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接入技术 我国的有线电视宽带Cable Modem

时间:08-19 来源:赛迪网-技术社区 点击:

我国有线电视网用户目前已超过一亿户,并以每年5%以上的速度继续增长,因此,利用现有电视网络设施的宽带接入技术越来越引起人们的重视,而CableModem以其特有的普及面宽、低成本、大容量、距离远、能支持多种业务的优势,必将有良好的发展前景。

现在CATV|0">CATV系统中普遍采用广播方式的光纤/同轴电缆混合网络(HFC|0">HFC),即电视信号→头端→光缆→小区节点→同轴电缆→用户家中的单向树型网络结构。伴随智能小区数字化建设、改造,可提供诸如数字电视、Cablephone、NVOD、HDTV|0">HDTV、数据通信等多种业务,具有860MHz以上频宽的双向HFC网络已成为发展趋势。而CM(CableModem)就是基于上述网络基础的一种宽带接入方式。

传输方式

系统采用上、下行非对称信道的传输方式,在HFC网络有效频宽42~860MHZ之间的电视频道中划分出一条8MHz带宽信道,用于以广播形式的下行数据发送。当信号采用256QAM(正交调幅)调制方式时,最高速率可达40Mbps,满足10/100BASE-T标准。而上行数据则通过5~42MHz之间的一段2MHZ带宽信道以共享模式的FDMA/TDMA进行回传。为有效克服上行回传噪音影响,使用QPSK(正交移频键控)方式调制,其速率可达10Mbps。这样利用不同的信道组合及调制方式就可实现不同的功能。

网络是在HFC基础上改造,配加回传通道形成。主要有以下几个部分:

CMTS(CableModemTerminationSystem)--CMTS作为系统的核心,它提供对CableModem的SNMP接口,对节点内所有CableModem进行注册登录、管理和控制。可根据带宽实际消耗情况,自动完成上行5~65MHz和下行87~860MHz(△f=62.5KHz)数据传输频率间的转换、平衡分配。能基于信道特征自适应的对发送下行数据采用64QAM/256QAM调制、接收上行QPSK/16QAM调制信号。自动调节射频输出电平50~61dBmV,输入-10~+20dBmV与前端设备匹配。同时,CMTS支持TCP/IP、DHCP、TFTP、SNMP等协议,CMTS节点内IP地址由头端DHCP服务器动态获得,通过10/100Base-T接口与骨干网相连,并入Internet。

光工作站--光工作站是HFC双向宽带接入网的小区光节点设备,配有光接收和反向光发射模块(波长1310nm,输入-25~+5dBm,输出+8dBm),双向电平输出口(输入/输出为80dBμV/110dBμV)完成5~860MHz带宽光电信号转换传输。内部采用CPU集中控制,含NEM网管控制单元、CMTS接口电路,能实现全面的状态监测管理。

双向干线放大器--双向干线放大器在HFC网络中位于光节点之后,用以补偿同轴电缆对射频信号的衰减。其正向输出口又可作为反向信号的输入口,实现信号的双向传送(下行87~860MHz,上行5~65MHz)。最大输入/输出电平为72dBμV/120dBμV,输出斜率变化0~8dB,增益可调0~10dB,具有良好的驱动功能。根据网络不同可以组成单路输出、两路分配或分支等多种结构方式。

CM(CableMode)--CM是通过同轴电缆进行宽带IP网络接入的设备,与符合MCNSDOCSIS协议标准的有线电视前端设备兼容。内部集成Modem、TUNER、NTU、SNMP代理和以太网集线器等多种功能,可与ISP的服务器之间建立一个VLAN(虚拟专网)连接,实现无拨号上网的永久在线。其上行/下行数据速率最大10/42Mbps,用户数小于15(CM可支持管理15个MAC地址)。通过SNMP可对它进行远程管理服务,并有自动下载升级软件版本功能。

注意的问题

一是上行通道噪声。它主要由短波广播信号窜入噪声、电弧放电产生的宽带脉冲噪声、各个站点设备互调噪声及用户电视机产生的中频辐射噪声等构成,这对于树型结构HFC网络来说极易在根节点部形成上行信道噪声的叠加,对回传信号产生干扰。

载噪比CNR是衡量通道质量的一个重要指标,CNR=(C/N)db=Vi-Nf-10lgn-2.4dB(Vi输入电平,Nf噪声系数,n设备数,2.4dB热噪声),系统要求上行通道的载噪比CNR>36dB。具体解决办法是:合理选择上行通道的频率,通过对网络频带进行监测,避开干扰噪声频点;在噪声源加装滤波电路隔离干扰源;使用参数指标较高的网络部件(同轴电缆、放大器、分支器、连接端子)来提高载噪比,并减少设备之间串扰;将每节点用户数限定,以减少干扰源数量等。另外在工程的设计阶段对网络设备数量、位置、屏蔽接地、电缆长度和走向做好合理的规划,往往起到事半功倍的作用。

二是确定光节点用户数。系统的每一个通道可支持500~2000个CableModem用户。但由于CMTS的通道带宽固定,采用共享模式传输数据,所以用户数越少网速越快,用户数≈上行速率×下行速率/在线率×下载率×最小需求速率。考虑到上行噪声干扰与传输速率的综合

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