MoCA2.0协议.pdf

发布时间：2022-06-02 发布人：admin 分类：说明书资料大小：2.03M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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MOCA 协议概述余少波 caminopro@163.com MOCA 协议概述余少波 13281151232 caminopro@163.com 概述 ........................................................................................................................................................................4 MoCA 概述 ....................................................................................................................................................4 MoCA 协议栈 ................................................................................................................................................5 频率规划 ........................................................................................................................................................7 频率规划-波段 A ...................................................................................................................................7 频率规划-波段 B ...................................................................................................................................7 频率规划-波段 C1、C2、C3、C4..........................................................................................................8 频率规划-波段 D ...................................................................................................................................8 物理层 ....................................................................................................................................................................9 物理层概述 ....................................................................................................................................................9 前导符（preambles）....................................................................................................................................9 循环前缀（cyclic prefix） ..........................................................................................................................11 PHY 简表（PHY-Profile）..........................................................................................................................12 调制简表（Modulation Profile）...................................................................................................13 物理层帧 ......................................................................................................................................................13 物理帧类型 ..........................................................................................................................................13 物理层数据帧 ......................................................................................................................................13 物理层检测帧 ......................................................................................................................................14 物理层检测帧分类 ..............................................................................................................................14 1 型调制简表检测（modulation profile probe）....................................................................15 2 型频域音检测（frequency domain tone probe）.................................................................16 3 型回波简表检测（echo profile probe） ..............................................................................17 GCD（greatest common denominator） .....................................................................................................19 时分双工放大器 ..........................................................................................................................................20 前向纠错（forward error correction FEC）算法........................................................................................21 自适应星座图多载波调制(ACMT)............................................................................................................22 自适应比特分配（bitloaded OFDM）...............................................................................................23 自适应功率控制（Adaptive Power Control）...............................................................................24 链路加密 ......................................................................................................................................................24 分集调制（diversity modulation） .............................................................................................................24 分集技术 ..............................................................................................................................................24 MoCA 中的分集 .....................................................................................................................................25 位加扰（bit scrambling） ...........................................................................................................................26 MoCA 包聚合（Packet aggregation）........................................................................................................27 物理层、链路层接口 ..................................................................................................................................30 物理层基本特性 ..........................................................................................................................................33 RF 子系统 .............................................................................................................................................33 Tel：13281151232 13522045506 1 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

MOCA 协议概述余少波 caminopro@163.com 基带信号处理子系统 ..........................................................................................................................34 频谱屏蔽 ..............................................................................................................................................36 子载波(SC) ..........................................................................................................................................37 关键的 ADMT 参数 ................................................................................................................................37 信号特性 ..............................................................................................................................................38 关键的性能参数 ..................................................................................................................................38 动态范围 ......................................................................................................................................38 包差错率和数据速率 ..................................................................................................................38 MAC 协议 ............................................................................................................................................................39 概述 ..............................................................................................................................................................39 物理层接口 ..................................................................................................................................................39 MAC 帧 ........................................................................................................................................................39 帧类型 ..................................................................................................................................................39 MAC 帧结构 ...........................................................................................................................................40 Beacon 帧的结构 .................................................................................................................................42 MAP(Media Access Plan) ..................................................................................................................42 媒介访问控制 ..............................................................................................................................................43 TDMA/TDD ..............................................................................................................................................43 网络时钟（同步） ..............................................................................................................................45 信标（beacon） ..................................................................................................................................45 流量管理 ..............................................................................................................................................46 链路维护（LMO） ................................................................................................................................47 QoS ........................................................................................................................................................47 链路层安全 ..........................................................................................................................................47 备份算法 ..............................................................................................................................................47 网络协同控制器（NC）切换（handover）算法...............................................................................47 链路控制状态（link control status）.........................................................................................47 典型的链路控制过程 ..........................................................................................................................49 设备分类 ..............................................................................................................................................49 MAP 机制（media access plan）................................................................................................................50 包调度过程 ..........................................................................................................................................50 数据传输服务 ......................................................................................................................................50 MAP 帧 ...................................................................................................................................................51 MAP 周期定时要求 ...............................................................................................................................52 MAC SDU（业务数据单元）和 MAP 帧.................................................................................................53 检测包 SDU（业务数据单元）和 MAP 帧............................................................................................54 帧间隔（Inter-Frame Gap,IFG）.....................................................................................................54 传输带宽分配管理 ..............................................................................................................................55 包重发协议 ..........................................................................................................................................57 链路维护操作(LMO)...................................................................................................................................62 LMO ........................................................................................................................................................62 LMO 的过程 ...........................................................................................................................................63 LMO 3 型检测帧状态（LMO Type 3 Probe state）........................................................................65 LMO 1 型检测帧状态（LMO Type 1 Probe state）........................................................................66 Tel：13281151232 13522045506 2 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

MOCA 协议概述余少波 caminopro@163.com LMO GCD 分发状态（LMO GCD Distribution state）....................................................................66 开始 LMO 物理层简表状态（Begin LMO PHY Profile state）.....................................................67 开始物理层简表状态（Begin PHY Profile state）.....................................................................67 节点接纳（节点许可算法） ......................................................................................................................67 许可算法 ..............................................................................................................................................68 开始节点许可状态—第一步 ..............................................................................................................69 开始节点许可状态—第二步 ..............................................................................................................76 开始节点许可状态—第三步 ..............................................................................................................77 分集模式下新 GCD type I probe report........................................................................................78 在 BBL 模式下到存在节点的新 GCD type I probe report............................................................79 新节点 type I probe Tx 状态 ..........................................................................................................79 新节点 type I probe Rx 状态 ..........................................................................................................79 新节点 GCD 发布状态 ..........................................................................................................................80 网络搜寻(频率扫描算法)............................................................................................................................80 c.LINK 在频率扫描时的特殊屏蔽......................................................................................................81 禁止屏蔽（Taboo Mask）和禁止偏移（Taboo offset）...............................................................82 扫描过程 ..............................................................................................................................................82 基本的网络搜索算法 ..................................................................................................................................83 链路安全（link privacy） ...........................................................................................................................84 功率控制算法 ..............................................................................................................................................87 功率控制过程 ......................................................................................................................................88 闭环的功率控制过程 ..........................................................................................................................88 MAC 层性能 ................................................................................................................................................88 延迟 ......................................................................................................................................................89 数据率与接收功率之间的关系 ..........................................................................................................89 Tel：13281151232 13522045506 3 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

MOCA 协议概述余少波 caminopro@163.com 概述 MoCA 概述 c.LINK 网络有一组网络节点组成，互相之间可以进行广播或点对点通信。与传统的同轴电缆数据传输系统不一样，比如 DOCSIS，典型的点对点之间的通道响应变化非常大。因此，为了保证通信的性能，物理层和 MAC 层都要有自适应各种链路并进行周期性的调整。另外，由于视频通信对包错率（PER），延迟等非常敏感，就要求网络能够支持高的 QOS 的能力。 • MOCA 频道带宽为 50MHZ，分为 256 个子载波。数据由大量的窄带调制的载波来携带，因此，子通道的频率响应是非常平的。 • 采用预均衡（Pre-Equlization）和多音调制(multi-tone modulation)，预均衡可以用于补偿发射机中的线性和非线性失真,以获得优化发射信号质量。这样一来，使用简单的 FEC（forward error correction）就可以得到视频质量的 BER（bit error rate）。 • 在每对节点之间创建调制简表（modulation profile）的过程称为调制简表化（modulation profiling）。调制简表在特定的时间特别适合对应的节点对。MOCA 设备不断地更新调制简表，使其最适合特定的情况。 • 对于控制包，使用分集模式（diversity mode）。 • 动态发射功率控制（dynamic transmitter power control）用来优化发射功率。 • 物理层采用先进的自适应星座图多载波调制（ACMT）方式，即正交频分调制（OFDM），子载波上的调制制式在 BPSK、QPSK、16-256 QAM 自动选择，而且子载波频率以 25MHz 步长捷变，故抗干扰能力极强。 c.LINK 网络的基础是下面的关键特性： 1．使用多载波，每个载波上的通信由时分多址（TDMA）按照时分双工（TDD）的方式来完成。 2．完全的网格互连。 3．网络许可和通信完全有网络协同器（NC）来协同。NC 是可变的（也就是说，网络是自愈性的，当一个 NC 与网络的连接断开时，其它的节点就承担 NC 的职责）。 NC 不仅要管理媒介的访问，还要完成许可功能，就是节点许可功能和链路维护功能。网络上的其它节点配置成客户，通过 NC 分配的时间槽与其它的节点进行通信。进一步，NC 通过通信协议的一组算法来进一步优化系统参数（比如循环前缀长度）。在运行这些算法的时候，链路层消息（比如，许可请求，保留请求和通道带宽分配消息，MAP）使用特别的包来进行交换。某些算法需要节点周期性地发送特殊的检测消息来收集通道上的信息，用来辅助系统进行优化。这些算法在下一节中详细讨论。物理层主要由 RF 子系统和基带数字信号处理（DSP）子系统组成。由于实际使用 CATV 环境的特性是不确定的，一种对信道、频率和信号强度的估计和补偿算法（estimation and compensation algorithm）是 DSP 的主要部分，用来减轻网络的各种多径环境，从而可以在高阶 QAM 调制的情况下提高解调的准确性。 Tel：13281151232 13522045506 4 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

MOCA 协议概述余少波 caminopro@163.com 图 1 c.LINK 网络 MoCA 协议栈 MoCA 系统在同轴电缆上传输高速网络及多媒体数据。MoCA 协议是根据同轴电缆的拓扑结构和信道特 Tel：13281151232 13522045506 5 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

MOCA 协议概述余少波 caminopro@163.com 性而制定的。为了保证网络的稳定性和低误比特率特性，在物理层采用了自适应多音技术实现信道预均衡。MAC 层采用全协调的 TDMA 方式，保证信道上所有的数据传输时间是确定的并且无碰撞，使时延相对地独立于网络负载，在重负载情况下能保持低时延。MoCA 协议包括物理层、MAC 层以及一个或多个的汇聚层（CL），汇聚层为核心网络服务，包括 IEEE802.3（以太网）、视频流（如 MPEG-2 传输）和数字卫星传输（DSS）等。MoCA 节点的协议栈如图 2.1 所示。图 2.1 MoCA 节点协议栈住宅楼内的同轴电缆网络为树状结构，电缆主干线接到住宅楼，通过分支器送到各住户，住户内再通过分配器送到各个房间。MoCA 设备的信号要穿过一个或多个分配器或分支器，称为“分配器跳跃”（splitter jumping）。MoCA 网络运行的信道条件如下： 1、MoCA 节点之间的同轴电缆长度小于 300 米； 2、MoCA 节点之间信号衰减小于 50dB（在 750MHz 频率）； 3、MoCA 节点之间没有放大器，或 MoCA 频率绕过该放大器； MoCA 节点也可以运行在以上条件之外的信道上，但是性能会下降。物理上是共享媒质，逻辑网络模型为全互联结构(fully meshed)，网络由多个点到点链路（link）组成。每一链路位于两个节点之间，并具有方向性。MoCA 的逻辑网络模型如图 2.2 所示。由于分配器跳跃和反射的作用，两个 MoCA 节点之间的信号传输受到多径效应的影响。多径效应会产生严重的幅度衰落和时延扩展，造成高误比特率。两个 MoCA 节点之间链路的信道特性与其他任何两节点之间链路的信道特性都不相同，同一节点对间的正向和反向链路的信道特性也不相同。因此MoCA 网络在每一个点对点链路上使用最优化的物理层简表（PHY Profile）。同时由于物理上是共享媒质，每一时刻只能在一条链路上发送信息（即只有一个节点可以发送）。除了点对点通信外，MoCA 协议还支持广播和组播。当发送给多个节点时，发送节点必须计算出所有其他接收节点都能接收的一套公共的物理层参数，称为 BBL 参数（Broadcast Bit Loading，广播比特装载参数）。一个 MoCA 网络支持 2－8 个 MoCA 节点之间的通信。每一个 MoCA 节点必须支持与其他所有 MoCA 节点的点对点和广播通信。 Tel：13281151232 13522045506 6 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

MOCA 协议概述余少波 caminopro@163.com 图 2.2 4 节点 MoCA 网络逻辑模型频率规划频率规划-波段 A 频率规划-波段 B Tel：13281151232 13522045506 7 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

MOCA 协议概述余少波 caminopro@163.com 频率规划-波段 C1、C2、C3、C4 频率规划-波段 D Tel：13281151232 13522045506 8 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

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