64-QAM和256-QAM两种调制方式

1、目前应用的比较广泛的是基于有线电视网络的Cable Modem系统，其基本架构如图2所示。有线电视网络通过 Cable Modern端系 统（CMTS与互联网络连接。用户通过二路分离器将从 CMTS导到的 信号分为两路，一路直接接到用户的电视机中用于用户观看有线电视 节目，另一路连接到用户的 Cable Modem上，通过Cable Moden调制 解调与用户的计算机连接，用户可以使用计算机通过Cable Modem浏览互联网络。在这种工作模式下，Cable Modem通过正交调幅（QAM的方式 调制解调信号，通过有线电视同轴电缆上和下载数据。 这种技术实际 上是从有线电视同轴电缆的模拟信号带

2、宽中分离出 6MHz作为载频建 立下行通道。根据采用的调制方式的不同以不同的速度传输数据。Cable Modem一般采用的是64-QAM和256-QAM两种调制方式，其特 性如表1。调制方式信道带宽信号码率（sym/sec）理想传输速率（b/s）实际传输速率（b/s）64-QAM6MHz5.057M30.34M27M256-QAM6MHz5.361M42.88M38M同样，为了抑制上行的噪声积累，一般采用16-QAM或者QPSK调制方式。其特性如表2所示:信号码率（sym/sec）信道带宽16-QAM 理想传输速率（b/s）16-QAM 实际传输速率（b/s）QPSK理想传输速率（b/s）QP

3、SK实际传输速率（b/s）160k0.2MHz0.64MHz0.6MHz0.32MHz0.3MHz320K0.4MHz1.28MHz1.2MHz0.64MHz0.6MHz640K0.8MHz2.56MHz2.3MHz1.28MHz1.2MHz1280K1.6MHz5.12MHz4.6MHz2.56MHz2.3MHz上行符号速QPSK数据速16QAM数据所用带率(Ksps)率(kbps)速率(kbps)(KHz)16032064020032064012804006401280256080012802560512016002560512010243200由此可以看出这种工作模式其本质就是利用现有的

4、有线网络带宽来传递互联网络数据。在这种模式下工作时，Cable Modem终端系统（CMTS在整个系统中起到非常重要的作用，它不但是 Cable Modem 的控制中心，而且它还是有线电视网络与互联网络的接口部分。用户通过CMTSf互连网络交换数据。CMTS结构如图3所示。它其实与一般的互联网接入方案没有太大 的区别，系统包括路由器、以太网交换机、用户账号管理服务器、数 据缓存服务器。但与一般的互联网接入方案不同的是，它增加了 Cable modem空制服务器和将与互联网络交互的数据转为 RF信号并嵌入有 线电视信号的部分。这种工作方式所带来的好处是显而易见的， 有线电视用户不用铺 设新的数据

5、通道，利用现有的有线电视线路，即可以与互连网络交互 数据。并且根据表1所示，用户使用时的数据下载速率和现有的 DSL LAN等宽带接入方案不相上下。用户甚至可以无需缴纳网络使用费用， 当然这要取决于有线电视网络服务商是否愿意提供这项服务。但这种工作方式的缺点正如表2所示，由于信噪比的原因，数据上行 的速度就远远慢于数据下行的速度。 这从以浏览为主的用户而言并不 是什么问题，但对一些需要大量上传数据的用户而言这种接入方式就 不是很理想了。基于同样的工作原理，有些厂商已经开发出应用微波或卫星传输 互联网络数据的产品。目前应用的比较广泛的是基于有线电视网络的Cable Moden系统，其基本架构如图

6、2所示。有线电视网络通过 Cable Modem终端系统（CMTS与互联网络连接。 用户通过二路分离器将从CMTS#到的信号分为两路，一路直接接到用户的电视 机中用于用户观看有线电视节目，另一路连接到用户的Cable Modem上,通过Cable Modem调制解调与用户的计算机连接，用户可以使用计算机通过CableModen浏览互联网络。在这种工作模式下，Cable Modem通过正交调幅（QAM的方式调制解调信 号，通过有线电视同轴电缆上和下载数据。 这种技术实际上是从有线电视同轴电 缆的模拟信号带宽中分离出6MHZ乍为载频建立下行通道。根据采用的调制方式 的不同以不同的速度传输数据。Ca

7、ble Modem一般采用的是64-QAM和256-QAM两种调制方式，其特性如表1。调制方式信道带宽信号码率（sym/sec ）理想传输速率（b/s ）实际传输速率（b/s）64-QAM6MHz5.057M30.34M27M256-QAM6MHz5.361M42.88M38M同样，为了抑制上行的噪声积累，一般采用 16-QAM或者QPSK调制方式。 其特性如表2所示：信号码率(sym/sec )信道带宽16-QAM理想传输速率（b/s）16-QAM实际传输速率（b/s）QPSK理想传输速率（b/s）QPSK实际传输速率（b/s）160k0.2MHz0.64MHz0.6MHz0.32MHz0.

8、3MHz320K0.4MHz1.28MHz1.2MHz0.64MHz0.6MHz640K0.8MHz2.56MHz2.3MHz1.28MHz1.2MHz1280K1.6MHz5.12MHz4.6MHz2.56MHz2.3MHz由此可以看出这种工作模式其本质就是利用现有的有线网络带宽来传递互 联网络数据。在这种模式下工作时，Cable Modem终端系统（CMTS在整个系统中起到非常重要的作用，它不但是 Cable Modem!勺控制中心，而且它还是有线电 视网络与互联网络的接口部分。用户通过CMTSf互连网络交换数据。CMTS结构如图3所示。它其实与一般的互联网接入方案没有太大的区别， 系统包

9、括路由器、以太网交换机、用户账号管理服务器、数据缓存服务器。 但与 一般的互联网接入方案不同的是， 它增加了 Cable moden控制服务器和将与互联 网络交互的数据转为RF信号并嵌入有线电视信号的部分。这种工作方式所带来的好处是显而易见的，有线电视用户不用铺设新的数据 通道，利用现有的有线电视线路，即可以与互连网络交互数据。并且根据表 1 所示，用户使用时的数据下载速率和现有的 DSL LAN等宽带接入方案不相上下。 用户甚至可以无需缴纳网络使用费用，当然这要取决于有线电视网络服务商是否 愿意提供这项服务。但这种工作方式的缺点正如表2所示，由于信噪比的原因，数据上行的速度就远 远慢于数据下

10、行的速度。这从以浏览为主的用户而言并不是什么问题，但对一些 需要大量上传数据的用户而言这种接入方式就不是很理想了。基于同样的工作原理，有些厂商已经开发出应用微波或卫星传输互联网络数 据的产品。(PC)图4所示为应用卫星系统传输数据的系统结构图。 用户和互联网络服务提供 商采用廉价的电信线路（例如电话线、无线电）连接，用户利用此线路通过互联 网络服务提供商向INTERNE发出请求。INTERNET向应后，通过互联网络服务提 供商将数据经过调制后传输给卫星信号发射设备。卫星信号通过通讯卫星传输给 用户端的卫星信号接收设备。调制解调设备将接收到的卫星信号解调后得到数据 再传送给请求数据的用户使用。利

11、用卫星信号，可以给用户提供宽带的接入方式。在这种工作模式中，可以明显看出上行数据速度和下行数据速度是不平衡 的，我们甚至可以认为这只是一个单向下行的接入方式，而且这种工作模式占用卫星线路的资源。但是这种工作方式非常适用于地形条件恶劣的地区，如山区、 极地等不适合铺设高速数据线路的地区。 另外，它还适用于海上作业等许多的移 动目标接收数据。如果我们将数据嵌入卫星转播的电视信号之中，在用户卫星信号接收解码后使用类似于Cable Modem的调制解调设备接收数据。那么它对于 卫星电视用户来说将更加节省资源。利用微波系统传输INTERNET网络数据的方式与上面介绍的利用卫星系统的 方式基本相同，只是使

12、用微波发射接收设备替代卫星信号发送接收设备。二者的工作原理是完全一致的。以上介绍了在电视技术领域和互联网络技术领域数据交互的几种技术， 下面 我们要介绍在电视技术领域内的数据交互技术， 即所谓的交互电视。但通过分析 我们将会看到上面介绍的这几种技术在交互电视技术领域中所起到的作用。（待本文主要介绍了 HFC 双向传输系统中的 CM 和 CMTS 数 据传输设备的执行标准、工作原理、 接入方式、电平调整和设备的选 型。并对它们在网络中的应用及传输过程做了简要介绍， 还对 CM 在 传输中的技术问题进行了探讨。1 综述广播电视新技术的不断更新和发展， 加速了我国有线电视系统网 络的建设， HFC

13、光纤电缆混合网的传输技术目前已成为世界各国的 主流，如何把 HFC 建成高速宽带多媒体双向传输网络是各大有线台 正在实施和考虑的问题。因为 HFC 光纤电缆混合网采用的是模拟技 术来传送有线电视， 要想达到传输数字信号的目的， 就要进行宽带调 制，也就是要采用 Cable Modem 电缆调制解调器的传输技术来实现 数字信号的传递工作。 而双向传输中的数据传输设备 CMTS 和 Cable Modem 在网络中占主导作用，对它们的熟悉和了解以及在网络中如 何应用好数据传输设备非常重要，因此对 Cable Modem和CMTS所 执行的技术标准、工作原理、 接入方式、设备选型以及在网络运行中 电

14、平的调整等方面问题做了介绍，并对传输中的技术问题进行了讨 论。2 Cable Modem的传输标准和频率配置2 1 传输标准国际电联电信标准部1999年3月通过了丄112建议（DOCSIS: 交互式有线电视业务传输系统） ，基于 DOCSIS VI. 0、DOCSIS Vl.l 标准的Cable Modem （以下简称 CM）系统，下行采用 64QAM或 256QAM 调制方式；上行采用 QPSK 16QAM 调制方式。 CM 在一 个6MHz（NTSC）或8MHz（ PAL D）的宽带中，若采用 64QAM 调制，其下行传输速率能达到 40Mbps;在1.8MHz的带宽时，当采 用 QPSK

15、16QAM 调制技术时，它的下行传输速率大约为 10Mbps； 上行速率可达到5.12Mbps，但是它的上、下行带宽均为用户共享。CM 提供的速率是非对称的。下行信道是连续的，数据流以信元 或者打包的方式来进行信息的传输， 它可根据数据流信元或者数据包 信息中的地址信息来认可某个终端来接收数据， 而上行数据和信通需 一个媒体接入控制，用于形成和控制用户数据包或信元进入公用信 道。以上调制方式采用 RS 编码技术进行前向到错，上行信号的传输 采用 QPSK16QAM 调制技术，能大幅度提高系统的抗干扰能力， 而且能有效的使脉冲干扰的持续时间较短， 一般情况下只能造成一段 码流的误码率增高2 2

16、频率配置根据GY/T106广播电视技术规范行业标准规定，565MHz为 上行频率配置；6587MHz为过渡频率带；87108MHz为调频广播 范围； 108 1000MHz 为模拟、数字、数据业务下行带宽。根据IEEE802.14F规定，545MHz为CM的上行频率配置，50450MHz 用于传输下行模拟信号， 450 750MHz 用于数字传输。由此可见 CM 有丰富的频率带宽资源， 当信息量的需求越来越大 时，它将显示自己独特的优势，是电信网无法比拟的。3 CMTS和Cable Medem在双向传输中的作用3. 1 CMTSCMTS 是电缆调制解调器的头端设备， 它能对终端设备 CM 进行

17、认证、 配置和管理，它还能为CM提供连接IP骨干网和In ternet的通道，而 且CM能在客户端和HFC网络之间提供透明的IP传输通道。HFC多 媒体宽带可利用 CM 来进行 IP 传输，它的基本传输模式是：发送下 行和接收上行数据信号，能给用户提供高速因特网和PC网，能完成有线电视网络的路由连接。 CMTS 能提供 100Mbps 的端口与计算机 局域网的交换机相连， 把 HFC 宽带网、省网、国家光纤干线网联接。CMTS 和 CM 有两种标准网络接口， CMTS 设备设置的网络用于连接以大网的交换机、 10100Mbps 以太网接口或 ATM 的 OC 3 接口、路由器或者ATM交换机。

18、CMTS还没有RF接口，RF又分为 上行 RF 和下行 RF 通道，一般情况下它的下行通道的速率分别为 10Mbps 和 37Mbps。3 2 CMCM是用户终端数字接收设备，称电缆调制解调器，它能承载5 16 个用户，也可为单独用户使用，它负责接收 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 还具备路由器 和网桥功能。与 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 接口与 PC 机相连，外置式 CM 可通过 串行接口或以太网接口与 PC 机相连。CM 的网络接口分别为 RF 和 CPE(Customer Pr

19、emiseEquipme nt)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，它由PC机，网络计算机等组 成，除此之外为适合更多的功能，CM还应具备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I

20、n ternet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， 它可覆盖整个网络， 可设在前端机房， 也可设在分中心或者片区光节点， 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， 还有一个 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