讓人興奮不已的 DOCSIS 4.0 上行頻譜

很難相信有線電纜服務(wù)接口數(shù)據(jù)規(guī)范（又稱 DOCSIS）早在 20 多年前便已推出！與 Netscape 和 AOL 等一批 90 年代問世并爆火的技術(shù)不同，DOCSIS 經(jīng)受住了時(shí)間考驗(yàn)，自其誕生以來已取得了諸多進(jìn)步。

DOCSIS 的目的是允許在現(xiàn)有的混合光纖同軸基礎(chǔ)設(shè)施上實(shí)現(xiàn)高帶寬數(shù)據(jù)傳輸。多年來，隨著多路復(fù)用技術(shù)的進(jìn)步，上行和下行速率均有所提高，這有助于平衡吞吐量并防止干擾。

鑒于 DOCSIS 4.0 規(guī)范已經(jīng)獲批，我們預(yù)計(jì)在 2024 年的某個時(shí)候可以獲得相應(yīng)的支持和設(shè)備。這一新版本定義了四個新的分頻，由此擴(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(shí)時(shí)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)用構(gòu)建放大器的開發(fā)人員帶來了挑戰(zhàn)，因?yàn)樗麄儸F(xiàn)在需要支持更高的吞吐量。

本篇博文為 Qorvo 設(shè)計(jì)峰會網(wǎng)絡(luò)研討 “采用靈活架構(gòu)滿足 DOCSIS 4.0 更高的上行要求” 的內(nèi)容節(jié)選，其中解讀了 DOCSIS 4.0 及其新的上行選項(xiàng)，并討論了針對數(shù)據(jù)吞吐量和帶寬的考慮。內(nèi)容精彩，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。

參與設(shè)計(jì)峰會系列，與 Qorvo 技術(shù)專家一起更深入地探討這一主題。該系列網(wǎng)絡(luò)研討會聚焦將引爆革命性突破的下一代技術(shù)進(jìn)展。

DOCSIS 4.0 的頻譜選項(xiàng)相比其前一次迭代的 DOCSIS 3.1 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) 10 Gbps 的下載速度和高達(dá) 6 Gbps 的上傳速度；除了速度上的顯著提升，也在減少延遲方面實(shí)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 684 MHz，下行頻譜擴(kuò)展到 1.8 GHz。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、更有效。

擴(kuò)展頻譜在 DOCSIS 4.0 中提供了四個新的分頻選項(xiàng)，為具有額外超高分頻的實(shí)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。

由于正在進(jìn)行測試設(shè)備性能方面的試驗(yàn)，網(wǎng)絡(luò)損耗以及輸入輸出的適當(dāng)水平仍處于定義階段，讓運(yùn)營商能夠?qū)A(chǔ)設(shè)施組件和不同分頻的相對性能進(jìn)行實(shí)際測試。

使用 96 MHz 分組正交頻分多址（OFDMA）允許多個客戶共享一個信道，通過時(shí)分多址格式技術(shù)進(jìn)行上行接入。運(yùn)營商可選擇最適合其需求的分頻方式；其中，204 MHz 和 396 MHz 的分頻在 2.5-3.0 Gbps 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

隨著 FDX 的上行帶寬擴(kuò)展至 684 MHz，5-42 和 5-85 MHz 被保留用于當(dāng)前計(jì)劃和設(shè)備兼容性。準(zhǔn)備進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)的運(yùn)營商將能夠針對未來的部署優(yōu)化放大器。目前正在努力實(shí)現(xiàn)比特誤碼率（BER）、載波互調(diào)噪聲（CIN）、載波互調(diào)噪聲（CTN）和載波復(fù)合噪聲（CCN）測試的自動化；噪聲功率比（NPR）也可以使用自動測試裝置對 42 MHz 到 300 MHz 的帶寬進(jìn)行測試（當(dāng)前尚未實(shí)現(xiàn)超過 300 MHz 的能力）。同時(shí)，濾波器的評估正在進(jìn)行中，計(jì)劃使用最高可達(dá) 684 MHz 的 SC-QAM 信號。

目前已借助各類濾波器來進(jìn)行噪聲測量，以提供適用于每個分頻的低、中、高階選擇；此外，測試過程的自動化得到優(yōu)先考慮。圖 2 顯示了現(xiàn)已搭建的調(diào)制誤差率（MER）測試站框圖；該測試站支持 54-684 MHz 的 CPSG 和 5-51 MHz 的 SFD 輸入。一款用于自動化的主板也在開發(fā)中。

圖2. 上行調(diào)制誤差率（MER）測試站

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)，并推動需要更快網(wǎng)速、更大容量，和更高網(wǎng)絡(luò)效率的廣泛應(yīng)用。為 DOCSIS 4.0 設(shè)計(jì)放大器需要仔細(xì)考慮幾個要求：更高的頻率范圍、更高的輸出功率水平，和更卓越的噪聲性能。對此，Qorvo 設(shè)計(jì)峰會的網(wǎng)絡(luò)研討“采用靈活架構(gòu)滿足 DOCSIS 4.0 更高的上行要求” 針對如何滿足以上更高的上行要求進(jìn)行了更詳細(xì)的闡述。

Qorvo 設(shè)計(jì)峰會網(wǎng)絡(luò)研討 “采用靈活架構(gòu)滿足 DOCSIS 4.0 更高的上行要求”

https://www.qorvo.com/design-hub/videos/design-summit-2022-using-flexible-architecture-to-meet-docsis-40-higher-upstream-requirements

設(shè)計(jì)峰會系列

https://www.qorvo.com/newsroom/trade-shows/design-summit

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