什么是 Cable Modem ?
电缆调制解调器又名线缆调制解调器,英文名称CableModem,它是近几年随着网络应用的扩大而发展起来的,主要用于有线电视网进行数据传输。
目前,Cable Modem 接入技术在全球尤其是北美的发展势头很猛,每年用户数以超过100%的速度增长,在中国,已有广东、深圳、南京等省市开通了Cable Modem 接入。它是电信公司xDSL技术最大的竞争对手。在未来,电信公司阵营鼎力发展的基于传统电话网络的xDSL接入技术与广电系统有线电视厂商极力推广的Cable Modem 技术将在接入网市场(特别是高速Internet接入市场)展开激烈的竞争。在中国,广电部门在有线电视(CATV)网上开发的宽带接入技术已经成熟并进入市场。CATV网的覆盖范围广,入网户数多(据统计,1999年1月全国范围的有线电视用户已超过一亿);网络频谱范围宽,起点高,大多数新建的CATV网都采用光纤同轴混合网络(HFC网),使用550MHZ以上频宽的邻频传输系统,极适合提供宽带功能业务。电缆调制解调器(Cable Modem )技术就是基于CATV(HFC)网的网络接入技术。
CableModem与以往的Modem在原理上都是将数据进行调制后在Cable(电缆)的一个频率范围内传输,接收时进行解调,传输机理与普通Modem相同,不同之处在于它是通过有线电视CATV的某个传输频带进行调制解调的。而普通Modem的传输介质在用户与交换机之间是独立的,即用户独享通讯介质。CableModem属于共享介质系统,其它空闲频段仍然可用于有线电视信号的传输。
CableModem彻底解决了由于声音图像的传输而引起的阻塞,其速率已达10Mbps以上,下行速率则更高。而传统的Modem虽然已经开发出了速率56Kbps的产品,但其理论传输极限为64Kbps,再想提高已不大可能。
CableModem也是组建城域网的关键设备,混合光纤同轴网(HFC)主干线用光纤,光结点小区内用树枝型总线同轴电缆网连接用户,其传输频率可高达550/750MHz。在HFC网中传输数据就需要使用CableModem。
我们可以看出CableModem是未来网络发展的必备之物,但是,目前尚CableModem的国际标准,各厂家的产品的传输速率均不相同。因此,高速城域网宽带接入网的组建还有待于CableModem标准的出台。
Cable Modem 技术原理
这是目前有线电视进入Internet接入市场的唯一法宝。自从1993年12月,美国时代华纳公司在佛罗里达州奥兰多市的有线电视网上进行模拟和数字电视、数据的双向传输试验获得成功后,Cable技术就已经成为最被看好的接入技术。一方面它理论上可以提供极快的接入速度和相对低的接入费用,另一方面有线电视拥有庞大的用户群。
有线电视公司一般从42MHZ~750MHZ之间电视频道中分离出一条6MHZ的信道用于下行传送数据。通常下行数据采用64QAM(正交调幅)调制方式,最高速率可达27Mbps,如果采用256QAM,最高速率可达36Mbps。上行数据一般通过5~42MHZ之间的一段频谱进行传送,为了有效抑制上行噪音积累,一般选用QPSK调制,QPSK比64QAM更适合噪音环境,但速率较低。上行速率最高可达10Mbps。
Cable Modem 本身不单纯是调制解调器,它集MODEM、调谐器、加/解密设备、桥接器、网络接口卡、SNMP代理和以太网集线器的功能于一身。它无须拨号上网,不占用电话线,可永久连接。服务商的设备同用户的Modem之间建立了一个VLAN(虚拟专网)连接,大多数的Modem提供一个标准的10BaseT以太网接口同用户的PC设备或局域网集线器相联。
除了双向Cable Modem 接入方案之外,有线电视厂商亦推出单向Cable Modem 接入方案。它的上行通道采用电话MODEM回传,从而节省了现行CATV网进行双向改造所需的庞大费用,节约了运营成本,可以即刻推出高速Internet接入服务;但也丧失了Cable Modem 技术的最大优点:不占用电话线、不需拨号及永久连接。我们下面所要比较的是指双向Cable Modem 技术。
Cable Modem与 xDSL的技术比较
随着科学技术特别是Internet技术的迅猛发展和电信市场的日益开放,已逐步形成了电信网、有线电视网和计算机网三大网络并存且互相融合的局面。中国电信网已实现了骨干网的传输和交换、本地网的中继和交换数字化,但用户接入网仍以模拟铜线为主要传输媒体,成为现代电信网的瓶颈。Internet技术的爆炸式发展使网络上传送的视频音频及高清晰度影像等多媒体数据越来越多,这些信息以可怕的速度吞噬着有限的信道带宽资源。传统的接入网必须向高带宽化发展。
作为新的宽带接入手段,光纤接入网是电信网中最先进的接入网技术,它泛指从交换机到用户之间的馈线段、配线段及引入线段的部分或全部以光纤实现接入的系统。然而电信公司耗费巨资铺设的庞大的双绞线铜缆网不可能全部被光缆所取代,因而在现有的铜双绞线上开发的数字用户线(xDSL)接入技术,成为电信公司占领接入网市场的主要接入技术。
1、xDSL接入技术。
目前已提出的数字用户线(xDSL)技术主要有以下几种:
(1)高比特率数字用户线(HDSL)。
HDSL是一种对称的高速数字用户环路技术,上行和下行速率相等,通过两对或三对双绞线提供全双工1.544/2.048Mbps(T1/E1)的数据信息传输能力。通常采用2B1Q或CAP两种线路编码方式,其无中继传输距离视线径不等约为4~7公里。
(2)非对称数字用户线(ADSL)。
ADSL允许在一对双绞铜线上,在不影响现有POTS电话业务的情况下,进行非对称高速数据传输。ADSL上行速率为224kbps~640kbps,下行传输速率1.544Mbps~9.2Mbps;传输距离在2.7~5.5公里。
ITU-T SG15在1998年10月通过了关于ADSL的G.992.1和G.992.2建议草案。G.992.1规范了带分离器的ADSL系统,利用该系统可在同一对金属双绞线对上传输高速数据和模拟信号,采用的线路编码为DMT,下行速率为6.144Mbps,上行速率为640Kbps。G.992.2规范了不带分离器ADSL系统,它是一种简化的ADSL(Lite ADSL),具有成本低、安装简便的优点,也采用DMT线路编码,下行速率为1.536Mbps,上行速率为512kbps。
实践证明,非对称传输的ADSL技术最适合高速Internet接入及视频点播等应用,最具发展潜力。电信公司主要依靠ADSL技术打入高速接入市场,与有线电视厂商的Cable Modem 技术将会短兵相接。在下面我们会比较这两种技术。
(3)对称数字用户线(SDSL)。
使用一对铜双绞线对在上、下行方向上实现E1/T1传输速率的技术,是HDSL的一个分支。它采用2B1Q线路编码,上行与下行速率相同,传输速率由几百Kbps到2Mbps,传输距离可达3公里左右。
(4)速率自适应数字用户线(RADSL)。
RADSL能够自动地、动态地根据所要求的线路质量调整自己的速率,为远距离用户提供质量可靠的数据网络接入手段。RADSL是在ADSL基础上发展起来的新一代接入技术,其传输距离可达5.5公里左右。
(5)甚高比特率数字用户线(VDSL)。
VDSL是ADSL的发展方向,是目前最先进的数字用户线技术。VDSL通常采用DMT调制方式,在一对铜双绞线上实现数字传输,其下行速率可达13~52Mbps,上行速率可达1.5~7Mbps,传输距离约为300米~1.3公里。利用VDSL可以传输高清晰度电视(HDTV)信号;但它仍未实现标准化。
由于高速接入应用实际上集中在高速接入Internet,即实现WEB上的视音频点播、动画等高带宽应用;而这些应用的特点是上下行数据传输量不平衡,下行传送大量的视音频数据流,需高带宽,而上行只是传送简单的检索及控制信息,需要很少的带宽——这些都是ADSL技术的特点。因而在高速接入的竞争中,电信局主要推出ADSL接入手段去占领市场;而我们下面要阐述比较的xDSL技术,亦是专指ADSL接入技术。