CableModem应用的是有线电视网。CableModem的基本原理很简单：有线电视电缆可以同时传输许多个频道，我们利用电缆带宽的一部分来传送数据，然后使用CableModem把数据信号从电缆中分离出来，这样就达到了对数据的传输。使用混合同轴／光纤有线电视线路来提供{zg}可达6Mbps的下载速率－－几乎四倍于T1线路，以及640Kbps的上载速率。

有线电视HFC网上的CableModem

有线电视HFC网（HybirdFiber-Coaxial：混合光纤同轴）传输的是模拟信号，如果用它来传送数字信号，就要使用CableModem(线缆调制解调器)，它是一种专门为在有线电视网上开发数据通信业务而设计的用户接入设备。在发送端，CableModem首先将数据进行调制，然后利用CATV同轴电缆中的某个频率范围进行传输，接收端再在同一频率范围内对已调制的信号进行解调，还原出数据。对于有线电视用户来说，增加CableModem服务每月将多花一笔费用，但是有线Internet服务和有线电视服务却可以同时进行，使您能够在看电视的同时上网冲浪。

有线Internet服务有两种类型。{dy}种服务是使用有线电视线缆进行下行通信，而利用拨号Modem向Internet传输数据。现在人们更倾向于选择第二种服务——双向光纤电缆，也就是说，传输和接收数据都通过线缆进行。这两种系统都是非对称的，上行和下行的速度不同，往往是下行速度要快得多。从理论上讲，线缆系统的下行速度最快能够达到40Mbps。上行速度根据系统的不同也有所区别，最快也能达到10Mbps左右。

CableModem通常是保持连接的，用户无需拨号上网，无需担心遇到忙音，上网时也不会占用电话线。如果服务商并没有提供静态的IP地址，当用户登录到系统时将会得到动态分配的IP地址。CableModem和有线电视线缆共享同一个网络，可以在一个光节点内通过同轴电缆连接500～2000个相邻的用户。光节点上的数据转发器通过光缆与主要的有线电视线路相连。为了提供Internet服务，有线电视数据转发器必须能够处理双向通信以及对Internet上的数据进行路由。

需要指出的是，有线电视运营商利用CableModem系统建成的宽带Internet接入网络实际上是一个庞大的“Intranet”，即端到端的IP网络。因为网络的连接速率取决于其中最慢的链路，如果由有线电视前端接入Internet的速率只有几十Kbps，那么下行传输速率再高也没有任何意义。为了避免Internet的接入成为宽带网络的瓶颈，可以在本地Internet服务器上设置缓存，存储常用的Web内容，将Internet上的内容尽可能地推近前端。有条件的话，前端系统还应用尽可能高的连接速率接入Internet。

一般而言，电视信号不会受到用户数增加的影响，因为所有的用户使用的信号相同。但是所有的网上冲浪者所需的数据都各不相同，增加的用户势必会分享有效的带宽。随着用户数的不断增加，网络性能也会随之下降。有线电视经营商考虑到负载的增加，采取了两种办法提高性能：增加有线电视连接信道，将其速度提高到42Mbps；将光节点分裂成两个节点从而在相同的服务器上创建更小的组。

技术详述

CableModem是一种通过有线电视网络实现高速接入的装置。CableModem不仅仅是传统意义上的调制解调器，实际上它更多地是作为局域网接口运行(一般是通过TCP/IP运行)。用户所在地和电缆公司之间的同轴电缆能够按照用户的需求向远处延伸，它不像ISDN和ADSL那样传输距离xx于5500米。

CableModem与安装在电缆公司的CableModem端接系统(CMTS)相通，CMTS端接来自用户处的电缆连接输出信号，并把这些信号汇聚成电缆提供商网络分配设备的输出。

CMTS还是头端的组成部分。头端由几个服务器、网关和路由器组成，这些设备连接在一起，通过因特网提供多种业务。这些业务包括数据/视频传输、接收卫星频道广播和标准的射频(RF)广播。

电缆公司还可能有具备提供先进组网能力的设备。例如，他们可能利用Web高速缓存服务器存储网站上经常供读者访问的内容。

CableModem通过分离的信道对下行和上行通信提供网络接入，但是，这些信道是非对称的。下行信道的容量和数据率比上行信道的高，电缆公司通过下行信道着重对用户提供内容数据；反之，电缆公司对上行信道要求不高，因为上行信道只需传输键盘输入和鼠标/光标移动信号即可。

传统的同轴电缆电视网络工作频率为330MHz或450MHz。新的混合型光纤同轴系统工作频率为750MHz，每个信道占用6MHz的频带。因此，400MHz的电缆系统能提供约60个信道，700MHz的系统能提供多达110个信道。

每个6MHz的信道在下行频率上能够提供40Mbps的传输速率，上行传输速率为500kbps～10Mbps。从CableModem到PC的{zd0}传输速率目前为10Mbps，这是由于CableModem采用了10BaseT以太网接口所致。

电缆型标准“电缆系统传输接口数据规范”(DOCSIS)规定，电缆网络应能支持36Mbps的{zd0}传输速率，但由于整个电缆网络要处理共享媒体，所以要达到这一速率是不可能的，而实际最有可能支持的速率约为400kbps～3Mbps。这一数据率xx取决于网络怎样分段，并根据每个网段能够容纳多少用户场所而定。用户场所连入节点，而节点由网段连接起来。每个节点的用户场所越少，网段上供用户使用的带宽就越宽。按电缆产业标准要求，每个网段可容纳125～2000个用户场所。

应用问题

CableModem在上行信道上产生噪声，而且由于信道为用户所共享，这种噪声将通过所有的节点进一步汇聚在连接CMTS的每个网段上。我们知道，这种噪声会干扰毗邻信道，有时业余无线电和民用波段电台等也会产生干扰。厂家现已开发出了专门为xx上行信道干扰而设计的硅芯片。

但是，令用户担心的{zd0}问题也许是CableModem的安全。此外，CableModem的共享性质也令人担心:发送端的网段上每个调制解调器发送的私人信息会直接引起安全问题。

CableModem的几个相关要素可以解决令用户担心的问题。首先，所有依从DOCSIS的系统必须符合基本的隐私规范(BaselinePrivacySpecifications)，因为这一规范能使企业应用实现真正的端到端安全通信。除这些规范外，CableModem使用数据加密标准(DES)40和56位加密密钥与CMTS通信。IEEE802.14标准包括DES和TripleDES标准的128位加密算法。相反，DSL则没有加密的安全规范。

{zh1}，还有一个长期令人担心的问题是关于CableModem的可靠性。CATV网络在业务高峰期提供不同服务方面口碑不好，用户经常受无端的周期性中断之苦。经过电缆提供商的改进，HFC大大提高了CATV网络的能力，改善了对用户的服务质量。这些新的HFC网络必将按照规定服务等级的合同提供服务。

由于线缆是共享网络，因此存在着两个潜在的安全问题。其他用户可以通过共享线缆访问您正在传输的数据，或者直接访问您硬盘中的数据。尽管新的DOCSIS（DataOverCableServiceInternetSpecification）标准中加入RSA公钥加密算法保护线缆网络上的通信安全，但是这并不能保护您的硬盘数据，所以建议您{zh0}关闭Windows的文件共享属性以阻止非授权的访问。

CableModem传输步骤

电缆没有距离上的限制，是已安装有线电视家庭的自然选择。有线电视电缆具有宽带的优势，尽管与大约100个电视频道共享带宽，CableModem仍然可以3Mbps～10Mbps的速率接收数据。不仅如此，为满足家庭用户更高的上网要求，技术人员还可以给用户分配多个频道专门用于上网，这样，家庭上网用户获得的数据传输速度将是惊人的。大多数情况下，您的CableModem连接服务商也承担着ISP的职责。CableModem传输包含了几个步骤：

1．信息从Internet传输到ISP的光纤骨干网上；

2．网络监控中心（NetworkOperationsCenter：NOC）对网络状况实时监控；

3．区域性数据中心缓存常用网站信息和本地内容，并提供邮件和新闻服务；

4．信息经光缆转送到电缆访问单元（CableAccessUnit：CAU）上；

5．CAU服务器经同轴电缆向多个家庭用户传输信息；

6．最简单的连接是CableModem解码用户数据，并传送到PC中；

7．较复杂连接是使用分离器分割电视信号和数据信号，然后把电视信号送往电视机，把数据信号传送到PC中。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1.Cable Modem的种类

随着Cable Modem技术的发展，出现了不少的类型。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(2～10Mbps)的传输模式。在有线电视网里利用5～30(42)MHz作为上行频带，对应的回传最多可利用3个标准8MHz频带：500～550MHz传输模拟电视信号，550～650MHz为VOD(视频点播)，650～750MHz为数据通讯。利用对称式传输，开通一个上行通道(中心频率26MHz)和一个下行频道(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(36～44MHz)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2Mbps～4Mbps、{zg}能达到10Mbps。

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30Mbps，上行速率为500K～2.56Mbps。

（2）从数据传输方向上看，有单向、双向之分。

（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Cable Modem技术的发展主流趋势。

（4）从接入角度来看，可分为个人Cable Modem和宽带Cable Modem(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Cable Modem的外形象小盒子，通过网卡连接电脑，所以连接Cable Modem前需要给电脑添置一块网卡，这也是外置Cable Modem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。Cable Modem支持大多操作系统和硬件平台。内置Cable Modem其实是一块PCI 插卡。这是{zpy}的解决方案。缺点是只能用在台式电脑上。交互式机顶盒是真正Cable Modem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），交互式机顶盒提供一个回路，使用户可以直接在电视屏幕问网络，收发E－Mail等。我国电视机用户也即将有幸使用此项技术，比如TCL刚刚推出了“精彩{wp}”机顶盒；迈威宝公司即将推出电视机顶盒和在线服务（www.myweb.com.cn ），使利用电视机浏览网页成为可能。

2.Cable Modem工作原理

Cable Modem从下行的模拟信号中划出6MHz频带，将信号转化为符合以太网协议的格式,从而与电脑实现通讯。用户需要给电脑配置以太网卡和相应的网卡驱动程序。

同轴电缆中的6MHz频带被用来提供数据通讯。电视和电脑可以同时使用，互不影响。有线电视网络实际怎样运行的呢？

射频信号在用户和前端之间沿同轴电缆上行或下行。上行和下行信号共享6MHz频带，但是调制在不同的载波频率上以避免相互干扰。一般速率下行为10Mbs，上行速率为786Kbs。

（1）物理层

最主要的下行协议是64QAM（Quadrature Amplitude Modulation正交振幅调制），调制速率可达36Mbps。上行调制采用 QPSK（Quaternary Phase Shift Keying四相移相键控调制），抗干扰性能好，速率可达10Mbps。另一个上行协议是S-CDMA(Synchronous Code Division Multiple Access 同步码分复用)。例如，摩托罗拉，把上行信号更进一步细分为10-600kHz 频带，把上行信号动态转入干净、无噪声的频带。

（2）介质访问控制层（MAC －Media Access Control Layer）和逻辑链接控制层(LLC －Logical Link Control Layer)

这两个协议层规定了不同信号和用户怎样共享公共带宽。由于目前还没有统一的行业标准，有些Cable Modem厂家采用不同的协议。较常见的有：用于以太网的公共 CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection载波复用通路/冲突检测）和先进的 ATM（Asynchronous Transfer Mode异步传输模式）协议。这些协议都可以有效地使用上行通道，可以根据需要分配带宽，保证通讯质量。

（3）有线电视前端

在上行方向，Cable Modem从电脑接收数据包，把它们转换成模拟信号，传给网络前端设备。该设备负责分离出数据信号，把信号转换为数据包，并传给Internet 服务器。同时该设备还可以剥离出语音（电话）信号并传给交换机。

为实现上述功能，需要将目前的单向有线电视网转变成双向光纤－同轴电缆混合网，以便实现宽带应用。除了前端设备和现存的下行信号放大器外，还需要在干线上插入上行信号放大器。

3.Cable Modem系统的配置、使用和管理

在系统的前端放置Cable Modem前端设备（CMTS）。Cable Modem置于用户端。Cable Modem和前端设备的配置是分别进行的。CableModem设备有用于配置的Consol接口，可通过VT终端或Win9x的超级终端程序进行设置。

CableModem加电工作后，首先自动搜索前端的下行频率，找到下行频率后，从下行数据中确定上行通道，与前端设备CMTS建立连接，并交换信息，包括上行电平数值、动态主机配置协议（DHCP）和小文件传送协议（TFTP）服务器的IP地址等。CableModem有在线功能，即使用户不使用，只要不切断电源，则与前端始终保持信息交换，用户可随时上线。CableModem具有记忆功能，断电后再次上电时，使用断电前存储的数据与前端进行信息交换，可快速地完成搜索过程。

从以上可看出，在实际使用中，CableModem一般不需要人工配置和操作。如果进行了设置，例如改变了上行电平数值，它会在信，氨交换过程中自动设置到CMTS指定的合适数值上。

每一台CableModem在使用前，都需在前端登记，在TFTP服务器上形成一个配置文件。一个配置文件对应一台CableModem，其中含有设备的硬件地址，用于识别不同的设备。CableModem的硬件地址标示在产品的外部，有RF和以太两个地址，TFTP服务器的配置文件需要RF地址。有些产品的地址需通过Consol接口联机后读出。对于只标示一个地址的产品，该地址为通用地址。

前端设备CMTS是管理控制CableModem的设备，其配置可通过Consol接口或以太网接口完成。通过Consol接口配置的过程与CableModem配置类似，以行命令的方式逐项进行，而通过以太网接口的配置，需使用厂家提供的专用软件，例如北电网络公司的LCN配置软件。

CMTS的配置内容主要有：下行频率、下行调制方式、下行电平等。下行频率在指定的频率范围内可以任意设定，但为了不干扰其它频道的信号，应参照有线电视的频道划分表选定在规定的频点上，例如，选择DS34频道的中心频率682MHz。调制方式的选择震考虑信道的传输质量。此外，还必须设置DHCP、TFTP服务器的IP地址、CMTS的IP地址等。

上述设置完成后，如果中间的线路无故障，信号电平的衰减符合要求，则启动DHCP、TFTP服务器，就可以在前端和CableModem间建立正常的通信通道。

一般地说，CMTS的下行输出电平为50～61dBmV（110～121dBμV），接收的输入电平为一16～26dBmV；CableModem接收的电平范围为一15～15dBmV；上行信号的电平为8～58dBmV（QPSK）或8～55dBmV（16QAM）。上下行信号经过HFC网络传输衰减后，电平数值应满足这些要求。

CMTS设备中的上行通道接口和下行通道接口是分开的，使用时需经过高低通滤波器混合为一路信号，再送入同轴电缆。实际使用中，也可用分支分配器完成信号的混合，但对CMTS设备内部的上下行通道的干扰较大。

在CMTS和CableModem间的通道建立后，可使用简单网络管理协议（SNMP）进行网络管理。SNMP是一个通用的网络管理程序，对于不同厂家的CMTS和CableModem设备，需将厂家提供的管理信息库（MIB）文件装入到SNMP中，才能管理相应的设备。也可使用行命令的方式进行管理，但操作不直观，容易出现错误。