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附件一:CMTS+CM技术简介
有线电视Cable Modem双向改造是最早出现的一种模式,国外有不少应用案例。在国内,CMTS改造方式能够充分利用有线电视的同轴电缆分配网络,利用入户率最高的接入网线路资源,而不需要在用户家中重新布线,实现与有线电视共缆传输,顺应性好,是最符合广电技术体制的解决方案。
CMTS+CM示意图
Cable Modem系统包括前端设备CMTS和用户端设备Cable Modem(CM),两设备通过双向HFC网络连接。其中CMTS是连接有线电视HFC网络和IP数据网络,使用DOCSIS协议,配合CPMS(Cable Provisioning Management System )终端管理服务器,通过终端CM实现Internet网络接入以及本地IP数据业务接入的设备。
Cable Modem的通信和普通Modem一样,是数据信号在模拟信道上交互传输的过程,但也存在差异,普通Modem的传输介质在用户与访问服务器之间是独立的,即用户独享传输介
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质,而Cable Modem的传输介质是HFC网,将数据信号调制到某个传输带宽与有线电视信号共享介质;另外,Cable Modem的结构较普通Modem复杂,它由调制解调器、调谐器、加/解密模块、桥接器、网络接口卡、以太网集线器等组成,它无须拨号上网,不占用电话线,可提供随时在线连接的全天候服务。目前Cable Modem产品有欧、美两大标准体系,DOCSIS是北美标准,DVB/DAVIC是欧洲标准。欧、美两大标准体系的频道划分、频道带宽及信道参数等方面的规定,都存在较大差异,因而互不兼容。北美标准是基于IP的数据传输系统,侧重于对系统接口的规范,具有灵活的高速数据传输优势;欧洲标准是基于ATM的数据传输系统,侧重于DVB交互信道的规范,具有实时视频传输优势。
Cable Modem的工作过程是:以DOCSIS标准为例,Cable Modem的技术实现一般是从87 MHZ—860MHZ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)调制方式或256QAM调制方式。上行数据一般通过5 MHZ—65 MHZ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)。CMTS(Cable Modem的前端设备)与 CM(Cable Modem)的通信过程为:CMTS从外界网络接收的数据帧封装在MPEG—TS帧中,通过下行数据调制(频带调制)后与有线电视模拟信号混合输出RF信号到HFC网络,CMTS同时接收上行接收机输出的信号,并将数据信号转换成以太网帧给数据转换模块。用户端的Cable Modem的基本功能就是将用户计算机输出的上行数字信号调制成5 —65 MHZ射频信号进入HFC网的上行通道,同时,CM还将下行的RF信号解调为数字信号送给用户计算机。
Cable Modem的前端设备CMTS采用10Base—T,100Base—T等接口通过交换型HUB与外界设备相联,通过路由器与Internet连接,或者可以直接联到本地服务器,享受本地业务。CM(Cable Modem)是用户端设备,放在用户的家中,通过10Base—T接口,与用户计算机相联。 1.双向改造
由于传统有线电视网络是单向网络,为实现双向数据通讯,需要对网络进行双向改造,双向改造是给传统的单向有线电视网络增加上行通道的过程,双向改造的好坏直接影响到日后开展数据传输业务的效果。
相对于上行通道,前端就是用户,因此必须减少来自于用户端的各种噪声。上行通道的信号是从用户端进入上行回传系统,同时也将自身引入的各种噪声送入上行信道,汇集到一
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起向前端传送,因此,从同轴分配网各用户到光节点,上行通道形成一个“漏斗”,将上行通道的噪声带到光节点,然后通过光纤上行信道,并和光纤信道的噪声一起,一同传至前端。上行通道的噪声比下行通道的噪声复杂得多,严重得多。上行通道的噪声主要有下列三种:
? 热噪声:由有源器件(放大器和接收机)产生,源自电子无规则热运动。 ? 光纤链路噪声:由回传激光器、光纤和前端接受机产生。
? 侵入噪声:是最主要的噪声,主要来自不连续的窄带干扰如短波广播、无线寻呼、业余无线频段、太阳黑子等以及宽频谱干扰如电弧、开关切换、电子点火装置和家用电器,另外分支分配器屏蔽不良或接头脱落、用户盒打开、线路匹配不好和接地不好、没接匹配负载等都会引入侵入噪声。 上行通道侵入噪声特点:
? 噪声分布与频率有关:在5-20MHZ,主要是短波干扰,可超过60dB,20MHZ以上一般只有30dB。
? 在晚上家电使用高峰时噪声最严重,白天和午夜维持在一个相对较低的水平。 ? 还与网络光节点的规模有关,光节点带的用户数越多,侵入机会越多,也与网络所用器材质量(如屏蔽性)有关。
? 主要是从用户家到分支分配器之间、分支分配器到前端之间侵入。 为降低上行通道侵入噪声,通常采取以下措施:
? 减少每个光节点覆盖的用户数,建议不超过500户。
? 减少同轴电缆的长度,从光节点引出的同轴电缆只能作分配线,不能再作为干线。 ? 选择屏蔽性能好的网络器材,如铝管屏蔽物理发泡电缆或网状四层屏蔽物理发泡电缆,入户线可用铝箔高密度编织物理发泡电缆,选用背面后盖焊接的分支器和铝锌合金压铸终端盒,保证低频段具有良好的屏蔽性能。
? 提高网络的施工质量。如电缆弯曲半径要严格按照厂家规定,否则屏蔽系数下降;不用的分支分配端口要用75欧电阻终接;F头要用专用压接钳压接;网络各种接头要紧固;接地要好。
? 对非双向用户端装高通滤波器,隔离上行频段的信号。
? 靠近电视机的3-4M电缆可盘成直径15CM(约5-6圈)之盘,可有效降低脉冲噪声,对入侵噪声也有抑制作用。
由此可以看出,为有效降低上行通道的噪声,必须提高施工工艺,选择质量性能好的器材,此外为了实现回传,还要增加反向光发射机和反向光接收机等反向模块,因此,为了保
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证Cable Modem系统的上行通道质量,需要投入很高的资本支出,这也是制约Cable Modem发展的主要因素之一。 2.上下行通道技术指标
频谱的分布现在主要有两种标准: 美标 上行频段 5-42MHz 模拟和数字电视频段 50-550Mhz 模拟电视 550-750 Mhz 数字电视 欧标 5-65MHz 87-550Mhz 模拟电视 550-750 Mhz 数字电视 下行频段 750-860Mhz 750-860Mhz 2.1上行通道的载波频率与带宽
在5--42/65MHz的频段内,可任选一个固有噪声小、突发噪声少的频带作为上行载波。但一般选择在20MHz以上,最好能选择在40MHZ以上,因为20MHz以下一般噪声较大。可以使用频谱分析仪观察上行频段噪声情况。
按照DOCSIS协议标准,上行载波的频率带宽有5种:200KHz、400KHz、800KHz、1600KHz、3200 KHz,可根据噪声和速率要求选择,频率带宽越宽,速率会越大,但同时也有可能会引入更多的噪声。
2.2上下行通道的调制方式
HFC网络本质上是传输射频载波信号的模拟网络,模拟信号是以频分复用的方式传输的,数字/数据信号必须经过数字载波调制才能在HFC网络中传输。常用的调制方式有多值正交幅度调制MQAM(其中M=2a,当a=2,3,4,5,6,8时,分别对应QPSK,8QAM,16QAM,32QAM,64QAM,256QAM)
上行通道和下行通道的调制方式有所不同:
? 上行通道用QPSK、16QAM,DOCSIS 2.0增加了8QAM、32QAM、64QAM三种上行调制方式
? 下行通道用64QAM、256QAM
如下表所示,不同的调制方式对信噪比的要求不同,频谱带宽越高,调制方式越高,对信噪
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