4CMTS和CM的工作原理

上一篇 / 下一篇  2012-08-30 12:06:22 / 个人分类:文档整理

本文主要介绍了HFC双向传输系统中的CMCMTS数据传输设备的执行标准、工作原理、接入方式、电平调整和设备的选型。并对它们在网络中的应用及传输过程做了简要介绍,还对CM在传输中的技术问题进行了探讨。

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广播电视新技术的不断更新和发展,加速了我国有线电视系统网络的建设,HFC光纤电缆混合网的传输技术目前已成为世界各国的主流,如何把HFC建成高速宽带多媒体双向传输网络是各大有线台正在实施和考虑的问题。因为HFC光纤电缆混合网采用的是模拟技术来传送有线电视,要想达到传输数字信号的目的,就要进行宽带调制,也就是要采用Cable Modem电缆调制解调器的传输技术来实现数字信号的传递工作。而双向传输中的数据传输设备CMTSCable Modem在网络中占主导作用,对它们的熟悉和了解以及在网络中如何应用好数据传输设备非常重要,因此对Cable ModemCMTS所执行的技术标准、工作原理、接入方式、设备选型以及在网络运行中电平的调整等方面问题做了介绍,并对传输中的技术问题进行了讨论。

2Cable Modem的传输标准和频率配置

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1传输标准

国际电联电信标准部19993月通过了J112建议(DOCSIS:交互式有线电视业务传输系统),基于DOCSIS VI. 0DOCSIS Vl.l标准的Cable Modem(以下简称CM)系统,下行采用64QAM256QAM调制方式;上行采用QPSK16QAM调制方式。CM在一个6MHzNTSC)或8MHzPALD)的宽带中,若采用64QAM调制,其下行传输速率能达到40Mbps;在1.8MHz的带宽时,当采用QPSK16QAM调制技术时,它的下行传输速率大约为10Mbps;上行速率可达到5.12Mbps,但是它的上、下行带宽均为用户共享。

CM
提供的速率是非对称的。下行信道是连续的,数据流以信元或者打包的方式来进行信息的传输,它可根据数据流信元或者数据包信息中的地址信息来认可某个终端来接收数据,而上行数据和信通需一个媒体接入控制,用于形成和控制用户数据包或信元进入公用信道。

以上调制方式采用RS编码技术进行前向到错,上行信号的传输采用QPSK16QAM调制技术,能大幅度提高系统的抗干扰能力,而且能有效的使脉冲干扰的持续时间较短,一般情况下只能造成一段码流的误码率增高。22频率配置

根据GYT106广播电视技术规范行业标准规定,565MHz为上行频率配置;6587MHz为过渡频率带;87108MHz为调频广播范围;1081000MHz为模拟、数字、数据业务下行带宽。根据IEEE80214F规定,545MHzCM的上行频率配置,50450MHz用于传输下行模拟信号,450750MHz用于数字传输。

由此可见CM有丰富的频率带宽资源,当信息量的需求越来越大时,它将显示自己独特的优势,是电信网无法比拟的。

3 CMTS
Cable Medem在双向传输中的作用

3
1CMTS

CMTS
是电缆调制解调器的头端设备,它能对终端设备CM进行认证、配置和管理,它还能为CM提供连接IP骨干网和Internet的通道,而且CM能在客户端和HFC网络之间提供透明的IP传输通道。HFC多媒体宽带可利用CM来进行IP传输,它的基本传输模式是:发送下行和接收上行数据信号,能给用户提供高速因特网和PC网,能完成有线电视网络的路由连接。CMTS能提供100Mbps的端口与计算机局域网的交换机相连,把HFC宽带网、省网、国家光纤干线网联接。

CMTS
CM有两种标准网络接口,CMTS设备设置的网络用于连接以大网的交换机、10100Mbps以太网接口或ATMOC3接口、路由器或者ATM交换机。CMTS还没有RF接口,RF又分为上行RF和下行RF通道,一般情况下它的下行通道的速率分别为10Mbps37Mbps

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2CM

CM
是用户终端数字接收设备,称电缆调制解调器,它能承载516个用户,也可为单独用户使用,它负责接收CMTS送来的下行数据信息,并把接收的信息调制成用户所需的信号,CM还具备路由器和网桥功能。与CM相联的终端设备就是PC机,CM分内置和外置式两种,内置式CM通过PCI接口与PC机相连,外置式CM可通过串行接口或以太网接口与PC机相连。

CM
的网络接口分别为RFCPECustomer Premise Equipment)接口,传输上行数据时都要通过这两个接口,如果采用电话回传,CM就只有下行数据通过RF接口;而CPE网络接口主要是连接用户PC机和本地以太网的USB标准接口,其速率可达10MbpsCPE是终端用户的前提设备,它由PC机,网络计算机等组成,除此之外为适合更多的功能,CM还应具备IPTelephone的电话接口,这样用户可通过HFC网络开展电话通话业务。

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3CMTSCM的应用

CMTS
CM配合在一起可在HFC网络中展开音、视频会议、网上炒股,打IPIP Telephone)电话、远程教育、网上双向游戏;还能提供快速Internet的接入、浏览、发电子邮件和开展网上购物;由CMTSCM构成的有线数据系统能开展和提供多项目的服务功能,如IP过滤器、防欺诈特性、服务级别、HFC静态路径服务;除此之外还能开展工商、行政、税务、银行、教育、证券等项目的服务工作。

由于CMTS为头端设备,它可覆盖整个网络,可设在前端机房,也可设在分中心或者片区光节点,这要根据网络拥有用户的多少来考虑,CMTS能在有线电视网和数据网之间起到网关的作用。

每台CM都拥有一个48位的物理地址外,还有一个14位的服务标识(Service ID),并由CMTS分配,每个服务标识对应一种服务类型,通过服务标识在CMCMTS之间建立一个映射,CMTS根据这个映射为每台CM分配带宽,实现QoS管理。

CMTS
一般情况下需配一台CM来对应一个光节点所承载的用户端的CMCM在系统中每个68MHz频率可供高达30Mbps40Mbps的传输速率,为上百个终端用户共享。如果是500人同时上网,每人分得的传输速率为64128kbps。由于CM的连接,实际占用的带宽不是固定的,它只是在发送和接收数据的瞬间才占用网络的带宽,而其它的时间不占用网络的资源,正是由于带宽的共享,在实际传输中可实现带宽的动态分配管理,在规定的频段内若上网的人数很少,此时每个上网的用户所分配的带宽就远超过64128kbps的传输速率,而上网高峰期就会出现网上拥塞现象。超过的用户越多,传输速率就会大幅度下降,这对网络上就应考虑是否增加光节点,以增加光路数量来维持用户的上网和发送数据的速率。如果各片区上网的用户急剧增加,为了确保上网用户的传输速率,可把CMTS推向各分中心或者光节点,因此HFC双向高速多媒体网络的设计,应具备极强的弹性,可根据用户发展情况,随时增加光路数量来满足用户需求。

CMTS
数据系统是头端的控制器,它是CM的核心部分,CMTS用来控制和管理CM及进行上、下行数据之间的传输频率转换,HFC系统功能是否完善,完全取决了CMTS的性能质量,它还能为以太网和CATV网络的连接,并进行数据频率分配。(未完待续)

摘自《中国CATV

 

 

4 CMTSCM的工作原理

  在HFC传输网络中进行数字信号交换,由于计算机之间的数字脉冲信号的交换速度很高,信息载体的脉冲宽度仅≤0.1μs,非常窄,如果把计算机上运行的基带数字信号直接像电视机信号一样的进行射频幅度的调制,无论从技术上,还是在抗干扰等方面都是难以实施的。为了实现以上传输,在HFC双向网络中采用了QPSK四相相移健控和QAM正交振幅调制两种数字信号载波调制方式。QAM具有较高频带利用率,而QPSK技术有抗干扰性强的显著特点,把它们两种技术结合在一起,融入双向传输的网络中,在频道干扰严重,信噪比严重恶化的条件下,都能使所传输的信号和信息正常运行,起到了非同小可的作用。

  CMHFC网络中运行的基本过程是,当Internet信息通过CMTSCable Modem Termination System)网络接口连接到CMTSCMTS再通过CMTSRF接口将信号通过光发射机变成光信号后再送入HFC网络中,光信号到达远端的光接收机变成RF信号后通过CMRF接口连接到CM电缆调制解调制器中,然后CMCMCPE接口连接到用户终端的PC机上,这一过程就是CMHFC网络中进行IP传输的基本过程。

  用户设备CM从接入用户数量上看有两种类型,一类是单用户即一块电脑上的接口卡,另一类是可支持16个用户的外置CM,用户连接一个HUB(计算机集线器)可接16台带10M网卡的用户(不能用交换机和10010切换式HUB,因为交换机是第二层设备,CM无法识别这些MACPC还是其它设备,它只能识别PC),从功能上讲如果要在有线电视网上打电话,应提供电话接口,当然前端也相应的增加支持电话工作的其它配套设备。

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