一种基于DOCSIS3.1系统的信道锁定及绑定方法
技术领域
本发明涉及有线电视技术领域，具体的说，是一种基于DOCSIS3.1系统的信道锁定及绑定方法。
背景技术
DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specifications)3.1系统，物理层LDPC+OFDM+高至4096QAM的调制，上1G/下10G，192MHz一个信道，有更多可用的物理频谱：上行5～85/204MHz，下行108/258MHz～1288/1788MHz。MAC也相应改进，同时可与D2.0/3.0设备兼容，还可集成到CCAP平台。另外，由于DOCSIS3.1采用了先进的ActiveQueueManagement(主动队列管理)技术，QoS更好，可显著地降低网络延迟。随着5G技术的使用，5G与有线接入网的融合也成为一种发展趋势，比如5G+DOCSIS3.1回传应用。高带宽就需要更多的频率资源，尤其在DOCSIS3.1系统中，OFDM信道会占据较多频率资源，QAM信道频率资源非常紧张。
大多数有线网络运营商在初期频率规划时并没有考虑到有线升级到高带宽需要大量的频率资源，在释放早期的模拟、标清信道后，频道资源过于离散，且并不都是标准的8MHz、6MHz，导致现有DOCSIS3.1技术无法充分利用这些频率，举个例子：存在4路美标信道，100M、106M、112M、118M，4路欧标信道200M、208M、216M、224M，按照现有技术，最多只能锁定4路信道。基于此环境，至少4路信道没有充分利用，对频率资源是极大的浪费。
如何充分利用现有频率资源，如何把空闲离散的频率资源集中起来，现有技术中尚没有一种可行的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于DOCSIS3.1系统的信道锁定及绑定方法，用于解决现有技术中DOCSIS3.1系统无法利用离散的频道资源造成频率资源浪费的问题。
本发明通过下述技术方案解决上述问题：
一种基于DOCSIS3.1系统的信道锁定及绑定方法，包括：
步骤S1：电缆调制解调器CM上电，系统初始化，包括解调器tuner初始化，tuner为欧标或美标模式；
步骤S2：CM扫描下行信道并锁定，从下行信道搜索到同步信号，再根据同步信号搜索到MDD消息，解析MDD消息后得到的信道列表既有欧标信道也有美标信道时，定义为混标，记为Annex F；
步骤S3：CM开始上行测距，完成测距后，开始获取IP和配置文件，完成后进入注册流程，封装接收信道配置文件RCP到注册消息并发送；
步骤S4：CMTS对接收的注册消息进行合法性检测，通过后回复RCP确认，CM收到CMTS的RCP确认后，根据RCP确认中的参数，采用tuner反初始化和快速初始化方法进行混合锁定信道，最终注册上线。
所述步骤S4包括：
步骤S41：CMTS收到RCP编码后检查RcpId和Rcp频率间隔，Rcp频率间隔是信道列表第一个信道的频宽；检查合法后，CMTS回复RCP确认，RCP确认中包括需要锁定的信道列表；
步骤S42：CM按照顺序依次传递信道列表的参数到tuner模块，所述tuner模块包括L个实体，每个实体锁定一路美标信道或欧标信道，其中N为需要锁定的欧标信道个数M和美标信道个数N之和；
步骤S43：依次对每个tuner实体进行如下操作：首先尝试欧标，如果失败则卸载tuner驱动，按照美标加载tuner驱动，用美标尝试；如果成功则按照欧标加载驱动，用欧标尝试，保证tuner模块同时锁定M个欧标信道和N个美标信道。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明基于DOCSIS3.1系统，提出了一种新的锁定和绑定技术，对现有的欧标和美标频点进行灵活组合，既提高了频道利用率又保证高带宽，同时确保对现有标准的支持。
(2)本发明在不增加成本和额外配置的基础上，采用新的锁定和绑定技术，有效利用了闲置频谱资源、提高了带宽利用率，同时兼容原有的环境，扩展性好。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为tuner的调用流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例：
结合附图1所示，一种基于DOCSIS3.1系统的信道锁定和信道绑定方法，包括：
一、混标信道绑定
例如某运营商有空闲频点100M、108M、116M、124M、700M、706M、712M、718M，MDD(MACDomain Descriptor MAC域名描述符)消息中下行信道列表如下表：
表1：MDD消息中下行信道列表
CM(Cable Modem)收到MDD消息后安装TLV格式解析，会发线信道列表中既有欧标(欧洲标准，8MHz频宽，Annex A)也有美标(美洲标准，6MHz频宽，Annex B)，传统的方法中CM会认为MDD消息有错误，进入到DOCSIS2.0模式。在本发明中，在CM中将信道列表中既有欧标又有美标的定义为混标(既有欧标也有美标的信道列表)，标记为Annex F，为后续的RCP编码和信道锁定使用。
当CM发现解析后的MDD消息中存在标记Annex F，则采用RcpClabFM016方法来进行RCP编码，RcpClabFM016格式如下表：
表2：RcpClabFM016格式表
RcpId中001018是DOCSIS3.1规范中厂家私有扩展ID，由于目前大部分CMTS(CableModem Terminal Systems)可识别博通和Intel的ID，此处采用博通ID。0008是信道数量编码，此处是8。
Rcp频率间隔是根据表1中第一个信道的频宽，此处为8MHz。
按照此编码，CM发送RCP注册消息到CMTS，CMTS收到RCP开始检查合法性，检查关键参数是RcpId和Rcp频率间隔。检查合法后，CMTS会回复RCP确认，CM从RCP确认中可以知道需要锁定的信道列表，如下：
从以上数据CM得到所有信道参数。
二、信道锁定
CM获取RCP确认后，按照顺序依次传递信道列表中的频点、调制方式等参数到tuner模块。tuner模块包括8个tuner实体，每个tuner实体可锁定一路美标或欧标信道。由于tuner模块采用欧标还是美标是在驱动初始化完成，按照以往设计是不可能在运行过程中切换。在此发明中，如果Annex F已标记，表明是混标，则通过设计tuner模块的反初始化和快速初始化方法，确保tuner能同时锁定多个欧标和美标信道。tuner模块的反初始化和快速初始化方法包括根据Annex F每个tuner实体需要2次尝试，首先采用欧标，如果失败，则卸载tuner驱动，按美标加载tuner驱动，用美标尝试，8路tuner实体均按此流程，确保tuner能同时锁定多个欧标和美标信道，提高带宽利用率。
例如在一个有线网络运营商系统中，存在如下8个信道：2路美标信道，100M、106M，6路欧标信道200M、208M、216M、224M、232M、240M。
如果CM使用Annex A，CM只能锁定和绑定6路欧标信道，下行速度理论最大可达到333.72Mbps的速度；如果CM使用Annex B，CM只能锁定和绑定2路美标信道，下行速度理论最大可达到85.76Mbps的速度。
使用本发明中的Annex F模式后，CM可锁定和绑定8路混合信道，下行速度理论最大可达到419.48Mbps。对比欧标模式，下行速度提高了大概25.6％；对比美标模式，下行速度提高了大概389.4％。可以看到，带宽利用率显著提升。
在有线网络运营商系统中，以上示例4个欧标+4个美标组合只是众多拓扑环境中的一种，按照此发明的思路可以应对多种不同的拓扑。
同时，本发明也支持现有标准。
CM上电，系统初始化，包括tuner初始化，此时tuner已确定是欧标或美标模式。扫描下行信道并锁定，从下行信道搜索到同步信号，再根据同步信号搜索到MDD消息，根据MDD消息关于下行信道列表的描述，确定环境是否为混标环境，此时标记Annex F。
CM开始上行测距，完成测距后，开始获取IP和配置文件，完成后进入注册流程。根据之前步骤得出的Annex F，封装注册消息中RCP编码格式并发送，收到CMTS RCP确认后，根据RCP配置，采用tuner反初始化和快速初始化技术锁定，最终注册上线。
Tuner的调用流程如图2所示，
A，进行tuner驱动初始化，调用tuner锁定接口函数，
B，设置下行频点，判断标记：
若为Annex F，设置为8MHz，判断是否锁定成功，如果成功，进入C；否则设置为6MHz，再次判断是否锁定成功，如果是，进入C，否则结束；
若为Annex A，设置为8Mhz，判断是否锁定成功，如果成功，进入C，否则结束；
若为Annex B，设置6MHz，判断是否锁定成功，如果成功，进入C，否则结束；
C，设置下一个下行频点，返回B；
当Annex F被标记后，8个tuner实体会有2次锁频，第一次用欧标锁频，根据锁频判断接口得到是否成功，如果失败，重新初始化tuner为美标模式，锁频成功。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。
