CATV宽带网中的CM技术

韩国舞族

　　当前接入Internet服务和享受网络所带来的便利已成为大众生活在一部分，远程教育、电子商务等基于Internet的新兴网络服务已日趋成熟。为用户提供宽带网络接入，让用户真正享受网上冲浪的乐趣正成为各级运营商的迫切要求，基于电信双绞线的用户接入已成为Internet接入的瓶颈，广电的HFC网络有着无可比拟的优势，其主要表现在：（1）它能为信号传输提供足够的带宽，从而为多媒体服务提供了充足的条件。（2）灵活的支撑交互式和广播式业务，同时支撑模拟和数字信号的传输，这是其它接入方式无可比拟的。（3）灵活的支撑多种业务，实现数据、视频业务、语音的真正业务集成。基于电缆调制解调器（CM）的数据业务接入正蓬勃发展，就HFC网络来说，是将数字信息通过调制技术转换成刊登传输的模拟载波，CM载频高，通信速度快；其上行通道的载频范围为5-42M（DOCSIS）标准，下行通道载频范围为88-860MHz，而电话调制解调器通常在几千KHZ范围内，电话调制解调器的数据通信速率一般在64KBPS以下，而CM的通信速率一般以12MBPS。现以下载一个10KBPS文楼为例，速率的比较。

　　可以看出，CM有宽带高速的特性,HFC网要实现宽带业务只有借助于CM才能实现。当前在HFC网上传输数据的主流标准为DOCSIS，它是由业界主要厂商组成的论坛MCNS负责提出的，遵从标准并经CABLELAB认证的设备可保持互通。不同时期构建的HFC网络的性能有所不同，早期建设的网络不具有上行回传的能力，如要实施双向传输需进行改造。对单向和双向网络DOCSIS均提出了完整的实现方案。第一种方案是利用电话线路回传信息，双向数据传输于不同的物理网络之上，这种方案在HFC网络无双向能力时可以作为一种选择，但它存在以下问题：（1）需要和电话企业或ISP合作解决一系列的商务和工程问题。（2）上行拨号带宽为33.6KBPS，使得下行带宽亦受到影响。（3）用户端成本提高，虽然比双线接入获得更大的信息量，但却离双向HFC网络的要求相差甚远，势必影响大规模发展用户群。因而这种方案只可以作为宽带业务网建设初期采用的方案。另一种方案是对单向HFC网络进行双向化改造。通过增加回传放大器（即把原先的单向放大器改成双向放大器），用户发送的数据可以在回传的数据频道上送达头端，由于数据信号调制和传输的特点与模拟信号的特点有较大区别，数据传输对HFC网络的传输网络的要求高于模拟信号，尤其是上行传输方向，HFC网络的树状分配结构将造成漏斗噪声聚合，导致前端上行接收口处的信噪比难以保证，因此在进行双向化改造时，一定要注重设备和工程质量两方面的内容。总的说来，性能愈好的网络，数据传输后的载噪比会越高，就可支撑数据调制密度愈度的调制算法，从而可以有更富余的带宽资源。

　　1.实施CM技术物理承载平台

　　（1）HFC网络的双向化改造。传统的HFC网络只具有单向传输能力，数据应用的交互特性要求网络提供双向的传输能力，一种方案是利用电话回传上行信息，下行HFC网络基本不需改变。双向的数据传代输于不同的物理网络之上，上下行具有非对称性的带宽，这种方案在美国较为盛行，但它有局限性：1）上行速率不够，仅33.6kbps，仅限于Internet浏览。2）在中国，网络的媒质分属广电、电信两个行业，网络使用费用将居高不下，用户并无太多的实惠，另一种方案是对网络全双向化改造，在这种方案中有三种观点流行，第一种观点是有源部件全部更换为双向设备，用户分配网络结构仍采用原单向网络的树杆型结构，在器材的选用上采用高屏性能的器材，第二种观点是基于第一种观点的改造模式，线缆、接头一律不变，只是在用户接入上采用S-CDMA技术，称该技术优异的扩频技术将彻底消除噪声干扰，而且系统接收载噪比可以到很低的界限的程度。第三种方案是，用户分配网络改为星型的网络分配模式，采用目前中国正大作广告推广的集线器作为结点，该种方案的推崇者称，此技术可显著抑制上行汇集干扰，并完全解决“上行通道安全性”问题，同时便将又可向网络分配网的设计及施工调试变得相当容易。这三种观点对否错否，谁最优异，在此且不讨论，但从上面三种观点大家也可以得到启示，在双向化改造时一定注重设备的选型和施工的质量，再好的方案没有优良的设备和施工也不能建成一个性能优异的网络。

　　（2）光纤环数据骨干网及头端局域网的建设。CATV宽带业务网数据接入主干网络使用的网络技术包括IP　overATM、IP over SDH、IP over Optical及其以太网技术等，通常是在光纤环路的分前端口配置相应功能的路由器或交换机架设数据平台，设计者应根据网络情况选择相应的主干技术。

　　（3）Cable Modem头端系统的建设。HFC网络接入系统的重要设备为头端设备（CMTS），其与成千上万的用户设备打交道，承担着极重要的角色，作为运营的服务网络，从网络的管理层讲，网络应具有极强的控制能力和网络安全机制，灵活的计费方式，丰富的用户管理手段，基于策略的网络管理和优异的网管系统，并提供远程配置和故障排除能力。

　　2.CM的头端设备CMTS

　　CMTS（Cable Modem Termination System）是电缆调制解调器设备，其通过CATV网络向用户端设备提供用于访问外部WAN的不对称透明IP传输，CMTS从功能上可视为网络HUB，一方面利用Two-Way Cable Of FDMA/TDMA信道与各CM交互，另一方面以各种标准网络接口（如100BASE-T、1000BAST-T、FDDI、ATM）向外部的Internet主干转发IP。它是数据接入的心脏，通过它提供运营商电缆设备和IP网络之间的分组连接能力，CMTS产品可以方便有效的进行升级，支撑增强功能，通过升级可适应DOCSIS任何版本的特性，包括服务质量（QOS），因特网电话和组播应用等。（待续）