文丨張 濤

提高有線電視寬帶網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務質量的相關探索

文丨張 濤

目前，有線電視網(wǎng)絡已經(jīng)成為一個非常重要的通信基礎設施，由于其廣闊的覆蓋面，對有線電視寬帶網(wǎng)絡進行充分的利用，在電視業(yè)務之外開展其他的網(wǎng)絡服務，對廣電行業(yè)的持續(xù)發(fā)展乃至滿足人民群眾的需求就顯得非常必要。其中，數(shù)據(jù)業(yè)務服務的質量也是有線電視寬帶網(wǎng)絡發(fā)展過程中的一項重要內容，這里，我們就主要針對如何有效提高有線電視寬帶網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務的質量進行探討。

有線電視網(wǎng)絡； 寬帶； 數(shù)據(jù)業(yè)務； 服務質量

隨著中國有線電視寬帶網(wǎng)絡的快速發(fā)展，有線電視網(wǎng)絡已經(jīng)成為一個非常重要的通信基礎設施。有線電視寬帶網(wǎng)絡向著網(wǎng)絡化、信息化和數(shù)字化的方向快速發(fā)展，基礎網(wǎng)絡的功能也發(fā)生了很大的變化。有線電視網(wǎng)絡是中國覆蓋面最廣的信息網(wǎng)絡，因此，對有線電視寬帶網(wǎng)絡進行充分的利用，在電視業(yè)務之外開展其他的網(wǎng)絡服務，對廣電行業(yè)的持續(xù)發(fā)展乃至滿足人民群眾的需求都有重要的意義。

而有線電視寬帶網(wǎng)絡在數(shù)字化改造以后，就能夠從傳統(tǒng)的廣播網(wǎng)絡過渡為寬帶接入網(wǎng)絡，進而為人們提供基于有線電視網(wǎng)絡的數(shù)字電視、寬帶上網(wǎng)、網(wǎng)絡互動等寬帶網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務。相應的，要實現(xiàn)這些就需要相關技術的支持。只有完善了相關技術，才能夠為用戶的學習、生活和工作帶來快捷、個性化的享受。其中，數(shù)據(jù)業(yè)務服務的質量也是有線電視寬帶網(wǎng)絡發(fā)展過程中的一項重要內容，這里，我們就主要針對如何有效提高有線電視寬帶網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務的質量進行探討。

1 有線電視寬帶網(wǎng)絡的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 有線電視寬帶網(wǎng)絡簡介

寬帶網(wǎng)絡是一個能夠進行高速數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務的網(wǎng)絡信息平臺，主要由骨干網(wǎng)、接入網(wǎng)兩個部分組成，這里，把被所有用戶使用的網(wǎng)絡稱為骨干網(wǎng)，這是整個網(wǎng)絡最重要的部分，主要完成數(shù)據(jù)的大容量和長距離傳輸，而接入網(wǎng)則是局端和用戶設備間的網(wǎng)絡傳輸通道，主要是把業(yè)務信息傳送給用戶。

目前，作為當前通信界的重要研究內容之一，寬帶接入技術除了對有線電視信號進行傳輸之外，還剩余豐富的頻率資源。因此，可以把傳統(tǒng)的有線電視網(wǎng)通過改造形成能夠給用戶提供電視業(yè)務和高速數(shù)據(jù)接入服務的有線電視寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡?；谟芯€電視寬帶網(wǎng)絡的快速發(fā)展，視頻點播服務、視頻會議服務、IP電話服務以及遠程教學服務等快速發(fā)展起來，網(wǎng)絡上承載的信息已經(jīng)從單一的數(shù)據(jù)信息逐步向語音、圖像、視頻以及數(shù)據(jù)等多方面發(fā)展。

1.2 有線電視寬帶網(wǎng)絡的發(fā)展歷史

中國有線電視始于70年代的天線網(wǎng)絡系統(tǒng)，隨著中國電子信息技術的快速發(fā)展，通訊衛(wèi)星和地面衛(wèi)星接收站也在全國各地快速發(fā)展起來，90年代以后，有線電視的發(fā)展進入了數(shù)字、高速、互動互聯(lián)的時代。到目前為止，中國的廣電網(wǎng)絡已經(jīng)完成了部分的聯(lián)通，用戶數(shù)目也達到了9000多萬，并且還在快速增長當中。

1.3 有線電視寬帶網(wǎng)絡主要開展的數(shù)據(jù)業(yè)務

到目前位置，有線電視網(wǎng)可以開展如下幾項主要業(yè)務。

1.3.1模擬信號傳輸服務

模擬信號主要用來對電視節(jié)目進行傳送，其中包括傳統(tǒng)視音頻類廣播服務和加密的視音頻類服務等。

1.3.2數(shù)字信號傳輸服務

數(shù)字信號傳輸服務就是通過將聲音、文字、圖像等模擬信息數(shù)字化，使其能夠按照二進制代碼的形式進行傳輸。數(shù)字化傳輸能夠顯著提高傳輸容量和傳輸質量，目前主要包括如下幾項業(yè)務：數(shù)字視頻廣播、數(shù)字音頻廣播；廣播式數(shù)據(jù)服務，通過廣播向用戶提供資料性的數(shù)據(jù)服務；圖文電視，向用戶提供動態(tài)、時時的數(shù)據(jù)信息；交互式數(shù)據(jù)通信；交互式電視會議；專用網(wǎng)、廣域網(wǎng)以及虛擬專用網(wǎng)業(yè)務，使用高速的廣電網(wǎng)絡，為各個集團企業(yè)用戶提供交互式的網(wǎng)絡服務。

1.4 有線電視寬帶網(wǎng)絡數(shù)據(jù)業(yè)務質量指標介紹

數(shù)據(jù)業(yè)務質量主要是指不同的業(yè)務對有線電視網(wǎng)絡的傳輸能力要求，業(yè)務質量是用戶對網(wǎng)絡服務效果的評價。一般情況下，包括以下幾個主要方面。

1.4.1帶寬

帶寬是對固定時間內數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳送信息量的表示。對于多媒體業(yè)務而言，主要包括恒定比特速率和可變比特率兩種。其中，恒定速率業(yè)務只要滿足預留的峰值帶寬即可。

1.4.2時延抖動

時延抖動主要是指進行端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中時延的變化程度，該項指標主要由時延可變部分決定，業(yè)務量的突發(fā)性以及調度方法都可能會造成較大的抖動。一般情況下，交互式業(yè)務對該項指標要求較高。

1.4.3分組丟失率

分組丟失率主要是指網(wǎng)絡傳輸中丟失的分組占全部分組的比例。引起分組丟失率過高的因素主要包括路由變化、誤碼以及隊列的溢出等。該項指標對實時業(yè)務的影響比較大，因為實時業(yè)務不能通過重傳來補救丟失數(shù)據(jù)。

1.4.4時延

時延主要是指數(shù)據(jù)分組由發(fā)送端到接收端之間的時間間隔，主要由固定和可變兩部分組成。其中，固定部分又分為傳播和轉發(fā)時延，可變部分又分為處理和排隊時延。

2 如何提高有線電視寬帶網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務質量

數(shù)據(jù)業(yè)務質量的好壞決定了網(wǎng)絡用戶對寬帶業(yè)務的滿意程度，對中國有線電視寬帶網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)的發(fā)展有重要的意義。數(shù)據(jù)業(yè)務中含有大部分的Web瀏覽和FTP文件傳輸?shù)裙δ?，正向信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量與所需帶寬和反向信道的數(shù)據(jù)量與帶寬并不平衡且差距很大，呈現(xiàn)出明顯的收發(fā)不對稱性。而有線電視寬帶網(wǎng)中，上、下行信道的傳輸速率也存在非對稱性的特點，這和數(shù)據(jù)業(yè)務流量的特點一致。

目前大部分的數(shù)據(jù)業(yè)務是通過TCP傳輸控制協(xié)議提供可靠的端到端的數(shù)據(jù)傳輸，所以數(shù)據(jù)業(yè)務質量主要是由TCP協(xié)議的執(zhí)行性能來決定的。因此，為了保證有線電視寬帶網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務質量，對有線電視寬帶網(wǎng)中的TCP協(xié)議的執(zhí)行性能都有著非常重要的意義。而解決問題的關鍵就在于如何有效的減小確認分組在有線電視寬帶網(wǎng)中上行信道的時延以及時延抖動，同時還需要給用戶提供足夠大的帶寬，這樣才可以防止確認分組在上行隊列的傳輸過程中發(fā)生丟失以及堆積的情況。首先，我們介紹一下主要的優(yōu)化思路：首先，針對每個單個用戶而言，確認分組到達上行信道中的速率和時間間隔與下行信道的發(fā)送數(shù)據(jù)的分組速率以及時間間隔完全相同，那樣我們就可以對下行信道中發(fā)往不同用戶的數(shù)據(jù)分組的不同的發(fā)送速率以及發(fā)送時間間隔進行實時的監(jiān)控，從而確定每個電纜調制解調器需要的最小上行信道帶寬，同時也可以給電纜調制解調器預先提供合適的相應上行信道帶寬資源，這樣就能夠對確認分組在信道中壓縮的現(xiàn)象有效的避免，并且能夠同時對上行信道中緩沖區(qū)溢出而造成確認分組丟失的情況進行了處理。這樣就可以有效提高數(shù)據(jù)業(yè)務的吞吐量以及數(shù)據(jù)傳輸效率，從而保證有線電視寬帶網(wǎng)中數(shù)據(jù)業(yè)務的質量要求。

下面我們針對提高TCP協(xié)議執(zhí)行性能的不同要求來具體探討如何有效提高提高有線電視寬帶網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務質量。

2.1 上行信道的帶寬分配

有線電視寬帶網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務可以使用積極授權的方式進行上行信道的帶寬資源分配。該種機制的描述包括如下內容。

一個電纜的調制解調器包括兩條數(shù)據(jù)業(yè)務流：下行和上行。其中，下行數(shù)據(jù)流主要用來將數(shù)據(jù)從服務器傳輸?shù)接脩魯?shù)據(jù)分組，而上行數(shù)據(jù)流主要用來將用戶的反饋數(shù)據(jù)傳輸給服務器。數(shù)據(jù)流主要通過SID業(yè)務號進行識別，每個SID業(yè)務號都需要在電纜調制解調器中的CMTS注冊時進行分配。CMTS則需要監(jiān)視所有的下行數(shù)據(jù)流，并且要根據(jù)每個下行數(shù)據(jù)流的狀態(tài)將其劃分成活動數(shù)據(jù)業(yè)務流和非活動數(shù)據(jù)業(yè)務流兩種。而對于每個上行數(shù)據(jù)流需要的上行信道帶寬信息，則需要由CMTS進行集中的處理，并且同時要求在上行信道內防止電纜調制解調器傳遞上行信道的帶寬申請，除此之外，在上行信道中CMTS不能對上行信道的帶寬申請時隙進行分配。

對于活動的數(shù)據(jù)業(yè)務流，CMTS能夠根據(jù)具體的下行數(shù)據(jù)流中數(shù)據(jù)分組的發(fā)送數(shù)量來自動提供固定數(shù)量的上行信道帶寬給上行數(shù)據(jù)流。而對于非活動的數(shù)據(jù)業(yè)務流，CMTS則會對上行數(shù)據(jù)流周期性的提供固定數(shù)量的上行數(shù)據(jù)時隙，從而有效保證用戶接入因特網(wǎng)的順利進行。另外，如果電纜調制解調器中含有活動的數(shù)據(jù)業(yè)務流，那么就需要將所有的上行MAC幀內的CMTS提供給最后那個上行數(shù)據(jù)時隙。同時還需要把上行數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)內的確認分組個數(shù)發(fā)送給CMTS，用來彌補用戶與電纜調制解調器間進行數(shù)據(jù)傳輸過程中因為延抖而引發(fā)的上行信道的帶寬丟失情況。

2.2 上行數(shù)據(jù)的傳輸調度

一般情況下，有線電視寬帶網(wǎng)中的上行數(shù)據(jù)傳輸調度方式主要是按照先來先服務的原則，并根據(jù)每個上行信道帶寬的申請順序，來完成每個對每個電纜調制解調器的上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼{度。這里我們提出了使用積極授權的上行信道帶寬分配方式。一般情況下，上行信道中需要對電纜調制解調器發(fā)出的上行信道帶寬申請進行禁止，而CMTS還需要通過檢測下行信道的發(fā)送數(shù)據(jù)來完成對上行數(shù)據(jù)的調度，并且統(tǒng)計這兩次帶寬分配間的間隔中每個電纜調制解調器發(fā)送的數(shù)據(jù)量以及順序，然后根據(jù)統(tǒng)計結果分配每個電纜調制解調器的相應帶寬。其具體過程如下。

2.2.1開始階段

CMTS主要創(chuàng)建電纜調制解調器的狀態(tài)表以及下行數(shù)據(jù)的發(fā)送情況記錄，開始階段要對其進行初始化；對非活動電纜調制解調器等待上行信道帶寬分配的最大等待時間門限值進行合理的設定，同時還需要把每一個非活動的電纜調制解調器已經(jīng)記錄的上行信道帶寬分配等待時間重置為0。

2.2.2輸送階段

CMTS主要進行對下行數(shù)據(jù)發(fā)送情況進行監(jiān)控的工作，同時要根據(jù)下行數(shù)據(jù)的發(fā)送順序把對下行數(shù)據(jù)進行分組的下行數(shù)據(jù)流SID號加入記錄表中。

2.2.3上行信道帶寬分配信息發(fā)送階段

CMTS根據(jù)下行數(shù)據(jù)的發(fā)送情況記錄表已經(jīng)記錄的數(shù)據(jù)來分別為不同的電纜調制解調器分配相應的上行信道帶寬，同時還要修改狀態(tài)表中各自的電纜調制解調器狀態(tài)記錄表，除此之外，還將為上行信道帶寬分配已經(jīng)達到最大等待時間門限值的非活動電纜調制解調器能夠再進行一次上行數(shù)據(jù)的傳輸。

2.2.4上行信道帶寬補償階段

假如電纜調制解調器在經(jīng)過上行數(shù)據(jù)時隙時能夠同時夾帶上行信道帶寬的補償請求，那么CMTS就必須給電纜調制解調器提供一個及時的上行數(shù)據(jù)傳輸機會。

有線電視寬帶網(wǎng)中數(shù)據(jù)業(yè)務的質量好壞決定著用戶對有線電視寬帶業(yè)務的滿意程度，所以會對有線電視寬帶業(yè)務網(wǎng)的發(fā)展產(chǎn)生重要的影響。因此，要重視對有線電視寬帶網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務質量的提高，并且積極的采取多種技術、政策措施。只有這樣，才能從多方面滿足用戶的需求，增加有線電視寬帶網(wǎng)的市場占有率。

有線電視網(wǎng)絡作為一個非常重要的通信基礎設施，在電視業(yè)務之外開展其他的網(wǎng)絡服務，對廣電行業(yè)的持續(xù)發(fā)展乃至滿足人民群眾的需求都有重要的意義。從技術層面上進行分析，應用有線電視網(wǎng)絡進行寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務的開展是可行的，并且具備很大的優(yōu)勢。但是也存在著一些問題，這些問題主要包括技術、國家政策、資金支持、人才支持、體制要求以及管理需要等多個方面。在實際的工作當中，要努力克服困難，完善發(fā)展策略的制定，并且要結合自身的實際需求，更多關注業(yè)務開發(fā)和服務質量上的需求。我們相信，應用有線電視寬帶網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)業(yè)務的傳輸一定能夠取得長遠的發(fā)展。

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（云南省富民縣有線電視廣播臺，昆明 650400）