电缆调制解调器接入技术教材.pptxVIP

第三章 电缆调制解调器接入技术 电缆调制解调器（Cable Modem）技术是在有线电视公司推出的混合光纤同轴网（HFC）上发展起来的。根据前面介绍可知，只要在有线电视（CATV）网络内添置电缆调制解调器（Cable Modem）后，就建立了强大的数据接入网，不仅可以提供高速数据业务，还能支持电话业务。3.1 Cable Modem的发展背景3.2 Cable Modem系统工作原理3.3 Cable Modem的体系结构3.4 Cable Modem的应用3.1 Cable Modem的发展背景3.1.1 市场牵引与技术推动 有线电视（CATV）系统是从有线电视台前端，用同轴电缆直接向家庭发送清晰且强度相同的电视信号；高质量的天线塔接收来自空间波或卫星的电视频道，并将它们映射到电缆频带。 从市场需求角度看，CATV提供了良好的接收效果，并且可选的频道更多，屋顶上没有难看的天线。从技术角度来看，CATV从最初单一的同轴电缆演变为光纤与同轴电缆混合使用，单模光纤和高频同轴电缆成为主要传输介质，并逐渐演变为新一代有线电视网络（即HFC网）。随着HFC的发展，不仅要提供双向通信，而且还要增加信道容量以适应来自数字直播卫星（Digital Broadcast Satellites，DBS）的新的竞争。3.1.2 Cable Modem与ADSL Modem的比较一、Internet接入应用比较1．Cable Modem的典型Internet接入 图3.1所示为Cable Modem/HFC的典型Internet接入配置。Cable Modem通过头端接入到Internet，头端包含IP路由器、代理服务器或高速缓存（cache memory）以及控制部分。图3.1 Cable Modem/HFC的典型Internet接入2．ADSL Modem的典型Internet接入 图3.2所示为使用ADSL Modem接入时的一种典型结构。用户（个人计算机）通过现有的双绞电话铜线接入到Internet。图3.2 ADSL Modem的典型Internet接入二、接入性能比较1．通路带宽 Cable Modem总体上说，其下行通路一般提供30Mbit/s以内带宽，可以由500～2000个用户共享此带宽。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（假设速率为6Mbit/s）只由一个用户专用，有限的上行带宽不能进行视频电话传输。3．经济性 在Cable Modem应用中，连接到一个用户只需要一个Modem，其费用比ADSL低。4．业务性能 标准的Cable Modem应该能够通过合理的流量工程来处理恒定比特率（Constant Bit Rate，CBR）、可变比特率（Variable Bit Rate，VBR）和可用比特率（Available Bit Rate，ABR）业务。5．可靠性 在Cable Modem应用中，CATV是一个树型网络，有线电视线路极容易造成单点故障，如电缆的损坏、放大器故障或传送器故障等，都会使这条线上用户的使用中断。6．安全性 在Cable Modem?应用中，由于共享同媒质环境，所有信号进入到所有的Cable Modem中，从而有可能会产生严重的有意或无意的线路误用、窃听和业务盗窃现象。因而需要保护线缆，增强加密和认证功能。3.1.3 HFC网络对Cable Modem的要求一、上行／下行线缆频谱 根据频分复用（FDM）方案，在上行方向，Cable Modem的上行数字传输速率采用5～42 MHz的频率范围，由于此频率范围存在很多污染和噪声，而移相键控（QPSK）调制技术尽管发送数据的频带利用率较低，但在抗噪方面性能比较强，所以利用QPSK调制技术对数据进行调制，并将发送数据放入5～42MHz频带的一个6MHz频道内。二、数字线缆网络 虽然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，但是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。三、抑制噪声1．HFC网络中的噪声 在HFC网络中，分配给Cable Modem的频带位于十分不利的噪声环境中。一般说来，网络噪声问题来源于三个区域：用户家里（占70％）、用户下引线（占25％）、硬同轴设备（占5％）。（1）上行方向的噪声特性 在上行方向有些噪声源可以损害通信，主要包括以下几种。 侵入噪声（Ingress Noise）：它是外部窄带射频信号进入或泄漏到电缆分配系统中的结果，是不希望产生的窄带噪声。 交流声调制（Hum Modulation）：50 Hz交流电源经过