概述
Cable Modem 应 用 的 是 有 线 电 视 网。Cable Modem 的 基 本 原 理 很 简 单： 有 线 电 视 电 缆 可 以 同 时 传 输 许 多 个 频 道， 我 们 利 用 电 缆 带 宽 的 一 部 分 来 传 送 数 据， 然 后 使 用Cable Modem 把 数 据 信 号 从 电 缆 中 分 离 出 来， 这 样 就 达 到 了 对 数 据 的 传 输。 使 用 混 合 同 轴 ／ 光 纤 有 线 电 视 线 路 来 提 供 最 高 可 达6Mbps 的 下 载 速 率 － － 几 乎 四 倍 于T1 线 路， 以 及640Kbps 的 上 载 速 率。
有线电视HFC网上的Cable Modem
有 线 电 视HFC 网（Hybird Fiber-Coaxial： 混 合 光 纤 同 轴）传 输 的 是 模 拟 信 号， 如 果 用 它 来 传 送 数 字 信 号， 就 要 使 用Cable Modem( 线 缆 调 制 解 调 器)， 它 是 一 种 专 门 为 在 有 线 电 视 网 上 开 发 数 据 通 信 业 务 而 设 计 的 用 户 接 入 设 备。 在 发 送 端，Cable Modem 首 先 将 数 据 进 行 调 制， 然 后 利 用CATV 同 轴 电 缆 中 的 某 个 频 率 范 围 进 行 传 输， 接 收 端 再 在 同 一 频 率 范 围 内 对 已 调 制 的 信 号 进 行 解 调， 还 原 出 数 据。 对 于 有 线 电 视 用 户 来 说， 增 加Cable Modem 服 务 每 月 将 多 花 一 笔 费 用， 但 是 有 线Internet 服 务 和 有 线 电 视 服 务 却 可 以 同 时 进 行， 使 您 能 够 在 看 电 视 的 同 时 上 网 冲 浪。
有 线Internet 服 务 有 两 种 类 型。 第 一 种 服 务 是 使 用 有 线 电 视 线 缆 进 行 下 行 通 信， 而 利 用 拨 号Modem 向Internet 传 输 数 据。 现 在 人 们 更 倾 向 于 选 择 第 二 种 服 务 — — 双 向 光 纤 电 缆， 也 就 是 说， 传 输 和 接 收 数 据 都 通 过 线 缆 进 行。 这 两 种 系 统 都 是 非 对 称 的， 上 行 和 下 行 的 速 度 不 同， 往 往 是 下 行 速 度 要 快 得 多。 从 理 论 上 讲， 线 缆 系 统 的 下 行 速 度 最 快 能 够 达 到40Mbps。 上 行 速 度 根 据 系 统 的 不 同 也 有 所 区 别， 最 快 也 能 达 到10Mbps 左 右。
Cable Modem 通 常 是 保 持 连 接 的， 用 户 无 需 拨 号 上 网， 无 需 担 心 遇 到 忙 音， 上 网 时 也 不 会 占 用 电 话 线。 如 果 服 务 商 并 没 有 提 供 静 态 的IP 地 址， 当 用 户 登 录 到 系 统 时 将 会 得 到 动 态 分 配 的IP 地 址。 Cable Modem 和 有 线 电 视 线 缆 共 享 同 一 个 网 络， 可 以 在 一 个 光 节 点 内 通 过 同 轴 电 缆 连 接500 ～2000 个 相 邻 的 用 户。 光 节 点 上 的 数 据 转 发 器 通 过 光 缆 与 主 要 的 有 线 电 视 线 路 相 连。 为 了 提 供Internet 服 务， 有 线 电 视 数 据 转 发 器 必 须 能 够 处 理 双 向 通 信 以 及 对Internet 上 的 数 据 进 行 路 由。
需 要 指 出 的 是， 有 线 电 视 运 营 商 利 用Cable Modem 系 统 建 成 的 宽 带Internet 接 入 网 络 实 际 上 是 一 个 庞 大 的“Intranet”， 即 端 到 端 的IP 网 络。 因 为 网 络 的 连 接 速 率 取 决 于 其 中 最 慢 的 链 路， 如 果 由 有 线 电 视 前 端 接 入Internet 的 速 率 只 有 几 十Kbps， 那 么 下 行 传 输 速 率 再 高 也 没 有 任 何 意 义。 为 了 避 免Internet 的 接 入 成 为 宽 带 网 络 的 瓶 颈， 可 以 在 本 地Internet 服 务 器 上 设 置 缓 存， 存 储 常 用 的Web 内 容， 将Internet 上 的 内 容 尽 可 能 地 推 近 前 端。 有 条 件 的 话， 前 端 系 统 还 应 用 尽 可 能 高 的 连 接 速 率 接 入Internet。
一 般 而 言， 电 视 信 号 不 会 受 到 用 户 数 增 加 的 影 响， 因 为 所 有 的 用 户 使 用 的 信 号 相 同。 但 是 所 有 的 网 上 冲 浪 者 所 需 的 数 据 都 各 不 相 同， 增 加 的 用 户 势 必 会 分 享 有 效 的 带 宽。 随 着 用 户 数 的 不 断 增 加， 网 络 性 能 也 会 随 之 下 降。 有 线 电 视 经 营 商 考 虑 到 负 载 的 增 加， 采 取 了 两 种 办 法 提 高 性 能： 增 加 有 线 电 视 连 接 信 道， 将 其 速 度 提 高 到42Mbps； 将 光 节 点 分 裂 成 两 个 节 点 从 而 在 相 同 的 服 务 器 上 创 建 更 小 的 组。
技术详述
Cable Modem 是 一 种 通 过 有 线 电 视 网 络 实 现 高 速 接 入 的 装 置。Cable Modem 不 仅 仅 是 传 统 意 义 上 的 调 制 解 调 器， 实 际 上 它 更 多 地 是 作 为 局 域 网 接 口 运 行( 一 般 是 通 过TCP/IP 运 行)。 用 户 所 在 地 和 电 缆 公 司 之 间 的 同 轴 电 缆 能 够 按 照 用 户 的 需 求 向 远 处 延 伸， 它 不 像ISDN 和ADSL 那 样 传 输 距 离 仅 限 于5500 米。
Cable Modem 与 安 装 在 电 缆 公 司 的Cable Modem 端 接 系 统(CMTS) 相 通，CMTS 端 接 来 自 用 户 处 的 电 缆 连 接 输 出 信 号， 并 把 这 些 信 号 汇 聚 成 电 缆 提 供 商 网 络 分 配 设 备 的 输 出。
CMTS 还 是 头 端 的 组 成 部 分。 头 端 由 几 个 服 务 器、 网 关 和 路 由 器 组 成， 这 些 设 备 连 接 在 一 起， 通 过 因 特 网 提 供 多 种 业 务。 这 些 业 务 包 括 数 据/ 视 频 传 输、 接 收 卫 星 频 道 广 播 和 标 准 的 射 频(RF) 广 播。
电 缆 公 司 还 可 能 有 具 备 提 供 先 进 组 网 能 力 的 设 备。 例 如， 他 们 可 能 利 用 Web 高 速 缓 存 服 务 器 存 储 网 站 上 经 常 供 读 者 访 问 的 内 容。
Cable Modem 通 过 分 离 的 信 道 对 下 行 和 上 行 通 信 提 供 网 络 接 入， 但 是， 这 些 信 道 是 非 对 称 的。 下 行 信 道 的 容 量 和 数 据 率 比 上 行 信 道 的 高， 电 缆 公 司 通 过 下 行 信 道 着 重 对 用 户 提 供 内 容 数 据； 反 之， 电 缆 公 司 对 上 行 信 道 要 求 不 高， 因 为 上 行 信 道 只 需 传 输 键 盘 输 入 和 鼠 标/ 光 标 移 动 信 号 即 可。
传 统 的 同 轴 电 缆 电 视 网 络 工 作 频 率 为 330MHz 或450MHz。 新 的 混 合 型 光 纤 同 轴 系 统 工 作 频 率 为750MHz， 每 个 信 道 占 用6MHz 的 频 带。 因 此，400MHz 的 电 缆 系 统 能 提 供 约60 个 信 道，700MHz 的 系 统 能 提 供 多 达110 个 信 道。
每 个6MHz 的 信 道 在 下 行 频 率 上 能 够 提 供40Mbps 的 传 输 速 率， 上 行 传 输 速 率 为500kbps ～10Mbps。 从Cable Modem 到PC 的 最 大 传 输 速 率 目 前 为10Mbps， 这 是 由 于Cable Modem 采 用 了 10BaseT 以 太 网 接 口 所 致。
电 缆 型 标 准“ 电 缆 系 统 传 输 接 口 数 据 规 范”(DOCSIS) 规 定， 电 缆 网 络 应 能 支 持36Mbps 的 最 大 传 输 速 率， 但 由 于 整 个 电 缆 网 络 要 处 理 共 享 媒 体， 所 以 要 达 到 这 一 速 率 是 不 可 能 的， 而 实 际 最 有 可 能 支 持 的 速 率 约 为400kbps ～3Mbps。 这 一 数 据 率 完 全 取 决 于 网 络 怎 样 分 段， 并 根 据 每 个 网 段 能 够 容 纳 多 少 用 户 场 所 而 定。 用 户 场 所 连 入 节 点， 而 节 点 由 网 段 连 接 起 来。 每 个 节 点 的 用 户 场 所 越 少， 网 段 上 供 用 户 使 用 的 带 宽 就 越 宽。 按 电 缆 产 业 标 准 要 求， 每 个 网 段 可 容 纳125 ～2000 个 用 户 场 所。
应用问题
Cable Modem 在 上 行 信 道 上 产 生 噪 声， 而 且 由 于 信 道 为 用 户 所 共 享， 这 种 噪 声 将 通 过 所 有 的 节 点 进 一 步 汇 聚 在 连 接CMTS 的 每 个 网 段 上。 我 们 知 道， 这 种 噪 声 会 干 扰 毗 邻 信 道， 有 时 业 余 无 线 电 和 民 用 波 段 电 台 等 也 会 产 生 干 扰。 厂 家 现 已 开 发 出 了 专 门 为 消 除 上 行 信 道 干 扰 而 设 计 的 硅 芯 片。
但 是， 令 用 户 担 心 的 最 大 问 题 也 许 是 Cable Modem 的 安 全。 此 外，Cable Modem 的 共 享 性 质 也 令 人 担 心: 发 送 端 的 网 段 上 每 个 调 制 解 调 器 发 送 的 私 人 信 息 会 直 接 引 起 安 全 问 题。
Cable Modem 的 几 个 相 关 要 素 可 以 解 决 令 用 户 担 心 的 问 题。 首 先， 所 有 依 从DOCSIS 的 系 统 必 须 符 合 基 本 的 隐 私 规 范(Baseline Privacy Specifications)， 因 为 这 一 规 范 能 使 企 业 应 用 实 现 真 正 的 端 到 端 安 全 通 信。 除 这 些 规 范 外，Cable Modem 使 用 数 据 加 密 标 准(DES)40 和56 位 加 密 密 钥 与CMTS 通 信。IEEE 802.14 标 准 包 括 DES 和Triple DES 标 准 的128 位 加 密 算 法。 相 反，DSL 则 没 有 加 密 的 安 全 规 范。
最 后， 还 有 一 个 长 期 令 人 担 心 的 问 题 是 关 于Cable Modem 的 可 靠 性。CATV 网 络 在 业 务 高 峰 期 提 供 不 同 服 务 方 面 口 碑 不 好， 用 户 经 常 受 无 端 的 周 期 性 中 断 之 苦。 经 过 电 缆 提 供 商 的 改 进，HFC 大 大 提 高 了CATV 网 络 的 能 力， 改 善 了 对 用 户 的 服 务 质 量。 这 些 新 的HFC 网 络 必 将 按 照 规 定 服 务 等 级 的 合 同 提 供 服 务。
由 于 线 缆 是 共 享 网 络， 因 此 存 在 着 两 个 潜 在 的 安 全 问 题。 其 他 用 户 可 以 通 过 共 享 线 缆 访 问 您 正 在 传 输 的 数 据， 或 者 直 接 访 问 您 硬 盘 中 的 数 据。 尽 管 新 的DOCSIS（Data Over Cable Service Internet Specification） 标 准 中 加 入RSA 公 钥 加 密 算 法 保 护 线 缆 网 络 上 的 通 信 安 全， 但 是 这 并 不 能 保 护 您 的 硬 盘 数 据， 所 以 建 议 您 最 好 关 闭Windows 的 文 件 共 享 属 性 以 阻 止 非 授 权 的 访 问。
Cable Modem 传输步骤
电 缆 没 有 距 离 上 的 限 制， 是 已 安 装 有 线 电 视 家 庭 的 自 然 选 择。 有 线 电 视 电 缆 具 有 宽 带 的 优 势， 尽 管 与 大 约100 个 电 视 频 道 共 享 带 宽，Cable Modem 仍 然 可 以3Mbps ～10Mbps 的 速 率 接 收 数 据。 不 仅 如 此， 为 满 足 家 庭 用 户 更 高 的 上 网 要 求， 技 术 人 员 还 可 以 给 用 户 分 配 多 个 频 道 专 门 用 于 上 网， 这 样， 家 庭 上 网 用 户 获 得 的 数 据 传 输 速 度 将 是 惊 人 的。 大 多 数 情 况 下， 您 的Cable Modem 连 接 服 务 商 也 承 担 着ISP 的 职 责。Cable Modem 传 输 包 含 了 几 个 步 骤：
1 ．信 息 从Internet 传 输 到ISP 的 光 纤 骨 干 网 上；
2 ．网 络 监 控 中 心（Network Operations Center：NOC） 对 网 络 状 况 实 时 监 控；
3 ．区 域 性 数 据 中 心 缓 存 常 用 网 站 信 息 和 本 地 内 容， 并 提 供 邮 件 和 新 闻 服 务；
4 ．信 息 经 光 缆 转 送 到 电 缆 访 问 单 元（Cable Access Unit：CAU） 上；
5 ．CAU 服 务 器 经 同 轴 电 缆 向 多 个 家 庭 用 户 传 输 信 息；
6 ．最 简 单 的 连 接 是Cable Modem 解 码 用 户 数 据， 并 传 送 到PC 中；
7 ．较 复 杂 连 接 是 使 用 分 离 器 分 割 电 视 信 号 和 数 据 信 号， 然 后 把 电 视 信 号 送 往 电 视 机， 把 数 据 信 号 传 送 到PC 中。
摘自《网事网络》
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