新興的全雙工通信技術(shù)的應(yīng)用資料詳細(xì)說(shuō)明

　　1、引言

　　最新一代的DOCSIS技術(shù)（DOCSIS 3.1）極大程度地提高了雙向有線電視寬帶接入網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)容量——非對(duì)稱的DOCSIS 3.1 可達(dá)下行10 Gbps/上行1 Gbps，對(duì)稱的DOCSIS 3.1可達(dá)下行10 Gbps/上行10 Gbps。為了支撐通過(guò)雙向有線電視網(wǎng)絡(luò)向用戶提供上行/下行對(duì)稱的Gbps接入速率，就需要增大上行網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)容量。而“全雙工 DOCSIS通信技術(shù)”（基于DOCSIS 3.1接入技術(shù)）可以在不“犧牲”（這是該技術(shù)的最大亮點(diǎn)）下行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容量的情況下來(lái)提高上行網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)容量，并將從2016年7月起進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化階段（該標(biāo)準(zhǔn)被稱為DOCSIS 3.1標(biāo)準(zhǔn)的“incremental evolution（增量式演進(jìn)）”）。 Nokia已于2016年5月末首次演示全雙工DOCSIS 3.1技術(shù)的概念驗(yàn)證（相關(guān)原型解決方案的名稱為“XG-CABLE”），實(shí)現(xiàn)了在具有100米長(zhǎng)度的雙向有線電視寬帶接入網(wǎng)絡(luò)（其上限截至頻率為1.2 GHz）上/下行對(duì)稱10 Gbps速率。目前，Nokia正聯(lián)合北美及歐洲的一些主流的雙向有線電視寬帶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商研究于現(xiàn)網(wǎng)部署全雙工通信技術(shù)的可行性。另外，Cisco（思科）公司也在2016年5月發(fā)布首份相關(guān)的白皮書(shū)。本文就介紹基于雙向有線電視網(wǎng)絡(luò)的全雙工DOCSIS技術(shù)及其所能帶來(lái)的潛在的容量增益——相關(guān)全雙工通信解決方案綜合考慮了雙向有線電視寬帶接入網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)不斷向前演進(jìn)背景之下的后向兼容性問(wèn)題、性能問(wèn)題、可擴(kuò)展性問(wèn)題、終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度問(wèn)題。

　　2、新興的全雙工通信技術(shù)

　　無(wú)論是有線通信技術(shù)還是無(wú)線通信技術(shù)，均使用FDD（頻分復(fù)用）或TDD（時(shí)分復(fù)用）機(jī)制來(lái)打造雙向的通信系統(tǒng)。采取FDD時(shí)，可用的頻譜資源被分成US（上行）信道及DS（下行）信道（在無(wú)線通信中分別為上行鏈路與下行鏈路信道），且相互間不重疊或通過(guò)設(shè)置保護(hù)帶來(lái)防止上行信號(hào)與下行信號(hào)相互干擾。于是，下行信道與上行信道的頻段分割比就成為決定下行系統(tǒng)與上行系統(tǒng)容量比的主要因素。從而，要增大上行網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)容量，就必定要以“犧牲”下行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容量為代價(jià)，反之亦然。采取TDD時(shí)，上行信道與下行信道使用相同的頻譜資源，但在不同的時(shí)間段發(fā)送信號(hào)以避免上行信號(hào)與下行信號(hào)的相互干擾。于是，下行信道與上行信道的時(shí)間分割比就成為決定下行系統(tǒng)與上行系統(tǒng)容量比的主要因素。從而，要增大上行網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)容量，就必定要以“犧牲”下行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容量為代價(jià)，反之亦然。實(shí)現(xiàn)雙向有線電視網(wǎng)絡(luò)所采取的經(jīng)典DOCSIS技術(shù)所用的是FDD這種雙工機(jī)制：上行信道所在的頻段有3種配置（5~42 MHz、5~65 MHz、5~85 MHz），下行信道與電視/視頻廣播共享使用高端部分的物理頻頻段（最高可達(dá)1 GHz頻點(diǎn)）。如果要提高DOCSIS接入網(wǎng)絡(luò)容量，要么增大頻譜資源利用效率（比如將DOCSIS 3.0技術(shù)升級(jí)為DOCSIS 3.1技術(shù)），要么為 DOCSIS指配/分配更多的可用物理頻段。但是，雙向有線電視網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源是有限的（無(wú)法延伸最高頻點(diǎn)），從而，增大 DOCSIS上行信道的容量就必然要“犧牲”一部分下行信道的系統(tǒng)容量。根據(jù)上述部分的討論，TDD或FDD這兩種雙工機(jī)制的應(yīng)用目標(biāo)在于通過(guò)防止上行頻譜與下行頻譜在時(shí)域或頻域的重疊來(lái)防止上行信號(hào)與下行信號(hào)產(chǎn)生相互干擾。最近，無(wú)線通信技術(shù)研發(fā)所取得的最新進(jìn)展顯示，高級(jí)干擾消除技術(shù)使得FDX（全雙工通信）成為可能。在全雙工通信系統(tǒng)之中，上行與下行采取相同的物理頻段進(jìn)行并發(fā)數(shù)據(jù)傳輸，而上行信號(hào)與下行信號(hào)之間的干擾則在接收機(jī)側(cè)消除（采取高級(jí)的干擾消除技術(shù)），且需要消除自干擾，由于接收機(jī)的信號(hào)發(fā)射端口與信號(hào)接收端口的電平隔離度是有限的，處于高電平狀態(tài)的發(fā)射信號(hào)就會(huì)干擾處于低電平狀態(tài)的所接收到的信號(hào)。理想情況是，組合電路應(yīng)由一個(gè)端口隔離度無(wú)限大的環(huán)形器組成，以防止信號(hào)發(fā)射端口與信號(hào)接收端口之間出現(xiàn)交叉耦合。此外，目前，接收機(jī)側(cè)的自干擾消除可在RF（射頻）域?qū)崿F(xiàn)，也可在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)，還可在射頻/數(shù)字混合域來(lái)實(shí)現(xiàn)。