GY/T 265-2012 NGB宽带接入系统 HINOC传输和媒质接入控制技术规范

GY

中华人民共和国广播电影电视行业标准

GY/T265—2012

NGB宽带接入系统

HINOC传输和媒质接入控制技术规范

NGBbroadbandaccesssystem—

TechnicalspecificationofHINOCphysicallayerandmediaaccesscontrolprotocol

2012-08-20发布2012-08-20实施

国家广播电影电视总局发布

GY/T265—2012

目次

前言...............................................................................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........................................................................3

4概述..............................................................................4

5物理层传输模式....................................................................5

5.1物理层结构....................................................................5

5.2物理层帧结构.................................................................16

5.3频谱模板.....................................................................21

6媒质接入控制（MAC）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）..........................................................29

附录A（规范性附录）调制信号星座图映射表.............................................47

附录B（规范性附录）MAC层常量定义...................................................74

附录C（规范性附录）MAC层帧结构.....................................................76

附录D（资料性附录）MAC层协议的SDL..................................................86

图1HINOC网络的逻辑拓扑结构........................................................4

图2HINOC系统协议栈................................................................4

图3发射机功能框图..................................................................5

图4扰码器结构......................................................................5

图5BCH截短码的编码过程............................................................7

图6星座映射的数据比特输入顺序......................................................7

图7DQPSK星座映射..................................................................8

图8QPSK星座映射...................................................................8

图98QAM星座映射...................................................................8

图1016QAM星座映射.................................................................9

图1132QAM星座映射.................................................................9

图1264QAM星座映射................................................................10

图13128QAM星座映射...............................................................11

图14256QAM星座映射...............................................................12

图15512QAM星座映射...............................................................13

图161024QAM星座映射..............................................................14

I

GY/T265—2012

图17OFDM子载波分布................................................................15

图18OFDM符号插入循环前缀..........................................................16

图19物理层帧结构..................................................................16

图20物理层帧发射时序示意图........................................................17

图21前导序列A结构................................................................17

图22前导序列B结构................................................................18

图23插入保护字段..................................................................20

图24频谱模板......................................................................22

图25HINOCMAC层结构...............................................................23

图26下行信令帧结构................................................................23

图27上行信令帧结构................................................................24

图28控制帧和数据帧的帧结构........................................................25

图29MAP帧结构.....................................................................25

图30预约帧结构....................................................................26

图31信令帧的承载方式..............................................................26

图32信令帧的分片与承载............................................................27

图33控制帧和数据帧承载方式........................................................27

图34HINOC网络的比特/字节传送顺序..................................................28

图35HINOC对EMAC帧的打包..........................................................28

图36子帧首部结构..................................................................29

图37信道上的MAP周期..............................................................30

图38一种MAP周期的规划方案示例....................................................30

图39MAP周期与Pd周期的关系........................................................31

图40接纳过程信令交互流程图........................................................33

图41链路维护过程的信令交互流程图..................................................41

图42NHM/HM主动退出网络............................................................46

图43NHM/HM被动退出网络............................................................46

表1DQPSK信号映射表.................................................................8

表2星座映射归一化因子.............................................................15

表3物理层帧构成...................................................................17

表4nk,A的取值表.....................................................................18

表5nk,B的取值表.....................................................................19

表6保护字段定义...................................................................21

表7下行信令帧.....................................................................24

表8上行信令帧.....................................................................24

表9HIMAC控制帧....................................................................25

II

GY/T265—2012

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：国家广播电影电视总局广播科学研究院、北京大学、西安电子科技大学。

本标准主要起草人：崔竞飞、杨杰、李红滨、张冰、欧阳峰、李斗、赵玉萍、邱智亮、赵翠、张奭、

朱里越、万倩。

III

GY/T265—2012

引言

本标准的发布机构提请注意，声明符合本标准时，可能涉及到标准有关内容相关的专利的使用。

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

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

西安市太白南路2

西安电子科技号（高新区）西安

张冰710071029-88201551bzhang@

大学电子科技大学ISN

国家重点实验室

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。

IV

GY/T265—2012

NGB宽带接入系统HINOC传输和媒质接入控制技术规范

1范围

本标准规定了在750MHz～1006MHz的频率范围内，高性能同轴电缆宽带接入网络（HINOC）的物理层

传输模式以及媒质接入控制协议。

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

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标准。

3.1.1

数据帧dataframe

MAC层用于承载上层数据的帧。

3.1.2

控制帧controlframe

MAC层用于接入控制和信道分配的帧。

3.1.3

信令帧signalframe

MAC层用于实现节点接纳、退出和链路维护的帧。

3.1.4

探测帧probeframe

物理层用于承载MAC层信令帧的帧。

3.1.5

有效子载波validsub-carrier

1

GY/T265—2012

OFDM符号中承载数据信息的子载波。

3.1.6

空闲子载波idlesub-carrier

OFDM符号中用于邻信道保护的子载波和零频子载波。

3.1.7

循环前缀cyclicprefix

位于OFDM数据体前的一段数据，其内容是OFDM数据体尾部数据的拷贝。

3.1.8

星座映射constellationmapping

将待传输的数据对应到星座图上矢量符号的过程。

3.1.9

前向纠错编码forwarderrorcorrectioncode

利用增加冗余信息获得纠错能力的信道编码结构。

3.1.10

循环冗余校验cyclicredundancycheck

利用增加循环冗余信息获得检错能力的信道编码结构。

3.1.11

帧校验序列framechecksequence

为了对接收数据的正确性进行校验而增加的冗余数据序列。

3.1.12

扰码scrambler

利用二进制伪随机序列对数据进行随机化处理。

3.1.13

MAP周期MAPcycle

一个MAP帧规划的一段时间。

3.1.14

上行链路uplink

HM到HB方向的链路。

3.1.15

下行链路downlink

HB到HM方向的链路。

2

GY/T265—2012

3.1.16

打包packing

将发往同一目的节点、同一优先级的多个以太网MAC帧组合在一起，形成一个HINOCMAC帧。

3.1.17

Pd周期Pdcycle

相邻两个下行探测帧之间的一段时间。

3.2缩略语

以下缩略语适用于本标准。

BCHBCH码（Bose-Chaudhuri-HocquenghemCode）

BE尽力服务（BestEffort）

CP循环前缀（CyclicPrefix）

CPS公共部分子层（CommonPartSublayer）

CRC循环冗余校验（CyclicRedundancyCheck）

CS汇聚子层（ConvergenceSublayer）

DBA动态带宽分配（DynamicBandwidthAllocation）

Dd下行数据（Datadown）

DQPSK差分四相相移键控（DifferentialQuadratureReferencePhaseShiftKeying）

Du上行数据（Dataup）

EMAC以太网MAC（EthernetMAC）

FCS帧校验序列（FrameCheckSequence）

FEC前向纠错（ForwardErrorCorrection）

FFT快速傅里叶变换（FastFourierTransform）

FTTB光纤到楼（FiberToTheBuilding）

GE许可单元（GrantElement）

HBHINOC网桥（HINOCBridge）

HIMACHINOCMAC层（HINOCMAC）

HINOC高性能同轴电缆宽带接入网络（HighperformanceNetworkOverCoax）

HMHINOC调制解调器（HINOCModem）

IFFT快速傅立叶逆变换（InverseFastFourierTransform）

IFG帧间隔（InterFrameGap）

LSB最低有效位（LeastSignificantBit）

MAC媒质接入控制（MediaAccessControl）

MAP媒质接入规划（MediaAccessPlan）

MSB最高有效位（MostSignificantBit）

NGB下一代广播电视网（NextGenerationBroadcastingNetwork）

NHM新的HM（NewHINOCModem）

OFDM正交频分复用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）

OSI开放系统互连（OpenSystemsInterconnection）

PDU协议数据单元（ProtocolDataUnit）

Pd下行探测（Probedown）

Pu上行探测（Probeup）

3

GY/T265—2012

QAM正交幅度调制（QuadratureAmplitudeModulation）

QoS服务质量（QualityofService）

QPSK正交相移键控（QuadraturePhaseShiftKeying）

RE预约单元（ReservationElement）

SDL规范与描述语言（SpecificationandDescriptionLanguage）

SDU业务数据单元（ServiceDataUnit）

TDD时分双工（TimeDivisionDuplexing）

TDMA时分多址接入（TimeDivisionMultipleAccess）

VLAN虚拟局域网（VirtualLocalAreaNetwork）

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。HINOC网络

由HINOC网桥（HB）和HINOC调制解调器（HM）构成，网络最大覆盖距离为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16MHz，信道规划符合GB/T17786-1999的要求。单信道内支持的最

大用户数为32个，可选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）

/时分多址接入（TDMA）双工/多址方式。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网络的逻辑拓扑结构

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

统协议栈模型如图2所示。

高层

汇聚子层（CS）

C

A

M

公共部分子层（CPS）

Y

物理层H

P

图2HINOC系统协议栈

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HINOC网络中的媒质接入控制和业务适配功能，分为公共部分子层（CPS）和汇聚子层（CS）

两个子层。CPS实现媒质接入控制与信道分配、节点接纳/退出和链路维护功能，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、优先级映射和数据帧打包/拆包。

本标准给出了单信道内HINOC网络的协议设计方案，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。

4

GY/T265—2012

HINOC节点设备的射频最大输出电平不超过110dBuV，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。

5物理层传输模式

5.1物理层结构

5.1.1概述

发射机的功能模块构成如图3所示。

数据流射频信号

OFDM调制基带到

扰前向纠错星座组

加循环射频

码编码映射帧

前缀变换

图3发射机功能框图

来自MAC层的数据和信令信息经过加扰、前向纠错（FEC）编码（可选）、星座映射、OFDM调制及插

入循环前缀后，组成不同类型的帧，再经过基带到射频信号的变换，最后通过射频单元发射。

5.1.2扰码

扰码序列采用生成多项式为p(x)1x14x15的伪随机二进制序列，生成扰码序列的移位寄存器的

初始相位为“010010011011000”（由Bit15至Bit1），在每个帧的起始时刻进行初始化。输入的比特数

据与扰码序列逐位模二相加后得到随机化输出数据。扰码器结构如图4所示。

初始相位000110110010010

Bit1Bit2Bit3Bit4Bit5Bit6Bit7Bit8Bit9Bit10Bit11Bit12Bit13Bit14Bit15

XOR

输入数据输出数据

XOR

图4扰码器结构

5.1.3FEC编码

概述

FEC编码可采用参数分别为（508，472）、（504，432）和（392，248）的BCH截短码。

5

GY/T265—2012

（508，472）BCH截短码

（508，472）BCH截短码的原始码是参数为（511，475）的系统BCH码，其生成多项式见式（1）。

36353431302523212019161511875

g1(x)xxxxxxxxxxxxxxxx1

......................................................................................(1)

生成多项式的八进制表示形式为：(1630256304641)8。

（504，432）BCH截短码

（504，432）BCH截短码的原始码是参数为（511，439）的系统BCH码，其生成多项式见式（2）。

7271696867636160595750494744

g2(x)xxxxxxxxxxxxxx

x43x41x40x39x35x33x32x28x27x26x25x24x23x22

x21x20x19x18x17x13x10x9x7x6x5x21

.....................................................................................(2)

生成多项式的八进制表示形式为：(1561350064670543777423345)8。

（392，248）BCH截短码

（392，248）BCH截短码的原始码是参数为（511，367）的系统BCH码，其生成多项式见式（3）。

144141139137136134133131129128127126124118

g3(x)xxxxxxxxxxxxxx

x116x114x110x108x107x106x104x103x101x100x97x96x94x91

x90x84x83x82x81x72x71x70x68x66x64x61x59x56x54

x53x51x50x49x46x44x43x39x38x35x31x30x29x27x26

x24x21x18x17x16x8x7x5x3x21

....................................................................................(3)

生成多项式的八进制表示形式为：(1126657202505666323017001652245562614435511600655)8。

编码过程

(n,k)BCH截短码的编码过程如图5所示。数据比特流按照d0,d1,,dk1的顺序进入编码器，编码器

在d0前填入ksk个‘0’（ks为原始BCH系统码的信息比特数），然后进行编码，得到长度为ns比特

的原始BCH系统码码字，再去除之前所填的ksk个‘0’，得到截短后的n比特编码序列c0,c1,,cn1，

并按此顺序输出。

6

GY/T265—2012

dd01,k输入

填‘0’

0,,0dd01,,k

BCH编码

0,,0cc01,,kcckn,,1

去除‘0’

输出

cc01,,kcckn,,1

图5BCH截短码的编码过程

5.1.4星座映射

概述

星座映射可采用DQPSK、QPSK、8QAM、16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM、512QAM、1024QAM

十种映射方式。数据比特流进入映射单元的顺序如图6所示。

c0,„cn-1,„

n

2QAMbn-1,„b0

图6星座映射的数据比特输入顺序

数据比特流按照c0,,cn1,的顺序进入映射单元，映射单元根据当前数据的映射方式每次从数

n

据比特流中取出长度为n的比特序列bn1,,b0，并将该比特序列映射为2QAM符号。其中，bn1为比

特序列中最先进入映射单元的比特。

DQPSK

DQPSK映射过程是以当前调制信号sn为参考值，将2比特数据b1b0映射为调制信号sn1，映射方式

如表1所示。

表1DQPSK信号映射表

b1b0

Sn

00011011

+1+1+j-j-1

-1-1-j+j+1

+j+j-1+1-j

-j-j+1-1+j

7

GY/T265—2012

DQPSK的4种信号+1、+j、-1、-j分别对应坐标轴上的4个点，相应的相位为0、/2、、3/2，

如图7所示。DQPSK映射在每个帧的起始时刻初始化，初始参考值s0设为+1，s0不输出。

Im

+j

-1+1Re

-j

图7DQPSK星座映射

QPSK

QPSK映射每次将2个输入比特b1b0映射为I、Q两路信号，映射方式如图8及附录A中表A.1所示。

Im

1000

1

-11Re

1101

-1

比特顺序：b,b

10

图8QPSK星座映射

8QAM

8QAM映射每次将3个输入比特b2b1b0映射为I、Q两路信号，映射方式如图9及表A.2所示。

Im

101100000

2

111001

-22Re

110010-2011

比特顺序：b,b,b