Martin Højriis Kristensens hjemmeside

Docsis standarden

Offentliggjort 13/09-07 af makr (version: 1.6) i Internet
Peter Tirsek har skrevet følgende meget udførlige gennemgang af Docsis standarden der bruges til at overføre internet via antennekabler



"Peter Tirsek" <usenet-spamtrap@tirsek.com> skrev i en meddelelse news:Pine.LNX.4.33.0112221049120.20302-100000@wolfie.tirsek.com
> On Fri, 21 Dec 2001, Jens wrote:
>
> > [...] downstream datatrafik på et kabel-TV netværk har en samlet
> > kapacitet på ca. 40 Mbit/s, såfremt DOCSIS standarden benyttes.
>
> Lige lidt ekstra info:
>
> Downstream kan køres med to modulationstyper, 64-QAM og 256-QAM. Den
> sidstnævnte giver mulighed for ca. 33% højere hastighed indenfor næsten
> samme lag-1 båndbredde (frekvensallokering på kablet), men den sætter
> derved også meget større krav til kvaliteten af antenneanlægget,
> hvilket gør at de fleste operatører formodentlig kører med 64-QAM
> modulation i stedet for 256-QAM.
>
> Dette giver følgende downstream hastigheder:
>
> Med 64-QAM sendes der 6 bits pr. symbol og med en symbolhastighed på
> 5.056941 Msps (millioner symboler pr. sekund). Dette giver en rå data-
> båndbredde på 6 * 5.056941 = 30.34 Mbps. Derudover kommer fejl-
> korrektion og MPEG transport stream overhead (det er her, MPEG kommer
> ind i billedet, og ikke ifm. komprimering).
>
> Fejlkorrektionsoverhead udgør 16 bytes FEC pr. 188 bytes (fast længde)
> MPEG transport stream payload, hvilket giver en udnyttelse på 188 / 204
> = ca. 92%. Derudover er der en 4-byte header inden i den 188-bytes MPEG
> pakke, hvilket nedsætter den reelle payload til kun at være 184 / 204
> = ca. 90%.
>
> Med de 30.341646 Mbps pre-FEC båndbredde fra før får vi altså en samlet
> downstream båndbredde på 6 * 5.056941 * 184 / 204 = 27.37 Mbps
> post-FEC.
>
>
> Med 256 QAM sendes der 8 bits pr. symbol med en symbolhastighed på
> 5.360537 Msps, hvilket giver 8 * 5.360537 = 42.88 Mbps pre-FEC og
> 8 * 5.360537 * 184 / 204 = 38.68 Mbps post-FEC.
>
>
> Hvis man benytter EuroDOCSIS er tallene en smule anderledes. Her
> anvendes en bredere lag-1 båndbredde (8 MHz channel spacing i forhold
> til DOCSIS' 6 MHz), hvilket også giver mulighed for større data-
> båndbredde.
>
> Med 64-QAM: 6 bits pr. symbol og 6.952 Msps = 41.71 Mbps pre-FEC og
> 37.62 Mbps post-FEC.
>
> Med 256-QAM: 8 bits pr. symbol og 6.952 Msps = 55.62 Mbps pre-FEC og
> 50.16 Mbps post-FEC.
>
>
>
> Selvom det lyder alle tiders med de højere og højere tal, er realiteten
> nok, at de fleste kører amerikansk DOCSIS (udstyret er billigere), og
> med 64-QAM (giver færre problemer pga. mindre krav til signal-
> kvaliteten), er en DOCSIS downstream kanal altså reelt på ca. 27 Mbps.
>
>
> > Tilsvarende er gældende med upstream datatrafik, som har en samlet kapacitet
> > på ca. 10 Mbit/s.
>
> Igen afhænger dette af, hvilken af de forskellige muligheder, som
> operatøren vælger. Upstream kan køre med fem forskellige symbol-
> hastigheder, 160, 320, 640, 1280, og 2560 ksps, og med to forskellige
> modulationsformer, QPSK og 16-QAM. Igen gør det sig gældende, at højere
> symbolhastigheder og bedre modulationsformer giver en større data-
> båndbredde, men stiller også større krav til antenneanlæggets kvalitet.
>
> QPSK giver 2 bits pr. symbol, og 16-QAM giver 4 bits pr. symbol. Dette
> giver følgende muligheder for upstream båndbredde, før fejlkorrektion:
>
> ----------- ------------ ------------------------
> | Symbol- | Lag-1 | Pre-FEC båndbredde med |
> | hastighed | båndbredde | QPSK 16-QAM |
> ----------- ------------ ----------- ------------
> | 160 | 0.2 MHz | 0.26 Mbps | 0.64 Mbps |
> | 320 | 0.4 MHz | 0.64 Mbps | 1.28 Mbps |
> | 640 | 0.8 MHz | 1.28 Mbps | 2.56 Mbps |
> | 1280 | 1.6 MHz | 2.56 Mbps | 5.12 Mbps |
> | 2560 | 3.2 MHz | 5.12 Mbps | 10.25 Mbps |
> ----------- ------------ ----------- ------------
>
> Default (i hvert fald for Cisco CMTS[1]'er) er 1280 ksps med QPSK
> modulation, eller 2.56 Mbps pre-FEC pr. upstream kanal. På grund af den
> mere begrænsede upstream-kapacitet, er det ikke unormalt at CMTS'en er
> udstyret med flere upstream porte pr. downstream port, typisk i
> forholdet 4:1, 6:1, eller 8:1.
>
> Fejlkorrektion og overhead på upstream afhænger af, hvilken type data
> der sendes (brugerdata eller interne DOCSIS data), samt hvordan CMTS'en
> er sat op.
>
>
> > Der bliver benyttet diverse komprimeringsmetoder, som jeg ikke kender, mener
> > dog at have hørt at MPEG2 bliver benyttet.
>
> Der benyttes ikke data-komprimering som sådan. Det kræver simpelt hen
> for meget processor-kapacitet at real-time komprimere førnævnte op-til-
> 50 Mbps.
>
> I DOCSIS version 1.1 kan der dog foretages det, der hedder Payload
> Header Suppression på upstream, hvor kabelmodemet undlader at sende
> visse data fra IP-headeren, hvorefter CMTS'en genindsætter de manglende
> data inden pakken sendes videre ud i nettet.
>
>
> > > Hvad er hastigheden på tv nettet så og radio nettet?
> > Det ved jeg ikke, men er sikker på at der er nogle kyndige på området der
> > kan svare dig på det. Jeg har hørt at man idag med digitalteknik kan presse
> > ca. 3-4 kanaler ind på én analog kanals plads.
>
> Det er jo svært at tale om "hastighed" på en analog TV-kanal, som
> Scorpio vist spørger om. Her skal vi jo ned på et helt andet lag, end
> vi normalt taler om ved datatransmission, så de er ikke særlig nemme at
> sammenligne.
>
> Dog kan man sige, at en TV-kanal fylder SVJH ca. 7 MHz, og på den
> båndbredde (MHz-båndbredde, ikke Mbps-båndbredde) kan du have en af
> førnævnte 27, 38, 37, eller 50 Mbps datakanal. Det er dog ikke en fair
> sammenligning at konkludere, at en TV-kanal så fylder f.eks. 27 eller
> 50 Mbps, fordi den i denne form er analog - ikke digital.
>
>
> Med digital-TV bliver tingene lidt mere sammenlignelige (og sikkert
> også tilsvarende mere forvirrende). Et MPEG2 komprimeret TV-signal
> fylder typisk fra 4-8 Mbps alt efter kvaliteten. DVB (Digital-TV
> standarden, der benyttes i Europa) ligger transmissionsmæssigt set tæt
> op ad EuroDOCSIS, så hvis vi siger, at vi har 37 Mbps datakapacitet på
> een analog TV-kanals plads, giver det altså plads til 4-9 digitale TV-
> kanaler på samme plads som een analog.
>
>
>
> [1] For de uindviede: CMTS = Cable Modem Termination System, hvilket er
> betegnelsen for det centraludstyr (i kabel-TV verdenen oftest
> kaldet hovedstations- eller headend-udstyr), der styrer alle
> kabelmodems.
>
> --
> Med venlig hilsen | På Usenet udtaler jeg mig udelukkende som
> Peter Tirsek | privatperson, og ikke på vegne af min
> | arbejdsgiver, Telia Stofa A/S, eller noget
> | andet selskab i Telia familien.
>