GY/T 200.2-2004 HFC网络数据传输系统技术规范 第2部分：射频接口及协议

GY

中华人民共和国广播电影电视行业标准

GY/T200.2—2004

HFC网络数据传输系统技术规范

第2部分：射频接口及协议

SpecificationforHFCdatatransmissionsystem

Part2:RFinterfaceandprotocol

（ITU-TJ.112，TransmissionSystemsforInteractive

CableTelevisionServices，MOD）

2004-03-22发布2004-05-01实施

国家广播电影电视总局发布

HFC网络数据传输系统技术规范

编制说明

一任务来源

本标准是国家广播电影电视总局科技司广技监字[2000]294号文“国家广电总局2000

年行业标准制、修订计划项目”下达，由国家广播电影电视总局标准化规划研究所、国家广

播电影电视总局广播影视信息网络中心、歌华有线电视网络股份有限公司、华为技术公司等

共同承担。

考虑到本标准影响面广，涉及传输运营网和有关开发生产部门，为了充分发挥我国企业

和使用部门在标准制定过程中的作用，本标准的研究制定吸收了较多单位参与。参加本标准

起草的单位还有：青岛有线电视台、成都康特电子高新科技公司、中国科学院声学研究所、

上海广电股份有限公司、深圳傲龙宽频科技有限公司、中兴通讯有限公司、香港电讯盈科公

司、深圳迪科信息技术公司、广东环网公司、创维数字技术有限公司。

二编制依据和编制过程

2000年11月13日，全国广电标委会秘书长、总局标准化规划研究所所长高少君教授

在深圳组织召开了起草小组成立会议，会议推举北京有线电视台金国钧教授担任起草小组组

长，并制定了本标准的编制计划，本标准起草工作正式启动。本标准编制分为以下几个过程。

1、全面研究分析国际现行标准和技术，进行实验室仿真试验和应用环境测试

本标准起草小组首先全面研究分析了国际现行标准和技术，提出了“HFC数据接入国际

标准分析报告”和“EuroDocsis与EuroModem技术分析与比较”两份研究报告。在对HFC数据

接入应用技术广泛研究的基础上，部分专家还提出与现行标准使用技术不同的“码分多址HFC

宽带接入网络MAC层协议规范”供小组讨论。根据技术分析报告，起草小组成员单位进行了

系统实验室仿真试验。

为了全面了解和掌握本标准应用的电磁环境情况和上行信道的频谱利用率，起草小组成

员单位成都康特公司还组织完成了成都地区电磁环境测试分析报告。

经过上述的理论分析、环境测试和对仿真结果的分析、并且考虑到现行国际标准的发展

及其对我国有线电视HFC网络升级改造的适应性、本标准将对产业发展的影响等等，起草小

组提出了初步的标准起草意见，即参照ITU-TJ.112建议书附录B（TransmissionSystemsfor

InteractiveCableTelevisionServices，AnnexB:Data-over-cableradiofrequency

interface1.0）提出标准草案，而后该建议书由美国CableLabs实验室升级为DOCSIS1.1

1

版本，且扩展了EuroDOCSIS1.1。根据EuroDOCSIS规范的研究进展，起草小组决定参照

EuroDOCSIS1.1版本I07（文件号：rfi_v1.1_I07-010829）起草本标准。

2、研究开发符合标准草案的设备并进行大规模网上试验

在确定了本标准草案之后，华为、上广电、深圳傲龙、成都康特、广东环网等企业积极

投入产品研发，在国际上尚无系统产品的情况下，率先完成了CMTS和CM的研制。

2001年3月24日，本标准起草小组在北京召开了试验工作会议，成立由部分起草小组

成员构成的试验小组。根据本标准试验的需要，选择深圳蛇口有线电视网络作为试验网络。

试验小组起草了详细的试验实施方案，华为、上广电、深圳傲龙提供了多台符合本标准草案

的CMTS和CM样机用于试验。

蛇口网络采用星-树型网络分配结构，每个光节点下带有800~1500个双向接口。试验小

组对蛇口试验网络进行下行通道和网络上行性能的测试，确认该网络的网络结构和网络指标

当时在国内具有典型代表意义。试验分别采用华为、美国Arris公司的CMTS和深圳傲龙、

上广电公司的CM设备，确保了试验的公正性和本标准的互操作性。

试验结果表明：

●本标准草案的射频频谱结构符合我国现行标准GY/T106-1999的规定，符合本标

准草案的双向数据传输不影响现有HFC网上的业务；

●在一个光节点所带用户规模约1500户、CM接入约15%的情况下，系统全天可保持

下行64QAM、上行16QAM/QPSK（5种符号率）的数据通信（上行25MHz以上可实现

16QAM传输），白天可实现下行256QAM传输；

●满足GY/T106-1999和GY/T180-2001的HFC网络，采用符合本标准草案的CMTS

和CM可实现互操作，可确保开展数据业务的质量。

本次试验是本标准草案的验证试验，也是国际上首次对标准草案/EuroDOCSIS的大规模

网上试验。试验基本验证了我国有线电视HFC网络按照本标准草案开展数据业务的可行性。

华为公司研发的CMTS和上广电公司、深圳傲龙公司研发的CM设备在试验中都有突出表现，

证明我国企业已具备大规模生产能力。试验小组提出了详细的试验报告，为本标准的起草

奠定了坚实的实验依据。

3、征求意见

以研究试验结果为基础，起草小组经过多次字斟句酌地讨论，于2003年5月完成了本

2

标准的征求意见稿，并广泛征求了应用、科研、使用等多方专家的意见。在征求意见过程

中，专家们提出了许多宝贵建议，起草小组采纳了其中的大部分，于2003年8月形成了本

标准的送审稿。

本标准的制定充分考虑了我国有线电视网络、业务和产业开发的现状及其发展，参照

了相应的国际标准ITU-TJ.112附录B/EuroDOCSIS1.1，并为本标准未来的升级和扩展提

供了足够的空间。

三有关问题的说明

（1）为保持标准的开放性和可扩展性，起草小组决定将本标准分为两部分，即GY/T

xxx.1-xxxx《HFC网络数据传输系统技术规范第1部分：总体要求》和GY/Txxx.2-xxxx

《HFC网络数据传输系统技术规范第2部分：射频接口及协议》，其中第2部分修改采用

ITU-TJ.112附录B/EuroDOCSIS1.1。

（2）考虑到我国通信安全规范的有关规定和GY/Z175-2001，在本标准内容中删减了

部分基线加密接口（BPI）的描述，以便于在本标准中执行我国的有关规定。

（3）DOCSISV2.0于2001年12月发布，其贡献主要是在DOCSISV1.1的基础上，在

物理层增加了S-CDMA接入方式，使上行传输速率和上行频谱效率有所提高；其通信协议基

本上沿用了DOCSISV1.1。

考虑到在未来几年内：

•我国数据业务市场增长可能导致的对HFC网络上行通道数据流量的需求；

•基于直接序列扩频系统（DS-SS）的S-CDMA接入方式，在上行抗噪能力的提高上比

DOCSISV1.1的TDMA优化不多，而我国HFC网络的质量已基本满足要求；

•由于本系统标准建立时间较晚，其相关产品的商品化程度还不如DOCSISV1.0/1.1。

因而，本标准尚不宜参照DOCSIS2.0。

四实施建议

在有线电视HFC网络上实现交互式数据业务传输，是有线电视从单一功能的基本业务向

多功能的增值业务发展的一次功能性变革，是推进我国有线电视网络数字化的关键。本标准

的贯彻实施，将为这一变革过程提供标准化的技术依据，促进双向有线电视HFC网络的升级

改造，也有利于网上多功能增值业务的开发，为此建议应实施对CMTS和CM及系统的标准符

合性认证测试。

在本标准研究制定过程中，得到了广东省广播影视局、深圳市天威视讯股份有限公司、

3

深圳蛇口有线电视台、四川省广播影视局等单位的大力支持和帮助，特此致谢。

4

GY/T200.2—2004

目次

前言.................................................................................................II

引言................................................................................................III

1范围................................................................................................1

2规范性引用文件......................................................................................1

3术语、定义和缩略语..................................................................................1

3.1术语和定义........................................................................................1

3.2缩略语............................................................................................7

4通讯协议............................................................................................8

4.1协议栈............................................................................................8

4.2MAC转发器.......................................................................................11

4.3网络层...........................................................................................13

4.4在网络层之上.....................................................................................14

4.5数据链路层.......................................................................................14

4.6物理层...........................................................................................15

5物理媒介依从子层（PMD）规范........................................................................15

5.1上行.............................................................................................16

5.2下行.............................................................................................29

6下行传输会聚子层...................................................................................32

6.1MPEG包格式......................................................................................32

6.2HFC数据传输的MPEG包头..........................................................................33

6.3MPEG有效负载....................................................................................33

6.4与MAC子层的交互.................................................................................33

6.5与物理层的交互...................................................................................34

6.6MPEG包头同步和恢复..............................................................................34

7媒介接入控制技术要求...............................................................................34

7.1简介.............................................................................................34

7.2MAC帧的格式.....................................................................................36

7.3MAC管理消息.....................................................................................49

8媒介接入控制协议操作...............................................................................78

8.1上行带宽分配.....................................................................................78

8.2对多信道的支持...................................................................................82

8.3定时和同步.......................................................................................82

8.4上行传输和争用解决...............................................................................84

8.5数据链路加密的支持...............................................................................86

9服务质量和分段.....................................................................................86

9.1操作原理.........................................................................................86

9.2上行业务流调度业务...............................................................................97

9.3分段............................................................................................100

9.4有效负载包头抑制................................................................................106

10CM—CMTS交互作用................................................................................111

10.1CMTS初始化....................................................................................111

10.2CM初始化......................................................................................111

10.3标准操作.......................................................................................129

10.4动态业务....................................................................................................................................................132

10.5故障检测和恢复.................................................................................173

11支持未来新CM的能力..............................................................................174

附录A（规范性附录）常用地址...................................................................176

附录B（规范性附录）参数与常量.................................................................178

附录C（规范性附录）公用射频接口编码...........................................................181

附录D（规范性附录）CM配置接口规范............................................................212

附录E（资料性附录）MAC业务定义...............................................................217

附录F（资料性附录）前同步码序列实例...........................................................224

附录G（资料性附录）多个上行信道...............................................................225

附录H（规范性附录）HFC数据传输生成树协议.....................................................230

附录I（规范性附录）错误代码和错误信息.........................................................233

附录J（资料性附录）DOCSIS传输和争用解决......................................................240

附录K（资料性附录）IGMP举例..................................................................245

附录L（资料性附录）主动授权业务...............................................................247

参考文献............................................................................................252

I

GY/T200.2—2004

前言

GY/T200《HFC网络数据传输系统技术规范》分为如下两部分：

——第1部分：总体要求；

——第2部分：射频接口及协议。

本部分为GY/T200的第2部分。

本部分修改采用了ITU-TJ.112《TransmissionSystemsforInteractiveCableTelevision

Services》，主要采纳该建议书的附录B（Data-over-cableradiofrequencyinterface）。本部分与

ITU-TJ.112附录B的主要区别在于，根据标准的先进性原则和我国实际情况，扩展了QoS动态分配机制

和有效负载包头抑制技术，删除了原建议书中涉及加密的相关内容，其相关内容在其他标准中另行规定。

本部分的附录A、附录B、附录C、附录D、附录H、附录I为规范性附录，附录E、附录F、附录G、附

录J、附录K、附录L为资料性附录。

本部分由全国广播电视标准化技术委员会归口。

本部分起草单位：国家广播电影电视总局标准化规划研究所、国家广播电影电视总局广播影视信息

网络中心、歌华有线电视网络股份有限公司、青岛有线电视台、华为技术公司、成都康特电子高新科技

公司、中国科学院声学研究所、上海广电股份有限公司、深圳傲龙宽频科技有限公司、中兴通讯有限公

司、香港电讯盈科公司、深圳迪科信息技术公司、广东环网公司、创维数字技术有限公司。

本部分主要起草人：金国钧、陈家兴、陈罗光、程伟耀、李熠星、龙永庆、罗晓宏、聂锋、施弛、

吴涛、杨宾华、俞迁如、曾春、曾庆军、曾学文、张朝阳。

II

GY/T200.2—2004

引言

本标准的本部分从射频接口的角度，规定了在符合GY/T106-1999《有线电视广播系统技术规范》

和GY/T180-2001《HFC网络上行传输物理通道技术规范》的网络上建立数据传输系统的物理层、链路层

及网络层通信协议，并对QoS动态分配机制、有效负载包头抑制及CMTS与CM的互操作进行了详细描述。

它保持了ITU-TJ.112/EuroDOCSIS1.1的高速数据传输特性和QoS的扩展功能，并兼容EuroDOCSIS1.0。

III

GY/T200.2—2004

HFC网络数据传输系统技术规范

第2部分：射频接口及协议

1范围

本部分规定了HFC网络数据双向传输系统的物理层、数据链路层及网络层通信协议。

本部分适用于HFC网络数据双向传输系统。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的

修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究

是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T11595-1999用专用电路连接到公用数据网上的分组式数据终端设备（DTE）与数据电路终接

设备（DCE）之间的接口

GB13836-2000电视和声音信号电缆分配系统第2部分：设备的电磁兼容

GB/T15629.2-1995信息处理系统局域网第2部分：逻辑链路控制

GB/T15629.3-1995信息处理系统局域网第3部分：带碰撞检测的载波侦听多址访问(CSMA/CD)

的访问方法和物理层规范

GB/T16263-1996信息处理系统开放系统互连抽象语法记法--(ASN.1)基本编码规则规范

GB/T16646-1996信息技术开放系统互连局域网媒体访问控制（MAC）服务定义

GB/T17975.1-2000信息技术运动图像及其伴音信息的通用编码第1部分：系统

GY/T106-1999有线电视广播系统技术规范

GY/T170-2001有线数字电视广播信道编码与调制规范

GY/T180-2001HFC网络上行传输物理通道技术规范

YD/T1076-2000接入网技术要求——电缆调制解调器（CM）

ISO/IEC10038信息技术——系统间电信与信息交换—局域网—媒体访问控制(MAC)桥

IEC60728-11电视和声音信号电缆分配系统第11部分安全

ITU-TZ.100规范和描述语言(SDL)

3术语、定义和缩略语

3.1术语和定义

下列术语和定义适用于本部分。

3.1.1

激活的业务流activeserviceflow

获得允许可用于数据包传送的从CM到CMTS的业务流。

3.1.2

地址解析协议addressresolutionprotocol(ARP)

网络地址转换到48位以太地址的IETF协议。

3.1.3

1

GY/T200.2—2004

容许的业务流admittedserviceflow

预置的或动态告知的业务流，该业务流已被授权且预留了资源，但尚未被激活。

3.1.4

授权模块authorizationmodule

一个抽象模块，使CMTS能联系该模块以授权业务流和分类器。授权模块通知CMTS，发出请求的CM

是否获得所请求的资源授权。

3.1.5

可用性availability

在有线电视系统中，可用性是指基于假定的误码率（BER），实际RF信道操作时间与预定RF信道操

作时间的比（以百分比表示）。

3.1.6

带宽分配映射bandwidthallocationmap

CMTS用来向CM分配发送机会的MAC层管理消息。

3.1.7

桥接协议数据单元bridgeprotocoldataunit(BPDU)

按ISO/IEC10038规定的生成树协议消息。

3.1.8

广播地址broadcastaddresses

指明所有数据网络业务访问点的预定的目的地址。

3.1.9

突发错误秒bursterrorsecond

任何包括至少100个错误的错误秒。

3.1.10

电缆调制解调器cablemodem(CM)

位于用户端的调制解调器，用于在有线电视系统上进行数据通信。

3.1.11

电缆调制解调器前端系统cablemodemterminationsystem(CMTS)

位于有线电视系统前端或分配中心（hub），它对CM提供互补的功能以便同广域网建立数据连接。

3.1.12

CMTS-网络侧接口cablemodemterminationsystem–networksideinterface（CMTS-NSI）

CMTS与其网络侧设备之间的接口。

3.1.13

CM与CPE的接口cablemodemtoCPEInterface（CMCI）

CM与CPE之间的接口。

3.1.14

分类器classifier

一组根据TCP、UDP、IP、LLC和/或802.1P/Q的数据包域用于数据包的匹配标准。分类器把每个数

据包映射到一个业务流。CMTS使用下行分类器把数据包分配到下行业务流，CM使用上行分类器把数据包

分配到上行业务流。

3.1.15

2

GY/T200.2—2004

用户端设备customerpremisesequipment（CPE）

在终端用户侧的设备。

3.1.16

数据链路层datalinklayer

在开放系统互连（OSI）结构中的第二层，该层提供在开放系统间传输链路上传输数据的业务。

3.1.17

分配中心distributionhub

位于有线电视网中，它对本区域的本地用户执行前端功能，并从在同一城市或地区的主前端接收部

分或所有的电视节目源。

3.1.18

动态主机配置协议dynamichostconfigurationprotocol（DHCP）

用于分配网络层（IP）地址的因特网协议。

3.1.19

动态范围dynamicrange

最大信号功率和最小信号功率之比。最大信号功率是指在一个多信道模拟传输系统上传送，且不超

过失真和其它性能限制的信号功率。最小信号功率是指能利用的不超过噪声、误码率和其它性能限制的

信号功率。

3.1.20

终端用户enduser

通过网络提供的服务而接入网络进行通信的个人、组织或通信系统。

3.1.21

错误秒erroredsecond

任何包括至少一比特错误的1秒间隔。

3.1.22

扩展的子分割extendedsubsplit

一种频率分割方案，它允许在单根同轴电缆上双向传输信号。前端的上行信道信号的频率为5MHz

到65MHz，前端的下行信道信号频率为从87MHz到上限频率。

3.1.23

保护时间guardtime

在上行中在突发之间分配的最小时间。其参考点是从一个突发的最后一个符号的符号中心到下一个

突发的第一个符号的符号中心。保护时间应至少为5个符号加上最大系统定时误差。

3.1.24

前端headend

在有线电视网络的中心位置，它负责向下行方向发送广播电视信号和其他信号。也可参见主前端或

分配中心。

3.1.25

信息单元informationelement

构成MAP、定义单独授权、延迟授权等的域。

3.1.26

间隔使用码intervalusagecode

3

GY/T200.2—2004

MAP和UCD中的一个域，用于把突发特征和授权连接起来。

3.1.27

延迟latency

以符号的数量表示的时间，用于表示一个信号单元通过一个设备的时间。

3.1.28

层layer

开放系统互连（OSI）结构的一个子划分，由同一等级的子系统组成。

3.1.29

逻辑链路控制过程logicallinkcontrol（LLC）procedure

在一个局域网或城域传输网中，管理数据链路层帧的组装及其在数据站之间的数据交换的协议，它

与如何共享传送媒介无关。

3.1.30

主前端masterheadend

一个前端，它从不同的信源通过卫星、微波、光纤及其它手段收集电视节目源，并把这些节目源分

配到同一个城市或地区的分配中心（Hub）。在它的临近区域，一个主前端也可能对客户执行分配中心

的功能。

3.1.31

MAC地址mediaaccesscontrol(MAC)address

连接到一个共享媒介的设备的内置硬件地址。

3.1.32

媒介访问控制过程mediaaccesscontrol(MAC)procedure

在一个子网中，管理访问与媒介的物理特性无关的传输媒介的协议，但是为了在节点之间能够交换

数据，需要考虑子网的拓扑结构。MAC过程包括组帧、错误保护和获取使用底层的传输媒介的权利。

3.1.33

媒介访问控制子层mediaaccesscontrol(MAC)sublayer

数据链路层的一部分，它依赖于拓扑功能并使用物理层业务为逻辑链路子层提供服务。

3.1.34

微时隙mini-slot

一个微时隙是6.25µs增量的整数倍。微时隙、字节和时间节拍之间的关系如8.3.4条所述。

3.1.35

多点访问multipointaccess

单个网络终端支持多于一个终端设备的用户访问。

3.1.36

多点连接multipointconnection

在两个以上数据网络终端之间的连接。

3.1.37

网络层networklayer

开放系统互连（OSI）结构的第三层，该层为在开放系统之间建立信道提供业务。

3.1.38

网络管理networkmanagement

4

GY/T200.2—2004

与数据链路层和物理层资源以及其在HFC系统支持的数据网络上的台站等的管理有关的功能。

3.1.39

唯一组织标识符organizationallyuniqueidentifier（OUI）

是由IEEE分配的3个8位组的标识符。根据IEEE802，产生通用的局域网MAC地址和协议标识符，以

供在局域网和城域网应用中使用。

3.1.40

包标识符packetidentifier（PID）

一个唯一的整数值，在单个或多个节目的MPEG-2流中标识一个节目的基本流。

3.1.41

部分授权partialgrant

一个比CM请求带宽小的授权。

3.1.42

有效负载包头抑制payloadheadersuppression（PHS）

有效负载数据包中的包头抑制（例如，在转发的数据包中抑制以太包头）。

3.1.43

有效负载单元起始指示符payloadunitstartindicator（PUSI）

MPEG包头中的一个标志。值为1表示指针域存在，并为有效负载的第一个字节。

3.1.44

物理层physical（PHY）layer

开放系统互连（OSI）结构的第一层。该层在开放系统之间的传输链路上提供服务，以传送比特或

比特组，并且该层详细地规定了各种电气的、机械的和握手的过程。

3.1.45

物理媒介依从（PMD）子层physicalmediadependent(PMD)sublayer

物理层的一个子层，涉及在开放系统之间特定的传输链路上传送比特或比特组，并且该层详细地规

定了各种电气的、机械的和握手的过程。

3.1.46

基本的业务流primaryserviceflow

所有的CM都有一个基本的上行业务流和一个基本的下行业务流。它们确保CM总是可管理的，并且为

没有分类到任何其它业务流的转发的数据包提供一个缺省的通道。

3.1.47

预置的业务流provisionedserviceflow

一个业务流，已经被预置作为注册过程的一部分，但还没有被激活或者被容许。在容许之前，它可

能仍需与一个策略模块或者外部策略服务器进行授权交换。

3.1.48

QoS参数集QoSparameterset

描述一个业务流或者一个业务类别的业务属性质量的业务流编码集，见附录C.2.2.5。

3.1.49

路由信息协议routinginformationprotocol(RIP)

一个IETF协议，用来交换IP网络和子网的路由信息。

3.1.50

5

GY/T200.2—2004

业务接入点serviceaccesspoint(SAP)

由一个层或子层向紧邻的上一层提供业务的点的位置。

3.1.51

安全关联标识符securityassociationidentifier

在CMTS和CM之间的一个加密安全标识符

3.1.52

业务类别serviceclass

在CMTS中命名和配置的一组排队和调度属性。业务类别用业务类别名称来标识。一个业务类别有一

个相关的QoS参数集。

3.1.53

业务类别名serviceclassname

一个ASCII字符串，在CM配置文件和协议交换中通过它引用业务类别。

3.1.54

业务数据单元servicedataunit(SDU)

在对等业务接入点之间，作为一个单位传送的信息。

3.1.55

业务流serviceflow

一个MAC层的传输业务：

•提供从上层业务实体到RF的单向数据包传输；

•根据为该业务流定义的QoS流量参数，整形、监管并为流量划分优先级。

3.1.56

业务流标识符serviceflowidentifier(SFID)

由CMTS分配给业务流的标识符，长度为32比特。

3.1.57

业务标识符serviceidentifier(SID)

由CMTS分配给一个激活的或容许的上行业务流、除业务流标识符（SFID）之外的业务流标识符，长

度为14位比特。

3.1.58

业务流参考serviceflowreference

在配置文件和动态业务MAC消息中的一个消息参数，用于把消息中的分类器和其它对象与被请求业

务流的业务流编码联系起来。

3.1.59

子层sublayer

在开放系统互连(OSI)参考模型中一个层的子划分。

3.1.60

子网subnetwork

是相邻节点和传输链路的物理连接。

3.1.61

子网访问协议subnetworkaccessprotocol(SNAP)

LLC包头的一个扩展，以便可以把802-类型网络用作IP网络。

6

GY/T200.2—2004

3.1.62

时间节拍tick

6.25µs的时间间隔，用作上行微时隙定义和上行传输时间的参考。

3.1.63

传送延时transitdelay

从PDU的第一比特通过一个指定边界到同一PDU的最后比特通过第二个指定边界之间的时间差。

3.1.64

传输会聚子