对CableModem双向传输技术探讨(二)

2019-11-03 10:34:15

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供稿：网友

　　4 CMTS和CM的工作原理

　　在HFC传输网络中进行数字信号交换，由于计算机之间的数字脉冲信号的交换速度很高，信息载体的脉冲宽度仅≤0.1μs，非常窄，如果把计算机上运行的基带数字信号直接像电视机信号一样的进行射频幅度的调制，无论从技术上，还是在抗干扰等方面都是难以实施的。为了实现以上传输，在HFC双向网络中采用了 QPSK四相相移健控和QAM正交振幅调制两种数字信号载波调制方式。QAM具有较高频带利用率，而QPSK技术有抗干扰性强的显著特点，把它们两种技术结合在一起，融入双向传输的网络中，在频道干扰严重，信噪比严重恶化的条件下，都能使所传输的信号和信息正常运行，起到了非同小可的作用。

　　CM在HFC网络中运行的基本过程是，当Internet信息通过CMTS（Cable Modem Termination System）网络接口连接到CMTS，CMTS再通过CMTS的RF接口将信号通过光发射机变成光信号后再送入HFC网络中，光信号到达远端的光接收机变成RF信号后通过CM的RF接口连接到CM电缆调制解调制器中，然后CM经CM的CPE接口连接到用户终端的PC机上，这一过程就是CM在HFC网络中进行ip传输的基本过程。

　　用户设备CM从接入用户数量上看有两种类型，一类是单用户即一块电脑上的接口卡，另一类是可支持16个用户的外置CM，用户连接一个HUB（计算机集线器）可接16台带10M网卡的用户（不能用交换机和100／10切换式HUB，因为交换机是第二层设备，CM无法识别这些MAC是PC还是其它设备，它只能识别PC），从功能上讲如果要在有线电视网上打电话，应提供电话接口，当然前端也相应的增加支持电话工作的其它配套设备。

　　Cable Modem由调谐器、解调器、脉冲调制器、处理器和接口组成。

　　信号从CM进入调谐器后，它把输入的RF信号下变频为IF（6～40MHz范围内）信号，由设置的双工器来完成上、下行信号的分离；解调器对输入的IF信号进行64／256QAM解调，并采用RS技术（Peed－Solomon）进行误码纠错和MPEG同频操作；而脉冲调制器的工作主要是对上行信号进行处理，包括RS编码，16QAM／QPS调制、频率转换等；而对信号的串／并转换、帧标志符的识别或插入、MPEG中数据信号的换取，非本机数字信号的过滤等工作都由CM中的处理器承担这项工作。

　　CM是通过有线电视宽带网络进行数据高速传输的通信设备，它不仅是具备调制解调的功能，还能提供集线器、路由器、加解密器等设备的功能。使用CM不仅解决了在Internet上进行高速访问，还能提供音视频服务、访问CD－ROM服务器及其它一些增值业务的服务内容。

　　CM能够将收到的下行信号进行分离，把数据信号送到终端PC机，而模拟信号则送到用户的电视接收机。要回传的数据信号由用户计算机发出后先到终端设备CM，CM将收到的计算机信号调制成射频信号，经同轴电缆、双向分支分配器、双向放大器、送入光接收机的回传光发射机的入口，并将射频信号转换成光信号送入回传通道，光信号回到前端的光接收机后，转换成电信号，并与其它回传的信号混合后送回CMTS数据传输设备。用户就能通过CMTS设备与因特网和其它网络连接进行数据交换，使HFC网络的双向用户实现真正的交互式传输。CM在HFC网络中的数据传送要占用频带为5～6MHz、65～750MHz中的上、下行两个频道才能完成双向传输工作。

　　5　Cable Modem 终端设备的选择

　　Cable Modem是终端用户进行双向传输的重要设备，对它的选型也就显得尤为重要。所选设备应适合本网络结构的特点，用户消费水平，并要保证所选设备能向上兼容，也要考虑网络升级后不会被淘汰。由于网络中传输的节目不断增加，对设备的各项技术指标也有新的要求，特别是设备的稳定度、带外抑制要求也就更高，而且造型产品必须是国际标准的 Cable Modem 产品，它才能满足向上兼容性。

　　目前使用的 CM 由 TDMA （时分多址）和 S－CDMA（同步码分多址）两种方式，由于回传汇聚噪声比较大，TDMA时分多址方式因对噪声的抑制能力差而被逐渐淘汰。而采用同步码分多址接入的 CM 因有很强的抗噪声能力，已成为理想的网络连接方式。由于CM采用了先进的S－CDMA技术，它能在信噪比为15dB的环境下均能正常工作，即使信噪比在-13dB时也能确保数据信息不中断，但在速率上有所下降，在选择CM设备时应当注意。除此之外基于S－CDMA的电缆调制解调器在运作灵活、升级、可靠性等方面都有一定优势。

　　从我国目前各大台网发展的情况看，大多数均以单向为主，真正实现双向传输的不太多，很多厂家生产的 Cable Modem仅能提供电缆回传业务，这样的产品对今后网络的发展会产生局限性，在今后的发展中，高速数据传输网需要的产品应是既能为用户提供电缆回传业务，又能用最普及的电话实现回传，才能满足今后网络和个人发展的需要。Cable Modem 它能通过 HFC 网络进行高速数据接入 Internet 和其它信息的用户终端设备，一般设两个接口，一个接CATV端口，另一个与 PC机相联。由于 Cable Modem 的价位较高，普通用户不易接受，难得普及。现阶段只有采用CM带l～16个终端来扩大用户群。

　　Cable Modem是现阶段传递信息高速数据的主要形式之一，目前全球面临信息膨胀、数据通信量爆炸的挑战。由于它有使用方便、资源共享、资费低、集视频电话数据于一身的特点，引起了各国信息产业部门越来越多的重视，因此在今后的发展中会随价格的不断下降，能得到更广泛的应用。

　　对CM的选择，除应符合 DOCSIS 1.0 以上的标准外，应具有易用性和很强的适应性，价格应适当，性能和指标应达到要求；另外对Cable Modem中产生的电气噪声，信号通过设备时产生的离散偏移，相位偏移等问题都不能忽视。因此应选择低噪声的CM设备，而且相位和频率的稳定度要高，不易产生漂移。所选择配套的无源分支分配器的屏蔽性能要好、隔离度指标高、宽通频带的器件。

　　产品优质的CM应具备在设定的频段内能自动寻找干扰最小的频率点来进行信号的回传，并且可根据线路的状况来适应调整后的信号的发送速率，也就是好的CM应具备自动跳频的功能；另一方面要能调整上行输出信号的电平，来确保传输中最佳的信噪比。与所连的PC机空闲时，能及时关断上行信号的载波，这样可以降低系统噪声的汇聚。（未完待续）

摘自《中国CATV》

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