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Cable Modem的介绍以及技术讲解 2010-06-17 20:43 44.1 Cable Modem 44.1.1?? CATV简介 在宽带接入方案中，有一种方案是利用现有CATV有线电视网络进行数据传输。有线电视运营商在封闭的同轴电缆中建立了一个部分无线电频率(RF)谱。在整个CATV系统中包含了5个组件：头端，中继电缆， 邻接中的分布电缆，分接电缆和终端设备。这样的结构我们一般将其称为HFC结构。 在CATV行业使用大约5MHz和1GHz之间的一部分电磁波频谱。如下图所示，有线电视网络可以在同一电缆上同时的双向传送信号，到用户的出频率和RF频谱通常占据50MHz到860MHz，入频率则在5MHz到42MHz。?? 下行链路被分成6MHz, 7MHz和8MHz的信道，CATV频谱被有线电视行业定义如下： 电视频道2到16上的VHF高波段(lowband) 电视频道98，99，14到22上的VHF中波段(midband) 电视频道7到13上的VHF高波段(highband) 电视频道23到36上的VHF超波段(superband) 电视频道37及以上的VHF超高波段(hyperband)?? 上行链路工作在5MHz到42MHz范围内，没有频率规划， 但通常5至15MHz间的区域是吵杂而不能使用的。电缆数据传输服务接口规范(DOCSIS)定义了有线电视可以使用的数字信号特定带宽为200kHz/400kHz 800kHz/1.6MHz和3.2MHz.DOCSIS基于NTSC规范。 对于欧洲和中国，由于采用PAL，则使用Euro-DOCSIS规范。 DOCSIS1.0定义了第一个标准， DOCSIs1.1定义了部署端到端质量的VoIP分组电缆标准， DOCSIS2.0定义了30Mbit/s的上行链路。 Cable Modem从下行的模拟信号中划出6MHz频带，将信号转化为符合以太网协议的格式，与电脑实现通讯。用户需要给电脑配置以太网卡和相应的网卡驱动程序。同轴电缆中的6MHz频带用于提供数据通讯。电视和电脑可以同时使用，互不影响。射频信号在用户和前端之间沿同轴电缆上行或下行。上行和下行信号共享6MHz频带，但是调制在不同的载波频率上，以避免相互干扰。 下行通道的频率范围为88～860MHz，每个通道的带宽为6MHz(NTSC 6 G-MHz， PAL 8MHz)，采用64QAM或256QAM调制方式，对应的数据传输速率为30~342Mbit/s或42~884Mbit/s。上行通道的频率范围为5～65MHz，每个通道的带宽可为200、400、800、1600、3200kHz，采用QPSK或16QAM调制方式，对应的数据传输速率为320～5120Kbit/s或640～10240Kbit/s。上行通道的带宽可根据所需的数据传输速率设定。在同样的带宽内，QPSK调制的速率比16QAM调制方式低，但其抗干扰性能好，适用于噪声干扰较大的上行通道，而16QAM调制适用于信道质量好且要求高速传输数据的场合。 在CMTS设备中，为了减小上行通道的干扰，一个下行通道一般对应多个不同频率的上行通道，CMTS设备根据信道的噪声状况自动跳频到干扰较小的通道，而用户察觉不到该跳频过程。 媒体通路控制层MAC(Media Access Control Layer)和逻辑链接控制层LLC(Logical Link Control Layer) 这两个协议层规定了不同信号和用户怎样共享公共带宽。由于目前还没有统一的行业标准，故不同的Cable Modem厂家采用不同的协议，较常见的协议有：用于以太网的公共CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection，载波复用通路/冲突检测)和ATM(Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式)协议。这些协议都可以有效地使用上行通道，可以根据需要分配带宽，保证通讯质量。 ?? 44.1.2?? Cable Modem工作流程 Cable Modem通过电缆调制解调器终端系统(CMTS)进行参数配置和链路建立，CMTS主要定义了上行频率，下行调制方式，下行电平等参数。下行频率在指定的频率范围内可以任意设定，但为了不干扰其它频道的信号，应参照有线电视的频道划分表选定在规定的频点上。调制方式的选择应考虑信道的传输质量。此外，还必须设置DHCP、TFTP服务器的IP地址，CMTS的IP地址等。 CMTS的下行输出电平为110～121dBμ V，接收的输入电平为44～86-dBμ V；Cable Modem接收的电平范围为45～75dBμ V；上行信号的电平为68～118d