62cATv网络 CATV—传统的有线电视网络 CATv的特点 为特定的业务设计 将广播视频业务传送到家而优化设计 ■通信方式:单向(下行)、广播式 ■介质:同轴电缆或以同轴电缆为基础 广播业务使用频段:50~550MHz 复用技术:FDM 模拟传输方式 接入网技术
1 接入网技术 6.2 CATV网络 ◼ CATV——传统的有线电视网络 ◼ CATV的特点 ◼ 为特定的业务设计 ◼ 将广播视频业务传送到家而优化设计 ◼ 通信方式：单向（下行）、广播式 ◼ 介质：同轴电缆或以同轴电缆为基础 ◼ 广播业务使用频段：50～550MHz ◼ 复用技术：FDM ◼ 模拟传输方式
CATv网络的系统结构 信 单向放大器号 主配线 视频信号合 分x 配 接收机路 ■分支器 器 器 干线网 配线网 头端 1 5km 组成 下引线 网络组成:头端、干线网、配线网、下引线 设备组成:头端设备、放大器、分配器、分支器 ■拓扑结构:树状、鱼骨状结构(分支结构) 接入网技术
2 接入网技术 ◼ 组成 ◼ 网络组成：头端、干线网、配线网、下引线 ◼ 设备组成：头端设备、放大器、分配器、分支器 ◼ 拓扑结构：树状、鱼骨状结构（分支结构） CATV网络的系统结构 视频信号 接收机 合 路 器 信 号 分 配 器 分支器 配线网 头端 干线网 单向放大器 15km 下引线 主配线
CATV网络的局限性 业务单一:视频 单向通信:只能下行通信,不能双向交互 网络结构脆弱:鱼骨形结构,只要一个地方或设 备故障,可能导致中断对众多用户的服务 传统的CATV已不能满足现代业务(交互式 综合业务)的要求,双向改造势在必行 接入网技术
3 接入网技术 CATV网络的局限性 ◼ 业务单一：视频 ◼ 单向通信：只能下行通信，不能双向交互 ◼ 网络结构脆弱：鱼骨形结构，只要一个地方或设 备故障，可能导致中断对众多用户的服务 传统的CATV已不能满足现代业务（交互式、 综合业务）的要求，双向改造势在必行
63HFC网络 HFC Hybrid Fiber Coax 混合的光纤同轴电缆 ■在原有CATV基础上进行双向改造 干线部分:光传输系统代替CATv中的同轴电缆 用户分配网:仍保留同轴电缆网络结构,但放大 器改成双向的 ■可提供业务 保留原有cATv单向电视广播业务 利用剩余频带提供宽带数据业务 接入网技术
4 接入网技术 6.3 HFC网络 ◼ HFC ：Hybrid Fiber Coax 混合的光纤同轴电缆 ◼ 在原有CATV基础上进行双向改造 ◼ 干线部分：光传输系统代替CATV中的同轴电缆 ◼ 用户分配网：仍保留同轴电缆网络结构，但放大 器改成双向的 ◼ 可提供业务 ◼ 保留原有CATV单向电视广播业务 ◼ 利用剩余频带提供宽带数据业务
Cable modem系统概述 Cable modem:电缆调制解调器(简称CM) 基于双向HC的宽带接入技术 频分复用,实现 数据业务和传统CATV业务共存 CATV:典型频段:50-550Mz CM:典型频段:5-42MHz,550-750MHz CM上、下行双向通信 5-42MHz(上行)550-750MHz(下行) 非对称速率方式 下行最高42Mbps 上行最高10Mbps(QPSK最高1.5Mbps) 两种标准 ■IEEE802.14,基于ATM传输 ■ DOCSIC,基于IP传输 接入网技术
5 接入网技术 Cable Modem系统概述 ◼ Cable Modem：电缆调制解调器（简称CM） ◼ 基于双向HFC的宽带接入技术 ◼ 频分复用，实现 ◼ 数据业务和传统CATV业务共存 ◼ CATV：典型频段：50—550MHz ◼ CM：典型频段：5—42MHz，550—750MHz ◼ CM上、下行双向通信 ◼ 5—42MHz（上行） 550—750MHz（下行） ◼ 非对称速率方式 ◼ 下行 最高42Mbps ◼ 上行 最高10M bps(QPSK 最高1.5Mbps) ◼ 两种标准 ◼ IEEE802.14，基于ATM传输 ◼ DOCSIC，基于IP传输
Cable modem的系统结构 CM Router HFC Internet CMTS CMTS: Cable Modem Termination System ■头端电缆调解器 CM: Cable modem ■电缆调解器 接入网技术
6 接入网技术 Cable Modem的系统结构 ◼ CMTS: Cable Modem Termination System ◼ 头端电缆调解器 ◼ CM: Cable Modem ◼ 电缆调解器 Internet Router CMTS HFC C M
Cable modem工作原理 下行 头端 m信道 Cable Cable Cable CMTS凵 Modem#1凵 Modem#2 Modem#x ■ 上行 n信道 每个CM都有一个ID(48位,制造商定) cM的接收器能调谐到所有m个下行信道的任何一个 接收数据 cM能在所有1~n个上行信道中的任何一个发送数据 接入网技术
7 接入网技术 Cable Modem工作原理 ▪ 每个CM都有一个ID（48位，制造商定）。 ▪ CM的接收器能调谐到所有m个下行信道的任何一个 接收数据 ▪ CM能在所有1～n个上行信道中的任何一个发送数据 头端 CMTS m信道 n信道 下行 上行 1 1 Cable Modem＃1 Cable Modem＃2 Cable Modem＃x 上行
Cable modem工作过程描述 ■加电初始化 ■与头端CMTS同步 cM扫描所有下行频道,寻找有效控制信息(广播信息) 般CM首选对上次使用过的频道进行搜索(内存保存) ■获取上行信道参数并请求注册 CM收到头端发来的上行信道传输参数 cM根据参数中指点的上行通路向头端发送注册请求消息 ■注册认可,开始认证、密钥交换、测距、初始化 预约带宽传送数据 ■cM向cMTS申请带宽,由CMTS分配 CM在分配的带宽里上传数据,实现与网络的交互 只要不断电,CM就一直处于在线状态 接入网技术
8 接入网技术 Cable Modem工作过程描述 ◼ 加电初始化 ◼ 与头端CMTS同步 ◼ CM扫描所有下行频道，寻找有效控制信息（广播信息） ◼ 一般CM首选对上次使用过的频道进行搜索（内存保存） ◼ 获取上行信道参数并请求注册 ◼ CM收到头端发来的上行信道传输参数 ◼ CM根据参数中指点的上行通路向头端发送注册请求消息 ◼ 注册认可，开始认证、密钥交换、测距、初始化 ◼ 预约带宽传送数据 ◼ CM向CMTS申请带宽，由CMTS分配 ◼ CM在分配的带宽里上传数据，实现与网络的交互 只要不断电，CM就一直处于在线状态
cM的MAc层—运行机制 ■上行总带宽由许多小时隙( minslot)表示 minslot为一个最小带宽单位 上行带宽预约请求,无竞争传送数据 请求带宽发生冲突时,进行冲突分解 ■IEEE802.14采用基于树的分解算法和P坚持 DOCSIS采用二进制指数退避算法 接入网技术
9 接入网技术 CM的MAC层——运行机制 ◼ 上行总带宽由许多小时隙（minslot）表示 ◼ minslot为一个最小带宽单位 ◼ 上行带宽预约请求，无竞争传送数据 ◼ 请求带宽发生冲突时，进行冲突分解 ◼ IEEE802.14 采用基于树的分解算法和P坚持 ◼ DOCSIS采用二进制指数退避算法
cM的MAc层—上行带宽请求与分配 cM与cMTS交互实现 ■CM向cMTs请求,由CMTS进行分配与管理 专门请求+捎带请求相结合 ■CM有数据要发时 ■CM先向头端CMTs申请带宽(小时隙数量) CMTS给CM指定上行发送小时隙 CM在指定上行时隙内发送 CM在发送数据时有新数据要发时 ■直接在发送数据时捎带对新数据发送带宽的请求 接入网技术
10 接入网技术 CM的MAC层——上行带宽请求与分配 ◼ CM与CMTS交互实现 ◼ CM向CMTS请求，由CMTS进行分配与管理 ◼ 专门请求＋捎带请求相结合 ◼ CM有数据要发时 ◼ CM先向头端CMTS申请带宽（小时隙数量） ◼ CMTS给CM指定上行发送小时隙 ◼ CM在指定上行时隙内发送 ◼ CM在发送数据时有新数据要发时 ◼ 直接在发送数据时捎带对新数据发送带宽的请求