한양대학교 전자통신컴퓨터공학부 박승권 교수

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1 한양대학교 전자통신컴퓨터공학부 박승권 교수 sp2996@hanyang.ac.kr 2006. 6. 13
NGNA 및 DOCSIS 3.0 현황 한양대학교 전자통신컴퓨터공학부 박승권 교수 한양대학교 전자통신컴퓨터공학부 박승권교수

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목차 NGNA NGNA 현황 및 전망 DOCSIS 3.0 개요 DOCSIS 3.0 현황 및 전망 한양대학교 전자통신컴퓨터공학부 박승권교수

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NGNA 개요 NGNA (Next Generation Network Architecture) 계획 미국의 HFC 기반 네트워크와 서비스의 새로운 비전 미국의 1~3위의 MSO인 COMCAST 케이블, TIME WARNER 케이블, COX Communication이 PSD Consulting과 IP ACTION Partners라는 컨설팅 업체와 함께 작성한 계획 NGNA Plan: Integrated Multimedia Architecture 라는 제목으로 95쪽 분량 NGNA PLAN 목표 HFC 기반의 통합 멀티미디어 환경을 보다 효율적으로 구축 국내에서 NGNA 계획의 중요성 국내의 케이블사업자에게 케이블서비스 전반에 대한 향후 발전 모델을 제시 미국의 NGNA 계획은 HFC 기반 방송/통신 융합서비스에 대한 이정표 역할을 하고 있음 한양대학교 전자통신컴퓨터공학부 박승권교수

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AV 및 데이터 서비스 비디오 서비스 비디오 서비스 방법 (MPEG-2, H.264:MPEG-4, Microsoft VC-9:SMPTE) Baseline : MPEG-2 Transport over QAM Extended 1 : MPEG-2 Transport multiplexed with DOCSIS Extended 2 : Video over IP/DOCSIS 한양대학교 전자통신컴퓨터공학부 박승권교수

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CA 수신제한 시스템 NGNA는 수신제한 시스템(CAS)와 관련, 장비업체의 주도권으로부터 케이블TV의 자율성을 유지하는 쪽에 무게중심을 두고 있음 Cable CARD(우선)와 Software Downloadable NCSP(NGNA Configurable Security Processor) 도입 추진. 하나의 디지털 케이블TV 시스템 상에 여러 종류의 수신제한 시스템을 사용할 수 있도록 유연성을 갖추는 것임. 실제로 미국의 타임워너는 텍사스에서 모토롤라 시스템 위에 SA의 DVR 제품을 사용할 수 있도록 함 Multiple Stream DVR 지원 한양대학교 전자통신컴퓨터공학부 박승권교수

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주요 SVD 기능 기본 SVD 기능 Optional SVD 기능 Dual Tuner (NGNA Video 및 DOCSIS) DOCSIS 2.0 및 W-DOCSIS 지원 MPEG 2 (SD와 HD)와 H.264 혹은 VC-9 지원 Home Networking CableCARD or DCAS OCAP SD Output Up-Stream: 10~85 Mhz Down-Stream: 88~1002 Mhz (105Mhz부터 케이블 신호) 1024 QAM 지원 USB-2 Port 지원 HD Output 복제 방지된 디지털 접면(HAVI, DVI)제공 Gateway 제공 DVR 기능 제공 Packet Cable 전화기능 제공 한양대학교 전자통신컴퓨터공학부 박승권교수

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NGNA 현황 및 전망 Cable Labs에서는 현재 NGNA와 더불어 DOCSIS 3.0 개발에 몰두 하고 있음 DOCSIS 3.0은 하향 200Mbps, 상향 100Mbps 이며, 이동통신 무선랜 등과의 로밍 기능, IP서비스, 엔터테인먼트 비디오 기능 등이 추가 예정 DOCSIS 3.0은 향후 NGNA와 결합함으로써 케이블TV의 차세대 IP 플랫폼의 핵심 규격이 될 것으로 예상 2008년까지는 표준화 완료 계획, 100가지 이상의 멀티미디어를 제공하는 시대를 열 것임. LG전자가 2006년 1월 CES에서 Nagravision과 함께 DCAS시연 발표. 2006년 4월, 미국의 Scientific Atlanta가 NGNA규격에 가까운 Set Top Box 출시함. Advanced OpenCable STB에 H.264 지원, DSG기능, 1Ghz까지 Tune In, CPU의 Processing Time 개선, Built-In DOCSIS 등. 국내에서는 ETRI 및 KETI 등에서 DCAS의 핵심칩인 NCSP 개발 검토 중. 한양대학교 전자통신컴퓨터공학부 박승권교수

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The DOCSIS Roadmap DOCSIS Version DOCSIS 1.0 DOCSIS 1.1 DOCSIS 2.0 DOCSIS 3.0 Services Broadband Internet Tiered Services VoIP Video Conferencing Commercial Services Entertainment Video X Consumer Devices Cable Modem VoIP Phone (MTA) Residential Gateway Video Phone Mobile Devices IP Set-top Box Downstream Bandwidth Mbps/channel Gbps/node 40 5[1] 160 minimum[2] Upstream Bandwidth Mbps/node 10 80[3] 30 170[4] 120 minimum[5] DOCSIS 1.0 (High-Speed Internet Access) Specification first issued on March 26, 1997 DOCSIS 1.1 (Telephony, Gaming, Streaming Media) Specification first issued on March 11, 1999 Quality of Service (QoS), service security, operations tools Backward compatible with DOCSIS 1.0 DOCSIS 2.0 (Capacity for Symmetric Services) Specification first issued on December 31, 2001 More upstream capacity than DOCSIS 1.0 and 1.1 Improved robustness against interference (A-TDMA and S-CDMA) Backward compatible with DOCSIS 1.0 and 1.1 DOCSIS 3.0 (Higher Bandwidth) - Goals Compatible with the Modular CMTS™ architecture Phased release of specs. First phase = DOCSIS 3.0 Downstream Bonded Channels Bond N channels in the downstream CMTSs & CMs must support a minimum of N=4 bonded channels CMTSs & CMs must be capable of operating on any number of bonded channels up to the maximum supported (e.g. 1, 2, 3, 4…) Anything that has CPE HW impact For example: Upstream bonded channels HW support for IPv6 Physical layer changes (e.g. D.S QAM, U.S. 256-QAM etc) Existing CMs work on any one of the bonded channels of a DOCSIS 3.x system/channel DOCSIS 3.x CMs work on an existing system/channel DOCSIS 1.x, 2.0 and 3.x CMs can coexist on a common channel [1] Assumes 750MHz of available downstream spectrum (125 channels) [2] Aggregation of four 6MHz channels. With 256QAM = 160 Mbps [3] Assumes ~25MHz of useable upstream spectrum [4] Assumes ~35MHz of useable upstream spectrum [5] Aggregation of 4 6MHz channels [1] Assumes 750MHz of available downstream spectrum (125 channels) [2] Aggregation of four 6MHz channels. With 256QAM = 160 Mbps [3] Assumes ~25MHz of useable upstream spectrum [4] Assumes ~35MHz of useable upstream spectrum [5] Aggregation of 4 6MHz channels 한양대학교 전자통신컴퓨터공학부 박승권교수

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DOCSIS 3.0 기능들 채널 Bonding을 통한 훨씬 넓은 대역폭 최소 하향 160Mbps, 상향 120Mbps를 사용하며, 이를 더욱 확장할 수 있음. 하향은 256 혹은 1024-QAM방식을 사용하고, 상향은 5~65Mhz 대역을 쓴다고 가정하였으며, S-CDMA방식을 쓰는 것으로 알려 져 있음. 다수의 6Mhz 채널들이 결합되어 지고, 이들을 논리적으로 하나가 된 것처럼 처리함. 최소한 4개의 채널이 결합되어 지며 더욱 많은 수가 결합되어 질 수 있다. IPv6(DHCHv6)가 고급 네트워크 용량을 위하여 사용되어 짐. 주소의 개수가 2의 128승 (2128 or 3.4x1038) 개선된 운용 용량 Multicasting 기능 (IGMPv3), Service Roaming, Committed Bit Rate, Video Phone, IP-STB, 개선된 보안(AES, 인증서 무효기능 등) Downstream and upstream channel bonding for higher burst data rates per cable modem Channel bonding means taking multiple physical channels and treating them logically as one Minimum, four 6 MHz channels combined in the downstream Minimum four channels Benefits include: Higher shared channel capacity – traffic for a particular cable modem can travel on a number of different channels at the same time. The cable modem can receive them all through a wider tuner. Better usage of capacity through statistical multiplexing Stronger encryption for higher value content IPv6 support for expanded address space and mobility IP addresses lengthened from 32 bits (4.3 billion addresses) to 128 bits (3.4 dodecillion* addresses) Protocol enhancements for IPv6, allow transparent routing of IPv6 packets to mobile devices. Mobile IPv6 (MIPv6) specifies routing support to permit an IPv6 host to continue using its "permanent" home address as it moves around the Internet. * Dodecillion is 1039 = a 1 followed by 39 zeros. 3.4 dodecillion is the equivalent of 4.3 × 1020 addresses per square inch of the Earth's surface. 한양대학교 전자통신컴퓨터공학부 박승권교수

10 M-CMTS Edge-QAM Interfaces
M-CMTS™ Goals Independent scalability of CMTS functions from DS PHY Lower the cost to deliver video over DOCSIS service to be competitive with today’s MPEG VOD Modular CMTS™ Specifications First Phase: Edge-QAM interface specifications Subsequent Phases: Other interfaces M-CMTS™ interfaces are required for M-CMTS™ products CableLabs will qualify M-CMTS™ products that comply with the applicable CableLabs specifications. The M-CMTS™ interfaces are currently internal to the current CMTS products. DOCSIS compliant product can still be built using the current external DOCSIS interfaces. 한양대학교 전자통신컴퓨터공학부 박승권교수

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DOCSIS 3.0 CM 표준화 시간표 한양대학교 전자통신컴퓨터공학부 박승권교수

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결어 DOCSIS 3.0과 M-CMTS는 NGNA의 핵심기술요소가 될 것으로 전망됨. 2007년 상반기면 시험용 DOCSIS 3.0시스템이 개발될 것으로 보임. 2005년 Arris사가 100Mbps W-DOCSIS 케이블모뎀을 국내 BcN 1차 시범사업에서 선을 보임. DOCSIS 3.0은 광대역 수요를 상당한 수준으로 만족시킬 수 있을 것으로 보이고, 1-Gbps 수준까지도 확장할 수 있을 것으로 전망하고 있음. 전세계적으로 FTTH 기술대비 상당한 경쟁력을 가질 것으로 보임. DOCSIS 3.0은 NGNA의 IP기반의 케이블 방송을 하기 위한 신호탄이 될 것으로 보임. 한양대학교 전자통신컴퓨터공학부 박승권교수