第五章-Cable-Modem.ppt
《第五章-Cable-Modem.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第五章-Cable-Modem.ppt(59页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、一、一、HFC网及组成网及组成HFC是指光纤同轴电缆混合网,它是一种新型的宽带网络。先采用光纤到服务区,而再采用同轴电缆进入用户。HFC最常见的也就是有线电视网络,融数字与模拟传输为一体,集光电功能于一身,同时提供较高质量和较多频道的传统模拟广播电视节目、较好性能价格比的电话服务、高速数据传输服务和多种信息增值服务,还可以逐步开展交互式数字视频应用。HFC网络结构HFC网的频谱分配三网合一实现的示意图 1.Cable Modem的系统结构5.2.2 Cable Modem系统结构系统结构vCablemodem系统工作在双向HFC网上,成为HFC网络的一部分。该系统主要由两部分组成:前端Cabl
2、eModem端接系统(CMTS)和安装在用户房屋内的CableModem(CM),如图所示。Cable Modem的系统结构6系统主要由两部分组成:前端CableModem端接系统(CMTS)和安装在用户房屋内的CableModem(CM)CMTS:Cable Modem Termination System 头端电缆调解器头端电缆调解器CM:Cable Modem:电缆调解器:电缆调解器InternetC MC MHFCRouterRouterCMTSCMTSvCM系统结构1)CMTSCMTS是一个模块化的局端系统,由多种模块组成,可以在需要时随时扩充。CMTS作为系统的核心,通过10/10
3、0BaseT以太网接口(或光纤接口)连接交换机,再经路由器与Internet相连,或直接连接到本地服务器,享受本地业务,经RF接口与HFC网络连接。CMTS主要功能是完成数据与射频信号之间的转换。在下行方向,CMTS先将来自路由器的数据包封装成MPEG2-TS帧的形式,再进行64-QAM/256-QAM调制,并与有线电视的视频信号混合,经HFC网络传送给各用户终端CM。在上行方向,CMTS将接收到的经QPSK/16-QAM调制的数据进行解调,转换成以太网帧的形式传送给路由器。2)CM CM是用户端的电缆调制解调器,集Modem、调谐器、网桥、网卡、以太网集线器的功能于一身,无须拨号,可随时在线
4、连接的宽带接入设备。CM提供一个标准的10BaseT以太网接口与用户的PC设备或局域网集线器相连,提供用户数据的接入,与CMTS一起组成完整的数据通信系统。在下行方向,CM接收从CMTS发送来的QAM-64/QAM-256调制信号并解调,然后转换成MPEG2-TS数据帧的形式,以重建传向10BaseTEthernet接口的以太帧;在上行方向,接收从PC机来的以太帧,并封装在时隙中,经QPSK或16QAM调制后,通过HFC网络的上行数据通路传送给CMTS。CM工作在物理层和数据链路层,一个CM能承载516个用户,也可为单独用户所使用。3)CMTS与与CM间通信的建立间通信的建立目前,我国HFC的
5、下行数字信道频带为550750MHz,每一频道的带宽为6MHz。假设下行信道上有m个频道,对于CM来说,为了能接收来自头端的数据,必须要能够解调这m个频道中的任意一个。上行数字信道频带为565MHz,每一个频道的带宽也是6MHz,假设上行信道上有n个频道,同理,CM必须要能够把信号调制到任意一个频道上发送到头端。在m个下行通道和n个上行通道之间存在一定的关联性,根据HFC网络的覆盖面和业务量,一个下行通道可以对应一个或多个上行通道,这样可以节省网络资源,在目前情况下也比较实用。当用户请求注册加入HFC网络进行通信时,CMTS与CM之间需要协同工作。CMTS与CM间协同工作原理如图5-5所示。v
6、图5-5CMTS与CM间协同工作原理图4)CM与CMTS之间协同工作的过程如下v1.确定下行信道一般CM都有一个存储器,存储上次的操作参数。当用户注册到网络时,CM将首先尝试重新获取存储的下行信道,如果尝试失败,将连续地对其他下行信道扫描,直到发现一个有效的下行信道。CM在获取下行信道后,建立与CMTS同步,同步的标准是:与QAM码元定时同步,与FEC帧同步,与MPEG分组同步,并能识别由CMTS周期性发送的定时同步(SYNC)MAC报文,从而完成MAC层上的同步。2.确定上行信道v在建立与CMTS的同步之后,CM等待一个从CMTS发送来的上行信道描述符(UCD),以获得上行信道的传输参数。U
7、CD由CMTS周期性地广播,其内容包括目前所有可用的上行信道参数。CM根据UCD确定它是否可以使用该上行信道,若该信道不适合,则CM继续等待,直到有一个UCD指定的信道适合它。如果在一定的时间内仍没有找到这样的上行信道,那么CM必须重新扫描,找到另一个下行信道,再重复该过程。在找到一个上行信道后,CM进一步从UCD中取出参数完成相应设置,然后等待下一个SYNC报文,从中取出上行小时隙的时间标记,并继续等待所选上行信道的带宽分配MAP信息,处理该信息后再继续下一步操作。v3.注册vCM通过指定的上行信道向头端发送注册请求,在收到头端的注册响应后,表示注册成功。4.测距、认证和初始化v注册成功后,
8、CM就向CMTS发送测距请求,再根据CMTS发来的测距响应来调整CM自身的传输信号电平、频率等参数。使用动态主机配置协议DHCP,从头端的DHCP服务器上获得分配给它的IP地址及相关参数。使用简单文件传输协议(TFTP),从TFTP服务器上下载配置参数文件。并通过头端的服务器时间来建立本地时间,然后通过DHCP响应的定时时偏来进行微调,建立与CMTS统一的日期时间。至此,CM与CMTS之间建立起了正常通信,并可向用户提供服务。另外,CMTS还会周期性地给各个CM发周期维护报文,用于对CM进行周期性的调整。2.Cable Modem工作原理17 每个每个CMCM都有一个都有一个IDID(4848
9、位,制造商定)位,制造商定)CMCM发送数据前要向发送数据前要向CMTSCMTS申请带宽(发送时隙数)申请带宽(发送时隙数)下行帧格式为下行帧格式为MPEG-2MPEG-2,封装,封装ATMATM信元或可变长分组信元或可变长分组 CMCM的接收器能调谐到所有的接收器能调谐到所有M M个下行信道的任何一个接收数据个下行信道的任何一个接收数据 CMCM能在所有能在所有1 1n n个上行信道中的任何一个发送数据个上行信道中的任何一个发送数据头头端端m mn n下行下行上行上行1 11 1Cable Cable ModemModem1 1Cable Cable ModemModem2 2Cable C
10、able ModemModemx x 上行帧为小时隙流格式上行帧为小时隙流格式3.Cable Modem工作过程描述181 1)CMCM加电后与头端加电后与头端CMTSCMTS同步同步 CMCM扫描所有下行频道,寻找有效控制信息(广播信息)扫描所有下行频道,寻找有效控制信息(广播信息)一般一般CMCM首选对上次使用过的频道进行搜索(内存保存)首选对上次使用过的频道进行搜索(内存保存)2 2)获取上行信道参数并请求注册获取上行信道参数并请求注册 CMCM收到头端发来的上行信道传输参数收到头端发来的上行信道传输参数 CMCM根据参数中指点的上行通路向头端发送注册请求消息根据参数中指点的上行通路向头
11、端发送注册请求消息3 3)注册认可,开始认证、密钥交换、测距、初始化注册认可,开始认证、密钥交换、测距、初始化4 4)带宽请求与分配带宽请求与分配5 5)在分配的带宽里上传数据,实现与网络的交互在分配的带宽里上传数据,实现与网络的交互 只要不断电,只要不断电,CMCM就一直处于在线状态就一直处于在线状态 4.Cable Modem参考模型19CMTS MACCMTS MACATMATMLLCLLC其他其他接收接收PMDPMD发送发送PMDPMDCM MACCM MACMACMAC层层PHYPHY层层下行下行上行上行CMTSCMTSCMCM TCTC子层子层接收接收PMDPMD发送发送PMDPM
12、D TCTC子层子层ATMATMLLCLLC其他其他利用CableModem组建宽带数据网IPTV系统业务的网络架构三网合一实现的示意图二、二、Cable Modem的种类与安装的种类与安装1Cable Modem的种类的种类 随着CableModem技术的发展,出现了不少类型的CableModem。按不同的角度划分,大概可以分为以下几种:(1)从传输方式的角度,可分为双向对称式传输和非对称式传输。所谓对称式传输是指上/下行信号各占用一个普通频道8M带宽,上/下行信号可能采用不同的调制方法,但用相同传输速率(210Mb/s)的传输模式。利用对称式传输,可开通一个上行通道(中心频率26MHz)和
13、一个下行频道(中心频率251MHz)。上行的26MHz信号经双向滤波器检出,输入给变频器,变频器解出上行信号的中频(3644MHz)再调制为下行的251MHz,构成一个逻辑环路,从而实现了有线电视网双向交互的物理链路。对称式传输速率为24Mb/s,最高能达到10Mb/s。v所谓非对称式传输是指上行与下行信号占用不同的传输带宽。由于用户上网发出请求的信息量远远小于信息下行量,而上行通道又远远小于下行通道,人们发现非对称式传输能满足客户的要求,而又避开了上行通道带宽相对不足的矛盾。非对称式传输下行速率为30Mb/s,上行速率为500kb/s2.56Mb/s。(2)从数据传输方向上看,有单向、双向之
14、分。(3)从网络通信角度上看,Modem可分为同步(共享)和异步(交换)两种方式。同步(共享)类似以太网,网络用户共享同样的带宽。当用户增加到一定数量时,其速率急剧下降,碰撞增加,登录入网困难。而异步(交换)的ATM技术与非对称传输正在成为CableModem技术的发展主流趋势。(4)从接入角度来看,可分为个人CableModem和宽带CableModem(多用户)。宽带Modem可以具有网桥的功能,可以将一个计算机局域网接入。(5)从接口角度分,可分为外置式、内置式和交互式机顶盒。外置CableModem目前有两种与计算机连接的接口,即RJ-11以太网接口和USB接口。以太网接口的Cable
15、Modem需要外接电源,由一个直流变压器提供,USB接口的CableModem不需要另外配置电源。同时,外置式以太网接口的CableModem在连接到电脑前,需要给电脑添置一块10M/100M以太网卡,这也是外置式以太网接口CableModem的缺点。不过好处是可以支持局域网上的多台电脑同时上网。CableModem支持大多数操作系统和硬件平台。内置CableModem其实是一块PCI插卡。这是最便宜的解决方案。缺点是只能用在台式电脑上且性能相对差些。交互式机顶盒是真正CableModem的伪装。机顶盒的主要功能是在频率数量不变的情况下提供更多的电视频道。通过使用数字电视编码(DVB),交互式
16、机顶盒提供一个回路,使用户可以直接在电视屏幕上访问网络、收发E-Mail、浏览网页等。2Cable Modem的安装的安装 CableModem设备的安装比较简单,与ADSLModem安装类似,只要将有线电视同轴电缆接入CableModem即可。为了在上网的同时收看电视节目,在CableModem接入系统中也需要一个三端口的分支器,分别用来连接有线电视外线、电视机和CableModem,但此分支器的三个端口均为RF接口。安装CableModem之前,首先检查CableModem所带的组件是否齐全。所带组件一般有:电源线、10/100BaseT以太网线、USB线和配套光盘。安装CableMode
17、m的步骤是:先安装分支器,再进行CableModem连接。具体接线方法如下。1)分支器的安装先将有线电视同轴电缆的入户线接入分支器的输入端(IN),再将电视机和CableModem分别接入分支器的两个输出端(OUT)。2)CableModem的安装(1)内置式CableModem的安装。与安装内置式ADSLModem基本相同:首先关闭电源,打开主机箱,将内置式CableModem卡插接到计算机主板上相应的扩展插槽中;然后封装好机箱,利用同轴电缆将分支器的一个输出分支与CableModem相连即可。图5-9CableModem的外部结构(2)外置式CableModem的安装。外置式以太网接口的C
18、ableModem外部结构如图5-9所示。在后面板上有电源接口、同轴电缆(RF)接口及以太网(RJ45)接口。前面板有各种指示灯和待机开关。待机开关加强了对最终用户的安全保护,该开关可切断USB和以太网与CPE的连接,而仍将CableModem保留在RF网络上,具有可靠、保密及良好的灵活性。外置式CableModem的应用从接入用户数量上来看,一般有两种方案:一是单用户使用;二是多用户共享使用。单用户CM系统的连接示意图如图5-10所示。v图5-10单用户CM的连接示意图单用户应用时,CableModem的安装步骤如下:第一步,将同轴电缆连接线的一端与CableModem的RF接口相连,另一端
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第五 Cable Modem
限制150内