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文檔簡介
1、目前應(yīng)用的比較廣泛的是基于有線電視網(wǎng)絡(luò)的Cable Modem系統(tǒng),其基本架構(gòu)如圖2所示。有線電視網(wǎng)絡(luò)通過Cable Modem終端系統(tǒng)(CMTS)與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接。用戶通過二路分離器將從CMTS得到的信號分為兩路,一路直接接到用戶的電視機(jī)中用于用戶觀看有線電視節(jié)目,另一路連接到用戶的Cable Modem上,通過Cable Modem調(diào)制解調(diào)與用戶的計算機(jī)連接,用戶可以使用計算機(jī)通過Cable Modem瀏覽互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。 在這種工作模式下,Cable Modem通過正交調(diào)幅(QAM)的方式調(diào)制解調(diào)信號,通過有線電視同軸電纜上和下載數(shù)據(jù)。這種技術(shù)實際上是從有線電視同軸電纜的模擬信號帶寬中分離出6M
2、Hz作為載頻建立下行通道。根據(jù)采用的調(diào)制方式的不同以不同的速度傳輸數(shù)據(jù)。Cable Modem一般采用的是64-QAM和256-QAM兩種調(diào)制方式,其特性如表1。調(diào)制方式信道帶寬信號碼率(sym/sec)理想傳輸速率(b/s)實際傳輸速率(b/s)64-QAM6MHz5.057M30.34M27M256-QAM6MHz5.361M42.88M38M 同樣,為了抑制上行的噪聲積累,一般采用16-QAM或者QPSK 調(diào)制方式。其特性如表2所示:信號碼率 (sym/sec)信道帶寬16-QAM理想 傳輸速率(b/s)16-QAM實際 傳輸速率(b/s)QPSK理想 傳輸速率(b/s)QPSK實際 傳
3、輸速率(b/s)160k0.2MHz0.64MHz0.6MHz0.32MHz0.3MHz320K0.4MHz1.28MHz1.2MHz0.64MHz0.6MHz640K0.8MHz2.56MHz2.3MHz1.28MHz1.2MHz1280K1.6MHz5.12MHz4.6MHz2.56MHz2.3MHz上行符號速率(Ksps)QPSK數(shù)據(jù)速 率(kbps)16QAM數(shù)據(jù)速率(kbps)所用帶(KHz)16032064020032064012804006401280256080012802560512016002560512010243200由此可以看出這種工作模式其本質(zhì)就是利用現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡(luò)
4、帶寬來傳遞互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。在這種模式下工作時,Cable Modem終端系統(tǒng)(CMTS)在整個系統(tǒng)中起到非常重要的作用,它不但是Cable Modem的控制中心,而且它還是有線電視網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的接口部分。用戶通過CMTS與互連網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)。 CMTS結(jié)構(gòu)如圖3所示。它其實與一般的互聯(lián)網(wǎng)接入方案沒有太大的區(qū)別,系統(tǒng)包括路由器、以太網(wǎng)交換機(jī)、用戶賬號管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)緩存服務(wù)器。但與一般的互聯(lián)網(wǎng)接入方案不同的是,它增加了Cable modem控制服務(wù)器和將與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)交互的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為RF信號并嵌入有線電視信號的部分。 這種工作方式所帶來的好處是顯而易見的,有線電視用戶不用鋪設(shè)新的數(shù)據(jù)通道,利用現(xiàn)有的有線
5、電視線路,即可以與互連網(wǎng)絡(luò)交互數(shù)據(jù)。并且根據(jù)表1所示,用戶使用時的數(shù)據(jù)下載速率和現(xiàn)有的DSL、LAN等寬帶接入方案不相上下。用戶甚至可以無需繳納網(wǎng)絡(luò)使用費用,當(dāng)然這要取決于有線電視網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商是否愿意提供這項服務(wù)。但這種工作方式的缺點正如表2所示,由于信噪比的原因,數(shù)據(jù)上行的速度就遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于數(shù)據(jù)下行的速度。這從以瀏覽為主的用戶而言并不是什么問題,但對一些需要大量上傳數(shù)據(jù)的用戶而言這種接入方式就不是很理想了。 基于同樣的工作原理,有些廠商已經(jīng)開發(fā)出應(yīng)用微波或衛(wèi)星傳輸互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的產(chǎn)品??捎玫乃俾史秶八玫膸捠居诒?目前應(yīng)用的比較廣泛的是基于有線電視網(wǎng)絡(luò)的Cable Modem系統(tǒng),其基本架構(gòu)如圖
6、2所示。有線電視網(wǎng)絡(luò)通過Cable Modem終端系統(tǒng)(CMTS)與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接。用戶通過二路分離器將從CMTS得到的信號分為兩路,一路直接接到用戶的電視機(jī)中用于用戶觀看有線電視節(jié)目,另一路連接到用戶的Cable Modem上,通過Cable Modem調(diào)制解調(diào)與用戶的計算機(jī)連接,用戶可以使用計算機(jī)通過Cable Modem瀏覽互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。 在這種工作模式下,Cable Modem通過正交調(diào)幅(QAM)的方式調(diào)制解調(diào)信號,通過有線電視同軸電纜上和下載數(shù)據(jù)。這種技術(shù)實際上是從有線電視同軸電纜的模擬信號帶寬中分離出6MHz作為載頻建立下行通道。根據(jù)采用的調(diào)制方式的不同以不同的速度傳輸數(shù)據(jù)。Cable
7、 Modem一般采用的是64-QAM和256-QAM兩種調(diào)制方式,其特性如表1。調(diào)制方式信道帶寬信號碼率(sym/sec)理想傳輸速率(b/s)實際傳輸速率(b/s)64-QAM6MHz5.057M30.34M27M256-QAM6MHz5.361M42.88M38M 同樣,為了抑制上行的噪聲積累,一般采用16-QAM或者QPSK 調(diào)制方式。其特性如表2所示:信號碼率 (sym/sec)信道帶寬16-QAM理想 傳輸速率(b/s)16-QAM實際 傳輸速率(b/s)QPSK理想 傳輸速率(b/s)QPSK實際 傳輸速率(b/s)160k0.2MHz0.64MHz0.6MHz0.32MHz0.3
8、MHz320K0.4MHz1.28MHz1.2MHz0.64MHz0.6MHz640K0.8MHz2.56MHz2.3MHz1.28MHz1.2MHz1280K1.6MHz5.12MHz4.6MHz2.56MHz2.3MHz 由此可以看出這種工作模式其本質(zhì)就是利用現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡(luò)帶寬來傳遞互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。在這種模式下工作時,Cable Modem終端系統(tǒng)(CMTS)在整個系統(tǒng)中起到非常重要的作用,它不但是Cable Modem的控制中心,而且它還是有線電視網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的接口部分。用戶通過CMTS與互連網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)。 CMTS結(jié)構(gòu)如圖3所示。它其實與一般的互聯(lián)網(wǎng)接入方案沒有太大的區(qū)別,系統(tǒng)包括路由
9、器、以太網(wǎng)交換機(jī)、用戶賬號管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)緩存服務(wù)器。但與一般的互聯(lián)網(wǎng)接入方案不同的是,它增加了Cable modem控制服務(wù)器和將與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)交互的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為RF信號并嵌入有線電視信號的部分。 這種工作方式所帶來的好處是顯而易見的,有線電視用戶不用鋪設(shè)新的數(shù)據(jù)通道,利用現(xiàn)有的有線電視線路,即可以與互連網(wǎng)絡(luò)交互數(shù)據(jù)。并且根據(jù)表1所示,用戶使用時的數(shù)據(jù)下載速率和現(xiàn)有的DSL、LAN等寬帶接入方案不相上下。用戶甚至可以無需繳納網(wǎng)絡(luò)使用費用,當(dāng)然這要取決于有線電視網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商是否愿意提供這項服務(wù)。但這種工作方式的缺點正如表2所示,由于信噪比的原因,數(shù)據(jù)上行的速度就遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于數(shù)據(jù)下行的速度。這從以瀏覽為主的用
10、戶而言并不是什么問題,但對一些需要大量上傳數(shù)據(jù)的用戶而言這種接入方式就不是很理想了。 基于同樣的工作原理,有些廠商已經(jīng)開發(fā)出應(yīng)用微波或衛(wèi)星傳輸互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的產(chǎn)品。 圖4所示為應(yīng)用衛(wèi)星系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。用戶和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商采用廉價的電信線路(例如電話線、無線電)連接,用戶利用此線路通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商向INTERNET發(fā)出請求。INTERNET響應(yīng)后,通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商將數(shù)據(jù)經(jīng)過調(diào)制后傳輸給衛(wèi)星信號發(fā)射設(shè)備。衛(wèi)星信號通過通訊衛(wèi)星傳輸給用戶端的衛(wèi)星信號接收設(shè)備。調(diào)制解調(diào)設(shè)備將接收到的衛(wèi)星信號解調(diào)后得到數(shù)據(jù)再傳送給請求數(shù)據(jù)的用戶使用。利用衛(wèi)星信號,可以給用戶提供寬帶的接入方式。 在
11、這種工作模式中,可以明顯看出上行數(shù)據(jù)速度和下行數(shù)據(jù)速度是不平衡的,我們甚至可以認(rèn)為這只是一個單向下行的接入方式,而且這種工作模式占用衛(wèi)星線路的資源。但是這種工作方式非常適用于地形條件惡劣的地區(qū),如山區(qū)、極地等不適合鋪設(shè)高速數(shù)據(jù)線路的地區(qū)。另外,它還適用于海上作業(yè)等許多的移動目標(biāo)接收數(shù)據(jù)。如果我們將數(shù)據(jù)嵌入衛(wèi)星轉(zhuǎn)播的電視信號之中,在用戶衛(wèi)星信號接收解碼后使用類似于Cable Modem 的調(diào)制解調(diào)設(shè)備接收數(shù)據(jù)。那么它對于衛(wèi)星電視用戶來說將更加節(jié)省資源。 利用微波系統(tǒng)傳輸INTERNET網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的方式與上面介紹的利用衛(wèi)星系統(tǒng)的方式基本相同,只是使用微波發(fā)射接收設(shè)備替代衛(wèi)星信號發(fā)送接收設(shè)備。二者的工
12、作原理是完全一致的。 以上介紹了在電視技術(shù)領(lǐng)域和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域數(shù)據(jù)交互的幾種技術(shù),下面我們要介紹在電視技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)據(jù)交互技術(shù),即所謂的交互電視。但通過分析我們將會看到上面介紹的這幾種技術(shù)在交互電視技術(shù)領(lǐng)域中所起到的作用。(待續(xù))本文主要介紹了 HFC雙向傳輸系統(tǒng)中的 CM和CMTS數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、工作原理、接入方式、電平調(diào)整和設(shè)備的選型。并對它們在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用及傳輸過程做了簡要介紹,還對CM在傳輸中的技術(shù)問題進(jìn)行了探討。 1 綜 述 廣播電視新技術(shù)的不斷更新和發(fā)展,加速了我國有線電視系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),HFC光纖電纜混合網(wǎng)的傳輸技術(shù)目前已成為世界各國的主流,如何把HFC建成高速寬帶多媒
13、體雙向傳輸網(wǎng)絡(luò)是各大有線臺正在實施和考慮的問題。因為HFC光纖電纜混合網(wǎng)采用的是模擬技術(shù)來傳送有線電視,要想達(dá)到傳輸數(shù)字信號的目的,就要進(jìn)行寬帶調(diào)制,也就是要采用 Cable Modem電纜調(diào)制解調(diào)器的傳輸技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)字信號的傳遞工作。而雙向傳輸中的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備CMTS和Cable Modem在網(wǎng)絡(luò)中占主導(dǎo)作用,對它們的熟悉和了解以及在網(wǎng)絡(luò)中如何應(yīng)用好數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備非常重要,因此對 Cable Modem和CMTS所執(zhí)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工作原理、接入方式、設(shè)備選型以及在網(wǎng)絡(luò)運行中電平的調(diào)整等方面問題做了介紹,并對傳輸中的技術(shù)問題進(jìn)行了討論。 2Cable Modem的傳輸標(biāo)準(zhǔn)和頻率配置 21 傳輸標(biāo)
14、準(zhǔn) 國際電聯(lián)電信標(biāo)準(zhǔn)部1999年3 月通過了J112建議(DOCSIS:交互式有線電視業(yè)務(wù)傳輸系統(tǒng)),基于 DOCSIS VI. 0、DOCSIS Vl.l標(biāo)準(zhǔn)的Cable Modem(以下簡稱CM)系統(tǒng),下行采用 64QAM或 256QAM調(diào)制方式;上行采用 QPSK16QAM調(diào)制方式。CM在一個6MHz(NTSC)或8MHz(PALD)的寬帶中,若采用64QAM調(diào)制,其下行傳輸速率能達(dá)到 40Mbps;在1.8MHz的帶寬時,當(dāng)采用 QPSK16QAM調(diào)制技術(shù)時,它的下行傳輸速率大約為10Mbps;上行速率可達(dá)到5.12Mbps,但是它的上、下行帶寬均為用戶共享。 CM提供的速率是非對稱的
15、。下行信道是連續(xù)的,數(shù)據(jù)流以信元或者打包的方式來進(jìn)行信息的傳輸,它可根據(jù)數(shù)據(jù)流信元或者數(shù)據(jù)包信息中的地址信息來認(rèn)可某個終端來接收數(shù)據(jù),而上行數(shù)據(jù)和信通需一個媒體接入控制,用于形成和控制用戶數(shù)據(jù)包或信元進(jìn)入公用信道。 以上調(diào)制方式采用RS編碼技術(shù)進(jìn)行前向到錯,上行信號的傳輸采用 QPSK16QAM調(diào)制技術(shù),能大幅度提高系統(tǒng)的抗干擾能力,而且能有效的使脈沖干擾的持續(xù)時間較短,一般情況下只能造成一段碼流的誤碼率增高。 22 頻率配置 根據(jù)GYT106廣播電視技術(shù)規(guī)范行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,565MHz為上行頻率配置;6587MHz為過渡頻率帶;87108MHz為調(diào)頻廣播范圍;1081000MHz為模擬、數(shù)字、
16、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)下行帶寬。根據(jù)IEEE80214F規(guī)定,545MHz為CM的上行頻率配置,50450MHz用于傳輸下行模擬信號,450750MHz用于數(shù)字傳輸。由此可見CM有豐富的頻率帶寬資源,當(dāng)信息量的需求越來越大時,它將顯示自己獨特的優(yōu)勢,是電信網(wǎng)無法比擬的。 3 CMTS和 Cable Medem在雙向傳輸中的作用 31CMTS CMTS是電纜調(diào)制解調(diào)器的頭端設(shè)備,它能對終端設(shè)備CM進(jìn)行認(rèn)證、配置和管理,它還能為CM提供連接IP骨干網(wǎng)和Internet的通道,而且CM能在客戶端和HFC網(wǎng)絡(luò)之間提供透明的IP傳輸通道。HFC多媒體寬帶可利用CM來進(jìn)行IP傳輸,它的基本傳輸模式是:發(fā)送下行和接收上行
17、數(shù)據(jù)信號,能給用戶提供高速因特網(wǎng)和PC網(wǎng),能完成有線電視網(wǎng)絡(luò)的路由連接。CMTS能提供100Mbps的端口與計算機(jī)局域網(wǎng)的交換機(jī)相連,把HFC寬帶網(wǎng)、省網(wǎng)、國家光纖干線網(wǎng)聯(lián)接。 CMTS和CM有兩種標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口,CMTS設(shè)備設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)用于連接以大網(wǎng)的交換機(jī)、10100Mbps以太網(wǎng)接口或 ATM的OC3接口、路由器或者ATM交換機(jī)。CMTS還沒有RF接口,RF又分為上行RF和下行RF通道,一般情況下它的下行通道的速率分別為10Mbps和37Mbps。 32CM CM是用戶終端數(shù)字接收設(shè)備,稱電纜調(diào)制解調(diào)器,它能承載516個用戶,也可為單獨用戶使用,它負(fù)責(zé)接收CMTS送來的下行數(shù)據(jù)信息,并把接收
18、的信息調(diào)制成用戶所需的信號,CM還具備路由器和網(wǎng)橋功能。與CM相聯(lián)的終端設(shè)備就是PC機(jī),CM分內(nèi)置和外置式兩種,內(nèi)置式CM通過PCI接口與PC機(jī)相連,外置式CM可通過串行接口或以太網(wǎng)接口與PC機(jī)相連。 CM的網(wǎng)絡(luò)接口分別為 RF 和 CPE(Customer Premise Equipment)接口,傳輸上行數(shù)據(jù)時都要通過這兩個接口,如果采用電話回傳,CM就只有下行數(shù)據(jù)通過RF接口;而 CPE網(wǎng)絡(luò)接口主要是連接用戶PC機(jī)和本地以太網(wǎng)的USB標(biāo)準(zhǔn)接口,其速率可達(dá)10Mbps,CPE是終端用戶的前提設(shè)備,它由PC機(jī),網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)等組成,除此之外為適合更多的功能,CM還應(yīng)具備 IP、Telephone
19、的電話接口,這樣用戶可通過HFC網(wǎng)絡(luò)開展電話通話業(yè)務(wù)。 33CMTS 和 CM 的應(yīng)用 CMTS 和 CM 配合在一起可在 HFC 網(wǎng)絡(luò)中展開音、視頻會議、網(wǎng)上炒股,打 IP(IP Telephone)電話、遠(yuǎn)程教育、網(wǎng)上雙向游戲;還能提供快速Internet的接入、瀏覽、發(fā)電子郵件和開展網(wǎng)上購物;由 CMTS 和 CM 構(gòu)成的有線數(shù)據(jù)系統(tǒng)能開展和提供多項目的服務(wù)功能,如 IP 過濾器、防欺詐特性、服務(wù)級別、HFC靜態(tài)路徑服務(wù);除此之外還能開展工商、行政、稅務(wù)、銀行、教育、證券等項目的服務(wù)工作。 由于 CMTS 為頭端設(shè)備,它可覆蓋整個網(wǎng)絡(luò),可設(shè)在前端機(jī)房,也可設(shè)在分中心或者片區(qū)光節(jié)點,這要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)擁有用戶的多少來考慮,CMTS能在有線電視網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)之間起到網(wǎng)關(guān)的作用。每臺 CM都擁有一個48位的物理地址外,還有一個 14 位的服務(wù)標(biāo)識(Service ID),并由 CMTS 分配,每個服務(wù)標(biāo)識對應(yīng)一種服務(wù)類型,通過服務(wù)標(biāo)識在 CM 與
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