Cable moden接入原理
浅谈Cable Modem宽带接入技术
浅谈Cable Modem宽带接入技术摘要目前,有线电视网络中广泛采用Cable Modem电缆调制解调器来实现数字信号在HFC光纤电缆混合网中传递。
结合工作实践对这种数据传输方式中的数据传输设备CMTS和Cable Modem,在网络传输中执行的一些技术特性作出简明介绍。
关键词Cable Modem;宽带;接入技术1 Cable Modem概念Cable Modem又称电缆调制解调器,是通过HFC有线电视网络进行高速数据接入的终端设备,它由调谐器、解读器、脉冲调制器、处理器和接口组成。
将Cable Modem安装在用户端后即可为有线电视用户提供宽带高速Internet的接入、视频点播、各种信息资源的浏览、网上多种交易等其他增值业务。
2 Cable Modem的传输过程前端机房将带有各套节目的电视信号及由CMTS调制的数据信号,经混合器后经光发射机把电视信号转换成光信号送到各光接收机。
远端的光接收机把有收到的信号还原成射频信号送入同轴电缆分配网。
最终送到终端设备Cable Modem 射频入口。
CM将送入的射频信号进行64/256QAM解调,并采用RS技术(Reed_Solomon)进行误码纠错何MPEG同频操作后将信号转化为符合以太网传输协议的格式,通过Cable Modem以太网口送到终端PC机。
所有下行信号送到终端后,由用户计算机发出的回传数据信号首先经终端设备CM,CM将把由计算机发出的数据信号采用QPSK/16QAM调制技术调制成射频信号,经由同轴电缆、集线器、双向放大器、回传光发射机,并将射频信号转换成光信号经光纤回传到前段的光接收机,光接收机将收到的光信号转行成电信号,通过与其它回路的信号混合后送回CMTS数据传输设备。
用户即可通过CMTS 设备与因特网连接,与其他主干光纤、局域网和局域计算机网相连,通过CMTS(Cable Modem Termination System)电缆数据传输的前段设备进行数据交换,使用户实现交互式双项数据传输。
CABLEMODEM接入技术课件
IP ICMP
LLC/DIX
链路安全
MAC
传输汇聚（下行)
PMD
ARP
CABLEMODEM接入技术课件
网络层以上
用户能够使用透明的IP能力作为更高层服务的载体 传送数据 其它能力 SNMP/T安全管理协议
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网络层
在系统内透明传送IP通信业务 IPV4（RFC-791），支持版本升级到IP V6 对IP信息包的重组没有强制要求
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上行传输速率、带宽及解调器输入功率
上行符号速率(ksps)
QPSK数据率(kbps)
16QAM数据率(kbps)
信道带宽(kHz)
解调器输入功率最大范围(dBmV)
160
320
640
200
-16~+14
320
640
1280
400
-13~+17
CABLEMODEM接入技术课件
网络模型—CMTS\MODEM\CPE
CMTS—CM：RF接口 CM —CPE：USB1.0/2.0 10/100BASE—T
CABLEMODEM接入技术课件
CMCI—10/100BASE-T
CABLEMODEM接入技术课件
CMCI—USB
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CABLEMODEM接入技术课件
Cable modem对个人用户意味着什么？
WWW浏览 电子邮件 在线证券信息 在线游戏 在线音频/在线视频 IP电话 当然这些业务的开展海依赖于ISP和ICP
CABLEMODEM接入技术课件
Cable modem对集团用户意味着什么？
网络组建 Cable Modem宽带接入
网络组建Cable Modem宽带接入Cable Modem，即电缆调制解调器技术，是利用有线电视的同轴电缆，在传输有线电视信号的同时，传输数据信号。
随着有线电视网的发展壮大和人们生活质量的不断提高，通过Cable Modem利用有线电视网访问Internet已成为越来越受业界关注的一种高速接入方式。
由于有线电视网采用的是模拟传输协议，只有改造成有线电视双向网才能进行双向数据传输。
Cable Modem能使计算机发出的数据信号与电缆传输的射频信号实现相互之间的转换。
因此网络通过它来协助完成数字数据的转化。
利用Cable Modem技术接入Internet，硬件设备同ADSL类似，也有一个将电视信号与数据信号分开的“分线器”，数据信号经Cable Modem 与局域网相连。
不同之处在于它是基于CATV网HFC（混合光缆/同轴电缆）基础设施的网络接入技术，以频分复用方式将话音、数据和CATV模拟信号复接，在接受端再还原为数字信号。
如图8-3所示。
图8-3 局域网使用Cable Modem接入InternetCable Modem连接方式分为两种：●对称速率型上行与下行传输速率相同，都在500Kb/s～2Mb/s之间。
●非对称速率型上行传输速率在500Kb/s～10Mb/s之间，下行传输速率为2Mb/s～40Mb/s。
Cable Modem有很多优点：上网速度快，访问的效率高；上网不受时间和功能的限制，专线24小时开通，Internet上提供的所有功能都可使用；企业可以根据需要建立自己的服务器，供Internet用户访问，宣传企业的自身形象；还可以建立自己的Internet平台，为其他用户开展专线和拨号上网服务。
其缺点是：由于Cable需要将单向CATV有线电视网络改造成双向HFC(光纤同轴混合)网后才能工作，一次性投入大，并且以后每月的支出费用高；企业在Internet 网上的业务量不足，会造成较大的浪费；再有Cable Modem模式采用的是相对落后的总线型网络结构，网络用户需要共同分享有限带宽。
第3章 Cable Modem接入
3.1.3 影响Cable Modem运作的因素
1．放大器的双向问题 混合同轴光纤（HFC）系统必须使用双向 工作的放大器，因而不管是上行方向还是 下行方向，有效信号将被滤波后放大。 2．频率灵活性 具有频率灵活性的Cable Modem是指它可 以调谐到任意一个上行或下行频率。
3.2 Cable Modem系统结构
微反射：发生在传输介质的不连续处，导致部分 信号能量被反射。 共路失真：是由电缆设施中的无源器件和受腐蚀连 接器的非线性造成的。 热噪声：是由75 终端阻抗的随机热噪声（电缆 和其他网络设备内的电子运动）产生的。
（2）下行噪声 光缆噪声：由于光纤内信号的调制频率很高 引起的群迟延，以及高斯白噪声 迭加到电源中，都将影响数字信 号。 设备的频率响应噪声：包括倾斜和波纹两种频率响 应噪声。
3.1.2 HFC网络对Cable Modem的要求
一、上行／下行线缆频谱
上行：利用QPSK调制技术调制数据并将发送 数据放入5～42MHz频带的一个6MHZ 频道内。 下行：Cable Modem须在450～750MHz的频率 范围内对其接收器进行调谐以接受数 字数据信号。
二、数字线缆网络 HFC网络在网络的光纤和同轴部分以模拟格 式传输视频信号，只要调制后的信号符合电 缆系统传输的带宽和功率限制要求，并将模 拟放大器变为数字中继器，目前的电缆网络 就可以不加修改的传送数字信号，在6 MHz 频带内与模拟电视信号共存。
（2）吞吐量 当大量用户同时进行传输，使吞吐量剧增 时，Cable Modem的业务将受损。 ADSL Modem 带宽限制视频电话业务的传输
（3）经济性 Cable Modem，连接到每个用户只需一个Modem ADSL Modem，则需两个Modem。
Cable Modem 原理简介
CA TV线路的频宽为一般Modem的100～1000倍，Cable Modem缆线数据机就是利用CATV 线路作为连上Internet的媒介，它能让每一位使用者拥有128Kbps以上的传输速度。
导论缆线系统原本就是设计用来有效率地传送电视节目至使用者的家中，为了确保消费者利用相同的电视机从缆线获得的服务能和原本经由空中广播的电视信号一样，CATV业者必须在同轴电缆线再造一个射频(Radio Frequency)频谱(spectrum)。
传统的同轴电缆系统大约操作在330 MHz或450 MHz，然而现在的混合光纤/同轴电缆(hybrid fiber/coax HFC)系统则可延展至750 MHz或以上理论上，下载视讯节目信号大约从50 MHz开始，大概是空中广播电视的第二个频道，而5 MHz到42 MHz的部份通常保留给消费者从家中上传资料到头端用。
每一个标准的电视频道占用6 MHz (NTSC)或8 MHz (PAL)的射频频谱。
所以一个典型的400 MHz同轴电缆系统可播放60(NTSC)或50 (PAL)个电视节目，而现在750 MHz下载频宽的混合光纤/同轴电缆系统则可提供到125(NTSC)或90 (PAL)个电视频道。
缆线数据机（Cable Modem)存取网路利用缆线网路来传送资料服务，我们会利用典型的电视频道(50~750MHz的范围)来传送下行(Downstream)资料到使用者的家中及利用另一频道(5~42 MHz频带)来传送上行(Upstream)资料讯号；至於频道的划分可由有线广播电视业者自行规划。
缆线数据机头端(HeadEnd)系统经由这些频道和使用者家里的缆线数据机(Cable Modem)连结通讯进而成为一个虚拟的区域网路(Virtual local area network)。
大部份的缆线数据机(Cable Modem)是外部装置，经由标准的10 Base-T 和个人电脑相连接。
cable mode接入技术
cable mode接入技术一背景：1. 随着internet技术的快速发张以及通信户数量的几句增加，高速接入技术已成为通信高技术领域研究的前言和热点。
宽带化已成为现代通信网的发展方向之一。
而我国的有线电视网，由于他的快速发展覆盖范围已超过李电信网，成为了世界上最大的有线电视网络，因此通过有线电视网进行的数传输、访问Iternet已成为越来越受业界关注。
Cable是指有线电视网络，Modem是调制解调器。
平常用Modem通过电话线上互联网，而电缆调制解调器是在有线电视网络上用来上互联网的设备，它是串接在用户家的有线电视电缆插座和上网设备之间的，而通过有线电视网络与之相连的另一端是在有线电视台(称为头端：Head-End)。
它把用户要上传的上行数据以5-65M的频率以QPSK或16QAM的调制方式调制之后向上传送，带宽2-3M左右，速率从300到10Mbps。
它把从头端发来的下行数据，解调的方式是64QAM或256QAM，带宽6-8M，速率可达40Mbps。
2. Cable Modem标准和系统简介CM 主流标准为美国Cable Labs 的DOCSIS。
1998 年3 月, ITU 接受DOCSIS 标准, 称为ITU - J.112。
1999 年4 月Cable Labs 发表DOCSIS1. 1, 2000年又发表了Euro DOCSIS1. 1 规范, 在频道划分、频道带宽、信道参数上兼容欧洲标准, 2002 年提出融合SCDMA 的2. 0 以及一些专门用途的版本。
2000 年起随着固定无线通信的兴起提出了适用于无线环境的DOCSIS+ 。
DOCSIS 设备已经在北美宽带接入市场得到广泛的应用,形成了标准、芯片厂、整机厂、运营商构成的完整产业链, 技术日趋成熟并不断有新发展, 由Cable Labs 对各个厂家的产品进行兼容性测试和认证。
目前DOCSIS 典型结构由1 个前端设备CMTS和若干CM 构成, 以87~ 860 MHz 中的6 MHz 信道用64 QAM 或256 QAM 调制下行数据, 上行采用5~65 MHz QPSK 调制, CMTS 数据帧封装在MPEGTS 帧中, 调制后与有线电视模拟信号混合输出RF, 同时解出上行数据送往后端或下发给其他的CM。
网络组建实验指导-CableModem接入方法
网络组建实验指导-CableModem接入方法网络组建实验指导-Cable Modem接入方法Cable Modem设备是通过有线电视线路为用户提供Internet接入服务。
该网络是以光纤为骨干、同轴线路入户，并采用频分复用（类似利用有线电视频道传送数据）、时分复用、ATM（异步传输模式）、以太网技术等先进的技术手段。
在上网的同时不影响看电视、不占电话线，网络的传输速度可高达3Mb/s，实现了真正的高速上网。
1．实验目的掌握Cable Modem设备的安装以及网络参数的设置。
2．实验环境在接入Cable Modem之前，首先要确保已经安装了有线电视，而且要了解所在的小区是否开通了这项业务。
而且为了达到良好的效果，建议采用以下硬件配置的计算机：●推荐使用10M/100M网卡；●CPU频率在300MHz，内存64MB以上；●使用Windows 98以上版本的操作系统；网络设备要求具有以下基本配件：Cable Modem、Hub、已经做好BNC接头的Coaxial Cable 线、已经做好RJ45接头的Ethernet UTP Cable线。
这些设备都会由提供宽带服务的部门提供，包括线路的铺设等。
3．实验内容●设备的安装（包括安装网卡和Cable Modem设备的安装）（1）网卡的安装。
首先把电脑的电源关掉，打开主机机盖。
其次，将网卡安装在空置的插槽(PCI)上。
再次，把主机盖关上，开启电脑。
最后，安装网卡的驱动程序。
最重要的步骤就是一定要安装TCP-IP的通信协议。
一般来说，只要用户按照正常程序安装网卡的驱动程序，就会成功安装完毕ICP/IP。
（2）Cable Modem设备的安装。
首先，关掉所有电源，将电视天线接到Cable Modem 的接线端。
然后，把Cable Modem附带的网卡连接线一端接到Cable Modem网络线接口，一端连接到安装好的网卡的接线口。
再用以太网络线(Ethernet Cable)将Cable Modem 及HUB 连接一起。
Cabel modem原理..
關於Cabel modem的各種描述1. Cable Modem是一种通过有线电视网络实现高速接入的装置。
它不仅仅是传统意义上的调制解调器，实际上它更多地是作为局域网接口运行（一般是通过TCP/IP运行）。
用户所在地和电缆公司之间的同轴电缆能够按照用户的需求向远处延伸，它不象ISDN 和ADSL那样传输距离仅限于5500米。
Cable Modem与安装在电缆公司的Cable Modem端接系统（CMTS）相通，CMTS端接来自用户处的电缆连接输出信号，并把这些信号汇聚成电缆提供商网络分配设备的输出。
Cable Modem通过分离的信道对下行和上行通信提供网络接入，但是，这些信道是非对称的。
下行信道的容量和数据率比上行信道的高，电缆公司通过下行信道着重对用户提供内容数据；反之，电缆公司对上行信道要求不高，因为上行信道只需传输键盘输入和鼠标光标移动信号即可。
传统的同轴电缆电视网络工作频率为330MHz或450MHz。
新的混合型光纤同轴系统工作频率为750MHz，每个信道占用6MHz 的频带。
因此，400MHz的电缆系统能提供约60个信道，700MHz 的系统能提供多达110个信道。
每个6MHz的信道在下行频率上能够提供40Mbps的传输速率，上行传输速率为500kbps-10Mbps。
从Cable Modem到PC的最大传输速率目前为10Mbps，这是由于Cable Modem采用了10BaseT以太网接口所致2.Cable Modem,它是一种以有线电视使用的宽不带同轴电缆介质,利用有线电视网提供的数据传输的广域网连接技术．它的主要（1）传输还率高：下行速率3～38Mdps，上行速率786Mdps．（2）特点：传输距离为：42．2KM （3）共享带宽（4）能提供语音＼数据等多种信息业务服务．（5）在使用Cable Modem技术时，须对现有CATV系统进行双向改造，使之成为HFC系统，即双向系统．3.电缆调制解调器(Cable Modem)是一种将数据终端设备(计算机)连接到有线电视网，以使用户能进行数据通信，访问Internet等信息资源的设备。
网络之变迁——同轴接入技术
2013-4-22
杨龙飞 11121310
2
• 众所周知，电话的工作原理是将声音信号转换成电信号，借助电话线 来传送，然后在接收端将电信号再还原成原来的声音信号。在电脑发 明之后，聪明的科学家于是想到了所谓DAC数字模拟转换器这种设备， 如果把它加在电话机之前，先将数字信号转成模拟信号，然后再利用 电话线来传送，最后再将模拟信号转成数字信号不就可以完成数据传 送了吗，于是MODEM也就应运而生。从这个意义上分析，无论是目 前广泛应用的普通拨号连接的MODEM还是CABLE MODEM ，都不例外。 只不过传统的MODEM使用的是双绞线，而CABLE MODEM使用的则是 同轴电缆。话又说回来，尽管可以利用电话线来传送信号，但电话线 能承载的数据量比较小，那么为什么不用承载量比较大的线路来进行 这种数据的传输呢？通过电力系统网络显然不太可能，因为那是用来 传送能量极大的电流，因此不易进行转换。那么接下来最可能实现这 种传输的就应该算是有线电视网的线路了。因此，在1993年初，美国 的几个大型的调制解调器制造商开始研发CABLE MODEM，并且在1995 年正是推出各种机型，而美国的有线电视业者当然也不会闲着，纷纷 将机房内的设备升级成HFE网络，而CABLE MODEM的用户也越来越多， 俨然成为宽带接入因特网的主流连线设备之一。 • Cable Modem的前端设备CMTS采用10Base—T，100Base—T等接口通过 交换型HUB与外界设备相联，通过路由器与Internet连接，或者可以直 接联到本地服务器，享受本地业务。CM（Cable Modem）是用户端设 备，放在用户的家中，通过10Base—T接口，与用户计算机相联。
杨龙飞 11121310 3
国际背景
• 目前Cable Modem产品有欧、美两大标准体系，DOCSIS是北美标准， DVB/DAVIC是欧洲标准。 • 欧、美两大标准体系的频道划分、频道带宽及信道参数等方面的规定， 都存在较大差异，因而互不兼容。北美标准是基于IP的数据传输系统， 侧重于对系统接口的规范，具有灵活的高速数据传输优势；欧洲标准 是基于ATM的数据传输系统，侧重于DVB交互信道的规范，具有实时 视频传输优势。从目前情况看，兼容欧洲标准的Euro DOCSIS1.1标准 前景看好，我国信息产业部——CM技术要求（征求意见稿）类似于这 一标准。 • 目前国内使用最多的是摩托罗拉的SB5100E和SB5101E系列的modem， 其中深圳天威有线电视台的使用量是全国最大的，目前已有40万用户。 其他城市。例如北京歌华有线，上海有线通，广州视讯等也在大规模 的使用。与ADSL相似，cable modem也可以使用路由器或交换机多人 共享上网，而且还有语音猫来使用VOIP的网络电话功能，还有无线功 能的猫。国内目前的全新的猫零售价是300元左右，国外约为79美元
(完整版)CableModem的简要介绍
1.Cable Modem简介电缆调制解调器（ Cable Modem）接入技术是基于有线电视（ CATV）网的网络接入技术。
它是近几年跟着网络应用的扩大而发展起来的，主要用于有线电视网进行数据传输。
目前， Cable Modem接入技术在全世界特别是北美的发展势头很猛，在中国，广电部门在有线电视（ CATV）网上开发的宽带接入技术已经成熟并进入市场。
CATV网的覆盖范围广，入网用户数多；网络频谱范围宽，起点高，大多数新建的 CATV网都采纳光纤同轴混杂网络（ HFC网），用 550MHZ以上频宽的邻频传输系统，极合适供给宽带业务。
CableModem与过去的 Modem在原理上都是将数据进行调制后在Cable( 电缆 )的一个频率范围内传输 , 接收时进行解调，传输机理与一般 Modem相同，不一样之处在于它是经过有线电视 CATV的某个传输频带进行调制解调的。
而一般 Modem的传输介质在用户与交换机之间是独立的，即用户独享通信介质。
CableModem 属于共享介质系统，其他悠闲频段依旧可用于有线电视信号的传输。
Cable Modem 自己不单纯是调制解调器，它集 MODEM、调谐器、加 / 解密设备、桥接器、网络接口卡、 SNMP代理和以太网集线器的功能于一身。
它不必拨号上网，不占用电话线，可永久连接。
服务商的设备同用户的 Modem之间建立了一个 VLAN（虚假专网）连接，大多数的 Modem供给一个标准的 10BaseT以太网接口同用户的 PC设备或局域网集线器相联。
使用 Cable Modem接入网络，数据传输速率可以到达10M-36Mbps之间，通过 HFC网传递数据，可以覆盖整个大、中等城市，；假如未来有线电视宽频网络经过改造后，到达光纤到楼的水平，实现全数据网络，传输速率更可达 1000Mbps 以上。
除了可以实现高速上网外，还可以实现可视电话、电视会议、多媒体远程教课、远程医疗、网上游戏、 IP 电话、高速数字流传、 VPN、视频点播等高速数据传输服务。
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Cable Modem电缆调制解调器是通过HFC有线电 视网络进行高速数据接入的设备，终端用户安装 Cable Modem后即可在有线电视网络中进行数据 双向传输，它具备较高的上、下行传输速率，上 行理论速率最大可达10Mbps，下行理论速率最大 可达36Mbps，用Cable Modem开展宽带多媒体 综合业务，可为有线电视用户提供宽带高速 Internet的接入、视频点播、各种信息资源的浏览、 网上多种交易等增值业务。
数字基带传输调制中的关键技术： 2进制：OOK 多进制： QPSK QAM (8QAM 16QAM ……256QAM) 符号率： symbol rate 160Ksps~~5120Ksps (美标)
QPSK
8QAM
16QAM
64QAM
载波频率、调制方法及带宽 上行方向： 采用QPSK调制 频率31.6Mhz 34.8Mhz 38Mhz，带宽3.2Mhz 下行方向： 采用64QAM调制 频率573Mhz，带宽6.4Mhz
Cable modem上一般常见的接口有：RF射频接口， RJ45网线接口，USB接口，RJ11电话线接口。 不难理解，它的主要作用是把基于不同传输协议 规范的数据进行互相转发，起到一个传输和管理 的作用。 RF接口是最主要的接口，最复杂接口。
Cable modem termination system 简称CMTS，是接入层设备，功能非常强大，主 要用来管理控制cable modem，进行数据的双向 传输。 我司主要使用的型号是cisco的uBR10012 uBR7246和uBR7114
噪声对传输的影响和应对方法 噪声的影响： 噪声在低频上行信道对信号的传输的影响比较大。 严重时导致指标下降、使用户设备无法正常通信。 解决方法： 方法1：快速跳频，切换到噪声较小的频带。 方法2：S-CDMA技术（DOCSIS2.0，扩频通信）。
数据发送具体过程 DOCSIS1.1中的TDMA DOCSIS2.0中的S-CDMA
Cmts与cm之间的通信 国际和行业标准： Docsis version1.0 version1.1 version2.0 version3.0 Data-over-Cable Service Interface Specifications简 称DOCSIS 标准制定的官方网站
Spreader 扩频 Transmit Equalizer 补偿 Filter 滤波 Modulator 调制
TDMA
TDMA
S-CDMA
S-CDMA
CMTS与CM之间的通信的建立 （CM的上线过程）
在cmts上用一条命令查看cm状态
Cm的各种状态的解释
Cm的一些参数
:8001/support/main.jsp
Cable modem新技术的不断发展， HFC多媒体双向传输技术日趋成熟，正向应用阶 段发展，目前有线电视均采用HFC光纤电缆混合 网传送模拟电视信号，要想达到传送数字电视信 号的目的，就要对现在传输的信号进行宽带调制， 也就是要采用Cable Modem电缆调制解调器的传 输技术来实现数字信号的传递工作。在双向传输 中，数据传输设备CMTS和Cable Modem在网络 中占有主导作用。因此有必要对它在网络中所执 行的技术标准、工作原理、电平的调整等方面问 题作进一的了解和讨论。
Insertion 这个数值表示cm将自己由于非正常原因下线，而 重新接入射频网络的次数。 一般在cm上线的过程中还有意外掉线重新上线的 过程中比较容易发生insertion的情况。
HIT 这个数值指的是cmts向cm发送心跳连接数据包 （keepalive），cm正常响应的次数。
MISS 这个数值指的是cmts向cm发送心跳连接数据包 （keepalive），cm没有正常响应的次数。 一般miss和hit的比例在8%之内的话为正常比值。
P-Adj 这个数值表示cmts要求cm调整电平的次数。 电平的调整门限为3db，即每调整一次，增加或减 少3db。
配置文件的概念 配置文件中包含的参数： 上下行带宽、用户可访问网段、流量的区分以及优 先级、最大可分配ip数。
谢谢大家
Rs encoder 信道编码 Interleave 交织深度（卷积） Scrambler 伪随机数字序列产生器 Tcm encoder 图谱编码 Preamble prepend 预先标记，调制方法选择 Framer 将s-cdma数据封装并送入time-slot Symbol mapper 将数据结构调整为相对应调 制所需数据样式