CMTS Cable Modem Termination System 線纜調(diào)制解調(diào)器端接系統(tǒng)
CMTS Centralized Maintenance Test System 集中式維護測試系統(tǒng)
1. Cable Modem Termination System -- 線纜調(diào)制解調(diào)器端接系統(tǒng)
2. Centralized Maintenance Test System -- 集中式維護測試系統(tǒng) 1.CMTS(Cable Modem Termination Systems)
1網(wǎng)絡(luò)速度的現(xiàn)狀
今天，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展為我們提供了更大的發(fā)展空間和機會。但網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度也越來越成為利用網(wǎng)絡(luò)自身發(fā)展的障礙。一系列新的Internet服務(wù)，包括提供音頻、視頻流，本地信息服務(wù)(社區(qū)資訊和服務(wù))，視頻點播以及其他大量網(wǎng)上服務(wù)，都受制于網(wǎng)絡(luò)速度而得不到廣泛應(yīng)用。甚至WWW(Word Wide Web，萬維網(wǎng)，字面意思是“世界范圍的網(wǎng)絡(luò)”)得到了一個無奈的外號：“World Wide Wait”(世界范圍的等待)。一字之差，卻反映出人們的無奈、需要和期待。于是，人們開始競相研究各種Internet寬帶接入技術(shù)。比如ISDN(Integrated Service Digital Network，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，俗稱“一線通”)，ADSL(非對稱數(shù)字用戶線)，DSL(Digital Subscriber Loop，數(shù)字用戶環(huán)路)，ATM(幀中繼)等。本文介紹的是另一種解決方案：利用Cable Modem(電纜調(diào)制解調(diào)器)將電腦接入有線電視網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)操作，包括時下熱門的Internet接入(Internet接入方式:
1.PSTN撥號: 使用最廣泛
PSTN（Published Switched Telephone Network，公用電話交換網(wǎng)）
2.ISDN撥號：通話上網(wǎng)兩不誤
ISDN(Integrated Service Digital Network，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))
3.DDN專線: 面向集團企業(yè)
DDN是英文Digital Data Network的縮寫
4.ADSL: 個人寬帶流行風(fēng)
ADSL(Asymmetrical Digital Subscriber Line，非對稱數(shù)字用戶環(huán)路)
5.VDSL: 更高速的寬帶接入
VDSL比ADSL還要快。
6.Cable-modem: 用于有線網(wǎng)絡(luò)
Cable-Modem(線纜調(diào)制解調(diào)器)
7.無源光網(wǎng)絡(luò)接入: 光纖入戶
PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)是一種點對多點的光纖傳輸和接入技術(shù)
8.LMDS接入: 無線通信
這是目前可用于社區(qū)寬帶接入的一種無線接入技術(shù)
9.LAN:技術(shù)成熟成本低
LAN方式接入是利用以太網(wǎng)技術(shù)，采用光纜 雙絞線的方式對社區(qū)進行綜合布線)。Cable Modem的上行帶寬可達10MHz，下行帶寬可達35MHz。
2有線電視網(wǎng)的資源潛力
我國的有線電視網(wǎng)雖然沒有得到國家投資，但卻依靠自身力量發(fā)展起來了。目前它的覆蓋范圍比電信網(wǎng)還廣，已經(jīng)建成12989km的國家級干線光纜網(wǎng)絡(luò)，在許多地方已建成光纜和同軸電纜混合網(wǎng)，聯(lián)通全國22個省、市、自治區(qū)。截至1998年底，有線電視用戶超過7000萬戶。從用戶數(shù)量看，我國擁有世界上最大的有線電視網(wǎng)絡(luò)。
目前我國有線電視網(wǎng)有兩大優(yōu)勢：最后“一公里”帶寬很寬；覆蓋率高于電信網(wǎng)。電信網(wǎng)形成時，只是為了一個業(yè)務(wù)，那就是打電話，而打電話只要求64kHz的帶寬。所以整個網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計也就局限于這64kHz，包括入戶的雙絞線。這樣一來，電信網(wǎng)的“最后一公里”就成了瓶頸，限制了網(wǎng)絡(luò)速度的提高。盡管電信采取了IDSM、ADSL，目前帶寬可以做到10MHz、8MHz、6MHz，但在當(dāng)前價位上提高的余地不大。再往前走，成本將非常高。而CATV(有線電視)的同軸電纜的帶寬很容易可以做到800MHz，就現(xiàn)在的帶寬需求而言，CATV網(wǎng)的最后“一公里”是暢通的。
由于有線電視網(wǎng)當(dāng)初是用于廣播式的電視傳播，也就是說，是單向的，所以若要用于電腦網(wǎng)絡(luò)，則必須對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)前端和用戶端進行改造，使之具有雙向傳輸功能。
總的來說，有線電視網(wǎng)相對于電信網(wǎng)絡(luò)具有以下優(yōu)勢：
——高傳輸速率；
——線路始終通暢(不用撥號，沒有忙音)；
——多用戶使用一條線路(包括完整的電視信號)；
——不占用公用電話線；
——提供真正的多媒體功能。
3Cable Modem的原理和使用
31什么是Cable Modem
Cable Modem名為電纜調(diào)制解調(diào)器，又名線纜調(diào)制解調(diào)器。它是近幾年隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的擴大而發(fā)展起來的，主要用于有線電視網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸。
Cable Modem與以往的Modem在原理上都是將數(shù)據(jù)進行調(diào)制后在Cable(電纜)的一個頻率范圍內(nèi)傳輸，接收時進行解調(diào)。其傳輸機理與普通Modem相同，不同之處在于它是通過有線電視的某個傳輸頻帶進行調(diào)制解調(diào)的。而普通Modem的傳輸介質(zhì)在用戶與交換機之間是獨立的，即用戶獨享通訊介質(zhì)。Cable Modem屬于共享介質(zhì)系統(tǒng)，其它空閑頻段仍然可用于有線電視信號的傳輸。
Cable Modem徹底解決了由于聲音圖像的傳輸而引起的阻塞，其傳輸速率上行已達10Mbit/s以上，下行傳輸速率更高。而傳統(tǒng)的Modem雖然已經(jīng)開發(fā)出傳輸速率為56Kbit/s的產(chǎn)品，但其理論傳輸極限為64Kbit/s，再想提高已不大可能。
Cable Modem也是組建城域網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備，光纖同軸電纜混合網(wǎng)(HFC)主干線用光纖，光結(jié)點小區(qū)內(nèi)用樹枝型總線同軸電纜網(wǎng)連接用戶，其傳輸頻率可達550/750MHz。在HFC網(wǎng)中傳輸數(shù)據(jù)就需要使用Cable Modem。
我們可以看出，Cable Modem是未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必備之物，但是，目前尚無Cable Modem的國際標(biāo)準(zhǔn)，各廠家產(chǎn)品的傳輸速率均不相同，因此，高速城域網(wǎng)寬帶接入的組建還有待于Cable Modem標(biāo)準(zhǔn)的出臺。
32Cable Modem技術(shù)原理
Cable Modem從下行的模擬信號中劃出6MHz頻帶，將信號轉(zhuǎn)化為符合以太網(wǎng)協(xié)議的格式，與電腦實現(xiàn)通訊。用戶需要給電腦配置以太網(wǎng)卡和相應(yīng)的網(wǎng)卡驅(qū)動程序。
同軸電纜中的6MHz頻帶用于提供數(shù)據(jù)通訊。電視和電腦可以同時使用，互不影響。
射頻信號在用戶和前端之間沿同軸電纜上行或下行。上行和下行信號共享6MHz頻帶，但是調(diào)制在不同的載波頻率上，以避免相互干擾。
321物理層
下行通道的頻率范圍為88～860MHz，每個通道的帶寬為6MHz(NTSC 6 G-MHz，PAL 8MHz)，采用64QAM或256QAM調(diào)制方式，對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸速率為30342Mbit/s或42884Mbit/s。上行通道的頻率范圍為5～65MHz，每個通道的帶寬可為200、400、800、1600、3200kHz，采用QPSK或16QAM調(diào)制方式，對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸速率為320～5120Kbit/s或640～10240Kbit/s。上行通道的帶寬可根據(jù)所需的數(shù)據(jù)傳輸速率設(shè)定。在同樣的帶寬內(nèi)，QPSK調(diào)制的速率比16QAM調(diào)制方式低，但其抗干擾性能好，適用于噪聲干擾較大的上行通道，而16QAM調(diào)制適用于信道質(zhì)量好且要求高速傳輸數(shù)據(jù)的場合。在CMTS設(shè)備中，為了減小上行通道的干擾，一個下行通道一般對應(yīng)多個不同頻率的上行通道，CMTS設(shè)備根據(jù)信道的噪聲狀況自動跳頻到干擾較小的通道，而用戶察覺不到該跳頻過程。
322媒體通路控制層MAC(Media Access Control Layer)和邏輯鏈接控制層LLC(Logical Link Control Layer)這兩個協(xié)議層規(guī)定了不同信號和用戶怎樣共享公共帶寬。由于目前還沒有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，故不同的Cable Modem廠家采用不同的協(xié)議，較常見的協(xié)議有：用于以太網(wǎng)的公共CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection，載波復(fù)用通路/沖突檢測)和先進的ATM(Asynchronous Transfer Mode，異步傳輸模式)協(xié)議。這些協(xié)議都可以有效地使用上行通道，可以根據(jù)需要分配帶寬，保證通訊質(zhì)量。
323有線電視前端
在上行方向，Cable Modem從電腦接收數(shù)據(jù)包，把它們轉(zhuǎn)換成模擬信號，傳送給網(wǎng)絡(luò)前端設(shè)備。該設(shè)備用于分離出數(shù)據(jù)信號，轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)包，并傳送給Internet服務(wù)器。同時該設(shè)備還可以剝離出語音(電話)信號，并傳送給交換機。
33Cable Modem系統(tǒng)的配置、使用和管理
Cable Modem和前端設(shè)備的配置是分別進行的。Cable Modem有用于配置的Consol接口，可通過VT終端或Win9x的超級終端程序進行設(shè)置。
Cable Modem加電工作后，首先自動搜索前端的下行頻率，找到下行頻率后，從下行數(shù)據(jù)中確定上行通道，與前端設(shè)備CMTS建立連接，并交換信息，包括上行電平數(shù)值、動態(tài)主機配置協(xié)議(DHCP)和小文件傳送協(xié)議(TFTP)服務(wù)器的IP地址等。Cable Modem具有在線功能，即使用戶不使用，只要不切斷電源，就與前端始終保持信息交換，用戶可隨時上線。 Cable Modem具有記憶功能，在斷電后再次上電時，使用斷電前存儲的數(shù)據(jù)與前端進行信息交換，可快速地完成搜索過程。
從上述可看出，在實際使用中，Cable Modem一般不需要人工配置和操作。如果進行了設(shè)置，例如改變了上行電平數(shù)值，則會在信號交換過程中自動設(shè)置到CMTS指定的合適數(shù)值上。
每一臺Cable Modem在使用前，都需在前端登記，在TFTP服務(wù)器上形成一個配置文件。一個配置文件對應(yīng)一臺Cable Modem，其中含有設(shè)備的硬件地址，用于識別不同的設(shè)備。Cable Modem的硬件地址標(biāo)示在產(chǎn)品的外部，有RF和以太網(wǎng)兩個地址。TFTP服務(wù)器的配置文件需要地址。有些產(chǎn)品的地址需通過Consol接口聯(lián)機后才能讀出。對于只標(biāo)示一個地址的產(chǎn)品，該地址為通用地址。
前端CMTS是管理控制Cable Modem的設(shè)備，其配置可通過Consol接口或以太網(wǎng)接口完成。通過Consol接口的配置與Cable Modem配置類似，以行命令的方式逐項進行，而通過以太網(wǎng)接口的配置，需使用廠家提供的專用軟件。
CMTS的配置內(nèi)容主要有：下行頻率、下行調(diào)制方式、下行電平等。下行頻率在指定的頻率范圍內(nèi)可以任意設(shè)定，但為了不干擾其它頻道的信號，應(yīng)參照有線電視的頻道劃分表選定在規(guī)定的頻點上。調(diào)制方式的選擇應(yīng)考慮信道的傳輸質(zhì)量。此外，還必須設(shè)置DHCP、TFTP服務(wù)器的IP地址，CMTS的IP地址等。
上述設(shè)置完成后，如果中間的線路無故障，信號電平的衰減符合要求，則啟動DHCP、TFTP服務(wù)器，就可以在前端和Cable Modem間建立正常的通信通道。
一般地說，CMTS的下行輸出電平為110～121dBμV，接收的輸入電平為44～86-dBμV；Cable Modem接收的電平范圍為45～75dBμV；上行信號的電平為68～118dBμV(QPSK)或68～115dBμV(16QAM)。上下行信號在經(jīng)過HFC網(wǎng)絡(luò)傳輸衰減后，電平數(shù)值應(yīng)滿足這些要求。
CMTS設(shè)備中的上行通道接口和下行通道接口是分開的，使用時需經(jīng)過高低通濾波器混合為一路信號，再送入同軸電纜。在實際使用中，也可用分支分配器完成信號的混合，但對CMTS設(shè)備內(nèi)部的上下行通道的干擾較大。
在CMTS和Cable Modem間的通道建立后，可使用簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)進行網(wǎng)絡(luò)管理。SNMP是一個通用的網(wǎng)絡(luò)管理程序，對于不同廠家的CMTS和Cable Modem設(shè)備，需將廠家提供的管理信息庫(MIB)文件裝入到SNMP中，才能管理相應(yīng)的設(shè)備。也可使用行命令的方式進行管理，但操作不直觀，容易出現(xiàn)錯誤。
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