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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TroubleShooting 主要内容 什么是CMTS CMTS Cablemodemterminationsystem 是CableModem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 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 DOCSIS 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 CableLabs制定并颁布 Euro DOCSIS 兼容欧洲标准 CableLabs制定并颁布 欧洲技术标准体系DVB DAVICEuroModem标准 DVB2 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 DataOverCableServiceInterfaceSpecification DOCSIS1 01998年 由多媒体有线电视网络系统 MCNS 发表了 DataOverCable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CableModem的标准 称为ITUJ 112标准DOCSIS1 11999年0 月有线电视实验室发布了第二代的标准 DOCSIS1 1DOCSIS2 02001年12月有线电视实验室发布了DOCSIS2 0DOCSIS3 02006年08月有线电视实验室发布了DOCSIS3 0Euro DOCSIS有线电视实验室着手制定基于DVB C的DOCSIS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 DOCSIS1 1 DOCSIS的发展 DOCSIS特征DOCSIS1 0DOCSIS1 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DOCSIS1 1DOCSIS1 1改善了操作的灵活性 安全性及QoS能力DOCSIS2 0DOCSIS2 0增强了上行信道的可靠性和数据吞吐能力DOCSIS3 0DOCSIS3 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DOCSIS1 0标准的CM使Cable技术互操作性成为现实DOCSIS1 0的标准化大幅度的降低了CM的价格 有利于技术的普及DOCSIS1 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DOCSIS2 0的应用则使上行信道的传输速率增加到30Mbps以上 6 4MHz QAM64 DOCSIS3 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TroubleShooting 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CableModem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 CiscoNetworkRegistrar 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TroubleShooting 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 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 Cisco soriginalentryintoCablein1998CMTSremainsthefoundationoftheCableIPNetworkCMTS产品线uBR7225VXRuBR7246VXRuBR10012350 Cable技术专利超过300名研发工程师 超过2 000名CMTS相关技术领域的研发工程师Contributions LeadershipinIETF SCTEandCableLabs DOCSIS PacketCable CableHome etc 四个CMTS开发中心圣何塞班加罗尔上海Boxborough CMTSBusinessUnitProfile OrderableinQ4CY07 uBR7225VXR 模块化设计Onlyplatformw widestrange offield installedcapacityupgrades7U高密度设计高成熟度和高可靠性Builtonindustry provenuBR7246andc7200VXR领先的PacketCable高可用性特征世界范围内已经部署的上行端口 upstreamports 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 basedforhighestinteroperability DOCSIS1 0 DOCSIS1 1QualifiedPacketCableQualifiedDOCSIS2 0A TDMA 更好更高容量 密度和扩容能力更好特征更可靠的软件和硬件更快Wideband 3 0DSshippingfor1yearStability featurevelocity quicktime 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 LeverageVideo DataQAMToday shardwaregoodformanyyearsLong term industry slowestcost per bit uBR10012 3 0BronzeQualified 增强的RF前端A TDMA支持板载频谱分析硬件DenseConnector5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DOCSIS1 x 2 0和3 0Euro DOCSIS1 x 2 0和3 0 uBR10012 MC5x20U MC5x20H uBR10012 MC5x20U MC5x20H uBR7246VXR 7225VXR MC28U线卡 uBR7246VXR 7225VXR MC88V线卡 uBR7246VXR 7225VXR MC88V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TroubleShooting 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 4MHz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 下行端口覆盖用户数量下行端口有效输出速率DOCSIS2 0 38Mbps Channel 8MHz 64 QAMDOCSIS3 0 38Mbps Channelx4 8MHz 64 QAM在线用户 最大覆盖用户x30 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SNR 25dB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CMTS相关产品介绍CMTS系统规划建议基本操作培训TroubleShooting 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 Timedivisionmultiplexing TDM AllocatingtimeonthesamemediaFramerelayisTDM频分复用 Frequencydivisionmultiplexing FDM AllocatingfrequencyspectrumonthesamemediaFMradiobroadcastingusesFDM FDMSignal TDMSignal 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 CableModem Downstream Upstream CMTS和CM 上行和下行信道 CableModem上线流程 Tuning CableModem上线流程 Ranging CableModem上线流程 Connection CableModem上线流程 Conf Reg CPEDataFlow Mapping控制 配置CMTS CMTS配置步骤 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AllinOne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 DOCSIS2 0 配置Modulation profileModulation profile主要描述上行链路的调制方式等参数Router config cablemodulation profile221配置上行信道的中心频点Router config interfacecable3 0Router config if cablebundle1 注 IPDomain Router config if cableupstream0connector0Router config if cableupstream0frequency3900000配置上行信道docsis mode 时分复用方式 Router config if cableupstream0docsis modeatdma配置上行信道带宽Router config if cableupstream0channel width3200000注 上行通道带宽可以设置为200KHz 400KHz 800KHz 1600KHz 3200KHz 6400KHz配置上行信道输入电平Router config if cableupstream0power leveldBmV 配置上行信道 续 上行信道配置方法 DOCSIS2 0 配置上行信道的modulation profileRouter config if cableupstream0modulation profile221激活上行信道Router config if nocableupstream0shutdown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 frequency hopping 功能 跳频功能通过Spectrum group功能实现 命令如下 Router config if cablespectrum groupgroup number timedayhh mm ss frequencyupstream frequency dBmV 配置方法如下 Router config cablespectrum group20frequency29000000Router config cablespectrum group20frequency33000000Router config interfacecable3 0Router config if cableupstream0spectrum group20 配置上行信道 续 上行信道配置方法 DOCSIS2 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 cableload balancegroup1thresholdload1enforceRouter config cableload balancegroup1thresholdloadminimum1Router config cableload balancegroup1policyus groups across dsRouter config cableload balancedocsis enable端口配置 Router config interfacecable3 0Router config if cableload balancegroup1 配置上行信道 续 上行信道配置方法 DOCSIC3 0 在DOCSIS3 0中上行信道参数配置略有不同 具体配置如下 Router config interfaceCable1 0Router config if downstreamIntegrated Cable1 0rf channel0 3upstream0 3 注 MACDomain Router config if cablebundle1 注 IPDomain Router config if cableupstreambonding group1 配置上行信道 续 上行信道配置方法 DOCSIC3 0 除上述配置外 在DOCSIS3 0中还增加了如下配置 Wideband CableIntegrated Cable具体配置方法如下 配置Wideband CableRouter config interfaceWideband Cable1 0 0Router config if cablebundle1Router config if cablebonding group id1Router config if cablerf channel0bandwidth percent80Router config if cablerf channel1bandwidth percent80Router config if cablerf channel2bandwidth percent80Router config if cablerf channel3bandwidth percent80配置Wideband CableRouter config interfaceIntegrated Cable1 0 0Router config if cablebundle1Router config if cablerf bandwidth percent20 配置下行信道 下行信道配置方法 DOCSIS2 0 配置下行信道channel idRouter config interfaceCable3 0Router config if cabledownstreamchannel id0配置MPEG帧格式 可选择annexA annexBRouter config if cabledownstreamannexB配置下行信号调制方式 可选择64 qam 256 qamRouter config if cabledownstreammodulation64qam配置下行信道中心频率Router config if cabledownstreamfrequency53000000配置交织深度 可选参数8 16 32 64 128Router config if cabledownstreaminterleave depth32配置下行RF输出的功率Router config if cabledownstreamrf power52激活Cable接口Router config if noshutdown 下行信道配置方法 DOCSIS3 0 DOCSIS3 0的配置内容与DOCSIS2 0相同 但配置方法略有不同 下面是DOCSIS3 0的下行信道配置方法 配置下行信道channel idRouter config controllerIntegrated Cable1 0Router config if rf channel0cabledownstreamchannel id1配置下行信道中心频率 MPEG帧格式 信号调制方式和交织深度Router config if rf channel0frequency530000000annexBmodulation64qaminterleave12注 MPEG帧格式 annexA和annexB信号调制方式 64 QAM和256 QAM配置下行RF输出的功率Router config if rf channel0rf power52启用Cable接口Router config if norf channel0shutdown注 由于DOCSIS3 0允许在一个物理端口中捆绑4个下行信息 因此配置时需要明确逻辑下行信道 如rf channel0 rf channel1等 配置下行信道 续 配置DHCP服务 DHCP配置步骤 配置DHCP服务 如需 DHCP服务器应该至少包含两个部分 CM和CPE DHCP服务器可以第三方提供 CM的DHCP服务器应包括的信息 地址池缺省路由CM配置文件名TFTP服务器地址时钟服务器 ToD 地址地址租期例 配置CM的DHCP服务器Router config ipdhcppoolcm platinumRouter config if network10 1 4 0255 255 255 0Router config if bootfileplatinum cmRouter config if next server10 1 4 2 注 IPaddressofTFTPserverwhichsendsbootfile Router config if default router10 1 4 2Router config if option4ip10 1 4 2 注 IPaddressofToDserver 可由第三方提供 Router config if lease700 配置DHCP服务 续 DHCP配置步骤 配置DHCP服务 如需 DHCP服务器应该至少包含两个部分 CM和CPE DHCP服务器可以第三方提供 CM的DHCP服务器应包括的信息 地址池缺省路由DNS服务器地址地址租期例 配置CPE的DHCP服务器Router config ipdhcppoolhostRouter config if network199 199 0 0255 255 0 0Router config if default router199 199 0 1Router config if dns server199 199 1 1199 199 1 2Router config if lease700 配置DHCP服务 续 DHCP配置步骤 配置DHCP代理Router config interfaceBundle1Router config if ipaddress10 1 4 1255 255 255 0Router config if ipaddress199 199 0 1255 255 255 0secondaryRouter config if cabledhcp giaddrpolicyRouter config if cablehelper address10 1 4 2cm platinumRouter config if cablehelper address199 199 0 2host 配置TFTP服务 TFTP配置步骤 TFTP服务器可以直接在DHCP配置中指定外部TFTP服务器 也可以在CMTS上配置 如果使用CMTS为TFTP服务器 其配置如下 注意 如果使用CMTS作为TFTP服务器 首先需要将配置文件拷贝到路由器中 然后在开始配置TFTP服务器配置TFTP会话数目为无限制 如需 Router config serviceudp small serversmax serversno limit配置TFTP服务Router config tftp serverslot0 silver cmaliassilver cm启动TFPT服务Router config tftp serverserver 配置CM文件 CM文件配置步骤 CM配置文件可由CMTS产生 但一般情况下由外埠工具生成 以下是使用CMTS生成CM文件的过程 CM文件中包含的信息UpstreamPacketClassificationDownstreamPacketClassificationUpstreamServiceFlowDownstreamServiceFlowCM配置文件例子Router config cableconfig fileplatinum cmRouter config service class1max upstream1000Router config service class1guaranteed upstream100Router config service class1max downstream10000Router config service class1max burst1600Router config cpemax10Router config timestamp说明 如上配置文件表示 最大上行带宽是1Mbps 保证的上行是100Kpbs 最大下行带宽是10Mbps 并且允许带10个CPE设备 配置ToD服务 ToD服务配置步骤 ToD服务器可以直接在DHCP配置中指定外部ToD服务器 也可以在CMTS上配置 如果使用CMTS为ToD服务器 具体配置如下 启动ToD服务Router config cabletime server 配置端口 端口配置步骤 Bundle端口Bundle端口是CMTS特有的端口类型 负责将HFC网络转换成IP网络 在Bundle端口上需要配置如下参数 IP地址 CM段 IP地址 CPE段 DHCP策略 DHCP代理 配置过程如下 Router config interfaceBundle1Router config if ipaddress10 1 4 1255 255 255 0 CM所属的DHCP服务中所指定的缺省路由地址 Router config if ipaddress199 199 0 1255 255 255 255 0secondary CPE所属的DHCP服务中所指定的缺省路由地址 Router config if cabledhcp giaddrpolicy 使CM和PC到自己所属的DHCP地址池中获取地址 Router config if cablehelper address10 1 4 2cm platinumRouter config if cablehelper address199 199 0 2host 配置端口 续 端口配置步骤 Loopback端口如果使用CMTS作为DHCP TFTP和ToD服务器 则还需要配置loopback地址 具体配置如下 Router config interfaceloopback1Router config if ipaddress10 1 4 2255 255 255 0 供CM访问的地址 Router config interfaceloopback2Router config if ipaddress199 199 0 2255 255 255 255 0 供CPE访问的地址 配置路由 根据实际需要配置路由策略 小结 DOCSIS2 0的配置 All in One 配置Modulation profile上行信道信号调制方式配置上 下行信道参数InterfaceCable上行 channel id 中心频率 带宽 DOCSIS MODE及输入电平 并激活端口下行 中心频率 调制方式 输出电平 MPEG帧格式及交织深度 并激活端口配置DHCP服务 配置TFTP服务 配置CM配置文件 配置ToD服务 配置端口InterfacebundleIP地址 Cablehelper address dhcp策略Interfaceloopback IP地址配置路由策略 小结 DOCSIS3 0的配置 All in One 配置Modulation profile上行信道信号调制方式配置上 下行信道参数ControllerIntegrated Cable下行 中心频率 调制方式 输出电平 MPEG帧格式及交织深度 并激活端口InterfaceCable上行 channel id 中心频率 带宽 DOCSIS MODE及输入电平 并激活端口InterfaceWideband cableInterfaceintegrated cable配置DHCP服务 配置TFTP服务 配置CM配置文件 配置ToD服务 配置端口InterfacebundleIP地址 Cablehelper address dhcp策略Interfaceloopback IP地址配置路由策略 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TroubleShooting 主要内容 RegistrationandProvisioningStatusConditionsinit r1 modemsentinitialranginginit r2 modemisranginginit rc rangingcompleteinit d dhcprequestreceivedinit i dhcpreplyreceived IPaddressassignedinit t TODrequestreceivedinit o TFTPrequestreceived CableModemStatusInformation NonerrorStatusConditionsofflinemodemconsideredofflineonlinemodemregistered enabledfordataonline d modemregistered butnetworkaccessfortheCMisdisabledonline pk modemregistered BPIenabledandKEKassignedonline pt modemregistered BPIenabledandTEKassignedexpire pk modemregistered BPIenabled KEKassignedbuthasexpiredexpire pt modemregistered BPIenabled TEKassignedbuthasexpired CableModemStatusInformation ErrorStatusConditionsreject m modemdidattempttoregister refusedduetobadMICreject c modemdidattempttoregister refu