Cable Modem接入技术

随着Internet技术的快速发展以及用户数量的急剧增加，高速接入技术已成为通信高技术领域研究的前沿和热点。宽带化已成为现代通信网的发展方向之一。而我国的有线电视网，由于它的快速发展，覆盖范围已超过了电信网，成为世界上最大的有线电视网络，因此，通过有线电视网进行数据传输、访问Internet已成为越来越受业界关注的话题。

早期有线电视网络是将广播电视信号高效传送到用户家庭的电缆系统，这种有线电视网络可以高效地向用户传输模拟电视信号。近年来传统的有线电视网络陆续开始采用光纤同轴电缆混合（HFC）传输结构，光缆干线和同轴电缆分配网通过光站结合而成。一般光纤干线采用星型拓扑，同轴电缆分配网则采用树型结构，这种结构已广泛用于广播电视信号的分配。近年来伴随着数据通信等多种业务的需求，使之具有860MHz以上频宽的双向HFC网络已成为发展趋势，Cable Modem技术也应运而生。

2　Cable Modem 工作原理

有线电视网最初只是用于广播式的电视传播，多用户使用一条线路，是单向的。为用于电脑网络，对现有的网络前端和用户端进行双向改造后，除可以进行传统的电视广播业务及数据广播、数字视频播出等扩展业务外，还可以充分利用其巨大的带宽资源开展计算机联网、电路出租、Internet接入、智能化小区建设等增值业务。

Cable Modem是在HFC网络上提供双向IP数据业务的用户端设备，它利用HFC网络，与头端CMTS配合，在用户设备（如计算机）和数据业务节点之间透明传送IP数据包。它们的通信为总线方式，一台前端设备可为多个用户提供服务。CM在利用HFC进行双向IP数据传输的网络中的位置见图1。从图中可以看出，CM主要有两个数据接口，一个是对HFC网络的射频接口（RFI），另一个是对用户驻地设备（CPE）的接口，称为用户网络接口（UNI）。与CPE的接口可以是以太网接口或USB接口。

Cable Modem不仅包含调制解调部分，它还包括射频信号接收调谐、加密解密和协议适配等部分。它还可能是一个桥接器、路由器、网络控制器或集线器。使用它无须拨号上网，也不占用电话线，便可永久连接。通过Cable Modem系统，用户可在有线电视网络内实现国际互联网的访问、IP电话、视频会议、视频点播、远程教育、网络游戏等功能。一个Cable Modem要在两个不同的方向上接收和发送数据。它把上行的数字信号转换成模拟射频信号，类似电视信号，在有线电视网上传送；在下行方向上，Cable Modem把射频信号转换为数字信号，以便电脑处理。

在使用Cable Modem传输数据时，利用的是现有的有线电缆中的某一个频道。可将整个电缆划分为三个宽带，分别用于Cable Modem数字信号上传、数字信号下传及电视节目模拟号下传。一般同轴电缆的频道范围为5~860MHz，数字信号上传为5~42MHz，模拟信号下传为50~550MHz，数字信号下传则是550~860MHz。

为了实现Internet接入，有线电视公司一般从88MHz~860MHz之间电视频道中分离出一条6MHz的信道用于下行传送数据。有线电视网采用的模拟传输协议，Cable Modem用来完成数字数据的转换。Cable Modem将数据进行调制后在Cable的一个频率范围内传输，接收时进行解调。通常下行数据采用64QAM调制方式，最高速率可达27Mbit/s，如果采用256QAM，最高速率可达36Mbit/s。上行数据一般通过5~42MHz之间的一段频谱进行传送，为了有效抑制上行噪音积累，一般选用QPSK调制或16QAM调制，QPSK或16QAM比64QAM更适合噪声环境，但速率较低。上行速率最高可达10Mbit/s。Cable Modem属于共享介质系统，其他空闲频段仍然可用于有线电视信号的传输。

因有线电视网属于共享资源，所以Cable Modem需要具有加密和解密功能。当给数据加密时，Cable Modem对数据进行编码和扰码，使得黑客盗取数据非常困难。当通过Internet发送数据时,本地Cable Modem对数据进行加密，有线电视网服务器端的CMTS对数据解密，然后送给Internet。接收数据时则相反，有线电视网服务器端的CMTS加密数据，送上有线网，然后本地电脑上的Cable Modem解密数据。

HFC网络宽带网络户线接入方式，大致有两种方法，一种是多用户共享Cable Modem的HFC+Cable Modem+HUB在五类线以太网入户方式，即可通过下连集线器支持最多几台PC机上网；PC机的IP地址，通过头端DHCP服务器动态获得。第二种是同轴电缆入户，用户独享Cable Modem的双向网络方式，用户可通过计算机以太网卡或USB口，连接到CM；PC机的IP地址，可通过头端DHCP服务器动态获得。

3　Cable Modem的工作流程