第五章-Cable-Modem.ppt

1、、一、HFC网及构成HFC指的是光纤同轴电缆混合网，是一种新的宽带网络。 在使用同轴电缆访问用户之前，将光纤用于服务区域。 HFC最常见的是有线电视网络，集数字和模拟传输于一体，集光电功能于一体，同时提供高质量和多频道的传统模拟广播电视节目、高性价比的电话服务、高速数据传输服务和多种信息增值服务分阶段交互式数字视频响应、HFC网络结构、HFC网络频谱分配、三网一体化实现的映像、1.Cable Modem的系统结构5.2.2 Cable Modem系统结构、 Cable modem系统在双向HFC网络上运行，如图所示，该系统由前端Cable modem终端系统(CMTS )和用户家中的Cable

2、 Modem(CM )两部分组成。 电缆调制解调器的系统配置，6，系统主要是前端电缆调制解调器终端系统(CMTS )和用户家中安装的电缆调制解调器(cm ) 由CMTS 3360电缆调制解调器CM 3360电缆调制解调器两部分组成的HFC、路由器、cmts、cm系统配置，1)CMTSCMTS是模块CMTS作为系统的核心，通过10/100基本以太网接口(或光纤接口)连接交换机，通过路由器连接到因特网，或者直接连接到本地服务器，以享受本地服务CMTS的主要功能是完成数据和射频信号的转换。 在下行链路方向，CMTS将来自路由器的分组封装在MPEG2-TS帧格式中，然后对其进行64-QAM/256-Q

3、AM调制，与有线电视视频信号混合，并通过HFC网络传送到每个用户终端CM。 在上行方向中，CMTS对接收到的QPSK/16-QAM调制后的数据进行解调，变换为以太帧的形式并发送给路由器。 2)CM CM是一种客户端电缆调制解调器，它集调制解调器、调谐器、桥接器、网卡和以太网集线器功能于一体，无需拨号即可随时在线连接。 CM提供标准10Base T以太网接口以耦合到用户的PC设备或LAN集线器以提供对用户数据的访问，并与CMTS一起构成完整的数据通信系统。 另外，在下行方向，CM在接收并解调了从CMTS发送的QAM-64/QAM-256调制信号后，变换为MPEG2-TS数据帧的形式，重构在10基

4、本以太网接口上传输的以太网帧。 在上行方向中，接收来自PC机的以太帧，将该以太帧封装在时隙中，并在用QPSK或16QAM进行调制后，经由HFC网络的上行数据路径发送给CMTS。 CM在物理层和数据链路层上运行，一个CM可以承载516个用户，也可以由单独的用户使用。 3)CMTS和CM间通信的建立当前，我国的HFC的下行数字信道带宽是550750MHz，每一信道的带宽是6MHz。 假设在下行信道中存在m个信道，对于CM来说，为了能够接收从开头开始的数据，必须能够解调这些m个信道中的某一个。 上行数字信道的带宽为565MHz，各信道的带宽也为6MHz，假设在上行信道中存在n个信道的情况下，同样地，

5、CM需要对任一信道调制信号而发送。 m个下行信道和n个上行信道之间具有一定的关联性，因为根据HFC网络的展望面和业务量，一个下行信道能够对应一个或多个上行信道，所以能够节约网络资源，在现状下也是实用的。 如果用户要求注册加入HFC网络进行通信，则必须在CMTS和CM之间进行协作。 CMTS和CM之间的协作原理如图5-5所示。图5-5 CMTS和CM间的协同工作原理图，4)CM和CMTS间的协同工作的过程如下，1 .确定下行信道的一般CM有存储器，存储上次的操作残奥参数。 当用户向网络注册时，CM尝试重新获得第一个存储下行链路信道而失败时，它继续扫描其它下行链路信道直到找到有效的下行链路信道。C

6、M在获得下行信道后，建立与CMTS的同步，同步标准与QAM码元定时同步，与FEC帧同步，与MPEG分组同步并从CMTS周期性地发送的时基同步(SYNC)MAC消息，完成MAC层上的同步2、在确定上行链路信道并建立了与CMTS的同步之后，CM在等待从CMTS发送来的上行链路信道描述符(UCD )，以获得上行链路信道的传输残奥参数。 UCD由CMTS周期性地广播，其内容包括当前可用的所有上行链路信道残奥仪表。 CM基于UCD来确定UCD是否能够使用上行链路信道，并且如果信道不适合，则CM继续等待直到由UCD指定的信道变得适当。 如果在一定时间内找不到这样的上行信道，CM需要重新扫描，找到另一个下行

7、信道，然后重复这个过程。 一旦发现上行链路信道，CM便进一步从UCD获取残奥仪表并完成设置，等待下一SYNC消息，并从其获取上行链路时隙的时间戳，以等待所选上行链路信道的带宽被分配MAP信息3 .注册、CM通过指定的上行信道向头侧发送注册请求，在接收到头侧的注册应答后，表示注册成功。 4 .测距、认证和初始化、注册成功后，CM向CMTS发送测距请求，基于来自CMTS的测距响应，调整CM自身的传输信号电平、频率等残奥仪表。 使用动态主机配置协议DHCP从第一台DHCP服务器获取分配给它的IP地址和相关关残奥参数。 使用简单文件传输协议(TFTP )从TFTP服务器下载配置残奥仪表文件。 并且，在

8、头部侧的服务器时间确立本地时间之后，错开DHCP响应的定时进行微调，确立与CMTS统一的日期时间。 现在，CM和CMTS之间已经建立了正常的通信，可以为用户提供服务。 CMTS还向每个CM周期性地传输周期性维护消息，以用于周期性地调节CM。 2、可变调制解调器的工作原理，17，每一CM具有ID(48比特，制造商规定)，CM在传送数据之前向CMTS请求带宽(传送时隙数)，下行帧格式为MPEG-2，ATM小区或可变长度包您可以选择下行、上行、下行、上行、下行、上行、下行、上行、下行、上行、下行在、中查找有效的控制信息(广播信息)的一般的CM搜索上次使用的频道(存储器保存)，2 )获取上行频道残奥仪

9、表请求注册，CM从残奥仪表所指定的上行频道发送注册请求消息，3 )接受注册授权，进行认证、密钥交换、测距将数据上载到分配的带宽，实现与网络的交互，除非断电，否则CM始终处于在线状态，4.Cable Modem参考模型、19、CMTS MAC、ATM、LLC和其他、使用Cable Modem的宽带数据网络、IPTV系统服务的网络架构、三网一体化实现的映像、二、Cable Modem的种类和实现1根据1caad角度，(1)从传输方式的角度，双向对称传输对称传输是指上下信号占用各一个正常信道8M的带宽，上下信号可以采用不同的调制方式，但使用相同传输率(210Mb/s )的传输模式。 通过对称传输，能

10、够开通一个上行信道(中心频率26MHz )和一个下行信道(中心频率251MHz )。上行的26MHz信号由双向滤波器检测，输入到逆变器，逆变器解除上行信号的中间频率(3644MHz )而调制为下行的251MHz，构成逻辑环路，实现了有线电视网的双向交互的物理链路。 对称传输速度为24Mb/s秒，最大达到10Mb/s秒。 另外，所谓非对称式传输，是指上行信号和下行信号占有不同的传输带宽。 由于用户在因特网上请求的信息量远小于信息的下行量，上行信道远小于下行信道，所以人们认为非对称的传输能够满足客户的要求，避免上行信道的带宽相对不足的矛盾。 非对称式传输下行速率为30Mb/s秒，上行速率为500k

11、b/s2. 56mb/s。 (2)从数据传输方向来看，有单向、双向的区别。 (3)从网络通信的观点来看，Modem分为同步(共享)和异步(交换)两种方式。 同步(共享)类似于以太网，网络用户共享相同的带宽。 如果用户的数量增加到某一数量，则它的速度急剧下降，冲突增加，这使得难以进行用户注册。 异步(交换) ATM技术和不对称传输已成为电缆调制解调器技术发展的主流。 (4)从接入的观点来看，分为个人电缆调制解调器和宽带电缆调制解调器(多用户)。 宽带调制解调器具有桥接功能，可以访问一个计算机局域网。 (5)从接口的观点来看，可以分为外置式、内置式、交互机顶盒。 外接电缆调制解调器目前有两个接口连

12、接到计算机。 RJ-11以太网接口和USB接口。 以太网接口的电缆调制解调器需要外部电源，由一个直流变压器提供，USB接口的电缆调制解调器不需要另外配置电源。 同时，外接以太网接口的电缆调制解调器在连接电脑之前，需要在电脑中追加10 m/100 m以太网卡。 这也是外接以太网接口电缆调制解调器的缺点。 但是，其优点是局域网上的多台电脑可以同时上网。 Cable Modem支持大多数操作系统和硬件平台。 内置电缆调制解调器实际上是一个PCI插卡。 这是最便宜的解决方案。 缺点是它只能用于台式电脑，性能相对较差。 交互机顶盒是真正的电缆调制解调器伪装。 机顶盒的主要功能是提供更多的电视频道，而不改

13、变频率。 交互式机顶盒提供了一个电路，使用数字电视编码(DVB )，用户可以直接在电视屏幕上访问网络、发送和接收电子邮件以及浏览网页。 另外，2电缆调制解调器的安装电缆调制解调器设备的安装比较简单，与ADSL调制解调器的安装类似，将电缆TV同轴电缆连接到电缆调制解调器即可。 为了在因特网的同时收看电视节目，有线调制解调器接入系统也需要用于连接有线电视红外线、电视、有线调制解调器的3个端口分支，但该分支的3个端口都是RF接口。 在安装Cable Modem之前，请确认Cable Modem拥有的组件是否齐全。 附带的组件包括电源线、10/100Base T以太网电缆、USB电缆和集成磁盘。 要安

14、装电缆调制解调器，请安装分支，然后进行电缆调制解调器连接。 具体的接线方法如下所示。 1 )分支处的安装有线电视同轴电缆的入口线连接到分支处的输入端(IN )，然后电视机和电缆调制解调器分别连接到分支处的两个输出端(OUT )。 2 )电缆调制解调器的安装(1)内置式电缆调制解调器的安装。 与安装内置型ADSL Modem基本相同。 首先关闭电源，打开主机箱，将内置型Cable Modem卡插入计算机板上对应的扩展槽，然后将外壳封装，用同轴电缆将分支器的一个输出分支连接到Cable Modem即可。图5-9电缆调制解调器的外部结构、(2)外置电缆调制解调器的安装。 外置以太网接口的电缆调制解调

15、器外部结构如图5-9所示。 后面板包括电源连接器、同轴电缆(RF )连接器和以太网(RJ45 )连接器。 前面板上有各种指示灯和待机开关。 备用交换机可提高最终用户的安全性。 此交换机将USB、以太网和CPE断开连接，并将电缆调制解调器留在RF网络中，提供可靠性、隐私性和极大的灵活性。外置Cable Modem的应用，从访问用户数来看，有一个由单用户使用，另一个由单用户使用这两个方案，第二个是多用户共享。 单用户CM系统的连接图如图5-10所示。 在图5-10单用户CM的连接影像和单用户应用的情况下，电缆调制解调器的实现程序将同轴电缆连接线的一端连接到电缆调制解调器的RF接口，而另一端连接到分

16、支RF接口。 再将电源连接到电缆调制解调器上，电源指示灯(POWER )点亮。 在步骤2中，将Cable Modem附带的网卡电缆的一端连接到Cable Modem网线连接器，另一端连接到计算机网卡的连接器。 此时，在Modem背面的网络电缆连接器上绿色的led点亮的同时，前面板的灯、数据接收灯(RECEIVE )闪烁，Cable Modem开始扫描下行信道并搜索，最后该灯点亮， 发送数据灯(SEND )闪烁，Cable Modem开始扫描，寻找上行信道，最后点亮，证明发现上行信道启动指示灯(PC/ACTIVITY )闪烁， Cable Modem开始向有线电视网络的本地服务器请求IP地址，最后此灯亮起，证明已获得IP地址。 在线指示灯闪烁，Cable Modem开始最后的登录作业，最后该灯点亮，数据接收灯、数据发送灯、活性灯熄灭，证明已登录。 SEND和RECEIVE指示灯在数据传输时闪烁或点亮。 使用多用户共享时，一个电缆调制解调器最多可以共享16个IP地址。 在网络的一些实施方式中，CM可以安装在一个或多个单元中或者在一个单元或多个单元中安装一个CM。 多个用户可以通过交换机或集线器来连接10Base T的局域网不仅降低投入成本，而且有效地隔离用户产生的各种噪声以减少