千兆有线宽带技术进化

执行概要

网络是当代通信的推动者。高速互联网接入、宽带是一个健壮的和不断增长的平台,有广泛的社会效益和现代经济。

提供在有线电视网络宽带,利用同轴电缆和光纤,是广泛使用,高能力,发达与私人资本。

最广泛的部署代有线宽带,称为DOCSIS®3.0,是专为千兆每秒的速度。最新的电缆技术,称为DOCSIS 3.1,正在商业化在历史上快速和10吉比特每秒可以提供。

有线宽带的营收表现远远超过今天的在线应用程序的要求。它已成为广泛的创新的催化剂,和交付下一代的基础服务。它还允许有线电视运营商保持领先的宽带连接客户需求和平衡能力在其他网络电视等服务。

电缆gigabit-ready今天,并将继续发展在未来更高的性能。下一代的宽带技术孵化CableLabs,旨在提供对称multi-gigabit速度。亚博yabo888vip网页版被称为DOCSIS®4.0,这一技术将大大增加电缆的上游功能来支持新一代交互式宽带体验。

互联网:不可或缺的联系工具

高性能网络连接或宽带,社会正变得越来越重要,提供现代经济和人类互动的基础。

互联网用户在线现在每天花近三个小时,平均,在过去的十年里增加了两倍。自2010年以来,数字媒体的使用增加了两倍。最近哈里斯民意调查,75%的调查对象说,在日常使用wi - fi是很重要的,现在谷歌服务达到每月95%的美国互联网用户。这些只是几个路标了直观的结论,在线连接是现在日常生活的核心。

一系列的经济研究,从麦肯锡国际电联,表明宽带支撑的好处大部分国家的国内生产总值、就业和消费者剩余。增长是宽带的协助下通过采用高效的业务流程,引入新的在线服务,投资和劳动力直接参与网络的部署和操作。经济活力增强,新公司以低成本进入全球市场。和消费者利益通过增加对商品和服务的选择和更低的成本。

宽带也有非经济福利:获取信息可以更多参与政治体,新形式的表达式为个人,和人类连接在庞大的实时地理位置可能发生。

互联网的使用反映了这一普遍受益,还在继续增长。现在世界各地的互联网用户的数量超过34亿,根据互联网生活统计,扩张速度远远超过全球人口。

这种增长可能继续和宽带网络将增加使用。思科预测,消费者互联网流量将在未来五年内三倍以上。

简而言之,宽带已经成为变革性力量将继续塑造通信和社会。使这种影响的网络宽带上网是可能的。

有线电视宽带网络部署

有线电视运营商部署了大量全球宽带网络。

在美国,有线宽带现在通过93%的家庭,远远超过提供的覆盖率高比特率数字用户线(VDSL)技术和fiber-to-the-premise打造)。这个广泛的部署主要是通过通信政策激励,鼓励投资网络。

与美国历史强调基础设施竞争,欧洲政府政策历来强调通过批发服务的竞争访问授权网络设施的所有者。宾夕法尼亚大学的研究表明,欧洲政策方法对宽带覆盖率有负面影响。这是明显的慢部署有线宽带网络在欧洲,相对于美国。所有下一代访问技术,然而,今天的有线电视网络覆盖近一半的欧盟,稍微超过了VDSL,大大超过打造。

有线宽带的吸引力是反映在subscribership服务。2009 - 2014年期间的数据是可用的,有线宽带用户增长要比DSL和光纤技术在北美和西欧。(有迹象表明每户subscribership在欧洲增加了在过去的两年里,通过全球收益主要是由中国所驱动的。)

今天在美国,有线服务估计有60%的家庭宽带用户(尽管有线电视运营商经营业务独立而且没有一个公司服务超过总用户的26%)。在所有成员国的经济合作与发展组织(OECD)电缆占所有互联网用户的32%(包括所有固定宽带技术)。在全球范围内,DSL仍然是最广泛的认购固定互联网接入技术。

有线宽带部署了私人资本。自1996年以来,美国有线电视运营商已经投资了2450亿美元在他们的网络。仅在过去的八年,有线电视运营商在欧洲投资超过500亿美元的资金。

有线宽带subscribership将继续增长。研究公司Ovum预计,全球有线宽带用户将从2013年的1.37亿户增加到1.65亿年的2019人。

Gigabit-Capable电缆

有线电视宽带网络是全球互联网接入的关键,他们适合容纳越来越多的互联网使用。目前的有线宽带技术是专为千兆每秒的速度,使运营商部署新服务根据需求。

混合的有线电视网络由光纤和同轴电缆元素,和规范,使网络宽带的使用被称为数据电缆服务接口规范,或DOCSIS®,先进的开发和持续CableLabs及其成员的输入供应商的技术合作伙伴。亚博yabo888vip网页版最广泛的部署代DOCSIS技术,被称为3.0,能够提供一个千兆每秒(Gbps)的宽带能力,和几乎无所不在地部署在有线电视网在北美和欧洲。

最新一代的DOCSIS宽带,被称为3.1提供了一个短期通向持续改善的有线宽带性能,与网络容量10吉比特每秒。设备供应商现在提供必要的组件。2016年1月,CableLabs亚博yabo888vip网页版认证第一DOCSIS 3.1电缆调制解调器和一些运营商已经开始部署技术,包括考克斯康卡斯特,全球自由等等。在美国,有线电视客户在亚特兰大和纳什维尔已经订阅的选项通过康卡斯特千兆DOCSIS 3.1宽带服务。研究公司IHS预计,到2017年4月三分之一的全球有线电视用户将获得DOCSIS 3.1技术。3.1部署以这种速度表示加速度超过前代的技术部署,通常为普及了几年。

这种持续进化的有线宽带向更高的性能在很大程度上可能是在现有的网络基础设施,通过升级软件,电子产品和一些网络组件。客户访问新服务也需要最新的家庭技术的使用。作为迁移的一部分,新的网络技术,有线电视运营商工作,以确保他们的客户当前的wi - fi和现代设备,这样他们就可以享受更快的宽带服务的全部好处。

实现multi-gigabit电缆技术的全部潜力,运营商必须考虑选择使用他们的网络,也有电视,声音,和其他服务。要做到这一点,他们在网络监控宽带需求的增长和调整,以确保足够的能力通过释放能力在网络上使用。这可能涉及到从模拟到数字移动电视服务传播,优化视频交付技术,如压缩、安装光纤更深层次的网络中,添加新电子,或实现其他一些技术,提高效率,使宽带容量增加。

操作员的评估这些权衡的特定市场环境允许电缆技术提供一个对multi-gigabit速度下滑道。这个模型使重要运营商根据需要提高能力和灵活性的方式保持领先于消费者需求。它还支持千兆宽频以较低的成本和更少的好处比打造当地施工中断。

这种发展有线电视宽带网络的能力来满足日益增长的需求是在有线电视技术的发展和网络。DOCSIS 1.0设备初始生产以来,在1990年代末至今使用DOCSIS 3.1功能,电缆技术使得显著增长的速度和性能。

随着新技术由CableLabs指定,由供应商、运营商开始部署它们。亚博yabo888vip网页版随着时间的推移,清晰的趋势一直持续增加的速度提供了市场,目前达到一个每秒千兆有线宽带,并在典型的性能,消费者享受,这四年期间增长了四倍的数据是可用的。

展望未来,随着运营商部署DOCSIS 3.1宽带,速度将继续增长。

有线宽带技术因此允许有线电视运营商保持领先的消费需求。今天,视频是最常见的数据密集型应用在全球范围内,要求最任何类型的宽带使用的带宽。

最受欢迎的视频服务,Netflix,报告其流率平均少于4 mbps。典型的有线电视用户喜欢的速度超过这个水平的10倍,和千兆速度250倍这个应用程序所需的数量。视频质量继续提高更高的分辨率和更有活力的颜色和亮度,视频可能需要更高的速度。更密集的使用可能会出现与其他应用程序和服务。

如下面的图表所示,最广泛使用的应用程序和服务消费者需要相对少量的带宽与网络功能。有潜力成为超宽带视频的应用程序往往没有广泛采用今天,尽管宽带网络的能力来满足其性能要求。

例如,当消费者开始采用虚拟现实,现在市场上的耳机通常需要不到100 Mbps的能力。更身临其境的视频技术,如高分辨率的虚拟现实或光场全息显示器,需要更大的带宽,但并不广泛采用。测量对宽带网络的功能,包括电缆、很明显,网络技术不是一个限制应用创新。相反,网络创新似乎之前应用创新的连接需求。

在线应用程序和服务的增长补充有线宽带网络的扩张能力,而这种增长本质上导致增加网络流量,可能影响带宽需求的流量,必须在任何给定的时刻——尚不明朗。通讯室,咨询公司预测,到2023年,英国中产阶级家庭,只需要19 mbps,而前1% 35每秒的需求——远低于有线宽带的千兆速度可以今天提供。此外,OfCom表明消费者宽带质量研究的经验不是深受速度高于10 mbps。

而宽带速度往往是业绩评价的主要指标,它并不是唯一的因素影响用户体验。延迟——传输和接收之间的时间,也可以确定用户对宽带服务。有线电视宽带网络比较测量项目中表现良好。美国的FCC测量宽带项目,例如,发现表现电缆和打造网络的平均往返延迟大约15毫秒。DOCSIS 3.1规范要求网络设备供应商实施技术援助网络响应,这将进一步改善有线宽带体验。网络延迟是复杂的,在互联网上受到许多因素的影响,只有一个元素还有许多可以影响宽带用户体验的质量。更详细的讨论延迟和体验质量作为本文的附录。

根据对吞吐量、延迟和其他维度、有线宽带需求中保持领先,使新的应用程序。增强和虚拟现实等新兴技术和服务加强宽带接入的价值。采用新的应用程序并不是均匀分布的,但是有线电视网络产业的利益一致的能力与持续在线创新。

下一代的宽带

有线电视宽带网络创新仍在继续。2016年2月,CableLabs宣亚博yabo888vip网页版布了一项计划,孵化的技术将使multi-gig对称的速度,将上游的能力6千兆每秒和下游10吉比特每秒的能力。称为DOCSIS 4.0,这个技术可以,如果证明是成功的,使一个新的用例范围可能需要更多上游流量比典型的今天。

使用频分双工现在有线电视网络的架构,这意味着带宽分为上游和下游之间在网络上以防止干扰之间的交通流方向相反。一般来说,更多的带宽分配给下游使用,最终用户的方向。这种方法符合当前消费者宽带使用模式。视频,例如,在很大程度上是单向应用与大多数数据流量下游流向观众。今天根据Sandvine,下游流量占90 - 95%的宽带数据-在任何类型的固定网络,包括北电公司——在最繁忙的高峰时期。

随着互联网的不断发展,应用程序可能需要上游认为需要更多的带宽,包括增强现实,完全展现出视频会议和其他互动千兆服务。DOCSIS 4.0技术,CableLabs及其有线电视亚博yabo888vip网页版运营商成员推进能力,以适应宽带上网的继续进化。

全球电缆行业研究和鼓励应用创新千兆网络继续发展。互联网已经从根本上改变了通讯和社会的许多方面,和电缆在促进经济增长发挥了重要的角色。有线宽带技术的创新将继续使许多上网的好处。

附录A: DOCSIS 3.1技术亮点

DOCSIS 3.1是最新的有线宽带网络技术。CableLabs规定在2亚博yabo888vip网页版014年,现在技术供应商生产兼容的设备和运营商已经开始部署技术。DOCSIS 3.1技术与前代向后兼容,使运营商部署的灵活性在他们足迹符合需求和其他市场因素。

DOCSIS 3.1技术提供收入的潜在能力10 Gbps下游和1 - 2 Gbps上游通过各种机制,使有线宽带更有效率和更高的表演。

体系结构

DOCSIS 3.1架构旨在使提供宽带混合光纤/同轴电缆网络。启用了频率范围从5兆赫到1218兆赫。这提供了1.2 GHz的网络带宽提供11 Gbps的网络容量(结合下游和上游)。此外,DOCSIS 3.1技术可以灵活地使用600兆赫的额外带宽开车总容量更高。

上游流量使用低频率双电缆系统的一部分,与上层带边沿可配置42至204 MHz。许多北美电缆系统今天有上带边沿的42 MHz,而欧洲系统使用一个65 MHz上带边沿。配置上游带边沿204 MHz完全使上游千兆DOCSIS 3.1网络的能力。下游流量使用双系统的上部,启用和保护带之间,以防止干扰上游和下游流量。

DOCSIS 3.1通道跨越192 MHz下游和上游96 MHz。正交频分复用(OFDM)是使用副载波的25 kHz,艾滋病网络的灵活性和弹性。

提高能力,渠道可以聚合在全方位的网络带宽。然而,除了宽带服务,包括电视和声音,今天也在有线电视网络上使用分段能力。

效率

OFDM技术DOCSIS 3.1技术使有线宽带的更高效的操作,确保小副载波网络上能独立做出调整的操作取决于渠道操作的状态。没有OFDM,更大的部分带宽将是有限的“最小公分母”可以在运行的情况下实现。

此外,该技术利用低密度奇偶校验(LDPC)前向纠错以及正交幅度调制(QAM)高达16384比特/符号(最低4096 QAM规范)要求的提高效率。两个代表重要的宽带通信技术的进步,使可靠的带宽提供更多的数据单位。相比之下,4096 QAM使得宽带网络两倍更有效位/赫兹的基础上相对于64 QAM。实现方法,实现了更高的性能比先前的纠错技术更加一致。

DOCSIS 3.1规范还支持提高能源效率,与电缆调制解调器时期进入的轻度睡眠模式的低利用率。

安全

DOCSIS 3.1规范要求数据包携带用户流量能够加密使用非对称和对称的键控算法之间的电缆调制解调器和电缆调制解调器终端系统。此外,电缆调制解调器使用公钥基础设施(PKI)验证数字签名。电缆PKI的生态系统是由CableLabs使用一个单一的根证书。亚博yabo888vip网页版CableLabs安全加固与认证,确保规范的安全特性。亚博yabo888vip网页版这种方法安全一直是最初版本以来,DOCSIS技术基础和加密算法与实现新一代继续走强。

规范还支持验证软件映像下载用于更新设备。技术并通过数字签名过程称为公钥加密,认证,软件源于信任的来源。此体系结构适用于所有DOCSIS 3.1部署,使安全的宽带基础设施在全球范围内。

响应性(延迟)

虽然网络容量通常是第一个指标用于描述宽带性能,延迟,或传输和接收之间的时间,也影响用户体验。DOCSIS 3.1技术使用先进的技术来减少延迟在有线电视宽带网络。

用户体验的延迟受到一系列因素的影响在数据在互联网上的传播,其中许多可能是上游有线接入网络。在每一个中间包发放和目的地之间的网络节点,路由器、交换机等网络设备在交付中发挥作用的数据。每个节点必须评估数据包并决定如何转发。随着数据流量破裂,网络设备可能会创建一个简单的队列或交通路由之前“缓冲区”。

启用网络响应性和低延迟甚至期间交通拥挤,DOCSIS 3.1宽带使用主动队列管理(包)技术监测流量的“缓冲”电缆调制解调器终端系统和电缆调制解调器。这种技术可以减少延迟通过影响传输控制协议(TCP)的行为,构成了互联网。通过明智地放弃数据包,包调用TCP吞吐量的能力平衡,延迟和丢包情况的基础上的链接和网络设备数据传输的路径。这种方法提高了用户体验,帮助显著减少延迟在繁忙的时期在有线宽带的网络组成的网络的互联网。包是可用DOCSIS 3.0宽带系统,和DOCSIS 3.1规范中是强制性的。

DOCSIS 4.0技术

亚博yabo888vip网页版CableLabs及其成员目前正在开发一个增强DOCSIS 3.1技术,将使multi-gig对称的能力。被称为DOCSIS 4.0技术,这种发展提供超越当前频分体系结构的能力,而不是使用全部可用带宽在上游和下游的有线电视网络传输,同时进行。

在今天使用的频率划分方法,一个较小的上游传输带宽分配的比例,限制上游性能相对于下游。DOCSIS 4.0技术将消除这种限制通过同时传输的下游和上游流量同时在相同的频率。这是通过智能收发器设计,使干扰取消利用知识传播减去噪声信号。由于收发器知道传输,DOCSIS 4.0技术将使用这些信息来处理噪音和预期的接收信号中恢复过来。DOCSIS 4.0技术将提供大幅增加在时分双工,总容量用于DSL,或频分双工,目前用于有线电视网络。

此功能正在开发中未来可能的CableLabs利用率。亚博yabo888vip网页版如果最终实现,DOCSIS 4.0技术提供了另一种进化的有线宽带,使持续的性能收益。

附录B:延迟和质量的经验

延迟、传输和接收之间的时间(或请求-响应时间),是在互联网上受到一系列因素的影响,如数据必须旅行的物理距离,“跳”在网络节点的数量,数据必须遍历,以及网络设备的配置等。这些因素可以影响互联网被认为是用户的响应速度。例如,大多数web页面将不会受益超过10 mbps的速度,但如果点击和浏览页面之间的总时间可以减少(即。数据,通过减少往返时间,因为web页面加载通常涉及许多离散的内容请求),经验是改善的整体质量。

延迟是影响技术决策由许多演员在互联网上。例如,一个应用程序提供商缓存内容更接近其最终用户将提高其服务的响应性。有几个因素的宽带接入网络,可以影响延迟,包括所使用的物理介质,介质的机制是用来传输数据(介质访问控制),以及网络体系结构(本地网络的物理拓扑)之前的互连与其它更广泛的网络。

使用同轴电缆接入网络有线宽带在没有任何固有的延迟劣势相对于其他技术,包括纤维。事实上,物理学忙电缆:运营商使用的同轴电缆传输能量速度要快一点比可以在光纤来实现。(同轴电缆传输能量约83%光速,而光纤可以传输能量约65%光速)。然而,由于有线电视网络正变得越来越富含纤维,和距离数据遍历同轴网络元素继续减少,几乎没有这种区别在物理的实际效果。

介质访问控制协议是必要的电缆和北电公司网络,因为需要跨用户共享网络资源。亚博全球最大投注平台因此,网络上的用户数据将在这两种技术,这发生在接近实时的。这个MAC调度并介绍一些延迟,具体的影响依赖于协议和连接端点的数量。对当地的网络体系结构,从网络到网络差异确实存在,但是这些不严格的技术不同。

因此,有线电视和打造网络技术相当于属于延迟,和不同网络更容易受到因素不依赖于物理媒介的选择。延迟平价潜在电缆和每户之间看到的,例如,在美国的FCC测量宽带计划。顶尖的电缆和打造网络的平均往返延迟大约15毫秒。DOCSIS 3.1规范要求网络设备供应商实施技术援助网络响应,这将进一步改善有线宽带体验。

重要的是要记住,在一般情况下,访问网络延迟物理并不是一个主要因素,也不会响应的关键推动者。物理距离、网络跳数、路由协议和网络设备通常是更重要的因素。减少延迟的性能,因此今天典型的电缆和每户将涉及更广泛的系统和应用程序体系结构决策——这可能是也可能不是一个适当的优化变量,给定应用程序的各种需求,利用互联网。许多广泛使用的应用程序是latency-tolerant;例如,视频通常需要预装载的内容,这意味着能力很重要,但是用户体验可以很好即使延迟很高。其他人,如视频通话,需要更多的实时交互性,提高响应能力受限于物理当调用参与者是地理上分散的。

应用程序将受益于极低的延迟要求专用的端到端体系结构。在这种情况下,满足这些需求不仅意味着移动应用程序服务器接近最终用户,但也确保计算和处理能力能够在用户设备。毫秒的延迟应用程序通常5 g的上下文中所讨论的,例如,访问网络链接可能仍然扮演着重要的角色在提供服务,但是这个角色很可能需要交付内容查看之前,与当地资源负责渲染它们有用。亚博全球最大投注平台

这些观察表明,延迟是衡量质量的一个重要组成部分为宽带用户的体验,但它是不够的。事实上,任何单一指标,狭隘地理解为任何一个互联网演员,不可避免地投下一幅简单的宽带性能。真正理解质量的经验,一个人必须理解的属性出现在互联网上,各种各样的活动指标对他们最好的判断,和所有的输入整个互联网生态系统——从应用程序服务器到用户界面,这些指标和介于两者之间的影响。

宽带是一个新兴的体验质量和重要的研究领域,依然反映出互联网的性质。展望未来,随着用户越来越多地连接和服务的需求,适合他们的用途和目的,适当地描述宽带性能将中央促进互联网的持续增长。