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电缆调制解调器又名线缆调制解调器,英文名称 Cable modem, 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,每年用户数以超过 100%的速度增长,在中国,已有广东、深圳、 南京等省市开通了 Cable Modem

接入。它是电信公司 xDSL 技术最大 的竞争对手。在未来,电信公司阵营鼎力发展的基于传统电话网络的 xDSL 接入技术与广电系统有线电视厂商极力推广的 Cable Modem 技 术将在接入网市场(特别是高速 Internet 接入市场)展开激烈的竞 争。 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,入网户数多(据统计, 1999 年 1 月全国范围的有线电视用户已超过一亿)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) , 使用 550MHZ 以上频宽的邻频传输系统,极适合提供宽带功能业务。

电缆调制解调器(Cable Modem )技术就是基于 CATV(HFC)网的网 络接入技术。 Cable modem 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。Cable modem 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 彻底解决了由于声音图像的传输而引起的阻塞,其 速率已达 10Mbps 以上,下行速率则更高。而传统的 Modem 虽然已经 开发出了速率 56Kbps 的产品,但其理论传输极限为 64Kbps,再想提 高已不大可能。 Cable modem 也是组建城域网的关键设备,混合光纤同轴网(HFC) 主干线用光纤,光结点小区内用树枝型总线同轴电缆网连接用户,其 传输频率可高达 550/750MHz。 HFC 网中传输数据就需要使用 Cable 在 modem。 我们可以看出 Cable modem 是未来网络发展的必备之物,但是, 目前尚 Cable modem 的国际标准, 各厂家的产品的传输速率均不相同。 因此,高速城域网宽带接入网的组建还有待于 Cable modem 标准的出 台。 Cable Modem 技术原理 这是目前有线电视进入 Internet 接入市场的唯一法宝。 自从 1993

年 12 月,美国时代华纳公司在佛罗里达州奥兰多市的有线电视网上 进行模拟和数字电视、数据的双向传输试验获得成功后,Cable 技术 就已经成为最被看好的接入技术。 一方面它理论上可以提供极快的接 入速度和相对低的接入费用,另一方面有线电视拥有庞大的用户群。 有线电视公司一般从 42MHZ~750MHZ 之间电视频道中分离出一条 6MHZ 的信道用于下行传送数据。 通常下行数据采用 64QAM 正交调幅) ( 调制方式,最高速率可达 27Mbps,如果采用 256QAM,最高速率可达 36Mbps。上行数据一般通过 5~42MHZ 之间的一段频谱进行传送,为 了有效抑制上行噪音积累,一般选用 QPSK 调制,QPSK 比 64QAM 更适 合噪音环境,但速率较低。上行速率最高可达 10Mbps。 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。 除了双向 Cable Modem 接入方案之外,有线电视厂商亦推出单向 Cable Modem 接入方案。它的上行通道采用电话 MODEM 回传,从而节 省了现行 CATV 网进行双向改造所需的庞大费用,节约了运营成本, 可以即刻推出高速 Internet 接入服务;但也丧失了 Cable Modem 技 术的最大优点:不占用电话线、不需拨号及永久连接。 在介绍 CABLE MODEM 之前,有必要先使大家了解宽带网络的概念。

从贝尔博士发明电话到 1992 年 WWW 因特网的流行,再到今天的宽带 网风云渐起, 网络的概念已经越来越多地出现在我们面前。 所谓宽带, 目前对笔者而言,超于传统 56KMODEM 传输速率的都可以归入宽带的 范围。 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 的几个概念

要了解 CABLE MODEM 的原理,首先要对 CABLE MODEM 的一些 有所了解。刚才笔者讲到了,所谓 MODEM 其实说穿了就是将数字信号 及模拟信号进行转换以适合传输的装置。不管是传统的 MODEM ,还 是 CABLE MODEM ,原理都差不多。只不过 CABLE MODEM 使用的是一 种称为 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)的传输方式。而这 种 QAM 传输方式则是针对模拟式 RF 的网络所发明的最有效的数字数 据传输方式。一般来讲,我们利用有线电视网传送数据时,系统会将 数字数据放在模拟的载体上,是以典型的 NTCS 频道的大小来传送, 其带宽大约为 6MHZ。而 QAM 则使用了混合了振幅(波高)及相位的载 体,让最小的空间中能放入更多的数据。当振幅及相位在混合使用之 后,就可以表现出不同的 0 与 1 值,这就是电脑能识别的数字信号。 CABLE MODEM 使用的数据传送方式有 16-QAM、64-QAM 和 256-QAM 等。 QAM 前面的数字代表在转换群组(所谓转换群组,就是相位及振幅的 特殊组合)中的点数。也就是值或等级。如果 CABLE MODEM 在下传数 据时的速度是 64-QAM,最大速度为 30Mbit/s,则 256-QAM 就是 40Mbit/s/。但由于般的 CABLE MODEM 在传输送时,都必须留下一些 带宽用于返回错误信息(Forward Error Correction,FEC),因此剩 下的带宽大约为 27Mbit/s 及 36Mbit/s。由此观之,使用 256-QAM 的 CABLE MODEM 在以 6MH ? z 的带宽来传送数据时, 其速率大约 64-QAM 的 CABLE MODEM 高 33%左右。 综上可知,我们在使用 CABLE MODEM 传输数据时,利用的是现

有的有线缆线中的某一个频道,目前使用较多的是同轴电缆,可将整 个电缆划分为三个宽带。分别用于 CABLE MODEM 数字信号上传、数 字信号下传及电视节目模拟号下传。一般同轴电缆的带宽为 5~ 750MHz,数字信号上传为 5~42MHz,模拟信号下传为 50~550MHz, 数字信号下传则是 550~750MHz。这样一来,数字数据和模拟数据就 不会互相冲突,当然可以同时传送了。这也就是为什么在上网的同时 还可以收看电视节目的原因。 就像电视节目是以频道来区分一样,CABLE MODEMCABLE 的数 据 传 送 也 是 用 一 个 个 频 道 区 分 的 。 前 面 提 到 的 27Mbit/s 或 是 36Mbit/s 位,都是指一个频道所能达到的最高速率,如果嫌速度不 够快,大同再增加新的频道,此时速度就会立即上升一倍。这也是 CABLE MODEM 的最大优点之一。


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