HiNOC知识攻略.doc

1、 HiNOC 知识攻略同轴电缆宽带接入技术（HIgh performance Network Over Coax, HINOC） ，是“三网融合”方案中光纤网络到用户家庭网络之间的传输解决方案。该技术在光纤到楼(Fiber-to-the-building，FTTB)的网络结构基础上，可以利用小区楼道和户内已经敷设、分布广泛的有线电视同轴电缆，构建高速的信息接入网。只需在楼道和户内添加相关的 HINOC调制解调设备头端(HINOC Bridge, HB)与终端(HINOC Modem, HM） ，无需对入户电缆线路进行任何改造，就可实现多种高速数据业务的双向传输。该技术为最后 100米的宽带接入

2、提供了一种便捷、实用的新型解决方案。1、HiNOC 使用频域我国有线电视标准规定，同轴电缆 860MHz以下的频带用于广播电视信号传输，860MHz以上频带均未使用，称为带外信道。带外信道的传输特性为：整个系统的传输特性在 1.2GHz以下变化不大，在-20dB 左右。在 16MHz的带宽内，频谱几乎为平的。在 1.2GHz到 1.5GHz之间下降很快，到 1.5GHz衰减达到-50dB 以下。在 1.5GHz以内的频段，比较有利用价值。1.5GHz 以上频段衰减较大，而且匹配差，反射大，多径严重，开发成本较高。因此，HiNOC 使用 800M-1.5G的频域，并将其分为等频宽的多个信道。2、

3、物理层物理层定义的信号传输模式包括帧结构、信道编码以及调制技术。HiNOC发射机的功能模块构成如图所示：来自上层的数据和信令信息经过加扰、前向纠错信道编码（可选） 、星座映射、OFDM调制及插入循环前缀后，组成不同类型的帧，再经过几代到射频信号的变换，最后通过射频单元发射。物理层子系统（1）扰码HiNOC中扰码序列采用生产多项式序列，生成扰码序列的移位寄存器的初始相位为“000100”（由 Bit5至 Bit0） ，在每个帧的起始时刻进行初始化。（2）前向纠错编码HiNOC中的信道编码采用的是前向纠错编码方式。根据不同的信道条件，以及对编码速率的不同要求，可以选择不进行前向纠错编码，或在参数分

4、别为（508,472）和（504，432）的 BCH截短码中选择一种进行前向纠错编码。(3) 星座映射HiNOC中根据不同的信道状况，可以在 DQPSK、QPSK、8QAM-1024QAM 等多种星座映射方式中进行选择。数据比特流进入映射单元的顺序如下图所示：(4）OFDM 调制HiNOC采用 OFDM调制，单信道内包含 256个子载波，子载波间隔为 62.5KHz。为了抑制对于相邻信道的干扰，单信道频带两侧的子载波作为空闲子载波，不传输信息。零频处的子载波同样作为空闲子载波，不传输信息。用于传输信息的有效子载波的数目为 210个，有效带宽为 13.125MHz。 （5）循环前缀在 OFDM系

5、统中，为了最大限度地消除符号间干扰，在每个 OFDM符号之间要插入保护间隔，该保护间隔长度一般要大于无线信道的最大时延扩展，这样一个符号的多径分量就不会对下一个符号造成干扰。在这段保护间隔内，可以不插入任何信号，即保护间隔是一段空闲的传输时段。然而在这种情况中，由于多径传播的影响，会产生信道间干扰，即子载波之间的正交性遭到破坏，使不同的子载波之间产生干扰。为了消除由于多径传播造成的 ICI，我们将原来宽带为 T的 OFDM符号进行周期扩展，用扩展信号来填充保护间隔。我们将保护间隔内的信号成为循环前缀。3、MAC 层（1）网络拓扑HiNOC网络由位于楼道的 HB和位于户内的 HM构成。逻辑拓扑采

6、用点到多点结果。HB处于中心控制地位，各 HM可与 HB通信并受其控制，各 HM之间不能直接通信。HiNOC网络的逻辑拓扑结构（2）HiNOC 帧类型HiNOC帧分为控制帧、数据帧和信令帧三类。（3）公共部分子层(CPS)CPS主要实现信道访问控制与带宽分配。其信道分配的主要机制如下：1、各个HM必须先接纳到HINOC网络后，才能访问信道。2、HM被接纳到网络后，其对信道的访问完全在HB的集中控制下进行。3、HB将信道划分为在时间轴上连续且互不重叠的时间段，每个时间段称为一个MAP周期。在每个MAP周期中HB通过发送一种特定的MAP帧向各个节点发布下一个MAP周期的起止时刻以及该周期内的信道分

7、配方案。4、各HM通过预约/许可机制实现信道访问。在每个MAP周期内，HB为HM分配预约帧发送时隙，HM利用各自的预约时隙向HB预约信道。HB收到预约帧后，通过MAP帧发布信道分配方案。下行数据不需要预约信道，由HB直接在MAP帧中规定发送时隙。5、在信道分配的过程中，协议支持基于优先级的QoS保障。6、所有MAC层的预约帧、MAP帧和数据帧，均封装在PHY层的Dd和Du帧内进行发送。（4）汇聚子层（CS）CS负责接收高层的协议数据单元（PDU） ，并将高层 PDU映射到 CPS，以及进行相反方向的转换操作。高层 PDU为以太网 MAC帧。CS 实现的具体功能是：地址学习与转发表构建、数据帧转

8、发、数据帧打包/拆包，以及优先级映射。地址学习与转发表构建就是建立高层 PDU地址与 HINOC网络节点地址的映射关系。数据帧转发就是确定将高层PDU转发到那一个 HINOC网络节点。地址学习与转发表构建、数据帧转发均只涉及 HB与 HM的内部实现，在标准上没有描述，需要独立设计。（5）节点接纳这里，下行信令帧作为信标来使用。侦听下行信令帧。进行频率搜索等操作。节点接纳过程是指一个新的 HM（NHM）设备上电（或初始化）后，加入到现有 HINOC网络的过程。（6）链路维护当形成一个网络或新的节点加入后，就完成了各个节点之间的 LM（link maintenance） 。LM 由 HB来控制，H

9、B 制定那个节点来完成 LM。一个 LM 通常包括，从一个节点到另外一个节点发送预先定义好的一定长度的比特序列检测信息，来估计两个节点之间的信道特性，通常是 SNR。接收节点处理接收到的检测信息，并确定现在的两个节点之间的信道损伤。基于确定的信道损伤，就自适应两个节点之间的调制模式。在这里，比特分配用来进行自适应调制。然后，基于各个点对点之间 LM结果，计算CMP_REPORT。 4、技术特点(1)可支持低频段、高频段“双模”工作：低频段：0-32MHz，中心频点连续可调高频段：750-1006MHz，中心频点连续可调(2)频谱利用率高：HiNOC样机系统实测得到的 MAC层频谱利用率可达 3

10、.85bit/s/Hz(3)邻信道抑制性能（隔离度）：相邻信道能够同时使用工作模式为 TDD/TDMA，动态分配信道资源，实现无冲突的信道接入和灵活的带宽分配(4)服务质量和管理：DBA、流分类、业务优先级L2至 L4关键元素过滤的功能，可以实现访问控制、报文捕获、QoS 处理、IGMP Snooping、黑白名单等功能5、HINOC 的产业化现状据悉，HINOC 目前已形成集成了 CPU、HIMAC、HIPHY、A/D、D/A 的单芯片解决方案，以后还将推出 HINOC 1.0 130nm芯片、HINOC 1.1 FPGA系统、HINOC 1.5 65nm芯片、HINOC 1.9系统、HIN

11、OC 2.0系统（目标是达到 1Gbit/s的物理层速率） 。今年还会开通大约 1000户规模的 HINOC接入网示范小区、物理层+MAC 层硬件加速模块后端设计与第二版芯片流片。HINOC 在信道模型、关键技术、实现技术、技术发展等方面的标准化、产业化工作已从之前的封闭走向开放。立足于现有 HINOC 系统的成果，考虑今后宽带接入网络将向居住分散的区域发展，同时对传输速率的要求也将逐步提高，具有更高性能指标的升级版本 HINOC 2.0 系统正在研发中。该系统指标将在许多方面高于现有系统，如系统最大覆盖范围 1000 米、最高物理层传输速率 1Gbps、调制方式提升到 4096QAM、使用具有更强纠错能力的编码等；在 MAC 协议及组网模式、QoS 保证机制、安全机制等方面也将有很大提升。该项目得到国家的大力支持，华为、海尔等国内知名企业也积极加入到 HINOC 2.0 系统的研发队伍行列，加速了产业化的进程。