数据通信原理论文

桂林电子科技大学职业技术学院

数据通信原理论文

光纤同轴混合网、电缆调制解调器在实际中的应用学生姓名蒋成

所在系部电子信息工程系

专业班级通信技术

学号 1112210209

指导教师刘焯峰

阐述

光纤同轴混合网和电缆调制解调器的发展历程,重点讨论HFC接入网及Cable Modem的特点和优势, 分析上下行传输调制解调技术的特点以及QAM和QPSK的技术规范，指出了现阶段光纤同轴混合网和电缆调制解调器在实际应用中不足。

有线电视网目前在全世界已有超过9.4亿的用户，我国有线电视网自90年代初发展至今，全国覆盖面已达50％，电视家庭用户数有8000多万，并以每年近1000万用户的速度增加，以成为世界上第一大有线电视网。随着计算机技术、通信技术、网络技术、有线电视技术及多媒体技术的飞速发展，尤其在Internet的推动下，传统的三大信息网络（电信网、计算机网、有线电视网）所开展的业务正在相互渗透、相互融合。用户对信息交换和网络传输都提出了新的要求，希望融合CATV网络、计算机网络和电信网为一体的呼声越来越高。电缆调制解调器（Cable Modem）技术的出现，大大加快了HFC网络的建设速度。因此，利用HFC网络结构建立一种经济实用的宽带综合信息服务网的方案也由此而生。

介绍

HFC是Hybrid Fiber-Coax的缩写，是指采用光纤传输系统与同轴电缆分配网相结合的宽带传输平台。随着技术的发展，HFC网又常常被赋予新的含义，特指利用混合光纤同轴来进行宽带数字通信的CATV网络。目前依据CATV网络的信号流向将HFC网络分为单向HFC和双向HFC两种，但由于单向HFC只能运营广播业务，而双向HFC则可以运营各种数字业务，通常把双向HFC网络称为HFC，而将单向HFC称为CATV。

Cable Modem名为电缆调制解调器，又名线缆调制解调器。它是近几年随着网络应用的扩大而发展起来的，主要用于有线电视网进行数据传输。Cable Modem本身不单纯是调制解调器，它集Modem、调谐器、加/解密设备、桥接器、网络接口卡、虚拟专网代理和以太网集线器的功能于一身。它无须拨号上网，不占用电话线，可提供随时在线的永久连接。服务商的设备同用户的Modem之间建立了一个虚拟专网连接，Cable Modem提供一个标准的

10BaseT或10/100BaseT以太网接口同用户的PC设备或以太网集线器相联。

1．DOCSIS标准

1998年有线电视实验室（CableLabs）就提供了DOCSIS的正式程序以保证各个不同的厂家出来的产品有兼容性。在1998年3月，国际电信联盟接受DOCSIS标准，作为Cable Modem

的标准，称为ITUJ.112标准。通过有线电视网来执行DOCSIS标准数据，在87~860MHz频段里下传到户６MHz带宽的通信速率，另一频段是5~65MHz波段，则用来上传信号。一个带有数据转发器的CMTS（Cable Modem头端设备）通过这些频段与放置在用户家中的Cable Modem 进行数据传输。许多Cable Modem是外设装置，通过标准的10M 以太网卡和５类双绞线连接到个人电脑，也可以用外部的通用串行总线（USB）接口的调制解调器或者内置PCI插卡。有线电视实验室负责产品认证工作，以保证各个厂家生产的Cable Modem遵照同一标准并且能够互相兼容。产品如果通过测试，符合DOCSIS标准的Cable Modem的外包装上就会被贴上“有线电视实验室认定”的标签，表明这个产品能够与其他认定产品通用。自从设备被有线电视经营者购买后，有线电视实验室的产品就不再是唯一正规的符合DOCSIS标准的Cable Modem终端设备数据转换器，但是它的产品仍是最合标准的Cable Modem终端系统。标签代表CMTS产品的稳定性及互动性。1999年４月有线电视实验室发表了第二代的标准，叫做DOCSIS1.1,功能比以前增强了许多，例如改进了QoS和以硬件为基础的数据包的压缩，支持IP电话，稳定了数据传输速率，简而言之，DOCSIS提供了宽带、高质量的语音，商业级的数据服务，以及通过网络共享Cable Modem提供多媒体服务。下一代的标准可以说是兼容性的进步，能够使DOCSIS1.0与DOCSIS1.1标准的Cable Modem在相同的网络及相同的频段中工作。

2．DVB/DAVIC Euro Modem标准

数字广播（DVB）和数字广播联盟（DAVIC）负责设立欧洲技术标准，DVB/DAVIC是DOCSIS 标准在欧洲的强有力的挑战者。欧洲有线电视实验室，是在欧洲有线电视通信联盟的指导下，一直支持以DVB/DAVIC为基础的“欧洲调制解调器”。作为DOCSIS标准的替换装置，DVB Cable Modem是一些欧洲经营者的首选，并且符合他们的结构设置，当然也有支持欧洲本地产品的原因，而不是简单引进美国供应商的解决方案。DVB2.0标准被欧洲通信标准协会正式采用，称为ETS300800，这个标准描述了频段内与频段外的传输切换，可以应用到互动机顶盒和Cable Modem，相对应的是，能够发展交互式电视，交互式数据，声音交互传递，这些都通过普通平台实现。ETS300800已经被DAVIC选择作为Cable Modem的DAVIC1.5标准。

Cable Modem的工作过程是：以DOCSIS标准为例，Cable Modem的技术实现一般是从87~860MHz电视频道中分离出一条6MHz的信道用于下行传输数据。通常下行数据采用

64QAM（正交调幅）调制方式或采用256QAM调制方式。上行数据一般通过5~65MHz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调制方式（QPSK比64QAM

更适合噪音环境，但速率较低）。

HFC同轴电缆频谱分配示意图

有线电视HFC网除了提供传统的模拟电视节目外，还可以提供话音或数据业务，即传输数字信号。因此对数模混合转输的HFC网络的性能进行测试和分析是非常重要的。HFC网络结构引入了服务区（Service Area）的概念，将一个大网分解为许多物理上独立的子网（每一个光节点的同轴电缆分配网），每一个子网允许采用相同的频谱安排而互不影响。将某频段划分为若干数字信道和模拟信道，便可使数字信号和模拟信号在同一路由上混合传输。原理上，目前用于模拟传输的各频段都可用于数字传输。数模混合传输中要注意的重要问题就是模拟信号与数字信号之间的相互干扰。图2给出了50～550 MHz的77个NTSC制式模拟载波和550～750 MHz的33个数字载波同时传输，当数字载波电平相对于模拟载波电平降低时，数字载波对模拟频道的影响。从图中可以看出，数字信号电平越低，对模拟信号造成的载噪比（CNR）的劣化越小。