CMTS Cable Modem Termination System 線纜調制解調器端接系統
CMTS Centralized Maintenance Test System 集中式維護測試系統
1. Cable Modem Termination System -- 線纜調制解調器端接系統
2. Centralized Maintenance Test System -- 集中式維護測試系統 1.CMTS(Cable Modem Termination Systems)
1網絡速度的現狀
今天,網絡的發(fā)展為我們提供了更大的發(fā)展空間和機會。但網絡的傳輸速度也越來越成為利用網絡自身發(fā)展的障礙。一系列新的Internet服務,包括提供音頻、視頻流,本地信息服務(社區(qū)資訊和服務),視頻點播以及其他大量網上服務,都受制于網絡速度而得不到廣泛應用。甚至WWW(Word Wide Web,萬維網,字面意思是“世界范圍的網絡”)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。比如ISDN(Integrated Service Digital Network,綜合業(yè)務數字網,俗稱“一線通”),ADSL(非對稱數字用戶線),DSL(Digital Subscriber Loop,數字用戶環(huán)路),ATM(幀中繼)等。本文介紹的是另一種解決方案:利用Cable Modem(電纜調制解調器)將電腦接入有線電視網絡,實現網絡操作,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)
2.ISDN撥號:通話上網兩不誤
ISDN(Integrated Service Digital Network,綜合業(yè)務數字網)
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
ADSL(Asymmetrical Digital Subscriber Line,非對稱數字用戶環(huán)路)
5.VDSL: 更高速的寬帶接入
VDSL比ADSL還要快。
6.Cable-modem: 用于有線網絡
Cable-Modem(線纜調制解調器)
7.無源光網絡接入: 光纖入戶
PON(無源光網絡)技術是一種點對多點的光纖傳輸和接入技術
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
9.LAN:技術成熟成本低
LAN方式接入是利用以太網技術,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有線電視網的資源潛力
我國的有線電視網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還廣,已經建成12989km的國家級干線光纜網絡,在許多地方已建成光纜和同軸電纜混合網,聯通全國22個省、市、自治區(qū)。截至1998年底,有線電視用戶超過7000萬戶。從用戶數量看,我國擁有世界上最大的有線電視網絡。
目前我國有線電視網有兩大優(yōu)勢:最后“一公里”帶寬很寬;覆蓋率高于電信網。電信網形成時,只是為了一個業(yè)務,那就是打電話,而打電話只要求64kHz的帶寬。所以整個網絡的設計也就局限于這64kHz,包括入戶的雙絞線。這樣一來,電信網的“最后一公里”就成了瓶頸,限制了網絡速度的提高。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,就現在的帶寬需求而言,CATV網的最后“一公里”是暢通的。
由于有線電視網當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絡,則必須對現有的網絡前端和用戶端進行改造,使之具有雙向傳輸功能。
總的來說,有線電視網相對于電信網絡具有以下優(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名為電纜調制解調器,又名線纜調制解調器。它是近幾年隨著網絡應用的擴大而發(fā)展起來的,主要用于有線電視網進行數據傳輸。
Cable Modem與以往的Modem在原理上都是將數據進行調制后在Cable(電纜)的一個頻率范圍內傳輸,接收時進行解調。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制解調的。而普通Modem的傳輸介質在用戶與交換機之間是獨立的,即用戶獨享通訊介質。Cable Modem屬于共享介質系統,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。而傳統的Modem雖然已經開發(fā)出傳輸速率為56Kbit/s的產品,但其理論傳輸極限為64Kbit/s,再想提高已不大可能。
Cable Modem也是組建城域網的關鍵設備,光纖同軸電纜混合網(HFC)主干線用光纖,光結點小區(qū)內用樹枝型總線同軸電纜網連接用戶,其傳輸頻率可達550/750MHz。在HFC網中傳輸數據就需要使用Cable Modem。
我們可以看出,Cable Modem是未來網絡發(fā)展的必備之物,但是,目前尚無Cable Modem的國際標準,各廠家產品的傳輸速率均不相同,因此,高速城域網寬帶接入的組建還有待于Cable Modem標準的出臺。
32Cable Modem技術原理
Cable Modem從下行的模擬信號中劃出6MHz頻帶,將信號轉化為符合以太網協議的格式,與電腦實現通訊。用戶需要給電腦配置以太網卡和相應的網卡驅動程序。
同軸電纜中的6MHz頻帶用于提供數據通訊。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調制方式,對應的數據傳輸速率為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調制方式,對應的數據傳輸速率為320~5120Kbit/s或640~10240Kbit/s。上行通道的帶寬可根據所需的數據傳輸速率設定。在同樣的帶寬內,QPSK調制的速率比16QAM調制方式低,但其抗干擾性能好,適用于噪聲干擾較大的上行通道,而16QAM調制適用于信道質量好且要求高速傳輸數據的場合。在CMTS設備中,為了減小上行通道的干擾,一個下行通道一般對應多個不同頻率的上行通道,CMTS設備根據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。由于目前還沒有統一的行業(yè)標準,故不同的Cable Modem廠家采用不同的協議,較常見的協議有:用于以太網的公共CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection,載波復用通路/沖突檢測)和先進的ATM(Asynchronous Transfer Mode,異步傳輸模式)協議。這些協議都可以有效地使用上行通道,可以根據需要分配帶寬,保證通訊質量。
323有線電視前端
在上行方向,Cable Modem從電腦接收數據包,把它們轉換成模擬信號,傳送給網絡前端設備。該設備用于分離出數據信號,轉換為數據包,并傳送給Internet服務器。同時該設備還可以剝離出語音(電話)信號,并傳送給交換機。
33Cable Modem系統的配置、使用和管理
Cable Modem和前端設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,從下行數據中確定上行通道,與前端設備CMTS建立連接,并交換信息,包括上行電平數值、動態(tài)主機配置協議(DHCP)和小文件傳送協議(TFTP)服務器的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據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。如果進行了設置,例如改變了上行電平數值,則會在信號交換過程中自動設置到CMTS指定的合適數值上。
每一臺Cable Modem在使用前,都需在前端登記,在TFTP服務器上形成一個配置文件。一個配置文件對應一臺Cable Modem,其中含有設備的硬件地址,用于識別不同的設備。Cable Modem的硬件地址標示在產品的外部,有RF和以太網兩個地址。TFTP服務器的配置文件需要地址。有些產品的地址需通過Consol接口聯機后才能讀出。對于只標示一個地址的產品,該地址為通用地址。
前端CMTS是管理控制Cable Modem的設備,其配置可通過Consol接口或以太網接口完成。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,而通過以太網接口的配置,需使用廠家提供的專用軟件。
CMTS的配置內容主要有:下行頻率、下行調制方式、下行電平等。下行頻率在指定的頻率范圍內可以任意設定,但為了不干擾其它頻道的信號,應參照有線電視的頻道劃分表選定在規(guī)定的頻點上。調制方式的選擇應考慮信道的傳輸質量。此外,還必須設置DHCP、TFTP服務器的IP地址,CMTS的IP地址等。
上述設置完成后,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)。上下行信號在經過HFC網絡傳輸衰減后,電平數值應滿足這些要求。
CMTS設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設備內部的上下行通道的干擾較大。
在CMTS和Cable Modem間的通道建立后,可使用簡單網絡管理協議(SNMP)進行網絡管理。SNMP是一個通用的網絡管理程序,對于不同廠家的CMTS和Cable Modem設備,需將廠家提供的管理信息庫(MIB)文件裝入到SNMP中,才能管理相應的設備。也可使用行命令的方式進行管理,但操作不直觀,容易出現錯誤。