的亚博yabo888vip网页版主动网络维护(PNM)Effort开发技术和系统，在网络问题影响客户之前主动检测网络问题。从本质上讲，我们的革命性技术将每个电缆调制解调器变成一个故障排除设备，将信息传输给电缆运营商。采用PNM技术可以更快、更准确地诊断问题，更快地维修，最终让客户更满意——所有这些都可以降低有线电视运营商的成本。

我们的PNM工作之一是解决信号泄漏和噪声输入问题。

我们视频中的演示是一个自动数据捕获系统，它可以安装在通常每天大部分时间都在社区中行驶的车辆上，比如垃圾车、干洗送货服务或出租车。该系统可以完全自动化地捕获、上传、处理和优先网络维护。观看下面的视频，了解更多关于这项突破性技术的信息。

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有关本文的背景资料，请参阅“共享带宽:循环前缀消除．"

大多数无线传输使用一种叫做调制技术正交频分复用)．这种方法是由贝尔实验室的Saltzburg和Chen在20世纪60年代发明的，但直到20世纪90年代更快的信号处理芯片问世后才被广泛商业化。这种调制方法现已被采用到DOCSIS 3.1技术．

本质上，数据符号是由大量不同大小和相位值的余弦波组成的块。因为所有的波在块中都有整数个周期，所以它们不会相互干扰。也就是说，它们具有数学上的正交性。

这种调制技术在有很多反射(又称多径、回波或色散)时表现出色。为了使这种调制成功，传输信号的一部分必须从后面复制并粘贴到传输块的前面。如图1所示。复制和粘贴的信号称为循环前缀(CP)，或循环扩展，有时也称为保护间隔。CP的功能是在分析块的剩余部分之前允许任何回声消失。

虽然这种调制技术工作得很好，但CP是纯粹的开销，浪费了昂贵的稀缺带宽，并耗尽了无线发射机的电池电量。CP是对带宽和电池电量征收的通信税，CP开销一般在5%到25%之间。

亚博yabo888vip网页版CableLabs发明

亚博yabo888vip网页版CableLabs发明了一种方法来摆脱CP，使用一种称为“重叠圆形卷积”的数学技巧来消除没有CP的回声的影响。相邻的前块和后续块的部分被用作“伪前缀”。均衡后，邻近的块块被丢弃，留下去虚影块。伪前缀本质上应用于接收机，而发射机不需要发送任何CP，这也意味着在恶劣的回波环境下，伪前缀在接收机的持续时间可以任意增加。

图2是说明CableLabs方法的框图，其中使用相邻块在接收器处创建伪前缀。亚博yabo888vip网页版对于宽带应用，重叠的圆卷积可以用频域均衡的重叠傅里叶变换代替。这样计算效率更高。对于用户来说，该技术的实施意味着手机在接收时数据速率提高，在发送时电池寿命延长．

观看下面的视频，了解更多关于循环前缀消除的知识:

视频Español

详细描述该技术的技术论文可在SCTE ISBE网络操作杂志12月号的第42页上找到，标题为“OFDM循环前缀消除只要在网站上注册，你就可以免费下载一份。订阅我们的博客或联系首席架构师汤姆威廉姆斯欲了解更多信息

不幸的是，空中无线带宽有限，而且必须由许多人共享。情况并没有好转。虽然您通常可以在两个位置之间运行另一条电线或光纤电缆以获得更多带宽，但如果您有无线应用程序，则必须共享这种稀缺资源。

新的应用程序，例如物联网3d虚拟现实头盔和新的手机应用对带宽的要求越来越高。随着有线电视用户在平板电脑和手机等便携式设备上观看视频，干扰问题(如画面冻结和平铺)变得越来越常见。超过一半的客户投诉是由无线问题引起的，最常见的问题是Wi-Fi干扰，通常来自邻居的服务。

问题的解决方法

• 更大带宽问题的一个解决方案是使用蜂窝技术和缩小单元格大小．你有没有注意到，在乡下，信号塔很高很远?但在拥挤的城市里，它们离地面更近，而且天线是向下的。这是为了在人口密集的地区减少单元直径，允许在不重叠的单元中重用带宽。对于小型电池，传输功率也会降低，以限制信号的传播范围，从而减少干扰。然而，大量蜂窝站点的部署和维护成本很高，而且带宽本身也很昂贵。在最新FCC带宽拍卖，在美国的600MHz频段被卖出将近200亿美元!

• 其他增加带宽的技术包括可操纵光束和一种称为MIMO(多输入多输出)的技术。这是一种通过在物理上分离的不同天线上传输2个或更多信号，在同一空气中重用具有更多唯一信号的频谱的系统。在接收现场，复杂的信号处理，使用2个或更多天线，分离两个信号。

亚博yabo888vip网页版CableLabs创新:循环前缀消除

亚博yabo888vip网页版CableLabs的研究人员一直在寻找提高效率的方法他们已经找到了一种改进无线信号的方法，使它们使用更少的带宽．这种方法被称为“OFDM CP消除”(完全是正交频分复用循环前缀消除!)，允许在更短的时间内发送数据，增加图片的分辨率，并减少屏幕更新的时间。他们的方法消除了一种称为“循环前缀”的开销，从而将效率提高了25%。提前完成传输的一个附带好处是延长手持设备的电池寿命。

有兴趣深入了解循环前缀消除?看看我的关于这个主题的视频，我的博客文章“免除OFDM传输的高额通信税以及我在SCTE ISBE期刊12月刊上发表的题为"OFDM循环前缀消除．"

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亚博yabo888vip网页版CableLabs创新帮助我们成员公司为客户提供更好的服务，包括更高的数据速率、更高的可靠性和更低的延迟。订阅我们的博客了解更多。

我们从过去继承了很多东西，但并不都是好的。当电话被发明的时候以利沙灰色在美国，它是从有线电报线路演变而来的。这是一个自然的演变，因为电报线路已经存在并得到验证，而无线电技术仍处于起步阶段。当电视刚问世时，它是通过空气辐射到家庭接收器的，因为最初还没有有线电视系统，但那时无线电广播已经成为一项成熟的技术。然而，这并不是客户想要的使用这些服务的方式。当你被图片和声音娱乐时，你通常更喜欢坐着。但是当你想和某人说话时，你经常是在忙碌中。因此，由于当时的技术限制，我们最终使用有线媒体作为理想的移动产品，而使用无线媒体作为理想的久坐产品。这有助于解释手机和有线电视的营销成功。

作为服务提供商，我们仍在调整有线和无线的组合，目前的技术仍在影响这种调整。

克劳德·香农(1916-2001)

1947年克劳德·香农发表了一篇杰出的论文噪声环境下的通信在随机噪声存在的情况下，通信信道的数据容量。他指出，信道的数据容量(C，以比特每秒为单位)与信道乘以日志的带宽(B，以Hz为单位)成正比₂(1 +信号功率/噪声功率)。

这就引出了一个问题任何媒体对数据容量的限制是什么?如果要增加通道的数据容量，该通道是否缺乏带宽，或者信号功率受到限制?答案因媒介而异。在无线网络中，带宽通常是稀缺的。美国政府以赫兹为单位出售，价格非常昂贵。在光纤电缆中，通常要求信号功率相对较低。单模光纤在功率只有大约10毫瓦时就开始非线性，但它有巨大的带宽。在同轴电缆上，功率和带宽都受到限制，高频电缆损耗的增加会增加高频的噪声功率。对于电话双绞线也是如此，尽管双绞线的衰减比同轴电缆大得多。Cable的容量不受香农容量定理的限制，而是受常见错误假设的限制，其中一些是:

假设

我们需要以电缆厂所承载的任何频率传送模拟电视信号。

现实

不正确的。模拟电视传输不需要1.8GHz，这是DOCSIS®3.1规范支持的最高频率。事实上，传输任何模拟电视信号的需求正在消失，或者已经消失了。

假设

4096 QAM比1024 QAM好4倍。

现实

又不是这样。4096 QAM每个符号传输12位，1024 QAM每个符号传输10位。因此，4096只比1024多20%的容量。但这20%的代价是需要400%以上的信号功率。另一方面，如果你能以某种方式找到4倍多的带宽，你可以使用相同的4096 QAM信号功率来传输400%多的数据。(提示:看1GHz以上)

假设

在射频线路放大器中，需要陡峭的上倾斜。

现实

又不是这样。这是模拟电视传输的延续，在DOCSIS 3.1网络中不再需要。事实上，Shannon的经典论文中解释了使用信号功率的最佳方式，特别是图8。它现在被称为倒水法。对于倒水法来说，基本上在低噪声波段，使用较高百分比的可用信号功率是最优的，在高噪声波段，使用较低百分比的可用信号功率是最优的。此外，从信号功率的角度来看，将向上倾斜扩展到1.8GHz用于模拟电视传输是不实际的。

一个技术论文关于这个话题的文章已经发表在CableLabs网站上。亚博yabo888vip网页版

总之，我们的网络正在走向全数字化，旧的要求已经改变，有线网络有很多额外的数据容量可用。数据容量可以通过使用更高的频率和更明智地重新分配信号功率来获得。

汤姆威廉姆斯他是CableLabs的首席架构师。亚博yabo888vip网页版

所有有线电视运营商都希望在客户遇到问题之前迅速发现并解决问题。

很久以前，在DOCSIS出现之前，电缆工厂是单向下游的，运营商等待客户通知他们，通常是通过电话。随着DOCSIS和双向通信的出现，报告过程可能变得更容易了，但没有业务支持系统，退路仍然是电话。例如，有线调制解调器终端系统(CMTS)可以知道特定的有线调制解调器(CM)已经脱机，但没有任何软件来发现问题并将事件报告给关注的OSS，用户仍然必须拿起电话并与人交谈。当有线电视系统也变成电话系统，以及交互式视频娱乐系统时，这种情况就变得难以接受了。

传统上，对于有线网络中的问题，大约有8个基本指标。这些细节包括CM的发射功率过大或接收CM信号电平过低。在CM和CMTS上，也有高包或码字错误的指标，以及低接收器MER(调制错误率，信号中噪声和干扰的测量)。虽然这些指标是有用的，但它们不能准确地告诉操作员问题是什么。例如，是否应该派一名线路技术人员或安装人员?他们应该去哪里，他们应该被告知检查什么?在任何情况下，如果有人在发生包错误时使用受影响的频率，则高包错误通常表明客户体验较差。

电缆操作支持系统(OSS)的钩子，传统上使用IPDR(互联网协议详细记录)或SNMP(简单网络管理协议)来中继DOCSIS mib(管理信息库)数据，已经在稳步改进，并处于量子改进的阈值。在早期，一些mib没有得到充分的指定或实现，无法产生有价值的数据。这种情况正在迅速改变。

用于详细了解工厂问题的第一个MIB对象是上游均衡系数。DOCSIS在CM处使用上游线性预失真，使突发传输在经过网络失真后干净地到达CMTS。打个比方，眼镜可以预先扭曲图像，使图像聚焦在你的视网膜上。

例如，频率响应中的摆动表示由回声隧道产生的驻波。强回波隧道的一端或两端定位于电缆装置损坏引起的信号反射。驻波的频率可以通过测量来揭示回声隧道的长度，这表明了一条线的距离。

对预失真分析技术的进一步改进允许对影响多个cm的常见损伤进行精确分组。如果网络的拓扑结构是已知的，那么就可以在地图上定位一个POI(兴趣点)，即常见损伤可能所在的位置。

另一项改进是为间歇性损伤的一小部分生成了时间线。图1显示了上游通道的时间和频率图，其中两个图分别来自3天每10分钟采集的数据。两种颜色的痕迹表明连接是断断续续的。第三个轨迹表示功率随时间的变化，第四个轨迹表示上游线性失真的变化。通常情况下，当连接是间歇的，需要更大的发射功率。

图1 3天观察到的间歇性CM

第二个有价值的MIB对象来自较新的CM芯片，可以将全频段捕获作为解调过程的一部分。这些芯片允许CM提供全频带频谱分析仪功能。图2是CM的光谱图。

图2 CM在现场捕获的全频带频谱分析仪图。

现在，通过一些协调一致的努力，我们的诊断能力有可能在DOCSIS 3.1中向前迈出一大步。DOCSIS 3.1 PHY规范的第9节描述了一组功能强大的管理对象，可以实现更高效的工厂维护。然而，这些好处不会从天上掉下来。为了将正确的数据集转换成正确的格式，需要与设备供应商和有线电视运营商进行仔细的协调和协作。

此外，还有其他重大运营改进的机会。例如，终端设备能够生成自己的投诉，即使用户不在家。但是终端设备只是网络的一个组成部分。

认识到最接近订户的设备可能最了解订户的体验，还可以使用几个订户终端的集体过去的经验来确定影响多个订户的常见问题，以及只影响一个订户的问题。此功能可以存储在类似于syslog的通用格式日志中。

简而言之，由于DOCSIS 3.1指定的管理对象，电缆OSS的未来可以像我们愿意做的那样光明。

Tom Williams是CableLabs网络技术组的首席架构师。亚博yabo888vip网页版Tom的主要兴趣是有线网络的物理层，他喜欢数字信号处理(DSP)， RF网络设计和测试。他做电缆工程师已经34年了。

我们总是想了解更多关于这个世界的信息:我们的下一顿饭从哪里来;天气怎么样;我的孩子们还好吗?我们队赢了吗?过去的信息传递系统，如电报、电话和广播电视，都得到了因特网的补充。在基本层面上，互联网的存在在很大程度上是为了满足我们对信息的需求。

作为互联网提供商，我们需要牢记这一点，并确定我们的服务什么时候不能完成工作。术语主动网络维护(PNM)描述了确保在客户意识到任何问题之前完成提供信息工作的活动。

在有线电视领域，网络是多样化的，广阔的，不明显的。我曾经听到有人说，只要有用户投诉，他的公司就会马上派技术人员到家里去。哎哟!在没有网络维护系统的情况下，在网络中发生故障是一场猜谜游戏。可能是错误的技术人员带着错误的技能和错误的工具去了错误的地点，而未能完成维修工作。这对每个人来说都是麻烦(可能除了你的竞争对手)。会有回拨，用户会不满意，技术人员会被他的主管判断为失败，网络故障继续导致其他用户出现更多问题。

有线业务由视频系统、DOCSIS系统、IP电话系统等系统提供。由于视频系统的专有特性、具有不同功能的多代传统机顶盒以及称为带外(OOB)的带宽有限的数据通道，在一定程度上难以挖掘数据。但这里也有一些好机会。

例如，如果客户正在观看一个数字电视频道，而盒子确定有未校正的代码块，它就“知道”客户正在观看受损的图像。更高的代码块错误率意味着更糟糕的图像。客户不需要站起来打电话，因为连接的盒子可以自动完成。

另一方面，DOCSIS系统有一组非常好的句柄来确定网络中正在发生的事情。大多数保证流量使用SNMP(简单网络管理协议)和胖管道来中继所有数据。一般来说，保证过程始于一个谎言:操作员询问电缆调制解调器的健康状况如何，但电缆调制解调器通常是正常的——可能是网络出了问题。一个病态的网络会影响许多有线调制解调器。

亚博yabo888vip网页版CableLabs有一个主动的网络维护工作，即开发系统来报告网络是否完成了工作。这项工作的重点是围绕现有数据开发方法和工具，开发新的数据来源，并将信息传递给有线电视运营商成员。

积极主动的网络维护可以更快、更准确地诊断问题，更快地维修，让客户更满意，并降低有线电视运营商的成本。

你可以在这里找到更多信息。

Tom Williams是CableLabs网络技术组的首席架构师。亚博yabo888vip网页版Tom的主要兴趣是有线网络的物理层，他喜欢数字信号处理(DSP)， RF网络设计和测试。他做电缆工程师已经34年了。