电缆宽带技术Gigabit演化

执行摘要

互联网是当代通信大驱动器高速互联网接入或宽带平台强健增长,为社会和现代经济带来广泛利益

宽带覆盖电缆网络使用同轴电缆和光纤混合使用,广可获取性强并用私人资本开发

最广泛部署的电缆宽带代号DOCSISQ3.0设计为千兆字节乘秒最新电缆技术DOCIS3.1正以历史速度商业化,可提供高达10千兆字节/秒

电缆宽带顶线性能远超今日在线应用需求中心已成为广泛创新的催化剂和提供下一代服务的基础并允许电缆运营商超前客户对宽带连通性的需求并平衡电视等其他网络服务的能力

电缆今天备妥, 并会继续进化 提高未来性能大发三快彩票官网下载新一代宽带技术正在CableLabs上孵化,该技术设计提供对称多千兆位速度通称DOCSISQ4.0技术将大大提高电缆上层能力支持下一代交互式宽带经验

互联网:不可缺连通工具

高性能互联网连通性或宽带对社会越来越重要,为现代经济和人际交互提供基础

网络用户现在每天花近3小时上网,平均值在过去10年中翻番3倍自2010年起数字媒体使用量增加了三倍75%最近Harris民调响应者表示每日访问Wi-Fi很重要,Google服务目前每月覆盖95%的美国互联网用户数个指南集直觉推理网络连通性现在是日常生活核心

从McKinsey到电联的一系列经济研究显示,宽带的好处支撑着各国国内生产总值、就业和消费者剩余量的一大部分。宽带通过高效业务流程、引入新在线服务以及直接投工参与网络部署和运营帮助增长新公司廉价进入全球市场后经济活力增强消费者通过增加选择和降低商品和服务成本获益

宽带还带来非经济效益:信息存取使个人能更多参与政治、新表达形式和人际联通

互联网使用量继续增长,全世界互联网用户数目前创下34亿,

增长有可能继续下去,宽带网络使用量将增加Cisco预测消费者互联网流量未来5年将增加3倍以上

简言之,宽带已成为继续影响通信和社会的变革力启动效果网络使宽带互联网访问成为可能

有线宽带网络部署

有线运营商在全球部署大型宽带网络

在美国,电缆宽带现在传递93%的家庭,远超出高比特数字用户线技术及纤维对预测提供覆盖通信策略鼓励对网络投资,激发了这种广泛部署

与历史上美国强调设施型竞争形成对比的是,欧洲政府政策历来强调服务型竞争,对网络设施所有者批发接入授权宾夕法尼亚大学研究显示,欧洲政策方法对宽带覆盖有负面影响。这一点从欧洲电缆宽带网部署速度与美国相比较慢可见一斑。大发体育直播尽管如此,在所有下一代接入技术中,电缆网络今天覆盖近一半欧洲联盟,略超VDSL并大大超出FTTP

电缆宽带的吸引力反映在服务订户芯片中。大发体育直播2009-2014年期间,有线宽带用户比北美和西欧DSL和Fiber技术增长更多有迹象表明FTTP用户芯片过去两年在欧洲增加,通过全球增益主要受中国驱动

今日在美国,电缆服务估计占所有家庭宽带订户的60%(尽管电缆运营商独立运营,没有单公司服务超过总订户的26% ) 。大发体育直播经济合作与发展组织(OECD)所有成员国有线用户占所有互联网订阅量(包括所有固定宽带技术)的32%。在全球范围,DSL仍然是最广用户固定上网技术

有线宽带部署私人资本自1996年以来,美国电缆运营商为网络投资2 450亿美元单在过去8年中,欧洲电缆运营商投资500多亿美元资本

有线宽带订户数将继续增长研究公司Ovum预测全球电缆宽带订阅量将从2013年1.37亿户增长到2019年1.65亿户

Gigabit能力电缆

有线宽带网络对全球互联网接入至关重要,并完全适应互联网使用量的增加当前电缆宽带技术设计速度为千兆秒,操作符可按需部署新服务

大发三快彩票官网下载电缆网络由光纤和同轴电缆元素混合组成,宽带网络使用规范被称为DOCISISQI或DOCISISQI最广部署DOCSIS技术代号为3.0,能提供千兆赫/秒宽带容量,并几乎无处不在地跨北美和欧洲电缆网络部署

新一代DOCSIS宽带即3.1提供一条近期路径继续提高电缆宽带性能,网络容量达每秒10千兆字节设备商家正在提供必备组件大发三快彩票官网下载2016年1月CableLabs认证首部DOCIS3.1电缆调制解调器,数家运算符开始部署技术,包括Cox、Comcast、LibertityGlobal等在美国,亚特兰大和纳什维尔电缆客户已经选择通过Comcast订阅Grabit DOCSSI3.1宽带服务HIS研究公司预期到2017年4月全球三分之一电缆用户将访问DOCISIS3.1技术以此速率部署3.1表示前代技术部署加速化,通常需要几年才能广泛提供

电缆宽带持续演化提高性能大都比网络现有基础设施大,软件、电子学和网络某些组件升级客户获取新服务也需要使用最新家庭技术作为向新网络技术迁移的一部分,电缆运营商努力确保客户拥有当前Wi-Fi和调制解调器设备,以便他们能从快速宽带服务中充分获益。

实现多千兆比特电缆技术的全部潜力时,操作者必须考虑网络的替代使用,网络还带电视、语音和其他服务为此,他们监测网络宽带需求增长并调整,通过释放网络容量使用来确保适当能力这可能包括将电视服务从模拟传输转到数字传输,优化视频传输技术,如压缩,深安装网络纤维,增加新电子设备,或实施提高效率和增强宽带容量的若干其他技术

运算符根据具体市场环境评估这些取舍使电缆技术提供滑行通多千兆位速度模型为操作者按需提高能力提供相当大的灵活性,并保持高于消费者需求的方式并使得千兆字节宽带比FTTP低成本和少建工局部中断产生效益

进化电缆宽带网络满足增长需求的能力从电缆技术与网络的发展中可见一斑。自1990年代后期初创DOCSSIS1.0设备以来至今DOCSSIS3.1能力,电缆技术使速度和性能大增

大发体育直播新技术由CableLabs说明并由商家制造,运营商开始部署这些技术随时间推移,明显趋势是市场速度持续提高,现在市场速度比电缆宽带高二倍达一千兆比特,消费者典型性能持续提高,在数据提供四年期间增长四倍

向前发展运算符部署DOCISIS3.1宽带时,速度会继续增长

电缆宽带技术因此允许电缆运营商超需消费者需求视频流用是全球最常用数据密集应用方式,需要各种宽带使用最宽带宽

最受欢迎视频流服务Netflix报告流速平均小于4兆位/秒典型电缆订户所享受速度比此水平高十倍以上,GHABIT速度比此应用所需量多250倍以上视频质量继续提高高清晰度和多动色亮度,视频流出可能需要更高速度集中使用还可能来自其他应用和服务

下图显示,与网络能力相比,消费者最常用应用和服务需要相对小量带宽有可能带宽密集应用今天往往不广采信,尽管宽带网络有能力满足性能需求

举例说,消费者开始接受虚拟现实时,市场头饰通常需要不到100Mbps容量大发体育直播更多沉浸式视频技术,如高分辨率虚拟现实或光场全息显示器,需要更大的带宽,但并未得到广泛使用以宽带网络能力衡量,包括电缆,网络技术显然不限制应用创新反之,网络创新似乎先于应用创新实现连通性需求

在线应用服务增长补充电缆宽带网络容量扩展,而这种增长自然增加网络总流量,但对带宽需求可能产生的影响 — — 即必须在任何特定时刻传输量 — — 则不那么清晰。通信商行预测到2023年英国中位家庭每秒只需要19兆位元,而顶端1%家庭每秒需要35兆位数 — — 远低于今日电缆宽带所能提供GIAbit速度此外,为OfCom开展的研究表明,消费者宽带经验质量不受速度超过10兆位/秒的严重影响

宽带速度往往是判断性能的首要度量,但并不是影响用户体验的唯一因素。延时传输接收时间也可以判断用户对宽带服务的看法有线宽带网络在比较测量程序方面表现良好FCC宽带美国程序发现高性能电缆和FTTP网络平均往返延时约15毫秒DOCSSIS3.1规范要求网络设备商实施帮助网络响应技术,这将进一步提高电缆宽带经验网络延时复杂,受全互联网多种因素影响,只是可影响宽带用户体验质量的多项因素并发的一个因素更详细地讨论延时经验质量作为附录载入本文件

按吞吐量、延缓度和其他维度判断,电缆宽带保持领先需求并促成新应用大发体育直播新兴技术和服务,如增强虚拟现实强化宽带接入值新应用的采用分布不均匀,但电缆网络能力将业界兴趣与持续在线创新相匹配

下一代宽带

有线宽带网络创新仍在继续大发三快彩票官网下载2016年2月CableLabs宣布启动技术程序,实现多基对称速度,使上游容量达每秒6千兆比特和下游容量达10千兆比特被称为DOCSIS4.0技术,如果证明成功,可启动新范围使用案例,这些案例可能需要比当前典型多得多的上游交通量。

电缆网络现用频分双工构建,即带宽分布网络上上上下游分治,以防止流量向反流间干扰通常多带宽用于下游使用,面向终端用户这种方法与当前消费者宽带使用模式一致视频流出主要是单向应用,大多数数据流下游流到查看者Sandvine表示下游流量占所有宽带数据-包括FTTP固定网络-90%至95%最繁忙峰值

互联网继续演进时,应用程序可能暂停使用,需要上层带宽提高,包括增强现实性、完全沉浸式视频会议以及其他交互式GIABIT服务大发三快彩票官网下载使用DOCSIS4.0技术,CableLabs及其电缆运营成员正在提高能力以适应宽带互联网访问的持续演化

全球电缆产业正在研究并鼓励应用创新,因为glabit网络继续演进互联网从根本上改变了通信和社会的许多方面,电缆在促进增长方面发挥了重要作用。电缆宽带技术创新将继续下去,使上网产生多项惠益

附录A:DOCIS3.1技术要点

DOCISIS3.1是最新的电缆宽带网络技术大发三快彩票官网下载由CableLabs在2014年指定,技术商家现在生产兼容设备,运营商开始部署技术DOCISIS3.1技术后向兼容前代技术,使操作者能根据需求和其他市场因素灵活部署脚印

DOCISIS3.1技术提供10Gbps下游和1-2Gbps上游顶线潜在容量,通过各种机制提高电缆宽带的效率和更高性能

架构设计

DOCISIS3.1架构设计能提供宽带覆盖混合纤维/coxial电缆网络频率范围从5MHz到1218MHz提供1.2千兆赫网络带宽以提供11千兆比特网络总容量(下游和上游并发)。DOCSSIS3.1技术还允许灵活使用最多600兆赫额外带宽驱动总容量更高

上游流量使用频率双工电缆系统下段,上带边缘可配置到42至204兆赫之间北美许多电缆系统如今上带边缘为42兆赫,而欧洲系统使用上带边缘为65兆赫将上带边缘配置为204兆赫完全使DOCIS3.1网络的上行Gibit容量实现下游交通使用双工系统上段,并允许安全带防止上下游交通干扰

DOCISIS3.1通道横跨下游192兆赫和上游96兆赫正交频率分复用工具小至25khz,帮助网络灵活恢复

提高容量时,通道可汇总到网络全带宽中宽带以外的服务,包括电视和语音,今天还利用电缆网络分段容量

效率

OFDM技术DOCIS3.1技术提高电缆宽带运营效率,确保网络小子载波可视运行通道状况独立调整运行没有OFDM,大段带宽将限制为操作环境所能实现的“最低公共分母”。

此外,技术使用低密度平差校正和二次振荡调优达16384比特/符号(规格要求最少4096QAM)提高效率两者都表示宽带通信技术的重大进步,使每单元带宽能可靠提供更多数据对比而言,4096QAM使宽带网络比64QAM提高2倍效率LDPC能比以前的错误校正技术更加一致地实现更高性能

DOCISIS3.1规范还提高能效,电缆调制解调器在低使用期间输入光睡眠模式

安全性

DOCSSIS3.1规范要求装订用户流量包使用电缆调制解调器和电缆调制解调系统间对称键算法加密大发三快彩票官网下载电缆调制解调器使用公共密钥基础设施数字签名认证。电缆PKI生态系统由CableLabs使用单根证书操作大发三快彩票官网下载安全加固由CableLabs认证,确保有规格安全特征安全方法自DOCSSI技术初始发布以来一直是基础,加密算法随着接触新一代而继续增强

规范还支持验证软件图像下载用于更新设备技术通过数字签名进程实现这一点,即公钥密码认证软件来源可信架构应用到DOCISIS3.1部署,全球级安全宽带基础

响应性

网络容量往往是用于描述宽带性能、延时或传输与接收时间的第一个尺度,对用户经验也有影响。DOCISIS3.1技术使用先进技术减少电缆宽带网络延迟

延时用户经历受跨互联网传输数据的一系列因素影响,其中许多因素可能是电缆访问网络上游包始发点和端点之间的中间网络节点,路由器、开关和其他网络设备在传输数据方面发挥着作用。每一节点必须评估数据包并决策如何转发数据包数据流串行后网络设备可生成短队列或缓冲

DOCISIS3.1宽带使用主动队列管理技术,监控电缆调制解调器解调器和电缆调制解调器流量的缓冲技术通过影响互联网基础传输控制协议行为来降低延时性通过智能投放数据包,AQM引用TCP平衡吞吐量、延时量和包损耗的能力,基础是连接条件和联网设备沿数据传输路径这种方法通过帮助大幅降低网际网络电缆宽带段繁忙时段的延迟性改善用户经验AQM向DOCSIS3.0宽带系统提供,DOCSIS3.1规范强制使用

DOCSIS4.0技术

大发三快彩票官网下载CableLabs及其成员目前正在开发DOCISIS3.1技术增强功能,使多基对称能力化DOCISIS4.0技术开发提供超越当前频率划分架构的能力,代之以同时使用电缆网络上全带宽供上下游传输

今日使用频率划分法时,一小部分带宽分配上游传输,约束上游相对于下游性能。 DOCSIS4.0技术通过同时传输下游和上游同步频率消除这一限制通过智能收发器设计实现这一点,通过使用传输知识从信号中减噪来消除干扰收发器知道传输内容DOCISIS4.0技术使用信息处理噪声并恢复预期接收信号DOCISIS4.0技术在DSL使用的时间分双工或频分双工中总容量大增,目前电缆网络使用

大发三快彩票官网下载CableLabs开发这一能力供未来使用DOCSIS4.0技术如果最终实现,则提供电缆宽带的另一进化,以便能够持续性能增益

附录B:延缓性经验质量

延迟传输接收周期(或请求响应时间)受全互联网一系列因素影响,例如数据必须行距、数据必须遍历网络节点的hops数和网络设备配置等这些因素可影响用户对响应互联网的看法举例说,大多数网页不会从速度超过10兆位/秒获益,但如果点击和查看网页之间的总时间可以减少(即减少数据往返时间,因为网页负载通常涉及数项离散内容请求),总体经验质量会提高

延时受互联网上许多角色技术决策的影响举例说 程序提供商缓存内容贴近终端用户 会提高服务响应率宽带接入网络中有几个特殊因素也能影响延时性,包括媒体物理使用、媒体传输机制(中访问控制)和网络架构(物理地形学)

大发体育直播连接网络使用同轴电缆并不使电缆宽带相对于包括纤维在内的其他技术处于固有延迟劣势。物理偏向电缆:运算符使用同轴电缆比光纤可实现效果略快传输能量协同电缆能以光速约83%传输能量,光纤能以光速约65%传输能量。 )然而,由于电缆网络越发丰富,数据串通网络元素的距离继续下降,物理中这种区分几乎没有实际效果

中型访问控制协议对电缆网络和FTTP网络都有必要,因为两者都要求用户共享网络资源。大发体育直播用户数据都安排在网络上使用这两种技术,即近实时使用mac调度带点延时段, 特效取决于协议和连接端点数关于本地网络架构,网络间差异并存,但这些差异不因技术功能而严格变化

电缆和FTTP网络技术等值延时效,网络间差异更有可能受不依赖物理介质选择的因素驱动电缆与FTTP之间的延缓等值潜力见诸FCC测量宽带美高性能电缆和FTTP网络平均往返延时约15毫秒DOCSSIS3.1规范要求网络设备商实施帮助网络响应技术,这将进一步提高电缆宽带经验

需要记住的是,总体说来,访问网络物理不是延时的主要推理,也不是响应的关键推理物理距离、网络跳数、路由协议和联网设备通常是更重要因素延缓性能超出今日电缆和FTTP常用性能范围将涉及更广泛的系统应用架构决策-鉴于使用互联网应用需求多变,它可能或可能不是优化的适当变量-多常用应用程序容延性视频流化通常包含预加载内容,这意味着容量很重要,但用户经验可能相当好,即使延时性高也是如此。视频调用等其它功能需要更多实时交互性,当调用参与者分布时,提高响应能力受物理限制

应用极低延时需要端对端结构满足这些需求不仅意味着应用程序服务器接近终端用户,还意味着确保用户设备计算处理能力能实现单秒延时应用常在5G上讨论,例如访问网络链路在提供服务方面仍可起关键作用,但这一作用很可能需要提供内容后才能查看,由本地资源负责提供使用

这些意见清楚地表明延时是测量宽带用户经验质量的重要组成部分,但单靠它是不够的。任何单度度量论都难免简单描述宽带性能要真正理解经验质量,人们必须理解互联网上各种活动的特点,判断最优的尺度,以及从应用服务器到用户界面和前后方所有影响这些尺度的互联网生态系统输入物。

宽带经验质量是一个新出现和重要研究领域,反映了互联网的死气沉沉性质面向未来,用户日益需求适合其预期用途和目的的连通性服务时,适当描述宽带性能对促进互联网持续增长至关重要。