Cable Modem,Cable Modem是什么意思

對(duì)稱式傳輸
在有線電視網(wǎng)里把5~45MHZ（可以擴(kuò)展為5~65MHZ）作為上行頻帶，回傳可以使用3~6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)6M/8MHZ頻道帶寬。50~550MHZ用于傳輸模擬電視信號(hào)，550~750MHZ作為話音、數(shù)據(jù)和其它交互式數(shù)字業(yè)務(wù)的下行通道，750MHA以上可以用于將來的網(wǎng)絡(luò)拓展服務(wù)。對(duì)稱式傳輸是指上/下行信號(hào)各占用一個(gè)普通頻道6M/8M帶寬，上下行信號(hào)采用不同的調(diào)制方法，但用相同傳輸速率傳輸?shù)膫鬏斈Ｊ?。通過有線電視網(wǎng)開展IP電話、進(jìn)行會(huì)議電視業(yè)務(wù)或滿足用戶特定需求時(shí)使用對(duì)稱式傳輸技術(shù)，開通一個(gè)上行通道和一個(gè)下行頻道。上行的信號(hào)經(jīng)雙向濾波器檢出，輸入給變頻器，變頻器解出上行信號(hào)的中頻后調(diào)制到下行的頻道上，這樣就構(gòu)成了一個(gè)邏輯環(huán)路，從而實(shí)現(xiàn)了有線電視網(wǎng)對(duì)稱式雙向交互的物理鏈路。

非對(duì)稱式傳輸
因?yàn)榻^大部分時(shí)候用戶的上行請(qǐng)求的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于下行數(shù)據(jù)量，同時(shí)又由于上行頻帶資源相對(duì)下行頻道資源而言非常貧乏。所以使用非對(duì)稱傳輸技術(shù)既能滿足絕大部分上行請(qǐng)求，而同時(shí)解決了上行通道帶寬相對(duì)不足的問題。非對(duì)稱傳輸技術(shù)采用新的調(diào)制方法并與頻分復(fù)用（FDMA）、時(shí)分復(fù)用（TDMA）等技術(shù)配合，大大提高了數(shù)據(jù)的下行速率，并盡可能地滿足大量用戶的上行請(qǐng)求，增加了系統(tǒng)的容量。非對(duì)稱式傳輸?shù)那岸嗽O(shè)備比對(duì)稱式傳輸?shù)那岸嗽O(shè)備復(fù)雜，它不僅有對(duì)稱式中的數(shù)字交換設(shè)備，還必須有一個(gè)線纜路由器，通過線纜路由器能夠滿足網(wǎng)絡(luò)交換的需要。非對(duì)稱式傳輸就比對(duì)稱式傳輸?shù)膽?yīng)用范圍廣，使用非對(duì)稱式傳輸可以開展高速數(shù)據(jù)傳送、視頻廣播、交互式娛樂等服務(wù)，能夠最大限度地利用可分離頻譜，按用戶的需求提供相應(yīng)的帶寬。

Cable Modem工作原理
Cable Modem內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括濾波器、調(diào)制解調(diào)器、（去）交織/FEC模塊、數(shù)據(jù)成幀模塊、數(shù)據(jù)編碼模塊、網(wǎng)卡、中央處理器、存儲(chǔ)器和未知擴(kuò)展功能模塊。在下行鏈路中，濾波器接收來自HFC網(wǎng)絡(luò)的射頻信號(hào)，將信號(hào)送到解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)。解調(diào)后的信號(hào)經(jīng)過去交織/FEC模塊去交織和糾錯(cuò)后再經(jīng)過數(shù)據(jù)成幀，然后通過網(wǎng)卡送入用戶計(jì)算機(jī)。在上行鏈路中，用戶的訪問請(qǐng)求先經(jīng)過MAC處理器進(jìn)行處理，系統(tǒng)前端接納申請(qǐng)后，用戶計(jì)算機(jī)產(chǎn)生上行數(shù)據(jù)，經(jīng)網(wǎng)卡送入Cable Modem。之后對(duì)上行數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，再經(jīng)過交織/FEC模塊處理。然后解調(diào)器對(duì)上行數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，最后通過濾波器送入HFC網(wǎng)。

在系統(tǒng)的前端放置Cable Modem局端設(shè)備（CMTS），Cable Modem置于用戶端。CMTS和Cable Modem間能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)包雙向傳輸，HFC網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)通信協(xié)議確保數(shù)據(jù)包的傳輸。HFC網(wǎng)絡(luò)是頻分復(fù)用的，在某一頻率上的信道是共享的，CMTS與Cable Modem的通訊是頻分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用的結(jié)合。CMTS直接與本地服務(wù)器連接或者通過主干網(wǎng)與遠(yuǎn)端服務(wù)器相連，根據(jù)不同用戶的要求來安排是基于競爭還是基于專線的服務(wù)方式以及提供不同的服務(wù)質(zhì)量，給每個(gè)通過Cable Modem上行請(qǐng)求的用戶分配帶寬，對(duì)用戶Cable Modem進(jìn)行授權(quán)。Cable Modem與用戶的計(jì)算機(jī)連接，通過HFC網(wǎng)上行信道與CMTS連接，接收CMTS傳來的參數(shù)，自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)對(duì)自身的配置。

Cable Modem首先掃描所有下行頻率，捕捉CMTS為此Cable Modem發(fā)送的下行信息，下行信息中包含CMTS指定的上行頻率。然后進(jìn)行測距，測距后可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)信息的同步和發(fā)射功率的控制。當(dāng)用戶發(fā)送/接收數(shù)據(jù)時(shí)，Cable Modem在上行通道中發(fā)送申請(qǐng)IP地址的請(qǐng)求，前端的DHCP服務(wù)器收到請(qǐng)求后，向其返回一個(gè)IP地址。確定了上下行頻率和IP地址后，就可以通過Cable Modem訪問網(wǎng)絡(luò)。

下行采用廣播形式，Cable Modem對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)和同步處理等后傳送給用戶計(jì)算機(jī)。上行采用FDMA/TDMA接入方式。上行數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過Cable Modem處理后送入HFC網(wǎng)絡(luò)。FDMA技術(shù)的使用不僅能增加上行信道的容量，又能夠減弱上行數(shù)據(jù)的沖突，同時(shí)為避免信道資源的浪費(fèi)，對(duì)信道采用TDMA技術(shù)，將信道劃分成時(shí)隙。上下幀由DS（數(shù)據(jù)時(shí)隙）和CS（競爭時(shí)隙）兩種時(shí)隙組成，CMTS集中控制Cable Modem處信道/時(shí)隙的選擇。進(jìn)行測距和同步確保Cable Modem能準(zhǔn)確地將數(shù)據(jù)送入指定的時(shí)隙。帶寬申請(qǐng)信息使用CS時(shí)隙上傳（CS時(shí)隙由多個(gè)Cable Modem競爭獲取），CMTS進(jìn)行上行帶寬動(dòng)態(tài)分配。當(dāng)一個(gè)從CMTS到Cable Modem的平臺(tái)搭建起來后，只需在前端和用戶端配置適當(dāng)?shù)脑O(shè)備。便能在有線電視網(wǎng)上提供IP電話、可視電話、會(huì)議電數(shù)據(jù)廣播以及視頻點(diǎn)播等增值業(yè)務(wù)。

前端：

網(wǎng)管服務(wù)器。

提供智能化的網(wǎng)絡(luò)控制與管理。

CMTS。

具備與外部網(wǎng)絡(luò)的接口，能夠進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，具有分復(fù)用和調(diào)制解調(diào)功能，可以對(duì)Cable Modem進(jìn)行調(diào)度管理。

TFTP服務(wù)器。

為Cable Modem下載配置文件。

DHCP服務(wù)器。

分配Cable Modem的IP地址。

TOD服務(wù)器：

為整個(gè)系統(tǒng)提供當(dāng)前時(shí)間和日期，同步設(shè)備時(shí)鐘。

終端：

Cable Modem。

將數(shù)據(jù)調(diào)制到HFC網(wǎng)絡(luò)頻帶中進(jìn)行傳輸。接收時(shí)進(jìn)行解調(diào)。Cable Modem和多用戶Cable Modem，多用戶Cable Modem具有網(wǎng)橋的功能，可以將一個(gè)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)接入，但它的安全性較弱。

PC（已安裝以太網(wǎng)卡及相應(yīng)驅(qū)動(dòng)程序）。

HFC網(wǎng)中的6MHZ/8MHZ頻帶可以同時(shí)用來提供數(shù)據(jù)通訊、普通模擬電視或者普通數(shù)字電視。電視和電腦可以同時(shí)使用，互不影響。射頻信號(hào)在用戶和前端之間的HFC網(wǎng)絡(luò)上上行或下行。上行和下行信號(hào)共享6MHZ/8MHZ頻帶，為避免相互干擾調(diào)制在不同的載波頻率上。

CMTS將數(shù)據(jù)封裝在MPEGTS幀中，以QAM等調(diào)制方式將數(shù)據(jù)調(diào)制在有線電視網(wǎng)的一個(gè)下行頻道上，在用戶端Cable Modem將下行RF信號(hào)轉(zhuǎn)化為符合以太網(wǎng)卡和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)通信。在上行方向，Cable Modem從用戶計(jì)算機(jī)中接收數(shù)據(jù)包，然后把它們轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，通過HFC網(wǎng)傳送給網(wǎng)絡(luò)前端CMTS設(shè)備。CMTS從模擬信號(hào)中提取出數(shù)據(jù)信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)包格式，并傳送給本地服務(wù)器和遠(yuǎn)程服務(wù)器等設(shè)備。

通過網(wǎng)管進(jìn)行配置，可以采用對(duì)稱或非對(duì)稱傳輸模式，滿足不同用戶需求的QOS，并可提供恒定比特率和可變比特率等業(yè)務(wù)。

基于S-CDMA（同步碼分多址）技術(shù)的Cable Modem
因?yàn)镠FC網(wǎng)絡(luò)為樹型結(jié)構(gòu)，所以用戶端的噪聲會(huì)在系統(tǒng)前端疊加，現(xiàn)有FDMA和TDMA技術(shù)容易受窄帶噪聲干擾，盡管通過HFC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和上行模塊進(jìn)行設(shè)置可以抑制窄帶干擾，但這不足以從根本上解決干擾性問題。同時(shí)HFC網(wǎng)絡(luò)上行信道資源相對(duì)貧乏，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量有很大的限制。S-CDMA技術(shù)的出現(xiàn)可以較完美地解決干擾性和容量問題。S-CDMA應(yīng)用了調(diào)節(jié)技術(shù)來適應(yīng)電纜設(shè)備的動(dòng)態(tài)噪聲特征，他通過減少調(diào)制方式產(chǎn)生的干擾和動(dòng)態(tài)地調(diào)整任一Cable Modem發(fā)射器的功率電平從而增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。S-CDMA（碼分多址）技術(shù)是利用相互正交的地址碼，對(duì)已經(jīng)被用戶信息調(diào)制過的載波再次進(jìn)行調(diào)制，使得載波頻譜展寬，經(jīng)過傳輸后在接收端用本地產(chǎn)生的相同的地址碼對(duì)載波進(jìn)行篩選，把地址碼與本地地址碼一致的信號(hào)還原為窄帶信號(hào)，其它與本地地址碼不相關(guān)的信號(hào)略去。在HFC網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)用戶發(fā)送的上行信號(hào)由于經(jīng)過的物理線路不同，信號(hào)到達(dá)前端接收機(jī)時(shí)會(huì)有不同的延時(shí)，為保持?jǐn)U頻碼的互不相干性，S-CDMA系統(tǒng)通過同步工作機(jī)制對(duì)前端收到的擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行同步。在系統(tǒng)前端設(shè)立參考時(shí)鐘，各用戶的擴(kuò)頻信號(hào)與前端的擴(kuò)頻碼不同步時(shí)，通過下行信道將信息送回用戶端，用戶端調(diào)整擴(kuò)頻碼發(fā)生器的相位。獲取最佳的同步狀態(tài)。

S-CDMA技術(shù)使用HFC網(wǎng)提供的上、下行對(duì)稱6MHZ帶寬的獨(dú)立傳輸通道，在6MHZ帶寬中下行的傳輸速率是14Mbps,使用擴(kuò)頻技術(shù)，使上行窄帶干擾降低，不影響鄰頻傳輸，可與HFC網(wǎng)中其他調(diào)制方式的傳輸共存。在基于S-CDMA技術(shù)的系統(tǒng)中，采用并行多碼擴(kuò)頻技術(shù)來傳輸用戶的數(shù)據(jù)信息，由每個(gè)含有64kbps的多個(gè)數(shù)據(jù)碼來組成凈負(fù)載為14Mbps的數(shù)據(jù)總?cè)萘俊Ｃ總€(gè)數(shù)據(jù)流用自身擴(kuò)展碼進(jìn)行編碼、交織、并擴(kuò)展到6MHZ。把用戶輸入的數(shù)據(jù)信息（串行）經(jīng)過轉(zhuǎn)換分為多個(gè)碼流比特率為64kbps的并行數(shù)據(jù)碼流，分別進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制后相加送入上行通道，在前端解調(diào)后轉(zhuǎn)換回原來的串行數(shù)據(jù)流輸出。這樣就可以根據(jù)用戶數(shù)據(jù)速率的大小，按需分配信道。帶寬的使用和分配由前端設(shè)備（CMTS等）控制，支持常碼率、變碼率和待用碼率。根據(jù)用戶的需求不僅可以提供固定帶寬，而且其余帶寬還可以動(dòng)態(tài)靈活分配運(yùn)用，這樣就可以針對(duì)不同用戶提供不同種類、不同價(jià)位的服務(wù)，擴(kuò)大了服務(wù)的層次。

基于S-CDMA技術(shù)的Cable Modem對(duì)HFC 網(wǎng)絡(luò)上行信道的噪聲和窄帶干擾有很強(qiáng)的抑制能力，即使在上行頻帶中5~20MHZ這個(gè)干擾較大的頻率范圍以及其他Cable Modem無法正常運(yùn)行的范圍內(nèi)均能運(yùn)行?；赟-CDMA技術(shù)的HFC網(wǎng)絡(luò)上行通信方案可充分利用整個(gè)上行頻帶，由于采用了多址同步技術(shù)，用戶之間的多址干擾大大降低，系統(tǒng)容量得到很大提高。但由于現(xiàn)在S-CDMA的標(biāo)準(zhǔn)還沒有制定，所以基于S-CDMA的技術(shù)的Cable Modem的兼容性較差，系統(tǒng)擴(kuò)展性不強(qiáng)。

進(jìn)行生產(chǎn)的廠家很少，市場規(guī)模很小，由于無法進(jìn)行量產(chǎn)導(dǎo)致成本很高，相對(duì)于采用MCSNDOCSIS標(biāo)準(zhǔn)和解決兼容性和成本的問題，它一定會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。