广电CMTS+CM宽带接入技术浅析

2022-11-06

一、CMTS+CM系统介绍

CMTS: (Cable Modem Terminal Systems) , CMTS是管理控制Cable Modem的局端设备, 为有线电视网用户提供数据接入业务, 同时完成对IP包和数据信号的调制、解调、转换和路由功能, 又被称为有线路由器。

Cable Modem:简称CM, 是CMTS系统的终端设备。完成数据信号与模拟信号转换, 并对信号进行调制解调, 使信息能够在HFC网络上更好的传输, 故被称为有线电视调制解调器。

HFC网络:HFC网络是指光纤与同轴电缆的混合网络, 采用光纤到服务区, 而进入用户的部分则采用同轴电缆, 是广电网络公司的基础传输网络。

CMTS系统的组成:局端系统CMTS (包括DHCP、TFTP服务器) 、中间HFC传输网络、用户终端系统 (包括CM和用户端CPE等) 。

CMTS+CM接入网方案是基于双向HFC网的数据传输系统, 系统包括前端设备CMTS和终端设备CM, 采用DOC-SIS1.0/2.0/3.0技术标准, 利用有线电视网下行频段和上行频段提供数据通道。

二、CM与CMTS的通信过程

CM在通电之后, 需要进行初始化, 才能加入网络 (俗称上线) , 然后才能与CMTS传输数据。CM的初始化是经过与CMTS的一系列交互过程来实现的。

CM的初始化过程如图1所示:

RSM检测:当CM接通电源后, CM首先要确认可移去的安全模块 (Removable Security Module, RSM) 是否存在于RSM时隙中。

与CMTS建立同步:在初始化或信号丢失时, CM将对下行信道进行扫描, 直到发现一个有效的下行信号。

获得上行参数:建立同步之后, CM必须等待一个从CMTS发送出来的上行信道扫描符 (UCD) , 以获得上行信道的传输参数。

校准:CM在获得上行信道的传输参数后, 就可以与CMTS进行通信。CMTS会在MAP中给该CM分配一个初始维护的传输机会, 用于调整CM传输信号的电平、频率等参数。

建立IP连接:校准完成后, CM必须使用动态主机配置协议 (DHCP) , 从DHCP服务器上获得分配给它的IP地址, 另外DHCP服务器的响应中还必须包括一个包含配置参数文件的文件名, 放置这些文件的TFTP服务器的IP地址、时间服务器IP地址等信息。

建立时间:CM与CMTS需要有当前的日期和时间。CM从时间服务器中获得当前的日期和时间。

建立安全机制:如果有RSM模块存在, 并且没有安全协定建立, 那么CM必须与安全服务器建立安全协议。

传输操作参数:接下来CM必须使用TFTP协议从TFTP服务器上下载配置参数文件, 获得所需的各种参数。

初始化基本保密机制:在获得配置参数后, 若RSM模块没有被检测到, CM将初始化基本保密机制。

向CMTS注册:在完成初始化后, CM将使用下载的配置参数向CMTS申请注册, 当CM接收到CMTS发出的注册响应后, CM就进入了正常的工作状态。

日常运维中, 通过CM的初始化过程中指示灯的状态可以判断CM的工作状况, 很多CM无法上线的问题都可以从指示灯的状态进行初步的判断。熟悉指示灯的含义, 可以提高运维工作的效率。CM指示灯的指示含义如下。

POWER:电源指示, 表示CM供电正常。

Receiver/DS:闪烁, 表示CM正在搜索、建立下行信道连接;绿色常亮, 表示CM已经锁定下行频率, 并获得同步信息。

Send/UP:闪烁, 表示CM正在搜索、建立上行信道连接;绿色常亮, 表示CM已经锁定上行频率, 上行信息已经获取。

On Line:闪烁, 表示CM正在建立与CMTS的连接注册;绿色常亮, 表示CM在CMTS上已经完成注册。

三、CMTS+CM常见故障分析与处理

广电网络的CMTS+CM的宽带接入模式最常见的故障就是上行信号容易产生汇聚噪声, 因此对线路要求较高。CMTS+CM反向噪声是影响业务稳定运行的关键因素, 反向噪声一直以来缺乏有效的监测手段, 一般都是结合使用频谱仪测量和CMTS故障代码来分析处理。日常维护中碰到CM无法上线的问题, 可以通过在CMTS设备的CLI命令行接口查看CM的故障的代码, 然后根据代码分析故障产生的原因并处理。下面是在日常维护中遇到较多的几种故障类型, 简单分析:

状态一:CM状态offline, CM的Receiver/DS指示灯闪烁

分析与处理:CM的输入信号异常, 可以使用数字场强仪测量, 信号的电平, MER, BER等指标必须在CM的正常工作范围内。导致此类现象通常是光机, 放大器, 同轴电缆部分异常, 需要逐级检查信号, 特别要注意光机和放大器的输出电平一定要在厂商的规定范围内, 超出这个范围信号容易出现失真。使用光功率计测量光机的输入光信号, 如超出范围或者出现剧烈的波动容易导致光机无法正常工作。个别情况下, 在机房CMTS下行信号混合和光发射机也会出现故障。

状态二:CM状态停在init (rc) 状态, CM的Send/UP指示灯闪烁

分析与处理:CM停在rc状态表明CM已经完成测距, 接下来开始IP初始化, 如果CM停在这个状态表明CM没有成功获得IP地址, 可以做如下的检查:

(1) 检查CMTS在MAC Domain下正确配置dhcp的ip, 并能从CMTS ping得通该IP地址, 如果ping不通, 考虑CMTS与DHCP服务器之间的线路或者路由问题。

(2) 检查DHCP服务是否已经开启, 是否正确配置了地址池和路由。

(3) 检查是否上行信号质量导致CM发送的dhcp discover包丢失, 在CMTS系统上通过如下命令查看上行端口的回传信号指标。

#show upstream signal-quality

如果SNR低于标准值, 可以通过优化线路和调试光接收机、放大器等措施改善回传信号质量。在日常运维中, CM上行无法锁定的情况最为常见, 而最经常的出问题的都是回传链路的调试不当造成的。可以使用信号发生器, 从用户家中的CM逐级向放大器、光接收机、机房回传光接收模块测试线路和设备的衰减是否与计算结果相符, 找出衰减异常的节点。

状态三:CM状态停在init (o) , CM的On Line指示灯闪烁。

分析与处理:CM停在Init (o) 状态, 通常是DHCP服务器故障。另外新开通宽带用户的CM经常无法上线, 此问题可以考虑是BOSS在授权时候出错, 或者BOSS与LDAP的链路中断。

摘要：随着信息社会的发展, 近年来云计算、物联网、移动互联网等多种新技术的发展及应用, 使得网络流量规模持续增长, 依托宽带的网络经济发展对宽带建设提出了新的要求。在这样的背景下, 我国提出了“宽带中国”的战略规划。我国有线电视网络普遍采用HFC网络, 已经无法满足日新月异的信息技术发展。随着多业务承载和网络容量需求的持续增长, 广电面临着巨大的竞争压力, 尤其是 IPTV和 OTT TV的快速发展对广电的基本收视业务产生巨大冲击。广电正积极探索和转型, 全力推进双向网改造。当前广电普遍在用的接入网技术方案CMTS+CM最大的优势在于标准化程度较高, 利用现有的HFC网络可以快速推进双向网络, 但暂时缺乏向FTTH的过渡方案, 本文主要介绍CMTS+CM宽带接入网技术以及日常维护。

关键词：CMTS,CM,回传,噪声