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通过有线电视网宽带接入Internet的研究
摘要：目前电话 modem只能提供几十kbit/s的传输速率，ISDN接入也只有128
kbit／s，使Internet用户测览十分缓慢。作者从目前中国覆盖率最高
的有线电视网出发，进行Internet宽带接入系统的研究，给出了详细的
系统设计方案。
关键词： HFC网络 宽带接入 Internet Coble modem
一、前言
Internet网是一个极其成功的广域计算机网络。目前仍以惊人的速度发展，但
目前所能提供的接火速度却是十分缓慢的。电话modem只能提供几十kbit/s的传输
速率，采用ISDN也只有128kbit／s的速率，它不能处理视频图像和多媒体信息等需
要高带宽的业务。
有线电视网是一个城市非常宝贵的资源，通过双向化和数字化的发展，有线电
视系统除了能够提供更多、更丰富、质量更好的电视节目外，还有着足够的频带资
源来提供其它各种非广播业务。数字通信将是其重要业务之一。
有线电视网络的数字通信系统是通过cable modem系统实现的，可以实现Int-
ernet的高速接入。由窄带向宽带过渡，Cable modem代表了当今一个重要的发展方
向。由于国内Cable modem的市场尚未形成，随着计算机的普及和Internet需求的增
长，预计两年后会出现Cable modem的市场。下面将讨论Internet宽带接入的Cable
modem系统。
二、接入系统方案
1．系统结构
包括CMTS（cable modem termination system）、cable network、
CMTS通常放在有线电视前端，采用10Base－T、100Base－T或ATM OC－3等接口
通过交换型HUB与外界设备相联，通过路由器与Internet连接。或者可以直接联到本
地服务器，享受本地业务。CM（cable modem）是用户端设备，放在用户的家中，通
过10－BaseT接口与用户的计算机相联。一般CM有三种类型，单用户的外置式和内置
式，以及SOHO型。SOHO型Modem可用于采用HFC网络进行计算机网络互连，形成SOHO
（Small Office／Home Office）系统，即小型和在家办公系统。
2．工作原理
Cable modem系统是建立在双向HFC网络上的：下行采用64QAM或256QAM调制，一
个 6MHz的频谱宽度内速率达到27Mbit/s和36Mbit／s；上行采用QPSK或16QAM调制，
在200kHz～3.2MHz范围内，速率可达320 kbit／s～ 10Mbit／S。CMTS从外界网络接
收的数据帧封装在MPGE－TS帧中，通过下行数字调制和RF输出到用户端，“同时接
收上行出来的数据转换成以太网的帧。用户端的Cable Modem的基本功能就是将上行
数字信号调制成RF信号；将下行的RF信号解调为数字信号，从MPEG－TS帧中抽出数
据，形成以太网的数据，通过10－Base的口输出。在HFC网是额分复用的，但在某一
频率上的信道则是被很多用户所共享，通过MAC控制用户信道分配与竞争的问题，同
时还支持不同等级的业务。通过网络管理系统对HFC网络中CM进行配置、状态监控和
诊断。
在cable modem系统中，采用了双向非对称技术，在下行方向有6MHz的模拟带宽
供系统中的用户共享。但这种共享技术不会降低传输速率。cablemodem不同于线路
交换的电话网定向呼叫连接，用户在连接时并不占用一固定带宽，而是与其它活动
用户共享，仅在发送、接收数据的瞬间使用网络资源。在毫秒级甚至兆秒级内，抓
住一切利用带宽的机会下载数据包。如果在网络使用的高峰期有拥塞，可以通过灵
活的分配附加带宽来解决。只需简单分配一个6MHz频段，就能倍增下行速度。另一
种方法是在用户段从新划分物理网络，按照访问额度给用户合理分配带宽、甚至专
线。
除了下行速率的优势外，它还不占用电话线，在上网时不影响正常的电话业务；
无须拨号、永久连接。通过cable modem连接的用户，就像使用局域网一样，始终在
网上，想停就停，想上就上。不进行数据传输时不收取费用。
3.网络要求
常规的用于CATV的HFC网络是单向传输的，数据系统是双向的，这需对现有的
HFC网络进行改造。按改造的难易和成本分为三种情形：
（1）采用电话上行、HFC下行：这种方法用在CMTS和CM中具有电话线接口、无
需对HFC进行双向的改造。这是一种低成本迅速占领市场的策略，或者用在改造网
络确实存在困难的地方。一般不推荐这种方法，原因有二：一是影响原有电话业务，
二是电话的带宽毕竟有限，不利于系统扩展。
（2）对现有的单向HFC网络进行改造，增加反向传输模块，如反向光发和光收，
原有链路中单向的放大器换成双向放大器等。目前，现有的城市CATV的HFC网已初
具规模，主要是双向改造问题。
（3）铺设新的双向HFC网络，在新建的城市小区中，直接建设双向网络。
4.国际标准
MCNS（Multimedia Cable Network System）／DOCSIS（Data Over－Cable
Systen Interface Specifi－cation）已经成为Cable modem系统的国际标准，因
而我们的开发采用MCNS标准。
三、业务的扩展
在HFC的数据通信系统Cable modem中采用IP协议，因面很容易扩展开通基于IP
的业务。如IP的VOD业务、IP Phone等。
（1）IP Phone :cable modem的传输协议采用IP，增加一定的软件和硬件可以
实现电话业务。目前，MCNS准备在它新的Cable modem标准中，加进IPPhone的内容。
与此同时，broadcom公司也宣布在它新的reference design BCM中支持IP Phone功
能。
（2）DTV（Digital TV：数字电视）：在Cable modem系统中，物理层的数字
调制与解调技术符合DVB标准，只需在有线电视前端和用户端增加视频编解码设备。
这样可以使得Cable modem具有多功能的特点，可以避免进行数字电视广播的重复
投资，同样也减少了用户端设备的成本。
（3）ITV（Interactive CATV,交互式有线电视）：Cable modem系统设备使原
来单向分配的HFC网络变成双向可进行数据传输的交互式系统，因而可以结合原有
的电视业务开展ITV。提供VOD（VOD是目前信息高速公路建设的一个热点）、MOD等
业务。
综合上述业务，在Cable modem研制成功的基础上，可以进一步开发多功能的
Cable modem。除了具有计算机联网功能、提供Internet浏览外，同时具有数字电
视接收和VOD机顶盒的功能，只需加一个VCD/CD机芯配件就能实现。这样做比较符
合中国的国情，也会因为Cable modem而刺激一部分用户去购买计算机上网。
四、结束语
中国不同于西方或其他发达国家，计算机、电话和有线电视三者中，有线电视
的普及率最高。到1997年底，以HFC为主要传输媒体的有线电视网已经发展到5000
万用户，计划2000年将达8000万用户，2005年将成为世界第一大网。这是一个城市
最宝贵的资源。在骨干网中采用ATM结合HFC宽带接入技术（Cable modem），可以
建设良好的宽带城域网。Internet的宽带接入只是这种系统中的一种业务，对它的
深入研究将会综合更多的业务，具有广泛的应用前景。
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