Cable Modem及其系统的配置和使用

【提要】本文介绍了线缆调制解调器（Cable Modem）系统的主要特点、系统配置及使用中需注意的问题，给出了几种系统连接的网络结构。

【关键词】线缆调制解调器（Cable Modem）线线调制解调终接系统（CMTS）光纤同轴电缆混合（HFC）网络宽带网络

有线电视HFC网络是一个宽带网络，具有实现用户宽带接入的基础。1998年3月，ITU 组织接受了MCNS的DOCSIS标准，确定了在HFC网络内进行高速数据通信的规范，为线缆调

制解调器（Cable Modem）系统的发展提供了保证。通过CableModem系统，用户可在有线电视网络内实现国际互联网访问、IP电话、视频会议、视频点播、远程教育、网络游戏等功能。

1 Cable Modem的特点及其系统连接

Cable Modem和非对称数字用户线路（ADSL）是实现用户宽带接入的两种技术，它们传输数据的速度可达到几至几十Mb／s。这两种技术的工作原理完全不同，有着各自的特点。ADSL技术采用普通电话线传输数据，用户与前端的通信为点对点方式，前端需为每一个拨入的用户提供一个接口电路板，因此前端设备会随着用户数量的增加而逐用有线电视电缆传输数据，用户与前端的通信为总线方式，一台前端设备可为多个用户提供服务。例如，一台CMTS1000型前端设备可以连接500～2000个Cable Modem 用户，其体积仅为一台标准的19”机箱大小。

Cable Modem系统包括前端设备CMTS和用户端设备Cable Modem（CM），两设备通过双向HFC网络连接。

系统的主要性能分为上行通道和下行通道两部分。下行通道的频率范围为88～860MHz，每个通道的带宽为6MHz，采用64QAM或256QAM调制方式，对应的数据传输速率为30.342Mb／S 或42.884Mb／S。上行通道的频率范围为5～65MHz，每个通道的带宽可为200、400、800、1600、3200kHZ，采用QPSK或16QAM调制方式，对应的数据传输速率为320～5120kb／s或640～10240kb／s。

系统的每一个下行通道可支持500～2000个Cable Modem用户，工作时每个Cable Modem 用户实时分析下行数据中的地址，通过地址匹配确定数据的接收。当用户数量较多时，下行数据量增大，每个用户的平均速度下降。例如，一个下行通道中有1000个用户，平均速度为40Mb／s/1000=40kb／s。这个速度是指每个用户同时下载数据的情况，实际传输中，系统可以动态地分配带宽，使某个用户在很短的时间内，占用一切可用的带宽完成数据的下载。因此，平均速度只是一个最小数据。在前述情况中，每个用户的实际传输速度应为40kb／s--40Mb／s。

在上行通道中，数据传输速率比下行通道低，整个通道被分成多个时间片，每个Cable Modem根据前端设备提供的参数，确定使用相应的时间片。上行通道的带宽可根据所需的数据传输速率设定。在同样的带宽内，QP－SK调制的速率比16QAM调制方式低，但其抗干扰性能好，适用于噪声干扰较大的上行通道，而16QAM调制适用于信道质量

好且要求高速传输数据的场合。

在CMTS设备中，为了减小上行通道的干扰，一个下行通道一般对应有多个不同频率的上行通道，CMTS根据信道的噪声状况自动跳频到干扰较小的通道，而用户察觉不到跳频的过程。

2 Cable Modem系统的配置、使用和管理

Cable Modem和前端设备的配置是分别进行的。Cable Modem设备有用于配置的Consol 接口，可通过VT终端或Win 9x的超级终端程序进行设置。

Cable Modem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。Cable Modem 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。Cable Modem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，Cable Modem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Cable Modem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Cable Modem，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Cable Modem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Cable Modem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；Cable Modem接收的电平范围为一15～15dBmV；上行信