Cable Modem概述

 

Cable Modem概述

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。它是近几年随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 接入技术在全球尤其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网都采用光纤同轴混合网络（HFC网），用550MHZ以上频宽的邻频传输系统，极适合提供宽带业务。

CableModem与以往的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，传输机理与普通Modem相同，不同之处在于它是通过有线电视CATV的某个传输频带进行调制解调的。而普通Modem的传输介质在用户与交换机之间是独立的，即用户独享通讯介质。CableModem属于共享介质系统，其它空闲频段仍然可用于有线电视信号的传输。

Cable Modem 本身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。它无须拨号上网，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（虚拟专网）连接，大多数的Modem提供一个标准的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网传送数据，可以覆盖整个大、中等城市，；如果将来有线电视宽频网络通过改造后，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、多媒体远程教学、远程医疗、网上游戏、IP电话、高速数字传播、VPN、视频点播等高速数据传输服务。

2.Cable Modem的特点及其系统连接

CableModem和非对称数字用户线路（ADSL）是实现用户宽带接入的两种技术，它们传输数据的速度可达到几至几十Mbps。这两种技术的工作原理完全不同，有着各自的特点。ADSL技术采用普通电话线传输数据，用户与前端的通信为点对点方式，前端需为每一个拨入的用户提供一个接口电路板，因此前端设备会随着用户数量的增加而逐用有线电视电缆传输数据，用户与前端的通信为总线方式，一台前端设备可为多个用户提供服务。例如，一台CMTS1000型前端设备可以连接500～2000个CableModem用户，其体积仅为一台标准的19’’机箱大小。

CableModem系统包括前端设备CMTS和用户端设备CableModem（CM），两设备通过双向HFC网络连接。

系统的主要性能分为上行通道和下行通道两部分。下行通道的频率范围为88～860MHz，每个通道的带宽为6MHz，采用64QAM或256QAM调制方式，对应的数据传输速率为30.342Mbps或42.884Mbps。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320～5120kbps或640～10240kbps。

系统的每一个下行通道可支持500～2000个CableModem用户，工作时每个CableModem用户实时分析下行数据中的地址，通过地址匹配确定数据的接收。当用户数量较多时，下行数据量增大，每个用户的平均速度下降。例如，一个下行通道中有1000个用户，平均速度为40Mbps/1000=40kbps。这个速度是指每个用户同时下载数据的情况，实际传输中，系统可以动态地分配带宽，使某个用户在很短的时间内，占用一切可用的带宽完成数据的下载。因此，平均速度只是一个最小数据。在前述情况中，每个用户的实际传输速度应为40kbps到40Mbps。

在上行通道中，数据传输速率比下行通道低，整个通道被分成多个时间片，每个CableModem根据前端设备提供的参数，确定使用相应的时间片。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，QP－SK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有多个不同频率的上行通道，CMTS根据信道的噪声状况自动跳频到干扰较小的通道，而用户察觉不到跳频的过程。

3.Cable Modem与ADSL的比较

ADSL和Cable Modem两种技术组网都能够提供多种业务，并且都能够基本满足目前宽带业务的需要。ADSL在带宽上要低于Cable Modem，但是，利用Cable Modem和HFC进行组网在稳定性、可靠性、供电以及运行维护体制上都存在一些问题。此外，由于其网络线路带宽是共享的，在用户达到一定规模后实际上无法提供宽带数据业务，用户分享到的带宽是非常有限的。以下对这两项技术进行的比较。

——安全性。由于Cable Modem所有用户的信号都是在同一根同轴电缆上进行传送的，因此有被搭线窃听的危险。(在以后实现电子商务有致命缺陷）解决搭线窃听问题首先要保护线缆，其次是要了解线路初始化过程中确立好的设置参数，后一点在技术上是难以解决的。而ADSL则不会有此问题。

——可靠性。由于CATV是一个树状网络，因此极容易造成单点故障，如电缆的损坏、放大器故障、传送器故障都会造成整个节点上的用户服务的中断。而ADSL利用的是一个星状的网络，一台ADSL设备的故障只会影响到一个用户。

——稳定性。Cable Modem的前期用户一定可以享受到非常优质的服务，这是因为在用户数量很少的情况下线路的带宽以及频带都是非常充裕的。但是，每一个Cable Modem用户的加入都会增加噪声、占用频道、减少可靠性以及影响线路上已有的用户服务质量。这将是Cable Modem迫切需要解决的一大难题。ADSL则不会受接入网中用户数以及流量的影响。当然，如果DSLAM的出口带宽小于所有用户可能需要的总带宽，就会在高峰时间出现拥塞，但这时只要通过提高出口带宽就可以解决这一问题。

——兼容性。尽管Cable Modem与ADSL都已经出台了技术规范和标准，但是目前不同厂家的产品都还无法进行兼容，因此给市场扩大带来一定的困难。

——组网成本。在组网成本上，ADSL设备成本显然高于Cable Modem，但是后者需要对HFC改造完成后才能够应用。目前我国大部分HFC只能满足450MHz的频带要求，而利用HFC提供双向业务至少需要750MHz的带宽。这显然需要更换所有不符合要求的同轴电缆。同时，要实现双向的HFC需要更换目前有线电视网上使用的单向放大器，这一部分改造费用也是相当高的。

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