让人兴奋不已的 DOCSIS 4.0 上行频谱

很难相信有线电缆服务接口数据规范（又称 DOCSIS）早在 20 多年前便已推出！与 Netscape 和 AOL 等一批 90 年代问世并爆火的技术不同，DOCSIS 经受住了时间考验，自其诞生以来已取得了诸多进步。

DOCSIS 的目的是允许在现有的混合光纤同轴基础设施上实现高带宽数据传输。多年来，随着多路复用技术的进步，上行和下行速率均有所提高，这有助于平衡吞吐量并防止干扰。

鉴于 DOCSIS 4.0 规范已经获批，我们预计在 2024 年的某个时候可以获得相应的支持和设备。这一新版本定义了四个新的分频，由此扩大了频谱范围并可能引爆令人兴奋的全新应用。诸如实时流媒体和内容创作这样对数据上传要求更高的操作将大大提速。然而，这也给为上行应用构建放大器的开发人员带来了挑战，因为他们现在需要支持更高的吞吐量。

本篇博文为 Qorvo 设计峰会网络研讨 “采用灵活架构满足 DOCSIS 4.0 更高的上行要求” 的内容节选，其中解读了 DOCSIS 4.0 及其新的上行选项，并讨论了针对数据吞吐量和带宽的考虑。内容精彩，绝对值得一看；特别是如果您对下一代技术和推动这些技术的进步感兴趣的话。

参与设计峰会系列，与 Qorvo 技术专家一起更深入地探讨这一主题。该系列网络研讨会聚焦将引爆革命性突破的下一代技术进展。

DOCSIS 4.0 的频谱选项相比其前一次迭代的 DOCSIS 3.1 版本有了很大改进。通过这一最新版本，用户现在可以享受到高达 10 Gbps 的下载速度和高达 6 Gbps 的上传速度；除了速度上的显著提升，也在减少延迟方面实现重大升级。为配合更快的速度，DOCSIS 4.0 中还包括了扩展频谱技术，将上行频谱扩展至 684 MHz，下行频谱扩展到 1.8 GHz。此种扩展的频谱为数据传输创造了更大的通道，使其更快、更有效。

扩展频谱在 DOCSIS 4.0 中提供了四个新的分频选项，为具有额外超高分频的实施方案增添了灵活性。利用频分双工（FDD）技术，上行和下行被分离。具体用例的性质将决定何种分频方式对上行和下行的要求有利。

由于正在进行测试设备性能方面的试验，网络损耗以及输入输出的适当水平仍处于定义阶段，让运营商能够对基础设施组件和不同分频的相对性能进行实际测试。

使用 96 MHz 分组正交频分多址（OFDMA）允许多个客户共享一个信道，通过时分多址格式技术进行上行接入。运营商可选择最适合其需求的分频方式；其中，204 MHz 和 396 MHz 的分频在 2.5-3.0 Gbps 的上行速率和超过 10Gbit/秒的下行速率间取得了合理平衡，因而可能最受青睐。

图1. DOCSIS 4.0 ESD数据吞吐量

随着 FDX 的上行带宽扩展至 684 MHz，5-42 和 5-85 MHz 被保留用于当前计划和设备兼容性。准备进行现场试验的运营商将能够针对未来的部署优化放大器。目前正在努力实现比特误码率（BER）、载波互调噪声（CIN）、载波互调噪声（CTN）和载波复合噪声（CCN）测试的自动化；噪声功率比（NPR）也可以使用自动测试装置对 42 MHz 到 300 MHz 的带宽进行测试（当前尚未实现超过 300 MHz 的能力）。同时，滤波器的评估正在进行中，计划使用最高可达 684 MHz 的 SC-QAM 信号。

目前已借助各类滤波器来进行噪声测量，以提供适用于每个分频的低、中、高阶选择；此外，测试过程的自动化得到优先考虑。图 2 显示了现已搭建的调制误差率（MER）测试站框图；该测试站支持 54-684 MHz 的 CPSG 和 5-51 MHz 的 SFD 输入。一款用于自动化的主板也在开发中。

图2. 上行调制误差率（MER）测试站

总体而言，DOCSIS 4.0 有望为有线网络基础设施带来重大改进，并推动需要更快网速、更大容量，和更高网络效率的广泛应用。为 DOCSIS 4.0 设计放大器需要仔细考虑几个要求：更高的频率范围、更高的输出功率水平，和更卓越的噪声性能。对此，Qorvo 设计峰会的网络研讨“采用灵活架构满足 DOCSIS 4.0 更高的上行要求” 针对如何满足以上更高的上行要求进行了更详细的阐述。

Qorvo 设计峰会网络研讨 “采用灵活架构满足 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

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

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