提高有线电视宽带网数据业务质量的相关探索

摘　要：目前，有线电视网络已经成为一个非常重要的通信基础设施，由于其广阔的覆盖面，对有线电视宽带网络进行处分的利用，在电视业务之外开展其他的网络服务，对广电行业的持续发展乃至满足人民群众的需求就显得非常必要。其中，数据业务服务的质量也是有线电视宽带网络发展过程中的一项重要内容，这里，我们就主要针对如何有效提高有线电视宽带网数据业务的质量进行探讨。

关键词：有线电视网络； 宽带； 数据业务； 服务质量

随着中国有线电视宽带网络的快速发展，有线电视网络已经成为一个非常重要的通信基础设施。有线电视宽带网络向着网络化、信息化和数字化的方向快速发展，基础网络的功能也发生了很大的变化。有线电视网络是中国覆盖面最广的信息网络，因此，对有线电视宽带网络进行处分的利用，在电视业务之外开展其他的网络服务，对广电行业的持续发展乃至满足人民群众的需求都有重要的意义。
而有线电视宽带网络在数字化改造以后，就能够从传统的广播网络过渡为宽带接入网络，进而为人们提供基于有线电视网络的数字电视、宽带上网、网络互动等宽带网数据业务。相应的，要实现这些就需要相关技术的支持。只有完善了相关技术，才能够为用户的学习、生活和工作带来快捷、个性化的享受。其中，数据业务服务的质量也是有线电视宽带网络发展过程中的一项重要内容，这里，我们就主要针对如何有效提高有线电视宽带网数据业务的质量进行探讨。
1 有线电视宽带网络的发展现状
1.1 有线电视宽带网络简介
宽带网络是一个能够进行高速数据传输业务的网络信息平台，主要由骨干网、接入网两个部分组成，这里，把被所有用户使用的网络称为骨干网，这是整个网络最重要的部分，主要完成数据的大容量和长距离传输，而接入网则是局端和用户设备间的网络传输通道，主要是把业务信息传送给用户。
目前，作为当前通信界的重要研究内容之一，宽带接入技术除了对有线电视信号进行传输之外，还剩余丰富的频率资源。因此，可以把传统的有线电视网通过改造形成能够给用户提供电视业务和高速数据接入服务的有线电视宽带数据网络。基于有线电视宽带网络的快速发展，视频点播服务、视频会议服务、IP电话服务以及远程教学服务等快速发展起来，网络上承载的信息已经从单一的数据信息逐步向语音、图像、视频以及数据等多方面发展。
1.2 有线电视宽带网络的发展历史
中国有线电视始于70年代的天线网络系统，随着中国电子信息技术的快速发展，通讯卫星和地面卫星接收站也在全国各地快速发展起来，90年代以后，有线电视的发展进入了数字、高速、互动互联的时代。到目前为止，中国的广电网络已经完成了部分的联通，用户数目也达到了9 000多万，并且还在快速增长当中。
1.3 有线电视宽带网络主要开展的数据业务
到目前位置，有线电视网可以开展如下几项主要业务：
1.3.1   模拟信号传输服务    模拟信号主要用来对电视节目进行传送，其中包括传统视音频类广播服务和加密的视音频类服务等。
1.3.2   数字信号传输服务    数字信号传输服务就是通过将声音、文字、图像等模拟信息数字化，使其能够按照二进制代码的形式进行传输。数字化传输能够显著提高传输容量和传输质量，目前主要包括如下几项业务：
 数字视频广播、数字音频广播；
 广播式数据服务，通过广播向用户提供资料性的数据服务；
 图文电视，向用户提供动态、时时的数据信息；
 交互式数据通信；
 交互式电视会议；
 专用网、广域网以及虚拟专用网业务，使用高速的广电网络，为各个集团企业用户提供交互式的网络服务。
1.4 有线电视宽带网络数据业务质量指标介绍
数据业务质量主要是指不同的业务对有线电视网络的传输能力要求，业务质量是用户对网络服务效果的评价。一般情况下，包括以下几个主要方面：
1.4.1   带宽    带宽是对固定时间内数据网络传送信息量的表示。对于多媒体业务而言，主要包括恒定比特速率和可变比特率两种。其中，恒定速率业务只要满足预留的峰值带宽即可。
1.4.2   时延抖动    时延抖动主要是指进行端到端数据传输的过程中时延的变化程度，该项指标主要由时延可变部分决定，业务量的突发性以及调度方法都可能会造成较大的抖动。一般情况下，交互式业务对该项指标要求较高。
1.4.3   分组丢失率    分组丢失率主要是指网络传输中丢失的分组占全部分组的比例。引起分组丢失率过高的因素主要包括路由变化、误码以及队列的溢出等。该项指标对实时业务的影响比较大，因为实时业务不能通过重传来补救丢失数据。
1.4.4   时延    时延主要是指数据分组由发送端到接收端之间的时间间隔，主要由固定和可变两部分组成。其中，固定部分又分为传播和转发时延，可变部分又分为处理和排队时延。
2 如何提高有线电视宽带网的数据业务质量
数据业务质量的好坏决定了网络用户对宽带业务的满意程度，对中国有线电视宽带网数据网的发展有重要的意义。数据业务中含有大部分的Web浏览和FTP文件传输等功能，正向信道传输的数据量与所需带宽和反向信道的数据量与带宽并不平衡且差距很大，呈现出明显的收发不对称性。而有线电视宽带网中，上、下行信道的传输速率也存在非对称性的特点，这和数据业务流量的特点一致。
目前大部分的数据业务是通过TCP传输控制协议提供可靠的端到端的数据传输，所以数据业务质量主要是由TCP协议的执行性能来决定的。因此，为了保证有线电视宽带网数据业务质量，对有线电视宽带网中的TCP协议的执行性能都有着非常重要的意义。而解决问题的关键就在于如何有效的减小确认分组在有线电视宽带网中上行信道的时延以及时延抖动，同时还需要给用户提供足够大的带宽，这样才可以防止确认分组在上行队列的传输过程中发生丢失以及堆积的情况。首先，我们介绍一下主要的优化思路：首先，针对每个单个用户而言，确认分组到达上行信道中的速率和时间间隔与下行信道的发送数据的分组速率以及时间间隔完全相同，那样我们就可以对下行信道中发往不同用户的数据分组的不同的发送速率以及发送时间间隔进行实时的监控，从而确定每个电缆调制解调器需要的最小上行信道带宽，同时也可以给电缆调制解调器预先提供合适的相应上行信道带宽资源，这样就能够对确认分组在信道中压缩的现象有效的避免，并且能够同时对上行信道中缓冲区溢出而造成确认 分组丢失的情况进行了处理。这样就可以有效提高数据业务的吞吐量以及数据传输效率，从而保证有线电视宽带网中数据业务的质量要求。
下面我们针对提高TCP协议执行性能的不同要求来具体探讨如何有效提高提高有线电视宽带网的数据业务质量。
2.1 上行信道的带宽分配
有线电视宽带网数据业务可以使用积极授权的方式进行上行信道的带宽资源分配。该种机制的描述包括如下内容：
一个电缆的调制解调器包括两条数据业务流：下行和上行。其中，下行数据流主要用来将数据从服务器传输到用户数据分组，而上行数据流主要用来将用户的反馈数据传输给服务器。数据流主要通过SID业务号进行识别，每个SID业务号都需要在电缆调制解调器中的CMTS注册时进行分配。CMTS则需要监视所有的下行数据流，并且要根据每个下行数据流的状态将其划分成活动数据业务流和非活动数据业务流两种。而对于每个上行数据流需要的上行信道带宽信息，则需要由CMTS进行集中的处理，并且同时要求在上行信道内防止电缆调制解调器传递上行信道的带宽申请，除此之外，在上行信道中CMTS不能对上行信道的带宽申请时隙进行分配。
对于活动的数据业务流，CMTS能够根据具体的下行数据流中数据分组的发送数量来自动提供固定数量的上行信道带宽给上行数据流。而对于非活动的数据业务流，CMTS则会对上行数据流周期性的提供固定数量的上行数据时隙，从而有效保证用户接入因特网的顺利进行。另外，如果电缆调制解调器中含有活动的数据业务流，那么就需要将所有的上行MAC帧内的CMTS提供给最后那个上行数据时隙。同时还需要把上行数据的缓冲区内的确认分组个数发送给CMTS，用来弥补用户与电缆调制解调器间进行数据传输过程中因为延抖而引发的上行信道的带宽丢失情况。
2.2 上行数据的传输调度
一般情况下，有线电视宽带网中的上行数据传输调度方式主要是按照先来先服务的原则，并根据每个上行信道带宽的申请顺序，来完成每个对每个电缆调制解调器的上行数据传输的调度。这里我们提出了使用积极授权的上行信道带宽分配方式。一般情况下，上行信道中需要对电缆调制解调器发出的上行信道带宽申请进行禁止，而CMTS还需要通过检测下行信道的发送数据来完成对上行数据的调度，并且统计这两次带宽分配间的间隔中每个电缆调制解调器发送的数据量以及顺序，然后根据统计结果分配每个电缆调制解调器的相应带宽。其具体过程如下：
2.2.1   开始阶段    CMTS主要创建电缆调制解调器的状态表以及下行数据的发送情况记录，开始阶段要对其进行初始化；对非活动电缆调制解调器等待上行信道带宽分配的最大等待时间门限值进行合理的设定，同时还需要把每一个非活动的电缆调制解调器已经记录的上行信道带宽分配等待时间重置为0。
2.2.2   输送阶段    CMTS主要进行对下行数据发送情况进行监控的工作，同时要根据下行数据的发送顺序把对下行数据进行分组的下行数据流SID号加入记录表中。
2.2.3   上行信道带宽分配信息发送阶段    CMTS根据下行数据的发送情况记录表已经记录的数据来分别为不同的电缆调制解调器分配相应的上行信道带宽，同时还要修改状态表中各自的电缆调制解调器状态记录表，除此之外，还将为上行信道带宽分配已经达到最大等待时间门限值的非活动电缆调制解调器能够再进行一次上行数据的传输。
2.2.4   上行信道带宽补偿阶段    假如电缆调制解调器在经过上行数据时隙时能够同时夹带上行信道带宽的补偿请求，那么CMTS就必须给电缆调制解调器提供一个及时的上行数据传输机会。
有线电视宽带网中数据业务的质量好坏决定着用户对有线电视宽带业务的满意程度，所以会对有线电视宽带业务网的发展产生重要的影响。因此，要重视对有线电视宽带网的数据业务质量的提高，并且积极的采取多种技术、政策措施。只有这样，才能从多方面满足用户的需求，增加有线电视宽带网的市场占有率。
有线电视网络作为一个非常重要的通信基础设施，在电视业务之外开展其他的网络服务，对广电行业的持续发展乃至满足人民群众的需求都有重要的意义。从技术层面上进行分析，应用有线电视网络进行宽带数据业务的开展是可行的，并且具备很大的优势。但是也存在着一些问题，这些问题主要包括技术、国家政策、资金支持、人才支持、体制要求以及管理需要等多个方面。在实际的工作当中，要努力克服困难，完善发展策略的制定，并且要结合自身的实际需求，更多关注业务开发和服务质量上的需求。我们相信，应用有线电视宽带网络进行数据业务的传输一定能够取得长远的发展。
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