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Cable Modem及其系统的配置和使用（曾光裕、赵晶）
【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。
1Cable 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。
2Cable 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 Cable Modem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 Cable Modem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。
3多台CMTS设备组成的网络结构
系统中一个下行通道最多支持 2048个用户，不同厂家的CMTS支持的下行通道数也不同，
一台北电网络公司的CMTS1000支持一个下行通道， Cisco的UBR7246有4个插槽，全部插满
时可支持4个下行通道。当用户数较多或传输的数据量较大时，必须考虑使用多个下行通道，
可将多台CMTS设备连成网络。
在这个结构中，一个CMTS对应一个CableModem用户群，采用一对光纤连接，CMTS间通
过交换机实现全网的连接。各CMTS可使用相同或不同的下行频率。如果使用不同的下行频
率，则可将多个CMTS的下行输出混合成一路信号，送入HFC网络，而在前端TFTP服务器的配
置文件中，将同一个用户群内的CableModem编排分配在同一个网络内，并将其下行频率设
成相同的数值。
在这种结构中，可在分中心配置一些服务器，例如视频服务器等，以减少用户对总中
心的访问量，提高整个网络的访问速度。分中心可以将适合自己特点的信息源放入服务器，
供本区用户访问。网络中各CMTS是独立的。其下行频率可以不同。
在用户端，Cable Modem后通常接一台PC机，但考虑到价格因素，也常接多台PC机，这
时需在Cable Modem后接一台以太网集线器（HUB）或交换机（Switch）。多数Cable Modem
具有带16个PC用户的能力，每个用户均可通过一条双绞线连到HUB的一个RJ45接口。这种使
用方法的不足之处是，需要重新布线，没有发挥原有同轴电缆入户的优越性。
摘自《广播与电视技术》
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