作者：Ran Senderovitz与Etai Zaltsman，宽带技术产品部

有线行业数据通信协议 DOCSIS 3.0（线缆数据业务接口规范）的最新增强版本宣告了具有突破性的更高线速时代的来临，其支持有望扩大运营商收入渠道的新应用。同时，低成本的升级途径不仅意味着多业务运营商 (MSO) 能够更快地部署 DOCSIS 3.0，而且还能随后根据市场需求对其进行配置以确保不断推出新业务。

DOCSIS 3.0 至少从一开始就能将用户带宽提高到下行 160Mps、上行 120Mbps。这种显著的带宽提升足以满足处理大量高清 (HD) 多媒体应用的需求。此外，越来越多的有线电视运营商将从让他们与电信公司直接竞争的线缆语音（VoCable）业务中大量获利。另外，因特网协议电视 (IPTV) 也呼之欲出，并将最终成为更灵活、更有效、可扩展性更高的电视节目分配方法。所有这些业务都可通过 DOCSIS 3.0 的新一代功能来实现。

捆绑时间

实现更高 DOCSIS 3.0 线速的是通道捆绑概念。3.0 版本主要建立在其前代 DOCSIS 2.0 的通道结构基础之上。将 DOCSIS 2.0 通道结构作为出发点对 DOCSIS 3.0 至关重要，因为这样可以确保与旧式设备的后向兼容性，而且随着技术不断向前发展还可实现异构网络，使 2.0 与 3.0 线缆调制解调器具备透明而高效的可互操作性。

DOCSIS 3.0 将 DOCSIS 2.0 的 6MHz 物理通道组合或捆绑在一起，以实现带宽更高的逻辑通道。DOCSIS 3.0 采用速率为 40Mbps 的 4 条或更多 6MHz DOCSIS 2.0 物理通道（欧洲一般速率为 50Mbps 的 8MHz 通道），然后将它们捆绑为一条逻辑通道。捆绑在一起的通道无需连续，也不需要具有相同的性能参数，如：线速、时延等。

DOCSIS3.0 调制解调器通道捆绑的最低级别是支持 4 条通道，但是任何数量的通道都可以在逻辑上捆绑在一起，以便根据需要部署高得多的带宽。例如，企业可以预订某项基于 8 条捆绑通道的 DOCSIS 3.0 业务，从而提供下行数据传输速度达到 320Mbps 的带宽通道。捆绑 16 条通道可以创建下行带宽达 640Mbps 的通道。通道捆绑概念固有的内在灵活性与可扩展性可为运营商提供极高精确度，使其能够在网络中需要的具体位置高效部署与配置相应带宽容量。

投入运行

在下行模式下，当线缆调制解调器终端系统 (MCTS) 等网络处理节点通过逻辑上捆绑在一起的多条物理通道传输原有 DOCSIS 2.0 数据包时就可以实现 DOCSIS 3.0 通道捆绑。（图 1）与根本上是通过一条通道连续发送一个 MPEG 传输流的 DOCSIS 2.0 下行数据传输不同，DOCSIS 3.0 分组流通过由多条物理通道组成的一条逻辑通道到达线缆调制解调器。由于每条物理通道可能具有不同性能参数，因而分组会不按顺序到达。例如，速度较慢的物理通道中的 1 号分组可能会在 2 号分组之后到达，因为 2 号分组是通过一条速度更快的物理通道传输的。调制解调器负责将来自多条通道的分组重新组合成一个分组流。

为了实现上述重新组合过程，DOCSIS 3.0 规范在 DOCSIS 2.0 分组报头中添加了多个新字段。这些新管理字段出于服务质量 (QoS) 考虑对分组进行优先级排序，建立序号并且为分组定义下行服务标识 (DSID)。通过检验每个分组的序号，线缆调制解调器就可以确定分组在数据流中的正确顺序，并对不按顺序传输的分组进行重新排序。 当然，如果分组不按顺序到达线缆调制解调器时会产生时延问题。延迟到达的分组会相应延误重新组合过程。DOCSIS 3.0 定义调制解调器可以等待接收分组的最长时延为 18 毫秒 (ms)。如果分组在 18 毫秒后仍未到达则宣布丢失。 某些高级调制解调器平台引入了能够进一步降低上述时延的算法，从而能够确保为 VoCable、IPTV 等时间关键型应用实现更高的服务质量。其中一种算法只要所有捆绑通道接收到后续分组（往往不到 18 毫秒）时就会宣布丢包。对于线缆调制解调器架构而言，降低时延是一种成本要素，因为在重新组合过程中时延越高调制解调器缓冲分组所需的内存就越大。

通过为特定应用细心分配通道捆绑包中的通道可以避免网络中可能产生的时延。采用 DSID 报头字段标题字段可以达到上述目的。例如，通过 DSID 报头信息可以为 IPTV 或 VoCable 等时间关键型应用分配三通道捆绑中具有相同性能特征（包括线速）的两条通道，从而可以确保分组按非常接近其正确顺序的顺序到达调制解调器，同时将时延降至最低。另外，也可以将 VoCable 业务分配到一条通道，从而消除通道捆绑造成的所有失序分组和网络时延。相反，对于仅需要尽力而为的非时间关键型应用业务类型（如因特网接入）而言，可通过 DSID 字段信息将其分配到时延要求不高的捆绑中的所有通道。

对于从线缆调制解调器到网络中 CMTS 等处理节点的上行通信，DOCSIS 3.0 中最新的通道捆绑技术消除了 DOCSIS 2.0 固有的某些低效性。例如，DOCSIS 3.0 采用了连续级联与拆分 (CCF) 概念。无论在 DOCSIS 3.0 还是 2.0 中，CMTS 都可以在网络中分配时隙（在 DOCSIS 术语中称为微时隙），以满足线缆调制解调器对补充带宽的请求。在 DOCSIS 2.0 中，仅允许调制解调器请求满足传输整个分组所需的递增时隙。因此，如果调制解调器在上行通信队列中具有 100 字节的分组，则 DOCSIS 2.0 要求该调制解调器在整个100字节分组得到批准之前不可以请求附加带宽。DOCSIS 3.0放宽了其中部分严格的限制，只要合理数量带宽可用即允许传输数据。利用 DOCSIS 3.0 的连续拆分功能，如果带宽可用并得到 CMTS 的分配，就可以立即传输调制解调器通信队列中某个分组的部分数据。剩余数据随后在更多带宽空闲时发送。利用连续级联功能，一次传输可以合并多个分组的数据，从而能够提高带宽效率。（图 2）

DOCSIS 3.0 还包含一系列同样有助于逻辑通道捆绑和提高线速的其他概念，如上行业务组 ID 和业务 ID (SID) 串。不过，除了单纯针对性能的方面之外，DOCSIS 3.0 还具有多种部署与运营特性，不仅有助于有线电视运营商更有效地升级到此技术，而且还能创造更多收入。

部署越早越好

虽然在功能方面实现了跨越式进步，但是 DOCSIS 3.0 规范仍然深深根植于 DOCSIS 2.0 和其他传统技术。即使在一定时间内不配置其高级功能，这对有线电视运营商来说也是好事情，因为这样可以提高目前部署 DOCSIS 3.0 调制解调器的易用性与低成本性。事实上，现在部署 DOCSIS 3.0 调制解调器会在以后得到巨大回报，因为到时候可以快速推出新的多媒体及其他高带宽业务，而无需更换已经安装的所有最终用户调制解调器。

由于 DOCSIS 3.0 与 DOCSIS 2.0 调制解调器具备可互操作性，因此有线网络可以在同时配备两种调制解调器的情况下作为异构环境得到发展。运营费用不会因此而受太大影响，因为网络管理系统能够与被视为一致的两种调制解调器进行透明化的交互且对其进行控制。

由于对运营费用影响甚微或无任何影响，MSO 向 DOCSIS 3.0 的升级时机可能取决于线缆调制解调器的采购成本。多亏某些创造性架构和新开发的技术，DOCSIS 3.0 与 DOCSIS 2.0 调制解调器之间的成本差异已降至最低。例如，由于并不为捆绑的多条物理通道逐一实施多个单独调谐器，而是采用能够处理多达 8 条物理通道的单个创新型宽带调谐器，因而德州仪器 (TI) 的 Puma 5 DOCSIS 3.0 调制解调器平台可以降低其材料清单 (BOM) 成本，从而显著降低分立式调谐器产生的费用。

如果现在就开始部署 DOCSIS 3.0 调制解调器，则在市场或是特定用户需要新业务时DOCSIS 3.0 的高级功能就会已经到位。例如，DOCSIS 3.0 对因特网协议 V6 版（IPv6）扩展寻址方案的支持能够最终简化 VoCable 业务的推出。对于 VoCable 业务来说，有望将 DOCSIS 2.0 无缝过渡到 DOCSIS 3.0。

高级多播，这一 DOCSIS 3.0 中得到显著增强的另一项功能，在运营商升级到IPTV 时会给他们带来切实的帮助。IP 带宽对 IPTV 系统至关重要，而多播根据IPTV 特性能够更有效在应用中提供带宽，从而节省带宽。DOCSIS 3.0 的高级多播功能可以轻松识别正在接收同一分组流的多个用户，然后将他们置入多播群组。在 IPTV 等群组用户可能会查看相同内容的应用中，这可能是一种分配网络带宽的高效方式。网络管理系统可以动态地将用户增添至某个群组或者从其中删除，并且向群组中的所有用户发送一次相同的分组流。之前在 DOCSIS 2.0 中是单独向每个用户发送分组流，因此会占用多得多的网络带宽与管理资源。

此外，已部署 DOCSIS 3.0 线缆调制解调器的灵活性与可扩展性还可以促进未来向IPTV 的有序过渡。例如，具有 4 个通道接收机或单个宽带接收机的线缆调制解调器（如 TI 线缆调制解调器架构中所实施的）能够支持一条高速 DOCSIS 数据通道和多条原有视频通道。考虑到 IPTV 具有更高效的管理功能，有线电视运营商可能逐渐做出向 IPTV 过渡的战略决策。这样就可以对线缆调制解调器进行动态重配置，将附加通道指定为用于 IPTV 的 DOCSIS 数据通道。此外，线缆调制解调器也可以随着发展集成至 DOCSIS 3.0 机顶盒 (STB) 网关，其中可将 IP 视频通过家庭 IP 网分配至住宅中的各种 IP 机顶盒中。

市场潜力

DOCSIS 3.0 具有巨大潜力。但是，与其他超前市场的技术突破不同，尽管市场仍然不断发展，而有线电视运营商现在就能够发挥 DOCSIS 3.0 的优势。当前部署就是发挥其潜力的最佳时机。这样做等到将来应用普遍需要DOCSIS 3.0的高级功能时会获得更高的回报。让用户们感到欣喜的是，当前以及将来的众多富含多媒体并能提供精彩功能的新应用会很快吸收 DOCSIS 3.0 的更高带宽。

当然，DOCSIS 3.0 的部署时机随运营商不同而各异。在某些运营商持观望态度的同时，更积极的 MSO 已经开始在其网络中实施 DOCSIS 3.0 调制解调器。这些更积极的运营商将能稳抓机遇，充分满足用户对以数据为中心的新应用迅猛增长的需求，并从中大幅获益。随着消费者可选择的其他业务不断增多，那些坐等市场成熟的运营商会发现自己是在追着别人的屁股跑。