創(chuàng)新“放大”通向DOCSIS 4.0之路

DOCSIS 4.0正在將上行頻譜推向曾被視為下行頻譜的領(lǐng)域，其定義的四個全新分頻將頻譜范圍從5MHz一直延伸至684MHz——這也給上行應(yīng)用放大器的設(shè)計帶來了挑戰(zhàn)……

在這個世界上，我們越來越多地沉浸在虛擬空間的工作、學(xué)習(xí)、購物和娛樂中；由此對上行連接的需求也呈指數(shù)級增長。多系統(tǒng)運營商（MSO）已經(jīng)看到，他們的同軸網(wǎng)絡(luò)容量——及其客戶——正在從電纜數(shù)據(jù)服務(wù)接口規(guī)范（DOCSIS）3.1的實施中獲益。DOCSIS實現(xiàn)了在現(xiàn)有光纖-同軸混合基礎(chǔ)設(shè)施上的高帶寬數(shù)據(jù)傳輸。

DOCSIS 3.1將整個行業(yè)的工作頻率推向1.2GHz。但如果MSO要跟上全球消費者需求的步伐，那么行業(yè)還需要走得更高、更快。擴(kuò)展頻譜DOCSIS 4.0將進(jìn)一步把頻率提升至1.8GHz，這也是在傳統(tǒng)FDD HFC網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建支持更高上行數(shù)據(jù)速率架構(gòu)的下一步。

DOCSIS 4.0目前已獲批，預(yù)計2024年初將開始提供相應(yīng)的支持與設(shè)備。這一版本定義了四個新的分頻，擴(kuò)大了頻譜范圍并可能引爆令人興奮的全新應(yīng)用。諸如實時流媒體和內(nèi)容創(chuàng)作這樣對數(shù)據(jù)上傳要求更高的操作將大大提速。然而，這也給為上行應(yīng)用設(shè)計放大器的開發(fā)人員帶來了挑戰(zhàn)，因為他們現(xiàn)在需要支持更高的頻段。

“針對短期需求的頻段劃分項目將開始讓位于面向長期的DOCSIS 4.0升級；尤其是在北美市場，因為那里的運營商正在尋求擴(kuò)充容量，以跟上光纖ISP的步伐，”Dell'Oro Group副總裁兼分析師Jeff Heynen表示，“此外，這些升級將導(dǎo)致光節(jié)點、放大器和無源設(shè)備（包括連接端和低損耗電纜分路器）的支出大幅增加?！?/span>

本篇博文為Qorvo設(shè)計峰會網(wǎng)絡(luò)研討“采用靈活架構(gòu)滿足DOCSIS4.0更高帶寬的上行要求”的內(nèi)容節(jié)選，其中解讀了DOCSIS 4.0及其新的上行選項，并討論了針對數(shù)據(jù)吞吐量和帶寬的考慮。觀看完整研討會回放，請點擊“閱讀原文”~ 另外，相關(guān)白皮書《如何以更高的效率提高CATV放大器的下行帶寬與上行能力》內(nèi)容精彩十分，絕對值得一看；特別是如果您對下一代技術(shù)和推動這些技術(shù)的進(jìn)步感興趣的話。歡迎掃描下方二維碼，下載白皮書詳細(xì)查閱。

DOCSIS 4.0頻譜選項

DOCSIS 4.0的頻譜選項相比其前一次迭代版本有了很大改進(jìn)。通過這一最新版本，用戶現(xiàn)在可以享受到高達(dá)10Gbps的下載速度和高達(dá)6Gbps的上傳速度；除了速度上的顯著提升，也在減少延遲方面實現(xiàn)重大升級。為配合更快的速度，DOCSIS 4.0中還包括了擴(kuò)展頻譜技術(shù)，將上行頻譜擴(kuò)展至684MHz，下行頻譜擴(kuò)展到1.8GHz。此種擴(kuò)展的頻譜為數(shù)據(jù)傳輸創(chuàng)造了更大的通道，使其更快速、更有效。

擴(kuò)展頻譜在DOCSIS 4.0中提供了四個新的分頻選項，為具有額外超高分頻的實施方案增添了靈活性。利用頻分雙工（FDD）技術(shù)，上行和下行被分離。具體用例的性質(zhì)將決定何種分頻方式對上行和下行的要求有利。

使用96MHz分組正交頻分多址（OFDMA）允許多個客戶共享一個信道，通過時分多址格式技術(shù)進(jìn)行上行接入。運營商可選擇最適合其需求的分頻方式；其中，204MHz和396MHz的分頻在2.5-3.0Gbps的上行速率和超過10Gbit/秒的下行速率間取得了合理平衡，因而可能最受青睞。

?圖1：DOCSIS 4.0 ESD數(shù)據(jù)吞吐量

DOCSIS技術(shù)創(chuàng)新

Qorvo為DOCSIS 3.0、DOCSIS 3.1和DOCSIS 4.0打造完整的RF解決方案組合，并利用其豐富的行業(yè)經(jīng)驗提供支持，以加速設(shè)計、制造和測試進(jìn)程。

在下行應(yīng)用方面，其針對DOCSIS 3.1和FDX DOCSIS 4.0網(wǎng)絡(luò)大功率光纖深度應(yīng)用的最新產(chǎn)品為QPA3260或QPA3246功率倍增模塊，可提供頻段高達(dá)1.2GHz的最高線性輸出功率。對于FDD DOCSIS 4.0，QPA3314功率倍增模塊可等效支持1.8GHz應(yīng)用。QPA3260、QPA3246和QPA3314提供 23dB的增益，具備業(yè)界領(lǐng)先的線性度。

Qorvo的專有制造業(yè)務(wù)支持每年生產(chǎn)數(shù)百萬件產(chǎn)品所需的卓越自動化水平，滿足CATV市場所需的質(zhì)量與可靠性。此外，公司對CATV系統(tǒng)的測試非常全面且針對特定產(chǎn)品。為確保始終如一的質(zhì)量和可靠性，Qorvo在其CATV模塊放大器生產(chǎn)中100%實施了小信號和失真測試。此外，測試還包括加載傳統(tǒng)模擬負(fù)載，或使用單載波QAM或OFDM信道的最新數(shù)字負(fù)載的多載波（復(fù)合）失真測試。

對于上行應(yīng)用，Qorvo提供了一種“積木式”的方法，使客戶能夠?qū)⑵骷胖迷谄渥罱K應(yīng)用所需的位置。這些器件包括小尺寸、低功耗放大器，以及衰減器、均衡器和開關(guān)。它們使MSO能夠提供5MHz至684MHz的全帶寬，以滿足DOCSIS 4.0的任何分頻要求。

Qorvo的器件系列包括單端和差分放大器，可覆蓋整個DOCSIS上行頻譜。Qorvo還擁有一系列壓控衰減器和數(shù)字步進(jìn)衰減器；創(chuàng)新的上行可變均衡器系列產(chǎn)品可用于線性或電纜補(bǔ)償。計劃于2024年發(fā)布的新器件將大大減少分頻低于396MHz的損耗，并提供反向電纜補(bǔ)償選項。

?圖2：Qorvo的“積木式”方法助力MSO構(gòu)建DOCSIS 4.0及其它擴(kuò)展頻譜應(yīng)用

為新應(yīng)用鋪平道路

總體而言，DOCSIS 4.0有望為有線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施帶來重大改進(jìn)，并支持需要更快網(wǎng)速、更大容量和更高網(wǎng)絡(luò)效率的各類應(yīng)用，讓MSO全心致力于創(chuàng)新解決方案，以進(jìn)一步擴(kuò)展頻譜。

為DOCSIS 4.0設(shè)計放大器需要仔細(xì)考慮以下幾個要求：更高的頻率范圍、更高的輸出功率等級，和更卓越的噪聲性能。最后，Qorvo設(shè)計峰會網(wǎng)絡(luò)研討“采用靈活架構(gòu)滿足DOCSIS 4.0更高帶寬的上行要求”提供了更詳細(xì)的解讀，歡迎點擊“閱讀原文”進(jìn)一步了解~