一、有线电视宽带网概述
　　1 有线电视宽带网建设的目标
　　传统的有线电视系统是一个广播系统，即前端发出的电视和声音节目传输到每一个用户家庭，广播系统是一个没有路由和寻址要求的系统，广播系统也没有传输协议。
　　随着技术的发展和人们对个性化节目要求的提高，在有线电视系统中加入了数据交换业务，即计算机上网业务、网络电话（VOIP）和交互式电视（IPTV）等业务，即有线电视系统最终将成为三网融合的有线电视宽带综合网。数据交换属因特网技术，即IP技术。
　　IP技术与广播技术不同，IP技术有通信协议、路由和寻址等功能。所谓宽带是指IP通道的带宽，因为IP技术存在碰撞和拥塞等问题，上线用户数愈多，拥塞现象愈严重，必须有一定带宽保证方能收到良好的视听效果。广播则没有拥塞的问题，因此广播不存在宽带的问题，系统有多少带宽就安排多少套节目，不存在拥塞问题。
　　因此有线宽带网从技术角度讲有两方面的功能，即：
　　①广播，即数字电视 DVB
　　②IP交换，即上网、VOIP和IPTV
　　有线电视系统双向改造的目的即将IP技术引进原来只有广播功能的有线电视系统中，使之成为三网合一的宽带综合网。
　　2 DOCSIS系统
　　DOCSIS即Data  Over Cable System Interface Specifications的缩写，即数据在有线电视系统中的接口规范。
　　DOCSIS 系统的主要设备为Cable Modem，简称CM和CMTS，CMTS为Cable Modem Termination System的缩写，即电缆调制解调器端接系统，CMTS放置在前端机房，是一个特殊的交换机，与一般的交换机，如：以太网交换机，不同之处在于：
　　①CMTS是一个射频器件（RF），而以太网交换机则是处理基带信号。
　　②CMTS管理所管辖的所有CM，而以太网交换机没有从属关系。
　　CMTS的管理包括
　　•通信业务的管理，即交换，所有的CM通信均需通过CMTS。
　　•上行时隙管理，每一时刻只允许一个CM发送信号，以避免碰撞。
　　•时延管理，同步。
　　•功率管理，CM与CMTS的距离有远有近，在到达CMTS入口处的功率必须相同。
　　•网络管理， 采用SNMP协议。
　　•信号质量管理QoS。
　　DOCSIS系统亦称为CM系统。Docsis标准是目前唯一的有线电视数据传输国际标准，是真正的三网合一的宽带标准，一根电缆进户按频分复用方法，包含了广播DVB和IP两种信号，而其它的双向方案都是广播和IP两种标准信号在结构上捆绑在一起，没有统一的标准。
　　DOCSIS系统目前是有线电视宽带网的主流技术，在北美占用户数的50%以上。

二、DOCSIS 系列标准的发展
　　1998年3月公布DOCSIS 1.0版本
　　1999年3月公布DOCSIS 1.1版本
　　2002年1月通过DOCSIS  2.0版本 
　　2006年6月通过 DOCSIS 3.0版本
　　DOCSIS 1.0和DOCSIS 1.1  属第一代标准
　　DOCSIS 2.0属第二代标准
　　DOCSIS 3.0 属第三代标准
　　① DOCSIS 1.0 规定了CM和CMTS通信的基本规则体系架构。
　　•在物理层面上，是一连串的突发脉冲，所谓突发脉冲，即在一定时间间隔内发送射频调制的信号，这信号由某一个CM发送，发送完毕接下来可能由其它CM来发送信号，因此称为突发信号，突发信号与连续信号是相对的。物理层中包括了调制格式、符号率、前向纠错，突发保护间隔、前导码等等规定。
　　•在数据链路层中，从基带信号上看是一连串的微时隙，以便精确定时，数据链路层中包括了MAC帧结构，MAC管理报文结构。同步，下行TDM和上行TDMA机制，初始化过程，UCD，MAP报文，测距，信道编码，信道识别，间隔使用码IUC以及文件配置和IP连接等规定。
　　•在业务层面，DOCSIS信号采用是业务流型式，每一个信号都有自己的业务流标识。
　　② DOCSIS 1.1，在DOCSIS 1.0的基础上对QoS进行了改进，特别对支持大规模VOIP和其它对延时敏感的应用提供了必要改进，如果说DOCSIS 1.0可以上网，则DOCSIS 1.1不仅可以上网还能打电话。
　　③ DOCSIS 2.0
　　DOCSIS 2.0引入了ATDMA和SCDMA机制。
　　ATDMA为高级时分多址，SCDMA为同步码分多址，两者均用于上行通道信号传输。
两者的引入大大降低了上行信号的信噪比要求，有助于实现上行带宽的增加和上行速率的增加。
　　上行速率增加5.12 Msymbols/s一档，调制方式增加了32 QAM和64 QAM两档，上行信号的信噪比要求降低将大大改进上行噪声免疫能力，或者说一个光节点能容纳更多的用户。
　　④ DOCSIS 3.0
　　DOCSIS 3.0主要采用了“频道捆绑”技术，大大提高了上行和下行速率和带宽，例如四个频道捆绑在一起，下行速率可达213Mb/s，上行速率可达160Mb/s，今后还可以提高，实现了宽带的要求。如果说DOCSIS 1.0实现了上网要求，DOCSIS 1.1实现了打IP电话的要求，则DOCSIS 3.0则实现了IPTV和VOD的要求。

三、DOCSIS 3.0的核心技术
　　DOCSIS 3.0采用模块式CMTS即M-CMTS，以及采用Edge QAM调制器，即EQAM。
　　EQAM是从M-CMTS中提出部分功能，首先EQAM具有调制功能，将信号调制到射频（RF）上去、并且一个输出口可以包括几个频道的QAM信号，每个频道的调制方法可以不同，其次EQAM的输入是以太网信号，EQAM具有基带信号的处理能力，例如同步，多信道对M-CMTS同步不像单个CMTS那么容易，EQAM有定时接口（DTI）直接与定时服务器锁定。
　　同时在DOCSIS 3.0中，数据帧（DOCMAC）和数字视频信号可间插使用，它们之间的不同之处在于交织深度，这一点也可由EQAM来完成，图1为M-CMTS及其接口的逻辑图。

　　 
　　　　　　图1 模块式CMTS及其接口的逻辑视图
 
　　“频道捆绑”在物理层和MAC层中完成。图2示出了其原理图。例如图中示出了四个频道的捆绑，在物理层，即在DOCSIS Network中需要有四个8MHz的QAM调制的频道，以保证带宽要求，但信号的分配和调度是在MAC层完成的。流捆绑器（Flow Bonder）用以调度分配信号之用，这样就不会造成有的频道未填满，而另一频道拥挤不勘的局面，有利于频带利用率的提高。在下面CM方面，Flow Bonder可以让用户识别和接收所需的节目，因为在MAC帧的报头中有频道符号以资区别。

　　 
　　　　　　图2 “频道捆绑”原理图