yaboVIP8_yabo215_yabo131 - 为同轴而生 — MoCA Access技术
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引言 
随着用户带宽需求的不断提升和国家政策的支持推动,如今宽带接入网市场发展迅速,带宽越来越大,用户要求也越来越高;目前接入网存在各种各样的宽带接入网技术,EOC(基于有线电视同轴电缆的以太网接入技术)就是其中一类,适合于拥有庞大完善的同轴电缆网的广电网络公司。我们认为基于高频EOC的MoCA技术是最具有发展前景的一种技术。本文将从MoCA协议、MoCA技术分类、MoCA技术特点、MoCA发展规划、MoCA技术实际组网等方面做简单介绍。
MoCA协议&技术分类

MoCA协议

MoCA协议栈包括物理层,MAC层以及一个或多个的汇聚层(CL),如下图所示。





  • 物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备,为数据传输提供可靠的环境;
  • MAC层(媒体访问控制层)主要实现扫描、同步、流量控制以及链路维护功能;
  • 汇聚层在MAC层和核心网络之间建立联系,实现包转发、封装以及处理802.1p优先级等,提供其他网络接口,比如IEEE802.3(以太网)、视频流(如MPEG-2传输)和数字卫星传输(DSS)等。

  • MoCA技术分类
    根据应用场景分为:
    MoCA Home Network
  • MoCA Home Network(家庭网技术)专注于家庭内部各房间之间的同轴高速互联;
  • 网络拓扑:网状拓扑,各节点之间地位平等,每一个节点都可与其他节点相互通信;
  • 网络协同器(Network Coordinator,NC)选举:网络中的任何一个节点都可以被选举出来作为NC,由NC负责整个网络时间的产生和资源的调度。
  • MoCA Access
  • MoCA Access(接入网技术)应用于最后100米的宽带接入网场景,以同轴电缆为介质提供高带宽入户;
  • 网络拓扑:树形或星型拓扑;
  • NC固定:设备有固定的局端(NC)和终端(CPE)之分,局端和终端之间为主从关系,终端完全由局端控制,且各终端之间默认隔离,无法直接通信。
  • MoCA Access 技术特点:
    MoCA Access技术是专为同轴多媒体网络设计的技术,其协议根据同轴电缆的拓扑结构和信道特性来设计。总体来说有以下几个特点:
    工作于高频,可用频率宽,干扰小
    MoCA频谱占用500 - 1500Mhz内任意50MHz,其中MoCA Access工作频段在975Mhz以上,高频段内干扰信号很少,信道相对更干净;另外高频的频率资源宽裕,频段扩充限制较小,后续带宽提升空间大。

    下图为某测试机构对现网同轴信号0 - 1000Mhz范围内的频谱扫描图,高频段内噪声低:



    MoCA Access工作于高频段,所以可与目前现有的业务实现共存,如有线电视,低频EOC,Docsis\C-Docsis,采用MoCA Access进行网络改造更加平滑。


    物理层采用了自适应多音调制技术(ACMT)实现信道预均衡来保证网络的稳定性和低误码率特性


    ACMT是OFDM(正交频分复用)的一种,它将系统可用的频带分为一组离散的子载波,数据在这些子载波上并行传输,相邻的子载波互相正交,载波之间无需保护带,拥有很高频谱利用率。
    另外一点是抵御窄带干扰,由于频带划分为多个子载波,所以窄带干扰仅仅对某些子载波有影响,而对大多数子载波没有影响,通过子载波之间的编码处理,很容易恢复受影响的数据,系统的抗干扰能力较强。
    MoCA Access系统通过自适应比特分配的OFDM来实现信道均衡:当信道信噪比较大时,信号对应的分配功率也较大;而当信噪比较低时,信号功率也较低。自适应比特功率分配算法首先确定系统信道能达到最优的门限,然后确定各个子载波的比特分配方式,调每个子载波独立地使用不同的调制方式,即随着信号质量的不同而在BPSK,QPSK,8QAM,16QAM,32QAM,64QAM,128QAM 及256QAM 自动选择最适合的调制方式。
    MoCA Acces系统的ACMT信号在其50Mhz传输频带上定义了256个子载波:

    MAC层协议是建立在完全协同的时分多址(TDMA)通道上的
    在这种协同的网络中,NC负责产生全网络的时钟和进行资源调度,保证信道上所有数据的传输时间是确定的并且无碰撞,使时延相对地独立于网络负载,使得在重负载情况下能保持较低时延。
    TDMA将时间轴划分为若干个时隙,每一个时隙传输一路语音或数据信息。TDMA的主要特点是:

  • 传输带宽宽
  • 开销大;
  • 成本低;
  • 接收的时隙交错;
  • 用户的发射和接收的时隙可以不同,因而TDMA方式可以在一个单频信道上进行发射和接收,成为时分双工(Time Division Duplex,TDD)。
    TDD完全由MAC层采用TDMA方式来协调,网络的延迟是确定的,可以做到很低的传输时延(典型5ms以内),满足实时类业务的传输。
    如图,以MoCA Access 为例,多个终端共享与局端的通信信道,在不同时间与局端单独通信,同时也根据不同时隙分别进行上、下行数据的传输。


    清晰的发展路径
    目前接入网部署的MoCA Access 1.1+设备可提供800Mbps的速率, 2017年初发布MoCA Access 2.5,可提供2.5Gbps的速率,未来规划可升级至MoCA Access 3.0,提供10Gbps的接入带宽。
    MoCA的技术路线规划图:


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