronzeQualified,增强的RF前端A-T
13、DMA支持板载频谱分析硬件Dense Connector5个下行端口(Downstream)5 个上变频(Upconverter)20 个上行端口(Upstream)集成的上变频模块(upconverter)每个机框最多支持64,000个符合DOCSIS标准的设备同时支持DOCSIS和Euro-DOCSIS 标准DOCSIS 1.x、2.0和3.0Euro-DOCSIS 1.x、2.0和3.0,uBR10012MC5x20U(MC5x20H),uBR10012MC5x20U(MC5x20H),uBR7246VXR&7225VXRMC28U线卡,uBR7246VXR&7225VXRMC88V线卡
14、,uBR7246VXR&7225VXRMC88V线卡,CMTS概念典型CMTS系统构成CMTS相关产品介绍CMTS系统规划建议基本操作培训Trouble Shooting,主要内容,系统规划建议,调制方式上行64-QAM:抗干扰能力低,传输速率高,适用于结构简单、噪声小的网络环境16-QAM:抗干扰能力较强,传输速率较高,适用于结构简单、噪声较小的网络环境QPSK:抗干扰能力强,传输速率低,适用于结构复杂、噪声较大的网络环境下行256-QAM:抗干扰能力低,传输速率高,适用于结构简单、噪声小的网络环境64-QAM:抗干扰能力较强,传输速率较高,适用于结构简单、噪声较小的网络环境频宽上行6.4M
15、Hz或3.2MHz,建议使用3.2Mhz下行8MHz(国标),系统规划建议(续),覆盖用户数量商用系统DOCSIS2.0:250-300户/下行端口DOCSIS3.0:1000户/下行端口准商用或试商用系统DOCSIS2.0:300-500户/下行端口DOCSIS3.0:1200-1600户/下行端口光站覆盖用户数量商用系统每个光站覆盖250-300户准商用或试商用系统每个光站覆盖300-500户,典型的CMTS系统拓扑结构图,主要配套设备,主要配套设备高通滤波器和低通滤波器分支分配器和混合器光发射器光接收器光分路器光站双向放大器主要测试设备数字场强仪,系统规划时需要考虑的问题,下行端口覆盖用
16、户数量下行端口有效输出速率DOCSIS2.0:38Mbps/Channel8MHz64-QAMDOCSIS3.0:38Mbps/Channel x 48MHz64-QAM在线用户=最大覆盖用户 x 30%(商用系统)在线用户带宽=信道端口(每个物理下行端口)回传噪声过滤回传噪声,上行信道的MER或SNR25dB解决方案:增加低通滤波器电平输出电平CM接收电平为0dBmV,因此CMTS输出电平=衰减电平CMTS输出电平应该与数字电视信号电平一致(或按要求提供)输入电平CMTS接收电平建议为0dBmV如果一组上行端口需要支持多个光收,则要求光收的输出电平要保持一致,CMTS概念典型CMTS系统构成
17、CMTS相关产品介绍CMTS系统规划建议基本操作培训Trouble Shooting,主要内容,HFC网络时分复用和频分复用上行信道和下行信道,基本概念,HFC网络,HFC网络,又名光纤同轴混合网,其主干用光纤,光节点后用同轴电缆连接终端用户的一种树型网络。参见下图:,时分复用-Time division multiplexing(TDM)Allocating time on the same mediaFrame relay is TDM频分复用-Frequency division multiplexing(FDM)Allocating frequency spectrum on the
18、same mediaFM radio broadcasting uses FDM,FDM Signal,TDM Signal,时分复用和频分复用,CMTS下行和上行端口是分离的CM的上行端口和下行端口是合一的,CMTS,Cable Modem,Downstream,Upstream,CMTS和CM:上行和下行信道,Cable Modem上线流程-Tuning,Cable Modem上线流程-Ranging,Cable Modem上线流程-Connection,Cable Modem上线流程-Conf.&Reg.,CPE Data Flow(Mapping控制),配置CMTS,CMTS配置步骤:
19、配置上行信道配置下行信道配置DHCP服务(如需)配置TFTP服务(如需)配置CM配置文件(如需)配置时钟(ToD)服务(如需)配置端口配置路由信息注:如果是All in One的情况,所有加注“如需”的选项均需配置,否则根据时间要求配置,配置上行信道,上行信道配置方法(DOCSIS 2.0):配置Modulation-profileModulation-profile主要描述上行链路的调制方式等参数Router(config)#cable modulation-profile 221配置上行信道的中心频点Router(config)#interface cable 3/0Router(conf
20、ig-if)#cable bundle 1(注:IP Domain)Router(config-if)#cable upstream 0 connector 0Router(config-if)#cable upstream 0 frequency 3900000配置上行信道docsis-mode(时分复用方式)Router(config-if)#cable upstream 0 docsis-mode atdma配置上行信道带宽Router(config-if)#cable upstream 0 channel-width 3200000注:上行通道带宽可以设置为200KHz/400KHz/
21、800KHz/1600KHz/3200KHz/6400KHz配置上行信道输入电平Router(config-if)#cable upstream 0 power-level dBmV,配置上行信道(续),上行信道配置方法(DOCSIS 2.0):配置上行信道的modulation-profileRouter(config-if)#cable upstream 0 modulation-profile 221激活上行信道Router(config-if)#no cable upstream 0 shutdown配置跳频功能Cable易受杂音等其他信号干扰,因此有时需要在上行信道中配置跳频(fre
22、quency-hopping)功能,跳频功能通过Spectrum-group功能实现,命令如下:Router(config-if)#cable spectrum-group group-number time day hh:mm:ss frequency upstream-frequency dBmV 配置方法如下:Router(config)#cable spectrum-group 20 frequency 29000000Router(config)#cable spectrum-group 20 frequency 33000000Router(config)#interface ca
23、ble 3/0Router(config-if)#cable upstream 0 spectrum-group 20,配置上行信道(续),上行信道配置方法(DOCSIS 2.0):配置负载均衡上行信道带宽较小,且处于低频段易受外界干扰,为保证数据传输的可靠,一般将采用纠错能力更强的调试方案,从而导致数据传输效率较低,并发用户数量有限。因此为了充分利用带宽,为用户提供一个良好的接入环境,即平均分布用户在各上行端口的负载,则需要配置负责均衡功能。具体配置方法如下:全局配置:Router(config)#cable load-balance group 1 threshold load 1 enf
24、orceRouter(config)#cable load-balance group 1 threshold load minimum 1Router(config)#cable load-balance group 1 policy us-groups-across-dsRouter(config)#cable load-balance docsis-enable端口配置:Router(config)#interface cable 3/0Router(config-if)#cable load-balance group 1,配置上行信道(续),上行信道配置方法(DOCSIC 3.0):
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