GY/T 297-2016 NGB宽带接入系统 HINOC2.0 物理层和媒体接入控制层技术规范

GY

中华人民共和国广播电影电视行业标准

GY/T297—2016

NGB宽带接入系统HINOC2.0

物理层和媒体接入控制层技术规范

NGBbroadbandaccesssystem—

TechnicalspecificationofHINOC2.0physicalandMAClayer

2016-03-18发布2016-03-18实施

国家新闻出版广电总局发布

I

GY/T297—2016

目次

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

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

0.1本标准与GY/T265—2012的差异..............................................III

0.2相关专利情况说明............................................................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........................................................................2

4概述..............................................................................2

5物理层（PHY层）传输模式...........................................................3

5.1PHY层结构.....................................................................3

5.2PHY层帧结构..................................................................12

5.3频谱模板.....................................................................22

6媒体接入控制层（MAC层）协议......................................................22

6.1MAC层结构....................................................................22

6.2MAC层帧类型..................................................................23

6.3汇聚子层（CS）...............................................................28

6.4公共部分子层（CPS）..........................................................34

附录A（规范性附录）MAC层帧结构...................................................58

附录B（规范性附录）MAC层常量定义.................................................72

附录C（资料性附录）数据帧重传机制示例.............................................74

图1HINOC系统的逻辑拓扑结构........................................................2

图2HINOC系统协议栈................................................................2

图3HINOC2.0系统的信号收发流程.....................................................3

图4发送单元功能框图................................................................3

图5双对角矩阵......................................................................6

图6星座映射的数据比特输入顺序......................................................9

图7OFDM子载波分布................................................................11

图8OFDM符号插入循环前缀..........................................................12

图9PHY层帧结构...................................................................12

图10前导序列A结构................................................................13

图11前导序列B结构................................................................14

图12负载段A产生流程..............................................................16

图13插入保护字段..................................................................17

图14负载段B产生流程.............................................................18

I

GY/T297—2016

图15OFDM子载波分布................................................................19

图16子载波填充示意图..............................................................19

图17负载段C产生流程..............................................................20

图18负载段D产生流程..............................................................21

图19频谱模板......................................................................22

图20HINOCMAC层结构...............................................................23

图21下行信令帧结构................................................................24

图22上行信令帧结构................................................................24

图23MAP帧格式.....................................................................25

图24R帧格式.......................................................................25

图25HIMAC数据帧格式...............................................................26

图26EISF结构......................................................................26

图27信令帧的承载方式..............................................................27

图28信令帧的分片与承载............................................................27

图29数据帧承载方式................................................................28

图30HINOC对EMAC帧的打包..........................................................28

图31HINOC对EMAC帧的分段示例......................................................29

图32发送节点流程图................................................................31

图33接收节点流程图................................................................33

图34MAP周期与Pd周期的关系........................................................34

图35信道上的MAP周期..............................................................35

图36MAP周期的结构.................................................................35

图37SSC_MAP与MAP周期的映射关系示例...............................................37

图38MAP周期的分配方案示例.........................................................38

图39MAC层信令通道结构.............................................................38

图40接纳过程信令交互流程图........................................................40

图41HB正常接纳过程状态转移图示例..................................................41

图42HM正常接纳过程状态转移图示例..................................................42

图43链路维护过程的信令交互流程图..................................................49

图44HB正常链路维护过程状态转移图示例..............................................50

图45HM正常链路维护过程状态转移图示例..............................................51

图46NHM/HM主动退出网络............................................................55

图47NHM/HM被动退出网络............................................................56

图48测距方法......................................................................57

图C.1数据帧正常收发流程图.........................................................74

图C.2数据帧传输错误或丢失.........................................................75

图C.3数据帧连续传输错误或丢失.....................................................76

图C.4确认信息传输错误或丢失.......................................................77

图C.5确认信息连续传输错误或丢失（场景1）..........................................78

图C.6确认信息连续传输错误或丢失（场景2）..........................................79

表1（1920，1728）LDPC码信息位部分码表..............................................5

表2（3840，3456）LDPC码信息位部分码表..............................................7

II

GY/T297—2016

表3星座映射归一化因子.............................................................10

表4旋转角度计算...................................................................10

表5SC的子载波分布................................................................11

表6PHY层帧构成...................................................................12

表7nm,A的取值表...................................................................13

表8Zi()的取值表...................................................................14

表9nk,B的取值表....................................................................15

表10保护字段定义..................................................................17

表11频谱模板参数说明..............................................................22

表12下行信令帧类型................................................................24

表13上行信令帧类型................................................................24

表14HIMAC首/尾以太网子帧分段标识定义.............................................29

表15SSC_MAP中的码字定义..........................................................36

表A.1下行信令帧首部...............................................................58

表A.2下行信令帧尾部...............................................................60

表A.3空帧（EMPTY）载荷............................................................60

表A.4接纳响应帧（ADM_RES）载荷....................................................61

表A.5拒绝帧（REJ）载荷............................................................61

表A.6上行信道报告帧（ULINK_REPORT）载荷...........................................61

表A.7确认帧（ACK）载荷............................................................62

表A.8公共调制参数报告帧（CMP_REPORT）载荷.........................................62

表A.9链路更新帧（LINK_UPDATE）载荷................................................62

表A.10退出确认帧（QUIT_ACK）载荷..................................................62

表A.11功率控制帧（POWER_CTRL）载荷................................................62

表A.12参数单元（PE）..............................................................63

表A.13信令帧首部/载荷扩展部分.....................................................64

表A.14TLV编码格式................................................................65

表A.15上行信令帧首部..............................................................66

表A.16上行信令帧尾部..............................................................67

表A.17空帧（EMPTY）载荷...........................................................67

表A.18接纳请求帧（ADM_REQ）载荷...................................................67

表A.19接纳确认帧（ADM_ACK）载荷...................................................67

表A.20拒绝确认帧（REJ_ACK）载荷...................................................68

表A.21确认帧（ACK）载荷...........................................................68

表A.22下行信道报告帧（DLINK_REPORT）载荷..........................................68

表A.23退出帧（QUIT）载荷..........................................................68

表A.24MAP帧......................................................................69

表A.25R帧........................................................................69

表A.26HIMAC数据帧首部............................................................70

表A.27HIMAC数据帧载荷............................................................70

表A.28HIMAC数据帧尾部............................................................71

表A.29EISF格式...................................................................71

表B.1CS常量......................................................................72

III

GY/T297—2016

表B.2媒体接入控制与信道分配常量...................................................72

表B.3节点接纳常量.................................................................73

表B.4链路维护常量.................................................................73

表B.5其他常量.....................................................................73

IV

GY/T297—2016

前言

本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本标准由全国广播电影电视标准化技术委员会（SAC/TC239）归口。

本标准起草单位：国家新闻出版广电总局广播科学研究院、北京大学、西安电子科技大学、上海交

通大学、国家新闻出版广电总局广播电视规划院、北京瀚诺半导体科技有限公司、华为技术有限公司、

北京海尔集成电路设计有限公司、江苏省广电有线信息网络股份有限公司、南京宇都通讯科技有限公司。

本标准主要起草人：崔竞飞、李红滨、张冰、秦龑龙、张诚、赵辉、赵翠、赵玉萍、邱智亮、何大

治、张奭、朱里越、高晓俊、吴广生、戴书胜、李斗、欧阳峰、潘伟涛、杨川川、张宇、徐胤、孙艳宾、

强辉、颜克洲、王俊峰、李培琳、万倩、杨家胜、张利。

V

GY/T297—2016

引言

0.1本标准与GY/T265—2012的差异

本标准为第二代HINOC技术规范，能够向下兼容GY/T265—2012《NGB宽带接入系统HINOC传输和

媒质接入控制技术规范》。

本标准与GY/T265—2012的主要差异包括：

a)物理层单信道带宽提升到128MHz；

b)增加支持OFDMA多址方式；

c)增加支持2048QAM和4096QAM星座映射；

d)增加支持LDPC纠错编码（可选）；

e)物理层增加下行控制帧和上行报告帧两种帧类型；

f)物理层数据帧中增加导频子载波，取消GY/T265—2012物理层数据帧中的前导序列和帧间隔；

g)支持分组自适应调制；

h)信道分配采用报告/授权机制；

i)采用定长MAP周期和定长MAP帧；

j)MAC层增加数据帧分段机制；

k)增加测距与时延补偿机制；

l)MAC层增加多节点并行接纳/链路维护功能（可选）；

m)MAC层增加数据帧自动请求重传机制（可选）；

n)引入“基本子信道”和“扩展子信道”。

0.2相关专利情况说明

本标准的发布机构提请注意，声明符合本标准时，可能使用涉及本标准有关内容的相关授权的和正

在申请的专利如下：

序号标准章条号专利名称

14数据传输方法与装置

24广播电视业务数据处理方法及装置

3译码装置以及对解析数据进行译码的方法

4译码装置以及对解析数据进行译码的方法

5基于准循环的中短码长LDPC及编解码器和编码方法

6数据换序发送接收译码方法及装置

7一种数字通信方法

8一种QAM星座图标签的构建方法

9OFDM系统中基于子信道划分实现双向通信的传输方法

105.2.7一种TDMA系统中上行控制信道传输方法

VI

GY/T297—2016

116.2.3信息上报方法、装置及系统

126.3.2具有容错功能的数据帧聚合方法

136.3.3具有自愈功能的自动请求重传方法

146.4.1基于定长时隙的时分双工/时分多址信道动态分配方法

156.4.1时分双工/时分多址信道规划帧编码方法

166.4.2基于多通道的并行节点接纳方法

176.4.2、6.4.3基于单向传输的广播参数更新方法

本标准的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。

该专利持有人已向本标准的发布机构保证，他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下，

就专利授权许可进行谈判。该专利持有人的声明已在本标准的发布机构备案，相关信息可以通过以下联

系方式获得：

专利权利人联系地址联系人邮政编码电话电子邮件

国家新闻出版

北京市西城区复兴

广电总局广播赵翠100866010-86098037zhaocui@

门外大街2号

科学研究院

北京海淀区颐和园

北京大学路5号北京大学理李斗100871010-62752842lidou@

科2号楼

西安市雁塔区太白

西安电子科技南路2号西安电子

张冰710071029-88201551bzhang@

大学科技大学ISN国家

重点实验室

北京瀚诺半导北京市海淀区信息

体科技有限公路22号B座2层张诚100085010-62750138zhang.cheng@

司02-A262室

上海市闵行区东川

上海交通大学路800号电信群楼5何大治20024013916583683hedazhi@

号楼东303A

华为技术有限武汉市光谷软件园

孙艳宾43007418986076593evan.sun@

公司华为武汉研究所

请注意除上述专利外，本标准的某些内容仍可能涉及专利。本标准的发布机构不承担识别这些专

利的责任。

VII

GY/T297—2016

NGB宽带接入系统

HINOC2.0物理层和媒体接入控制层技术规范

1范围

本标准规定了高性能同轴电缆宽带接入网络（HINOC2.0）的物理层传输模式以及媒体接入控制层协

议。

本标准适用于利用有线电视同轴电缆实现高性能宽带接入的双向数字通信系统。

2规范性引用文件

下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本标

准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。

GB/T17786—1999有线电视频率配置

GY/T106—1999有线电视广播系统技术规范

GY/T221—2006有线数字电视系统技术要求和测量方法

GY/T265—2012NGB宽带接入系统HINOC传输和媒质接入控制技术规范

3术语、定义和缩略语

3.1术语和定义

GY/T265—2012界定的以及下列术语和定义适用于本标准。

3.1.1

导频子载波pilotsub-carrier

OFDM符号中用于传输特定符号的子载波。

3.1.2

星座扰码constellationscrambling

利用二进制伪随机序列对星座符号进行4个象限内的相位旋转。

3.1.3

分段segmentation

被分割的EMAC帧片段。

3.1.4

分片fragmentation

被分割的信令帧片段。

1

GY/T297—2016

3.2缩略语

GY/T265—2012界定的以及下列缩略语适用于本标准。

ARQ自动重传请求（AutomaticRepeatRequest）

Cd下行控制（Controldown）

EISF扩展信息子帧（ExtendedInformationSub-Frame）

LDPC低密度奇偶校验码（LowDensityParityCheckCode）

PE参数单元（ParameterElement）

Ru上行报告（Reportup）

SC子信道（Sub-Channel）

SCG_RuRu帧子载波组（Sub-CarrierGroupforRuframe）

SSC符号子块（SymbolSub-Cell）

TLV类型长度值（Type-Length-Value）

4概述

HINOC是一种利用有线电视网同轴电缆，实现高性能双向信息传输的宽带接入解决方案。HINOC2.0

系统由HINOC网桥（HB）和HINOC调制解调器（HM）构成，典型网络覆盖距离不超过100米，逻辑拓扑采

用点到多点结构，如图1所示。单信道带宽为128MHz，信道规划符合GB/T17786—1999的要求，可提供

吉比特每秒（Gbps）级别接入速率。单信道内支持的最大用户数为64个，支持多信道绑定。采用正交频

分复用（OFDM）传输方式、时分双工（TDD）方式、时分多址接入（TDMA）方式，可选采用正交频分多

址接入（OFDMA）方式。支持动态带宽分配（DBA）、网络管理、VLAN和组播/过滤功能。

HB

HM„„HMHMHM„„HM

图1HINOC系统的逻辑拓扑结构

本标准定义了对应网络OSI模型的物理层（PHY层）传输模式和媒体接入控制层（MAC层）协议。系

统协议栈模型如图2所示。

高层

汇聚子层（CS）

C

公共部分子层（CPS）A

M

安全子层（SS）

Y

物理层（PHY）H

P

图2HINOC系统协议栈

2

GY/T297—2016

PHY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。

MAC层实现HINOC2.0系统中的媒体接入控制和业务适配功能，分为汇聚子层（CS）和公共部分子层

（CPS），可选包含安全子层（SS）。CS实现CPS功能与高层功能的适配，包括地址学习与转发表构建、

优先级映射、数据帧组帧/解帧和数据帧重传；CPS实现媒体接入控制与信道分配、节点接纳/退出和链

路维护功能；SS实现身份识别，数据加密/解密和密钥管理功能；SS不在本标准中作定义。

HINOC2.0系统的信号收发流程如图3所示。HINOC2.0节点设备由MAC层和PHY层模块构成，其中PHY

层由发送单元和接收单元组成，发送单元将MAC帧转换为射频信号，接收单元将射频信号转换为MAC帧。

HBHM

MAC帧MAC帧

发送单元接收单元

上层业务MAC层射频信号MAC层上层业务

MAC帧MAC帧

接收单元发送单元

PHY层PHY层

图3HINOC2.0系统的信号收发流程

本标准给出了单信道内HINOC2.0系统的协议设计方案，对于有更大带宽需求的应用，通过多信道绑

定的方式进行，在进行相邻信道绑定时增加信道间的时间同步机制，同步各信道的下行探测帧起始时刻。

HINOC2.0节点设备的射频最大输出电平不超过119dBuV，符合GY/T106—1999和GY/T221—2006的

电气特性要求；输出电平可以调整，可调范围最小为40dB。

本标准规定了面向宽带接入的HINOC2.0协议，对于面向视频广播的应用，通过在HB与HM之间建立广

播通道，实现相关业务的承载。

5物理层（PHY层）传输模式

5.1PHY层结构

5.1.1概述

发送单元的功能模块包括扰码、前向纠错编码、星座映射、星座扰码、正交频分复用（OFDM）调制

及插入循环前缀、组帧以及基带到射频变换。功能模块的先后顺序如图4所示，其中扰码、前向纠错编

码、星座扰码以及组帧根据不同的数据流类型选择关闭或打开。

数据流射频信号

前向OFDM调制基带到

扰星座星座组

纠错加循环射频

码映射扰码帧

编码前缀变换

图4发送单元功能框图

5.1.2扰码