1.Cable Modem的基本概念

    Cable Modem是一种可以通过有线电视网络进行高速数据接入的装置。它一般有两个接口，一个用来接室内墙上的有线电视端口，另一个与计算机相联。Cable Modem不仅包含调制解调部分，它还包括电视接收调谐、加密解密和协议适配等部分，它还可能是一个桥接器、路由器、网络控制器或集线器。一个Cable Modem要在两个不同的方向上接收和发送数据，把上、下行数字信号用不同的调制方式调制在双向传输的某一个6MHz(或8MHz)带宽的电视频道上。它把上行的数字信号转换成模拟射频信号，类似电视信号，所以能在有线电视网上传送。接收下行信号时，Cable Modem把它转换为数字信号，以便电脑处理。

    Cable Modem的传输速度一般可达3-50 Mbps，距离可以是100公里甚至更远。 Cable Modem 终端系统（CMTS）能和所有的Cabke Modem通讯，但是Cable Modem只能和CMTS通讯。如果两个Cable Modem需要通讯，那么必须由CMTS转播信息。

    2.Cable Modem的速度

vCable Modem通过有线电视网络进行高速数据传输，从网上下载信息的速度比现有的电话 Modem快1000倍。通过电话线下载需要20分钟完成的工作，使用Cable Modem只需要1.2秒。Cable Modem的速度范围可以从500kbps到10Mbps。

    比较文件下载时间(理论值)：

    3.Cable Modem的传输模式

    Cable Modem的传输模式分为对称式传输和非对称式传输。

    对称式传输
    所谓对称式传输是指上/下行信号各占用一个普通频道8M带宽，上/下行信号可能采用不同的调制方法，但用相同传输速率(2～10Mbps)的传输模式。在有线电视网里利用5～30(42)MHz作为上行频带，对应的回传最多可利用3个标准8MHz频带：500～550MHz传输模拟电视信号，550～650MHz为VOD(视频点播)，650～750MHz为数据通讯。利用对称式传输，开通一个上行通道(中心频率26MHz)和一个下行频道(中心频率251MHz)。上行的26MHz信号经双向滤波器检出，输入给变频器，变频器解出上行信号的中频(36～44MHz)再调制为下行的251MHz，构成一个逻辑环路，从而实现了有线电视网双向交互的物理链路。

    非对称式传输
    由于用户上网发出请求的信息量远远小于信息下行量，而上行通道又远远小于下行通道，人们发现非对称式传输能满足客户的要求，而又避开了上行通道带宽相对不足的矛盾。

    频分复用、时分复用的配合加之以新的调制方法，每8MHz带宽下行速率可达30Mbps，上行传输速率为512Kbps或2.048Mbps。很明显，非对称式传输最大的优势在于提高了下行速率，并极大地满足网上数以万计的客户的应用申请，相对应的非对称式传输的前端设备是较为复杂的，它不仅有对称式应用中的数字交换设备，还必须有一个线缆路由器（Cable Router），才能满足网络交换的需要；而对称式传输中执行的IEEE802.4令牌网协议在同一链路用户较少时还能达到设计速率，当用户达到一定数量时，其速率迅速下降，不能满足客户多媒体应用的需求。此时，非对称式传输就比对称式传输有了更多更大的应用范围，它可以开展电话、高速数据传递、视频广播、交互式服务和娱乐等服务，它能最大限度地利用可分离频谱，按客户需要提供带宽。

    传输模式的选择
    很明显，不同的用途，不同的范围和规模，就应该注意选择不同的传输模式和不同的产品。写字楼、办公楼、学校和小区主要是用网络传输数据、资料以及Internet接入，那么就选择对称模式的Cable Modem，而且该类产品易用、易维护、价格低廉。如果网络结点设计合理的话(500个电视终端，200个数据用户)，利用有线电视网，采用对称式传输模式建立一个企业的Intranet通信平台也是可行的。

    4.Cable Modem的种类

    随着Cable Modem技术的发展，出现了不少的类型。按不同的角度划分，大概可以分为以下几种：　

    1)从传输方式的角度，可分为双向对称式传输和非对称式传输。

    对称式传输速率为2Mbps～4Mbps、最高能达到10Mbps。非对称式传输下行速率为30Mbps，上行速率为500K～2.56Mbps。

    2)从数据传输方向上看，有单向、双向之分。

    3)从网络通信角度上看，Modem可分为同步(共享)和异步(交换)两种方式。同步(共享)类似以太网，网络用户共享同样的带宽。当用户增加到一定数量时，其速率急剧下降，碰撞增加，登录入网困难。而异步(交换)的ATM技术与非对称传输正在成为Cable Modem技术的发展主流趋势。

    4)从接入角度来看，可分为个人Cable Modem和宽带Cable Modem(多用户)，宽带Modem可以具有网桥的功能，可以将一个计算机局域网接入。

    5)从接口角度分，可分为外置式、内置式和交互式机顶盒。

    外置Cable Modem的外形象小盒子，通过网卡连接电脑，所以连接Cable Modem前需要给电脑添置一块网卡，这也是外置Cable Modem的缺点。不过好处是可以支持局域网上的多台电脑同时上网。Cable Modem支持大多操作系统和硬件平台。

    内置Cable Modem是一块PCI 插卡。这是最便宜的解决方案。缺点是：只能用在台式电脑上，在麦金塔电脑和膝上电脑无法使用。

    交互式机顶盒是真正Cable Modem的伪装。机顶盒的主要功能是在频率数量不变的情况下提供更多的电视频道。通过使用数字电视编码（DVB），交互式机顶盒提供一个回路，使用户可以直接在电视屏幕上访问网络，收发E－Mail等。我国电视机用户也即将有幸使用此项技术，比如TCL刚刚推出了“精彩王牌”机顶盒；迈威宝公司即将推出电视机顶盒和在线服务（www.myweb.com.cn ），使利用电视机浏览网页成为可能。

    5.CATV网上的加密

    因为有线电视网属于共享资源，所以Cable Modem需要具有加密和解密功能。当给数据加密时，Cable Modem对数据进行编码和扰码，使得黑客盗取数据没那么容易。

    当通过Internet发送数据时，本地Cable Modem对数据进行加密，有线电视网服务器端的Cable Modem对数据解密，然后送给Internet。接收数据时则相反，有线电视网服务器端的Cable Modem加密数据，送上有线网，然后本地电脑上的Cable Modem解密数据。

    与Netscape 的Navigator 和 Microsoft 的Internet Explorer的加密不同的是，Cable Modem只是在有线电视网两端对数据加密/解码，数据通过Internet时是不被加密的。

    6.Cable Modem的标准

    目前，Cable Modem主要存在两种不同的标准，一个是由美国有线电视运营公司成立的行业组织MCNS（多媒体线缆网络系统）起草的、已被ITU批准的J.112标准；还有一个是IEEE802.14，此标准正在制订中。从技术上讲IEEE802.14比ITUJ.112先进。

    7.Cable Modem的连接

    使用Cable Modem与传统的用电话线（标准双绞线）连接电话和电脑调制解调器的情况稍显复杂。最基本的有线电视网络结构包括五个重要部分：前端设备、干线系统、邻近分配系统、入户系统和终端设备。首先你要把Cable Modem连接到墙上的电视插孔，再把电视机和电脑连接到Cable Modem。在有线电视网的另一端是Cable Modem终端系统（CMTS－Cable Modem Termination System），作为网络前端。当然，安装网卡时必须同时安装TCP/IP协议。

    电话 Modem一般接在电脑的串行通讯口上。最近10来年，串口一直是电脑的标准配置，但串口原本是用来作低速通讯的，不能支持Cable Modem 这样的高速设备。所以Cable Modem通过网络适配卡与电脑相连。网卡插在PCI, ISA 或 PCMCIA插槽中。网卡提供的速度比串口快得多。

    8.Cable Modem工作原理

    Cable Modem从下行的模拟信号中划出6MHz频带，将信号转化为符合以太网协议的格式,从而与电脑实现通讯。用户需要给电脑配置以太网卡和相应的网卡驱动程序。

    同轴电缆中的6MHz频带被用来提供数据通讯。电视和电脑可以同时使用，互不影响。有线电视网络实际怎样运行的呢？

    射频信号在用户和前端之间沿同轴电缆上行或下行。上行和下行信号共享6MHz频带，但是调制在不同的载波频率上以避免相互干扰。一般速率下行为10Mbs，上行速率为786Kbs。

    物理层
    最主要的下行协议是64QAM（Quadrature Amplitude Modulation正交振幅调制），调制速率可达36Mbps。上行调制采用 QPSK（Quaternary Phase Shift Keying四相移相键控调制），抗干扰性能好，速率可达10Mbps。另一个上行协议是S-CDMA(Synchronous Code Division Multiple Access 同步码分复用）。例如，摩托罗拉，把上行信号更进一步细分为10-600kHz 频带，把上行信号动态转入干净、无噪声的频带。

    媒体通路控制层
    MAC －Media Access Control Layer）和逻辑链接控制层(LLC －Logical Link Control Layer)

    这两个协议层规定了不同信号和用户怎样共享公共带宽。由于目前还没有统一的行业标准，有些Cable Modem厂家采用不同的协议。较常见的有：用于以太网的公共 CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection载波复用通路/冲突检测）和先进的 ATM（Asynchronous Transfer Mode异步传输模式）协议。这些协议都可以有效地使用上行通道，可以根据需要分配带宽，保证通讯质量。

    有线电视前端
    在上行方向，Cable Modem从电脑接收数据包，把它们转换成模拟信号，传给网络前端设备。该设备负责分离出数据信号，把信号转换为数据包，并传给Internet 服务器。同时该设备还可以剥离出语音（电话）信号并传给交换机。

    为实现上述功能，需要将目前的单向有线电视网转变成双向光纤－同轴电缆混合网，以便实现宽带应用。除了前端设备和现存的下行信号放大器外，还需要在干线上插入上行信号放大器。