对cablemodem双向传输技术探讨---视频通信(2)

CM是用户终端数字接收设备，称电缆调制解调器，他能承载5～16个用户，也可为独立用户使用，他负责接收CMTS送来的下行数据信息，并把接收的信息调制成用户所需的信号，CM还具有路由器和网桥功能。和CM相联的终端设备就是PC机，CM分内置和外置式两种，内置式CM通过PCI接口和PC机相连，外置式CM可通过串行接口或以太网接口和PC机相连。

CM的网络接口分别为 RF 和 CPE（Customer Premise Equipment）接口，传输上行数据时都要通过这两个接口，如果采用电话回传，CM就只有下行数据通过RF接口；而 CPE网络接口主要是连接用户PC机和本地以太网的USB标准接口，其速率可达10Mbps，CPE是终端用户的前提设备，他由PC机，网络计算机等组成，除此之外为适合更多的功能，CM还应具有 IP、Telephone的电话接口，这样用户可通过HFC网络开展电话通话业务。

3．3　CMTS 和 CM 的应用

CMTS 和 CM 配合在一起可在 HFC 网络中展开音、视频会议、网上炒股，打 IP（IP Telephone）电话、远程教育、网上双向游戏；还能提供快速Internet的接入、浏览、发电子邮件和开展网上购物；由 CMTS 和 CM 构成的有线数据系统能开展和提供多项目的服务功能，如 IP 过滤器、防欺诈特性、服务级别、HFC静态路径服务；除此之外还能开展工商、行政、税务、银行、教育、证券等项目的服务工作。

由于 CMTS 为头端设备，他可覆盖整个网络，可设在前端机房，也可设在分中心或片区光节点，这要根据网络拥有用户的多少来考虑，CMTS能在有线电视网和数据网之间起到网关的作用。

每台 CM都拥有一个48位的物理地址外，更有一个 14 位的服务标识（Service ID），并由 CMTS 分配，每个服务标识对应一种服务类型，通过服务标识在 CM 和 CMTS 之间建立一个映射，CMTS根据这个映射为每台CM分配带宽，实现QoS管理。

CMTS一般情况下需配一台 CM 来对应一个光节点所承载的用户端的 CM，CM 在系统中每个6～8MHz 频率可供高达30Mbps～40Mbps 的传输速率，为上百个终端用户共享。如果是500人同时上网，每人分得的传输速率为64～128kbps。由于CM 的连接，实际占用的带宽不是固定的，他只是在发送和接收数据的瞬间才占用网络的带宽，而其他的时间不占用网络的资源，正是由于带宽的共享，在实际传输中可实现带宽的动态分配管理，在规定的频段内若上网的人数非常少，此时每个上网的用户所分配的带宽就远超过64～128kbps的传输速率，而上网高峰期就会出现网上拥塞现象。超过的用户越多，传输速率就会大幅度下降，这对网络上就应考虑是否增加光节点，以增加光路数量来维持用户的上网和发送数据的速率。如果各片区上网的用户急剧增加，为了确保上网用户的传输速率，可把CMTS推向各分中心或光节点，因此HFC双向高速多媒体网络的设计，应具有极强的弹性，可根据用户发展情况，随时增加光路数量来满足用户需求。

CMTS 数据系统是头端的控制器，他是 CM 的核心部分，CMTS用来控制和管理CM及进行上、下行数据之间的传输频率转换，HFC系统功能是否完善，完全取决了CMTS的性能质量，他还能为以太网和CATV网络的连接，并进行数据频率分配。

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非常高，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相同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，把他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计算机上的接口卡，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转换式HUB，因为交换机是第二层设备，CM无法识别这些MAC是PC还是其他设备，他只能识别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他配套设备。

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，他把输入的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，他不仅是具有调制解调的功能，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服务器及其他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，并和其他回传的信号混合后送回CMTS数据传输设备。用户就能通过CMTS设备和因特网和其他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，对他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，并要确保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需求，特别是设备的稳定度、带外抑制需求也就更高，而且造型产品必须是国际标准的 Cable Modem 产品，他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 因有非常强的抗噪声能力，已成为最佳的网络连接方式。由于CM采用了先进的S－CDMA技术，他能在信噪比为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。(责任编辑：admin)