第4章 HFC與電纜調制解調器

1、第4章 HFC與電纜調制解調器4.1 引言混合光纖/同軸電纜(HFC-Hybrid Fiber/Coax)接入網是一種綜合應用模擬和數(shù)字傳輸技術同軸電纜和光纖技術射頻技術高度分布式智能形的接入網絡,是電信網和有線電視(CATV)網相結合的產物,是將光纖逐漸向用戶延伸的一種新型經濟的演進策略.在某種意義上，HFC是新一代的有線電視網絡。有線電視網絡向HFC的演化，是提供雙向通訊為Cable Modem的使用鋪平道路而邁出的第一步。電纜調制解調器(Cable Moden)是應用于有線電視(CATV)網絡之上,能在線纜上傳送綜合業(yè)務的一項技術,在有線電視網絡內添置電纜調制解調器之后,就建立了強大的數(shù)

2、據(jù)接入網,不僅提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務,還能支持電話業(yè)務.本章將敘述CATV的發(fā)展及現(xiàn)狀,重點介紹新一代的CATV-HFC,還將敘述與電纜調制解調器相關的一些技術和業(yè)務發(fā)展問題.而開發(fā)電纜調制解調器業(yè)務需要CATV運營商付出高昂代價以提供雙向通信.因此,本章將對CATV運行環(huán)境簡要敘述,以及其技術開發(fā)者所面臨的限制.4.2傳統(tǒng)的有線電視網絡CATV網絡是使用屏蔽同軸電纜向家庭發(fā)送清晰且強度相同的電視信號。用高質量的天線塔接收來自空間波或衛(wèi)星的電視頻道，并將它們映射到電纜頻帶。20世紀60年代左右，CATV的使用大大改觀了無線接收的電視信號不理想，而且可選的頻道更多。由于同軸電纜內的電視信號是一個廣播設

3、備所發(fā)送的無線電信號的復制，因此無須對電視機進行任何改動。但是，當時的技術只能夠提供單向的CATV廣播業(yè)務。那時的網絡也是由簡單的分支狀或樹形拓撲結構組建。該業(yè)務的廣播特性允許同軸線的高度共享。一個傳統(tǒng)的有線電視網絡所包括的主要功能塊有：* 有線電視頭端（headend）； * 長距離干線（trunk）； * 放大器； * 饋線（feeder）； * 下引線（drop）。1 頭端有線電視頭端主要負責接收來自各種信號源的電視頻道，如廣播電視臺衛(wèi)星本地社區(qū)節(jié)目和本地信號插入。如圖4.1所示。這種中心控制的頭端利用簡單的分配方法可以為成千上萬的用戶提供服務。為了在地域上覆蓋整個社區(qū)，從頭端出發(fā)的電纜

4、被分離成多個電纜。當電纜在物理上分離之后，信號功率被分配到每個分支，但信號的內容保持不變。2. 干線 高質量的同軸電纜被用作干線。其將信號傳送到分配網絡并最終到達預定的目的地。干線可長達30公里。質量較差的同軸線通常用在分配網絡和下引線部分。3. 放大器當電視信號在電纜內傳輸幾公里到達用戶家中時，會產生衰減。因此必須在設備沿線上使用放大器以恢復信號功率。但在網絡中串接過多的放大器會產生信號失真。這些用于傳統(tǒng)有線電視網絡中的放大器是單向的，當網絡需要升級以提供雙向通信時，就需要用新型的雙向放大器代替。4.饋線饋線有時候被稱為分配網絡。分配網絡（支線/樹）中的同軸電纜通常較短，范圍在24公里之內。

5、5. 下引線下引線通常位于電話柱上，也可埋在地下。通常使用質量較差的同軸線從下引點連接到用戶家里。4.2.2 有線電視發(fā)展現(xiàn)狀及前景 世界范圍內的有線電視網絡運營商,在最近30年內逐漸由CATV運營商轉變?yōu)殡娨晱V播公司,然后又成為信息提供商,但都是把有線電視網絡作為一種單向的廣播媒介.最近,HFC的現(xiàn)代化計劃已經加速,不僅要提供雙向通訊,而且要增加信道容量以適應來自直接廣播衛(wèi)星(DBS)的競爭.這些改進包括在干線上安裝光纖設備,由于減少放大器數(shù)量而改善了信號質量,提高了系統(tǒng)的可靠性,并減少了操作和維護費用.只有具備了以上的先決條件,Cable Modem才具有實際可行性,因為實現(xiàn)雙向工作而需要

6、替換的放大器的數(shù)量減少了,正好滿足了實現(xiàn)高速交互型業(yè)務的需要.在美國,近年來開始重視探索有線電視線路上因特網的新方式。美國有線電視網開始互相整合成為大型網絡。而且,目前美國的有線電視網絡發(fā)展很快,隨著寬帶網絡的發(fā)展涌現(xiàn)出了一批新的電信運營商。以Quest、Level3、Williams Cos等為代表的新興電信公司,干脆直接重新鋪設全國范圍的新光纖,大規(guī)模建設基于IP技術的多業(yè)務通信網。在骨干網層面向傳統(tǒng)電信公司發(fā)起了嚴峻的挑戰(zhàn),爭奪大型商業(yè)用戶市場。由技術變遷所帶來的寬帶網絡的出現(xiàn),創(chuàng)造了許多新的商業(yè)機會。3Com、Cisco、Lucent Technologies、Philips、Sun等

7、提供網絡接入設備的公司,都開始大舉進軍有線電視系統(tǒng)市場。在我國,有線電視線纜本來專供傳輸電視信號之用,但是,專家們也想借助它來通信和上因特網Internet;采用有線電視線纜上網,有兩大優(yōu)勢:第一是"最后一公里"的的帶寬非常高,普通電信網絡的帶寬僅為64K,即使采用非對稱線路環(huán)路系統(tǒng)(ADSL),也只能達到6兆、8兆或10兆;而有線電視的同軸線帶寬卻高達800兆;第二是覆蓋率比電信網更高,目前我國擁有世界上最大的有線電視網,有線電視用戶已超過8000萬戶,電視覆蓋率達87.68%。由此看來,人們通常認為聯(lián)通才是中國電信的競爭對手,這實在是個誤解,應當說,如果我們能夠早日發(fā)掘

8、出有線電視線纜的上網功能,將會使我國8000多萬有線電視用戶都能成為因特網用戶,而這8000萬戶與目前中國電信的1800萬上網用戶相比,后者顯得太少了,因此,實現(xiàn)有線電視線路上網之后,有線電視將成為中國電信最強勁的對手。明天,有線電視的高帶寬被廣泛地用來上網之日,將是中國互聯(lián)網絡產業(yè)突飛猛進之時。 1995年年底,原廣電部開始進行了全國網絡建設的統(tǒng)籌規(guī)劃。在這之前,由于經過二十多年的發(fā)展,總投資達2000億元的20多個省市自治區(qū)有線電視網已經建成,因此,今天廣電總局僅需投入幾億元建立全國廣電光纖主干網,即能將遍布全國各地的有線電視網聯(lián)接起來,從而成為一個總長達13000公里的世界上最大的有線電

9、視網。這個全國性有線電視網的建成,將為我國實現(xiàn)有線電視線上因特網奠定堅實的基礎。為了早日實現(xiàn)有線電視線上網,我國有關部門已經正式批準中國科學院、廣電總局、鐵道部和上海信息港等聯(lián)合組建"中國有線電視網絡集團公司",該公司將利用廣電和鐵道部的光纖網絡,用一年半時間在全國建構一個寬帶數(shù)據(jù)傳輸網絡,推出種類繁多的專業(yè)頻道服務項目,以及數(shù)據(jù)廣播和計算機聯(lián)網等多種增值業(yè)務,作為第一步,將首先在全國選擇15個城市推出"高速因特網示范工程"的運營業(yè)務。1998年4月8日,青島市率先開通了有線電視寬帶多媒體數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng),有線電視用戶可以通過有線電視線路上因特網,有線電視臺

10、安裝了有關的裝置,廣大的有線電視用戶只需在自己的電腦里安裝接受卡和有關的軟件,就可以通過有線電視線接收到因特網上的各種信息,從而成為我國首批非電腦上網用戶。引人矚目的是,這種通過有線電視線路上網的方式,不僅速度快,而且收費低廉,每個月上網費僅十幾元,與普通的電話線上網方式比較,便宜得多,深受用戶青睞。值得一提的是,我國清華大學已經能夠自行制造寬帶多媒體數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)設備系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠充分挖掘我國有線電視網絡極其豐富的頻帶資源,使廣大用戶通過電視上網的美夢成真。該系統(tǒng)只需在有線電視臺安裝前端裝置和有關的服務器,在用戶的電腦上安裝接收卡和有關的軟件,就可以上因特網瀏覽各種信息資源。清華永新信息工程

11、有限公司已經完成了這項新技術的產業(yè)化工作。除了青島市之外,目前北京、上海和濟南等城市也準備繼青島之后推出有線電視上網服務項目。近年來全國各地的有線電視網都在作大規(guī)模改造,長江、珠江三角洲和山東半島等經濟發(fā)達地區(qū)陸續(xù)建立了一些多功能試驗網。有線廣播電視網共有三大類業(yè)務,第一類是基本業(yè)務,即傳輸2040套模擬廣播電視節(jié)目,這類業(yè)務在全國的有線廣播電視網上已經普遍提供了;第二類是擴展業(yè)務,指對特定用戶群的服務,這類業(yè)務正在開展,而且取得了不錯的社會效益和經濟效益;第三類是增值業(yè)務,即數(shù)據(jù)通信服務,這就是目前剛開始推出的數(shù)據(jù)通信服務。我國有線廣播電視網市場前景非常廣闊,將會帶動數(shù)千萬臺電視機頂盒的市場

12、。我國的有線電視領域正處于開發(fā)挖掘階段,其資源還未得到充分利用。專家們一致認為,我國有線電視網的市場潛力非常巨大,應當緊緊抓住這個千載難逢的歷史機遇,大力發(fā)展我國的有線電視網。目前,我國的有線電視業(yè)正在繼續(xù)進行全面的產業(yè)化改造,由國家廣播電影電視總局規(guī)劃建立的全國廣電主干網將各個省市自治區(qū)的有線電視網也將陸續(xù)與全國接通,這使我國有線電視網擁有8000多萬用戶而一躍成為世界上最大的有線電視網,從而為我國廣大電視用戶借助有線電視線路上因特網創(chuàng)造了良好的條件,使上網之路更寬廣。 4.2.3 混合光纖同軸（HFC）接入技術接入網解決最終用戶至信息網的連接問題，其建設正逐步從銅線向光纖擬向數(shù)字化發(fā)展。由

13、于數(shù)量大且要求各異，所需投資大。早在1996年7月，國務院就批準了原郵電部關于利用公用電信網傳送CATV的報告，在政策上指明了電話、計算機、有線電視三網合一的發(fā)展方向。在當前光纖到用戶還不現(xiàn)實的情況下，采用主干線為光纖、接入網為同軸電纜的 HFC系統(tǒng)，能夠將語音、計算機、CATV三者融合在一起，經濟有效地傳送，可以盡早實現(xiàn)CATV、電話、計算機三網合并歸一傳輸。4.2.3.1 HFC的網絡結構 一個典型的HFC網絡主要由三部分構成:饋線網 、配線網和用戶引入線.圖4.2 典型HFC網絡結構1.饋線網所謂饋線網是指前端至光節(jié)點之間的部分,大致對應于CATV網的干線段,其差別僅在于從前端至光節(jié)點采

14、用了專用的無源的直接光連接,即利用一根單模光纖代替?zhèn)鹘y(tǒng)的干線電纜和一連串的有源干線放大器.從結構上看,則相當于利用星型結構代替樹型結構.2.配線網從光節(jié)點至分支點之間的部分稱之為配線網,它類似于傳統(tǒng)CATV網中的樹型同軸電纜網,但其覆蓋范圍已擴大為510KM.3.用戶引入線分支點至各用戶之間的部分叫做用戶引入線,其中分支點中的分支器負責將配線網送來的信號分配給每一個用戶.由于要為用戶話機提供振鈴電流,因而分支器允許交流電源通過引入線,這一點也與傳統(tǒng)的CATV網所用的分支器有所不同.4.2.3.2 HFC系統(tǒng)的工作原理及配置1. 工作原理: HFC基于模擬傳輸方式，綜合接入多種業(yè)務信息，可以實現(xiàn)

15、的主要業(yè)務有電話、模擬廣播電視、數(shù)字廣播電視、點播電視、數(shù)字交互業(yè)務等。HFC系統(tǒng)的頻譜分配為550MHz，用于普通電話業(yè)務；50550MHz用于CATV，可傳輸60100路模擬廣播的PAL制電視信號；550750MHZ用于400路壓縮的數(shù)字通道，其中200路用于點播電視，200路用于交互式業(yè)務；7501000MHz保留作為個人通信用。HFC可以充分利用已敷設的同軸電纜和銅線雙絞線，為用戶提供寬帶業(yè)務，成本較低，傳輸以模擬制式為主體，用戶使用方便，運營、維護和管理費用也較低，因而受到用戶的歡迎，很快就形成了一定的市場規(guī)模。 HFC在干線傳輸中采用光纜作為媒介，應用副載波復用技術，將多路CATV

16、信號調制到一路光信號上，通過光纖傳輸送到光節(jié)點設備。電話信號和各種數(shù)字信號也通過光纖送到光節(jié)點設備。 光節(jié)點設備是HFC接入系統(tǒng)的關鍵部分，它包括一個模擬線性寬帶光接收機、一個下行信號光接收機和一個反向上行信號光發(fā)射機，另外還有一個下行信號的射頻放大器。光節(jié)點設備接收中心局送來的下行光信號，包括各種視頻信號和電話信號，進行光電轉換，并將電話信號和視頻信號合并。光節(jié)點設備通過本身的射頻放大部分，將這種電信號放大后，送往同軸電纜傳給各用戶。在上行方面，光節(jié)點設備接收同軸電纜支路送來的上行信號，將這些電信號變換成光信號，發(fā)往中心局或視頻前端的上行光接收機。 從光節(jié)點設備到用戶是一個傳統(tǒng)的同軸電纜分配

17、網，可以利用一些城市已有的由樹形結構組成的CATV分配網，通過同軸電纜將信號送入網路用戶接口單元（NIU）。根據(jù)情況，NIU可以安置在路邊、高層建筑的某一層或用戶家中，為同軸電纜提供射頻調制器接口，為用戶提供各種信號。NIU接收到同軸電纜送來的混合信號后，將其分為兩路，一路仍用同軸電纜直接送往用戶電視機，另一路被轉換成音頻信號，用雙絞線送至用戶的電話機。每一個用戶接口單元最多可連接60部電話機，為60個用戶提供話音業(yè)務。一個光節(jié)點設備可服務 500個家庭。其工作原理示意圖如下:圖4.3 HFC系統(tǒng)原理示意圖2. 系統(tǒng)配置HFC系統(tǒng)的參考配置如圖4.4所示.其中的綜合業(yè)務單元(ISU)可分成單用

18、戶(H-ISU)和多用戶(M-ISU)兩類,為適合網絡配置的要求,M-ISU一般可分成多個等級.網絡配置中可以同時具有H-ISU和M-ISU,也可以只具有H-ISU或M-ISU.其接口有多種選擇,如二線模擬話音接口、2B+D接口、N*64kbit/s接口、2 084kbit/s接口。而電信業(yè)務和CATV業(yè)務既可以在同一根光纖、也可以在不同的光纖中傳輸，若在同一根光纖中傳輸，可采用波分復用(WDM)方式.如圖4.4所示的結構中，各模塊的功能如下： （1）局端設備的功能包括：對各業(yè)務節(jié)點完成接口功能；將各種業(yè)務射頻信號混合；提供監(jiān)控接口功能；完成電/光變換。（2）光節(jié)點的功能包括：完成電/光變換；

19、將各種業(yè)務射頻信號混合；提供監(jiān)控接口功能；對ISU供電。（3）綜合業(yè)務單元的功能包括：對各業(yè)務終端完成接口功能；提供監(jiān)控接口功能；對電信業(yè)務提供斷電保護。4.2.3.3 HFC的主要特點及局限性HFC網不僅可以提供原有的有線電視業(yè)務，而且可以提供話音、數(shù)據(jù)以及其他交互型業(yè)務。因為有線網的入戶網點已經相當普及，局部地區(qū)甚至超過了電話普及率，所以HFC被認為是通向信息高速公路的捷徑之一。由于我國具有廣闊的寬帶同軸電纜網，給發(fā)展寬帶HFC用戶接入網提供了有利的條件。HFC網是寬帶接入技術中最先成熟和進入市場的，其巨大的帶寬和相對經濟性使其對有線電視公司和新成立的電信公司很具吸引力。從長遠看，HFC網

20、計劃提供的是所謂全業(yè)務網（FSN），用戶數(shù)可以從500戶降到25戶，實現(xiàn)光纖到路邊。最終用戶數(shù)可望降到1戶，實現(xiàn)光纖到家，提供了一條通向定帶通信的新途徑。但其回傳信道的干擾問題仍需妥善解決。目前已有多種解決方案可用，其中比較徹底的方案是所謂的小型光節(jié)點方案。第二種比較好的方案是采用同步碼分多址（SCDMA）技術，此時信號處理增益可達21.5dB，干擾大大減小，系統(tǒng)可以工作在負信噪比條件，可望較好地解決回傳信道的噪聲和干擾問題。HFC的最新發(fā)展趨勢是與DWDM相結合，可以充分利用DWDM的降價趨勢簡化第二樞紐站，將路由器和服務器等移到前端，消除光一射頻一光變換過程，從而簡化了系統(tǒng)，進一步降低了成

21、本。 與傳統(tǒng)的有線網相比，HFC網絡的主要革新在于建立了服務區(qū)（SA）概念。整個網絡可以按照光節(jié)點劃分成一個個服務區(qū)。改造后的HFC可以雙向寬帶傳輸數(shù)字化多媒體信息，可開通VOD和NVOD （準視頻點播）、遠程教學、遠程醫(yī)療、Internet/Intranet高速接入及語音電話等多種新的增值業(yè)務。目前廣電部門正在大力推廣HFC技術。 終端用戶要想通過HFC接入，需要安裝一個用戶接盒（UIB），它可以提供三種連接：使用CATV同軸電線連接到機項盒（STB），然后連接到用戶電視機；使用雙絞線連接到用戶電話機；通過Cable Modem連接到用戶計算機。由于CATV網絡覆蓋范圍已經很廣泛，而且同軸的

22、帶寬比銅線的帶寬要寬得多，因此HFC是一種相對比較經濟、高性能的寬帶接入方案，是光纖逐步推向用戶的一種經濟的演變策略，尤其是在有線電視網絡比較發(fā)達的地區(qū)， HFC是一種很好的寬帶接入方案。但HFC網絡是建立在模擬頻分復用基礎上的,從技術發(fā)展趨勢來看,未來的通信一定是朝著數(shù)字方向發(fā)展,因此HFC網絡將對未來的網絡產生一定的影響.例如,目前HFC系統(tǒng)要將數(shù)字信號通過QAM調制成模擬信號,這顯然與現(xiàn)在廣泛采用的數(shù)字傳輸不相吻合.另外要想在原有單向CATV網絡基礎上改變?yōu)殡p向多業(yè)務網絡,其難度也是相當大的,并存在著以下幾點受限因素:HFC有線電視網的網絡結構在光纖部分多數(shù)采用星形網，在電纜部分則采用樹

23、枝形分配網。這種網絡結構對于有線電視網來說是相當優(yōu)越的。但是對于寬帶高速綜合業(yè)務網，就很不合理。主要原因是有線電視網和綜合業(yè)務網對可靠性要求不同，綜合信息網要求網絡具有很高的可靠性。有線電視網出了故障，造成的后果是部分用戶在某段時間看不好電視節(jié)目。 綜合信息網一旦出了故障而不能及時修復，可能會給用戶造成無可彌補的損失。通信網的可靠性是網絡的生命。為了提高網絡的可靠性，一般采用具有自愈功能的環(huán)形網。如采用星形網，需要有熱備份手段。 在電纜分配網的傳輸通道中，有源器件和無源器件過多，電纜接頭過多，嚴重降低了系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃浴Ｔ诔鞘芯用癯砻軈^(qū)，一個500戶的光節(jié)點，在光節(jié)點之后至少需要一級放大器，中

24、間約有36個分支分配器，十幾個電纜接頭。這些對網絡的可靠性造成很大威脅。 寬帶高速綜合信息網在進行數(shù)據(jù)通信時，對誤碼率要求很高，要求電纜有很高的屏蔽性，需使用無電磁泄漏的電纜連接器。而目前有線電視網使用的器材很多是達不到這個要求的。 在有線電視系統(tǒng)中，分支器的使用是按照下行傳輸廣播電視信號、使用戶得到滿意的電平而選擇分支器型號的，而且為了使用戶看好電視而不互相干擾，要求分支器有良好的反向隔離度。當使用樹枝形分配網上行傳輸信號時，不僅會產生匯聚噪聲，而且上行信號還會產生很大的損耗。若使用的分支器分配器型號不同、上行信號經過分支器數(shù)量不同，則對上行信號產生的損耗也不同，即到達光節(jié)點時各用戶上行信號

25、的電平不同，需要進行較復雜的均衡。 HFC有線電視網中，光纜的傳輸頻帶很寬，而且上下行傳輸是分開使用不同的纖芯;而電纜的傳輸頻帶較窄，而且上下行傳輸是在一根電纜上進行。這樣電纜分配網成了整個傳輸網的瓶頸。一方面很難再提高分配網絡的傳輸頻帶，另一方面光纜的傳輸頻帶不能充分發(fā)揮而造成資源的浪費。 網管問題。在有線電視網中，普遍是沒有使用網絡自動化管理功能的。網絡功能是否正常，一是靠用戶反映情況。二是靠網絡維護管理人員定期巡視監(jiān)測。寬帶綜合信息網是現(xiàn)代化智能型通信網，要求具有極高的可靠性，一定要有自動化網絡管理，對網絡性能、配置、故障、計費等進行全面管理，以提高網絡的服務質量和運行效益。 (7)IE

26、EE的802.14工作組正在制定 HFC物理層和MAC層標準，但HFC目前還沒有統(tǒng)一的國際標準。在我國開展HFC接入，還有一個經營體制的問題，需要打破行業(yè)界限.4.3 電纜調制解調器Cable Modem（線纜調制解調器）是近兩年開始試用的一種超高速Modem，它是利用現(xiàn)成的有線電視（CATV）網進行數(shù)據(jù)傳輸，到現(xiàn)在它已是發(fā)展比較成熟的一種技術，而通過 Cable Modem 和有線電視網的結合訪問 Internet 已成為越來越受業(yè)界關注的一種高速接入方式。4.3.1 Cable Modem 概述由于 CATV 的帶寬是 PSTN（公用交換電話網）根本無法比擬的，因而采用 Cable Mod

27、em 進行數(shù)據(jù)傳輸時的速率自然是普通 Modem 望塵莫及的。那么，通過 Cable Modem 進行數(shù)據(jù)傳輸究竟能達到多高的速度，理論上講 Cable Modem 下載數(shù)據(jù)的峰值速度最高可達到 36Mbps，這比撥號接入方式 56Kbps Modem 的速度至少要高 640 倍，所以從 Internet 下載同樣大小的一個軟件，Cable Modem 與其有著天壤之別。談到 Cable Modem 的產生背景，主要有三個原因：其一，中國的 CATV 網如今已成為世界第一大有線電視網，其用戶已達到 8000多萬，并以每年 500 萬戶的速度增長，全國共有二億多的有線電視觀眾。全國的線路長度已超

28、過 240 萬公里，其中光纖干線已超過 35 萬公里，在一些經濟發(fā)達的沿海城市以及部分省會城市，CATV 網已延伸到千家萬戶，有些地區(qū) CATV 網的普及率甚至可以與 PSTN 平分秋色，而中國真正需要上 Internet 以及進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠脩羧簞t主要集中在這些城市。其二，由于 CATV 網屬于介質共享型，它的布線設計要簡單得多，架設一條同軸電纜（國家廣播電視總局已規(guī)劃建設的全國廣播電視主干網將使各省市有線電視網實現(xiàn)全國連通）即可連接到各家各戶，實現(xiàn)聯(lián)網的成本相對低廉；其三，CATV 網比 PSTN 頻率帶寬高很多，因而很容易達到極高的速率?；谶@幾個條件，加速 Cable Modem 實現(xiàn)

29、大規(guī)模商品化勢在必行，全面普及與推廣指日可待。況且，一些大城市中具備一定規(guī)模的 CATV 網很多已改用光纖- 同軸混合（HFC：Hybrid Fiber Coaxial）網，這更為Cable Modem 接入 Internet 提供了良好的發(fā)展?jié)摿?。鑒于此，CableModemCATV 網將蘊藏著商機無限的發(fā)展前景。Cable Modem 和 CATV 的有機結合使得訪問 Internet 具有諸多特點：。其一，數(shù)據(jù)傳輸速率至少可達到 500Kbps；其二，單位時間內傳輸數(shù)據(jù)量比 PSTN 以及 ISDN 要高得多；其三，可以做到一邊上網，一邊看電視、同時還可以電話聊天，三者同時進行互不干擾；

30、其四，省去了撥號連接時間，開機即可享受高速服務。實際上，Cable Modem 的功能還不止如此，它借助光纖-同軸混合線路還可以成倍提高工作速度。近兩年，隨著 Internet 迅猛發(fā)展和 TCP/IP 協(xié)議不斷改進，使得基于 HFC（Hybrid Fiber Coaxial）結構的 CATV 建立一個寬頻 IP 網開展多媒體業(yè)務將成為未來發(fā)展方向。一級干線以環(huán)路為主，二級干線（從工作站到光節(jié)點）則采用星型結構，每個光節(jié)點可以覆蓋 500- 1500 個用戶群。Cable Modem 的硬件設備投入包括一臺 Cable Modem 和初裝費、調試費（這兩項為一次性收?。┐蠹s在 1200-180

31、0 元之間（各地方掌握不盡相同，Cable Modem 品牌不同價格有所差別）。部分城市還可以采用租用方式，一次性預交一筆保證金，租用期滿后 Cable Modem 歸用戶所有。Cable Modem 與普通的 Modem 相比不僅體積更大，而且設計結構更復雜，它集調制解調器、路由器、加密/解密裝置、網絡接口卡和以太網集線器等于一體。Cable Modem 通過 CATV 進行高速訪問時，常用的連接方式是一端與電腦連接，另一端與 CATV 插座相連。4.3.2 Cable Modem 速率Cable Modem 連接方式可分為兩種：對稱速率型和非對稱速率型。前者的 Data Upload（數(shù)據(jù)

32、上傳）速率和 Data Download（數(shù)據(jù)下載）速率相同，都在500kbps-2Mbps 之間；后者的數(shù)據(jù)上傳速率在 500Kbps-10Mbps 之間，數(shù)據(jù)下載速率為 2Mbps-40Mbps。實際應用時，上傳速率可在 200Kbps-2Mbps 之間任選，下載速率可在 3Mbps-10Mbps 之間任選。由于目前時髦的應用都是非對稱模式，因而非對稱型 Cable Modem 將占主導地位。從實現(xiàn)角度看，Cable Modem 的傳輸機理與 PSTN 上普通 Modem 沒有本質不同，也是屬于典型的共享介質系統(tǒng)，這與其它網絡系統(tǒng)（如以太網）傳輸方式大同小異。4.3.3 Cable Mod

33、em 傳送方式Cable Modem 常見的數(shù)據(jù)傳送方式有兩種：在上傳時采用四相移鍵控（QPSK）方式，在下載時采用正交調幅（QAM64）方式。QAM64 技術是將數(shù)據(jù)信號調制在 6MHz 帶寬的有線電視載波信號上進行傳輸，而不影響鄰近頻段其它有線電視信號正常傳輸。QAM64 的速率最高可達到 36Mbps。由于 Cable Modem 的上傳信道不固定（通常在 5MHz-42MHz 范圍之間），而該頻段內又容易受到包括交流聲（HAM）以及各種交調噪聲（互調噪聲）的干擾，因而為降低噪聲很多廠商在上傳線路中多采用 QPSK 技術，當然這是以降低上傳速率為代價，因而 QPSK 的速率最高只能達到

34、10Mbps。美中不足的是 CATV 網對使用者來說所得到的帶寬往往不固定。當然這與用戶群的分布有直接關系。4.3.4 Cable Modem 存在的問題與發(fā)展狀況任何事物都是一分為二的，盡管 Cable Modem 擁有廉價充裕的帶寬優(yōu)勢，使它具有廣闊的應用前景，但不可否認 Cable Modem 的發(fā)展過程中同樣也面臨著一些困難。談到存在的問題主要有三個方面：其一，由于現(xiàn)有的 CATV 網由于都是單向傳輸數(shù)據(jù)（同軸電纜是按單行道模式設計的），因此只允許信號從有線電視臺傳送到用戶家中，反之則不允許。為了實現(xiàn)接入 Internet 雙向通信（Internet 聯(lián)網是一種雙向傳輸方式，用戶不僅要

35、接收信息，還要傳送信息），就必需用雙路信號放大器替換原有的單路信號放大器，同時還需要在網絡頭端（Headend）安裝 IP 路由器使之達到雙向通信之目的，另外還要求至少應是"光纖-同軸混合"線路（HFC：Hybrid Fiber Coaxial），這樣改造肯定會花去有線電視臺的一大筆資金，至于如何分攤這是個需要協(xié)調的問題。其二，由于 Cable Modem 搭載的 HFC 模式采用的是簡單地將幾個節(jié)點連在一起形成一個粗糙的總線型網絡結構，這就意味著網絡用戶同樣要和鄰居分享有限的帶寬，如果你正上網的同時有人在收看有線電視，那么你的速度也會被拖下來。為改進這種可靠性不高的毛病，

36、如今很多都改用星型結構。即便如此，為了兼顧現(xiàn)有的有線電視服務，多數(shù)情況下 CableModem 的傳輸速率只能達到一少半。其三，CATV 網雖然廣泛分布在各類住宅小區(qū)，但是目前真正需要上Internet 的用戶則集中在高等學校、科研院所周邊的密集型住宅小區(qū)，這就導致分布不均勻矛盾突出。這個矛盾一時半會還真難以解決。而這三個方面問題，正是導致 Cable Modem 尚沒有大面積推廣的重要原因。另外，多種功能相似的網絡系統(tǒng)相互滲透，因而不可避免的要面對 ISDN、ADSL 等技術的激烈競爭。Cable Modem技術是在混合光纖同軸網（HFC）上發(fā)展起來的。由于有線電視的普及，同軸電纜基本已經入

37、戶?；谶@一有利條件，有線電視公司推出了基于光纖和同軸電纜混合網絡的接入技術HFC。同電信部門爭奪接入市場。HFC出現(xiàn)的初期主要致力于傳統(tǒng)話音業(yè)務的傳送。但是，隨著許多地方試驗的相繼失敗，目前有線電視運營者已經放棄在HFC上傳送傳統(tǒng)話有業(yè)務，轉向Cable Modem，在HFC上進行數(shù)據(jù)傳輸，提供Internet接入，爭奪寬帶接入市場。 目前商用化的Cable Modem所采用的標準都是由多媒體電纜網絡系統(tǒng)（MCNS）組織制定的關于在HFC上傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務的一系列標準。該標準組織的成員多是有線電視運營商，其制定標準的目的是以最低的成本和最短的時間把產品投放市場，因此該組織制定的標準力圖降低技術復雜度和成本。目前，支持MCNS制定的標準的廠商有：ADC