肖峻峰[1]2003年在《HFC网络中上行带宽分配算法的研究》文中研究指明随着计算机技术和数字技术的高速发展，当今社会已进入信息时代。人们对高速数据业务和视频业务的迫切需求正在不断增加，宽带化和IP化成为新一代电信网的基本特征，叁网合一成为未来网络发展的趋势。而HFC(Hybrid Fiber/Coax)网络作为PSTN、计算机网络和有线电视网络的融合物得到了越来越多的关注和研究。由于HFC网络特有的星型与树枝型相混合的拓扑结构以及它的上下行非对称特性，使得HFC网络中上行带宽分配算法的研究成为了国际国内研究的热点。论文作者查阅了大量文献，分析了HFC网络的频谱划分、拓扑结构、信道特点。在对DOCSIS协议中上行信道描述部分的分析基础上，对上行信道的带宽分配算法进行了深入的研究。论文以增大时隙吞吐量、减小网络时延为目标，分析了前人提出的各种算法，在理论推导的基础上，得出了时隙吞吐量S和到达网络的请求分组数及分配的竞争时隙数之间的关系，并由此提出了一种基于对请求分组到达率λ估值进行带宽分配的算法。同时，还对请求分组到达率λ的估值算法进行了分析和研究，提出了一种简洁有效的估值算法。通过理论分析和实验仿真，确定了在一般情况及重负载下的冲突系数的取值，以及样本窗口值的大小。论文还分析了在该带宽分配算法影响下的请求分组访问延迟，发现请求分组访问延迟受竞争时隙数的影响不大，而是与MAP帧所描述的上行时间段的长短有关。对于数据时隙的分配，采用了最简单的先来先服务（FCFS）算法。通过构建排队模型，计算排队延迟，分析了服务窗口大小对数据分组访问延迟的影响。以减小访问延迟为前提，在保证网络稳定的条件下，确定了服务窗口值大小，并进行了仿真。从仿真结果可以看出，该算法能有效地提高时隙吞吐量，并且通过合理的设置服务窗口值大小，能有效地减小请求分组和数据分组的访问延迟。
董均[2]2005年在《HFC网络中数据业务的QoS技术研究》文中研究指明双向HFC网络的树状拓扑结构,决定了下行通信是一点对多点的广播信道,上行通信是多点对一点的共享信道。并且由于上、下行信道在频段上相互隔离,处于分支节点处的用户设备无法监听上行信道上的信号,也就无法检测共享信道的使用冲突,因此它们对上行共享信道的使用完全是随机的、异步的。当有多个用户同时上行发送数据时,便会产生冲突。在这种情况下,建立一套有效的上行信道管理机制,是在HFC网络中提供双向数据业务的基础。DOCSIS协议在HFC网络中的广泛应用,使其已成为事实的标准。DOCSIS协议中对上行信道进行时分复用。上行信道被划分为一个个连续的微时隙(mini-slot)。并通过“请求-授权”机制对它们作出分配。这种机制能够较好地协调各个CM的上行信道接入,以减少数据冲突,提高上行信道带宽利用率。但它不能很好地保证实时业务(如VoIP,视频会议等)的QoS。为了在HFC网络中更好地支持实时数据业务的QoS,DOCSIS定义了五种QoS业务流类型,即UGS,UGS-AD,rtPS,nrtPS以及BE业务流。本文主要研究了DOCSIS协议中的UGS业务流与rtPS业务流,它们分别为实时CBR、VBR数据流提供QoS服务。主要工作包括:1.提出了一种UGS业务流的接入允许控制算法,以降低多个UGS业务流之间的QoS冲突,提高服务质量。同时提出了一种UGS业务流的带宽分配策略,通过仿真发现,该策略可以为多个UGS业务提供有效的带宽分配方案,减少QoS冲突概率。2.在分析了DOCSIS协议中rtPS业务流的QoS机制与实时VBR数据流特点的基础上,针对实时VBR数据流提出了一种主动授权与捎带请求相结合的QoS支持方案,PUGS。通过性能分析,PUGS在上行信道平均带宽利用率,以及实时VBR数据流的平均时延性能等方面,较rtPS有一定改善。3.分析并给出了竞争时隙吞吐量的计算公式,在此基础上介绍了提高竞争时隙吞吐量,减少数据冲突概率的几种方法。
尹恒[3]2015年在《C-DOCSIS上行业务流调度策略研究》文中研究表明“叁网融合”概念和相关国家战略的提出,使得中国的广电网络遇到前所未有的发展和转型机遇。一方面要面对来自视频点播业务等新兴OTT业务对广电传统市场的挑战,另一方面还有面对传统电信运营商大力发展光接入网的围追堵截,中国的广电运营商必须利用同轴电缆的巨量资源优势,大力发展大带宽高质量的宽带接入技术。C-DOCSIS正是这样一种极有潜力的技术,未来也有挑战光接入技术的可能。要完成这样的宏大目标,必须克服HFC网络固有的先天缺陷——高延时、上下行带宽不对称、上行带宽不足。而这正是本课题要解决的问题,以及研究的意义所在——提高C-DOCSIS上行传输性能。本文从HFC网络的演进入手,分析其网络特点,然后对C-DOCSIS标准进行分析,特别对其中的C-DOCSIS上行业务流调度机制和五种基本的上行业务流类型进行了深入研究。在此基础上,研究五种基本的业务流调度类型中实时业务流和非实时业务流的可行调度算法,以及适合C-DOCSIS的合理高效的队列管理算法。提出CMC和CM中上行业务流调度的可行策略,并对其进行了实验验证和分析。最后证明本文提出的上行业务流调度策略有效提高了HFC树形结构网络共享上行信道的带宽利用率,降低了实时业务的延时,并减少了非实时业务的丢包,是一种可行且高效的调度策略。
马俊康[4]2005年在《基于DOCSIS的HFC宽带网上行信道关键技术研究》文中进行了进一步梳理当今社会已经进入了信息社会,对信息的获取和传送方式提出了极高的要求。传统的电话接入网方式已经很难再继续满足日益增长的带宽需求了,HFC 宽带接入网正在成为一大主流。它具有覆盖面广和带宽资源丰富的特点。DOCSIS 协议在HFC 网络中应用广泛,使其已成为事实的标准。由于HFC 宽带接入网的结构特点,上行信道是多点对单点的通信,并且采用了时分复用和带宽请求/授权机制,所以存在一系列的技术难点。上行信道长期以来一直备受重视,是HFC 宽带接入网络技术中的研究热点。本文对基于DOCSIS的HFC宽带接入网上行信道的几个关键技术做了详细的研究,主要分成叁个部分:(1)分析了上行信道存在的主要问题,提出了对HFC 网络的改进,从而使CMTS 具有了检测冲突的能力。设计了基于冲突检测的竞争解决算法,可以根据冲突的剧烈程度,调整回退窗口的大小,有效地减少冲突,以适应用户数目的不断变化。(2)研究了冲突解决和接入延时之间的矛盾问题。设计了基于优先级的冲突解决算法,成功解决了这一矛盾。本算法使高优先级用户获得了低延迟的接入。按照优先级的高低,既保障了高优先级用户的冲突解决和首次接入,又尽可能地服务于低优先级用户。(3)分析了竞争时隙和数据时隙之间存在的互动关系。根据这个关系,设计了动态的时隙分配算法,验证了该关系在网络运作中的实际作用。
于全明[5]2003年在《HFC宽带接入网络MAC层的研究》文中研究说明随着以互联网的商业化为标志的信息时代的到来，网络在人们生活中的地位越来越重要。人们已经不再满足只能传输文字和图片的窄带业务，而是渴望得到更丰富的多媒体信息。有线电视HFC网络具有宽带、高质量和覆盖范围广等特点，从而作为一种新的接入方式，具有无可比拟的优势。 有线电视网络是高效廉价的综合信息网络，具有频带宽、成本低、容量大、多功能、双向性、抗干扰能力强、支持多种业务和连接千家万户的优势，它的发展为信息高速公路的发展打下了基础，有着巨大的发展潜力。 国外的思科等国际公司已经实现了HFC宽带接入技术，并将其产品化。我国宽带接入网的基础建设已基本完成，但是核心设备和相关技术仍然来自国外厂商。为实现宽带接入网技术及其产品的国产化，降低成本，保障通信安全。国内厂商纷纷投入大量的人力、物力来解决这些问题。大显集团是国内较早进入该领域的厂商之一。本课题是大显集团宽带接入网项目中的一个模块。主要研究了HFC网络MAC层及其相关协议。对这种宽带接入方式的关键部分MAC层进行了分析和讨论。并较详细介绍了MAC层的原理和协议。研究了采用截断二进制退避算法的基站接入过程，得出了基站随机接入算法的吞吐量特性曲线。 对MAC层协议建立离散时间的马尔可夫链模型，推导了系统吞吐量表示式。讨论了上行信道采用S-CDMA调制方式的性能曲线。采用S-CDMA调制方式对于克服上行信道的干扰等问题具有重大的意义。分析了采用S-CDMA调制方式中一个和多个基站对系统吞吐量的影响。以上的研究工作为大显集团实现HFC宽带接入工程的实施提供了相对较优的参数和理论依据，具有实用价值。
刘政林, 徐重阳[6]2002年在《基于HFC网络传输数据业务的研究》文中认为本文介绍HFC网络的拓扑结构、逻辑结构和HFC网络特性,当前利用有线电视网络传输数据业务的协议及研究现状以及未来的趋势,并比较了DOCSIS和IEEE802.14协议的特性。
许可[7]2004年在《CMTS双下行信道技术研究》文中指出随着社会生产力的巨大发展，信息在社会中的地位同益重要，人类社会正逐步进入信息社会，信息行业将成为21世纪全球第一大产业。为了支持层出不穷的高速宽带的新业务，人们对宽带网络进行了不懈的研究。由于宽带光纤通信技术的高速发展和实用化，使得信息高速公路的核心网技术发展非常迅速，骨干网已经具备了极高的传输带宽和交换能力。相比之下，接入网技术发展却相对滞后，这已成为现代信息高速公路的瓶颈。为了解决宽带信息高速公路“最后一公里”的业务接入，宽带综合业务接入网成为近年来研究的热门领域，各种接入新技术层出不穷，HFC网络正以其独特的带宽优势得到了越来越多的关注和研究。 本论文首先对HFC网络的拓扑结构、频谱分布、提供的新业务、国内外发展现状、作为宽带接入网所具有的优势、宽带接入网的标准、目前存在的问题及解决方案等方面进行了简要的探讨，然后重点对HFC网络内进行高速数据通信的国际标准DOCSIS协议进行了细致的分析，掌握了DOCSIS协议栈、与MAC子层的交互作用、MAC层的工作机制、CMTS与CM的交互作用等内容，为课题的实现做好了理论知识的准备。 在对DOCSIS协议进行充分学习和分析的基础上，指出了目前实际工作中单下行信道的弊端，讨论了双下行信道的实现方法，包括DOCSIS协议的支持、实现双下行信道的具体方案、双下行信道中涉及的问题及对应解决方案、双下行信道系统中CMTS和CM间的交互作用等几个方面。论文还对课题实现所基于的软硬件平台进行了简要的介绍，这些知识是课题能否实现的基础，也是实现课题所必备的知识。 论文的另一重点在于双下行信道CMTS中的信道切换的研究和时间戳同步程序设计。信道切换的研究重点在于引起信道切换的原因，分析了引起信道切换的原因之后才能对信道切换的过程进行分析和设计。时间戳同步重点在于使得两个下行通道的时间戳是同步的，上行同步可以从两个下行通道中的任意一个获得，所有的上行可以与任何一个下行通道相关联。然后对该问题进行讨论，给出了具体的解决方案以及程序实现。最后给出了设备的试验运行情况。
徐晓雷[8]2006年在《HFC网络双向对称传输关键技术的研究》文中研究表明在互联网高速发展的今天，互联网宽带接入技术层出不穷，其主流两大接入技术是电话线运营商采用的ADSL接入技术和广电运营商所采用的CM(cable modem，同轴电缆调制解调器)接入技术。本文侧重于研究CM的宽带接入方式的关键技术。目前对于各个运营商来说，随着竞争的加剧，所有的电信业务进一步放开，已经不能找到一种或几种能够让绝大多数人接受的业务形式，都试图用自己已有的网络进行多业务的开展，用多种业务来捆绑用户，提供用户的忠诚度。要达到以上的目标其中的两个条件是必须具备的。第一，是需要运营商有一张能够为用户提供优质服务的网络；第二，是能够在一张网络上提供数据、语音、视频等多种业务。从而实现在业务上的“叁网合一”。这样不仅能够节省运营商在网络建设以及扩容上的开销，而且对于用户来说更能够只接入一根线缆就能够解决自己所有的日常所需，减少了麻烦也节省了用户室内的空间，不需要用户在家中频繁的布放电缆。本文针对于如何进一步提高HFC(Hybrid Fiber Coax,光电混合)网络稳定性进行了研究。由于HFC固有的树型结构以及它通信的共享方式，使整个信道产生了噪声汇聚——即“漏斗效应”。为了尽量降低噪声的影响，采用S-CDMA的方式替代从前的TDMA的方式，提高CMTS(Cable Modem Terminal System，电缆调制解调器终端系统)抵抗噪声的能力，在同等信噪比的情况下具有更低的误码率，从而提高信道的利用率，增强其对噪声的抵抗能力。在HFC网络中提供QoS(Qualify of Service，服务质量)保证是本文的另一个研究要点。在CM的数据业务中从前的方式均是“尽力而为”的传递标准，并没有对相应的业务进行优先级的划分。这样就严重制约了在CM上进行多种实时业务的开展(例如：VOIP业务、IPTV业务等)。通过建立对QoS的支持以及相应的MIB(Manager Information Batabase，管理信息库)库，使CM具有区分业务等级的功能，进一步提高了CM对实时业务的支持能力。
王齐[9]2006年在《EPON中的MAC协议研究及上行接入算法的实现》文中研究指明接入网是整个电信网最具有技术挑战性的区域之一。为了满足用户对带宽日益增长的要求,实现接入网的高速化、宽带化和智能化,各种接入技术层出不穷,如LAN、xDSL、Cable Modem、PLC(电力线上网)等等,然而被认为最有前途的是光接入技术。无源光网络(PON)由于其易维护、高带宽、低成本等优点成为光接入网中的佼佼者,它是通过单一平台综合接入语音、数据、视频等多种业务的理想物理平台。以太无源光网络(EPON)是数据链路层的以太网技术和物理层的PON技术的完美结合。EPON技术中,MAC协议是一项非常关键的技术,长期以来备受研究者的关注。EPON以MAC控制子层的MPCP机制为基础,完成ONU的自动加入、注册,通过MPCP协议实现多个ONU的上行接入带宽分配。上行接入带宽分配算法是目前国内外研究的热点。如何设计一种公平、高效、支持不同业务QoS的上行接入带宽分配算法是无源光网络实现综合接入的关键。本文首先从提高系统的带宽利用率的角度出发,充分利用网络流量的自相似特性,提出了一种能有效地提高系统上行带宽利用率的动态带宽分配算法TGOGT。TGOGT算法采取把ONU分成两组,为每组ONU设定“阀值带宽”,两组ONU轮流请求授权,随着网络负载情况的变化,OLT改变对ONU中各个队列的授权方式。然后根据运营商的实际需要,提出另一种基于服务等级协议(SLA)的算法SB-DBA。SB-DBA算法在保证系统公平性的前提下,按照不同ONU的SLA为各个ONU设定相应的最小保证带宽和剩余带宽分配加权因子,ONU上报多个队列请求值,OLT在分配带宽时选择最合适的请求值。TGOGT算法和SB-DBA算法都为最高优先级的语音业务提供了稳定的带宽,并保证了ONU内部各种不同业务的QoS。通过用OPNET仿真软件对系统建模仿真,TGOGT算法能够有效地提高系统的上行带宽利用率;SB-DBA算法中的各个ONU中的队列时延值随SLA的不同而变化。仿真结果验证了这两种算法的可行性,达到了实验目的。
朱健军[10]2001年在《HFC网络的全数字接收技术和MAC层研究》文中提出用户接入网已成为了B-ISDN和信息高速的“瓶颈”问题。混合光纤／同轴电缆(HFC)网络是目前很有竞争力的宽带用户接入技术之一，有望解决信息高速公路的“最后一公里”问题。 HFC网络的关键在于上行信道多址接入技术。这需要解决两个主要问题：(1)设计合理有效的MAC协议，以解决多用户共享系统带宽资源问题；(2)物理层的突发模式传送技术。采用全数字接收技术可以减少突发接收机的前导字开销，从而提高信道传送效率，并且接收机的全数字化实现可以提高接收机的稳定性、兼容性和可重复性，具有很好的经济效益。本文的研究工作就是针对上述问题展开的。 第一章：回顾了HFC网络的发展背景、历史和现状。介绍了HFC网络上行信道的特性。概述了突发模式传送和全数字接收技术。 第二章：系统而全面地论述了全数字接收机的基本理论和实现方法问题。首先分析了数字化前端的模拟预滤波、采样率和中频配置等问题。深入研究了全数字极大似然最佳接收机的算法和结构。指出，全数字极大似然最佳接收机算法中包含非因果操作，是复杂、不可物理实现的，但是它可以作为次最优可实现算法和结构的基础。接着，详细分析了获得全数字接收机的可实现算法和结构的两种途径。深入讨论和研究了全数字接收机中的特殊问题—插值滤波器的设计和控制问题。指出全数字接收机采用多项式内插函数的主要理由是多项式插值滤波器易于硬件实现。最后给出一种新的多项式插值滤波器设计技术。 第叁章：讨论了在多址接入信道上，往往需要实现的两极同步：网络同步和突发同步，并深入研究了突发同步问题。详细分析了全数字突发模式载波和位时钟同步技术。以多址接入信道上广泛采用的QPSK调制信号为模型，给出一类特定图案的前导字及基于该前导字的全数字突发模式快速同步参数恢复算法。同时，也给出了一种全数字无前导字突发模式PSK信号解调方案。讨论了HFC网络上行多址接入信道的特性和各种抗干扰技术，给出了基于MCNS协议的HFC网络上行多址接入信道全数字突发模式发射和接收机的具体实观。 第四章：讨论了适合HFC网络上行信道的两种多址接入技术：TDMA／FDMA和CDMA。深入研究了基于TDMA／FDMA的HFC网络MAC技术。分析比较了IEEE 802.14和MCNS协议的性能。详细研究了HFC网络用户站点加入过程。研究了HFC网络的DS-CDMA上行多址接入技术，主要是物理层方面要解决的一些问题。
参考文献：
[1]. HFC网络中上行带宽分配算法的研究[D]. 肖峻峰. 重庆大学. 2003
[2]. HFC网络中数据业务的QoS技术研究[D]. 董均. 电子科技大学. 2005
[3]. C-DOCSIS上行业务流调度策略研究[D]. 尹恒. 武汉邮电科学研究院. 2015
[4]. 基于DOCSIS的HFC宽带网上行信道关键技术研究[D]. 马俊康. 电子科技大学. 2005
[5]. HFC宽带接入网络MAC层的研究[D]. 于全明. 大连海事大学. 2003
[6]. 基于HFC网络传输数据业务的研究[J]. 刘政林, 徐重阳. 有线电视技术. 2002
[7]. CMTS双下行信道技术研究[D]. 许可. 重庆大学. 2004
[8]. HFC网络双向对称传输关键技术的研究[D]. 徐晓雷. 哈尔滨工程大学. 2006
[9]. EPON中的MAC协议研究及上行接入算法的实现[D]. 王齐. 电子科技大学. 2006
[10]. HFC网络的全数字接收技术和MAC层研究[D]. 朱健军. 浙江大学. 2001
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