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纜線數據機

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纜線數據機(Cable Modem或稱C.M.),是利用有線電視雙向同軸電纜提供網際網路相關應用服務的技術,上行頻率介於5至50MHz,下行頻率佔用一個或以上的電視頻道頻寬(6MHz)。

Motorola SURFboard SB4100纜線數據機

歷史[編輯] MITRE Cablenet[編輯] 因特網實驗注(IEN)96[1](1979)描述了一種早期射頻電纜調製解調器系統。從2,3頁IEN96:

有線總線系統

在MITRE/華盛頓Cablenet系統是基於在MITRE/貝德福德開發的技術。類似的電纜總線系統在運行時的一些政府網站,如中沃爾特·里德陸軍醫院,以及美國航空航天局約翰遜航天中心,但這些都是獨立的,僅本地網絡。

該系統使用標準的共用天線電視(CATV)同軸電纜和基於微處理器的總線接口單元(BIUs)至訂戶計算機和終端連接到該電纜。 ...電纜總線由兩個平行的同軸電纜,一個入站和出站等。入電纜和出站電纜在一端連接,頭端,並且在它們的另一端電性終止。這種架構需要的發達單向CATV組件的優勢。[2]的拓撲是樹突(即支鏈如樹)。 ...

所述BIUs含有射頻(RF)調製解調器哪些調製載波信號,以發送用1兆赫到24兆赫的頻率範圍內的可用帶寬的數字信息。在294 MHz的帶寬的剩餘部分可用於攜帶其它的信息通道,如現成的空氣電視,調頻,閉路電視或語音電話系統,或者其它數字電視頻道。我們的測試床系統的數據傳輸速率為307.2 kbps的。 IEEE802.3b(10BROAD36)[編輯] 在IEEE802委員會802.3b - 1985年[3]定義10BROAD36為10Mbps的IEEE 802.3/以太網寬帶系統跑起來3,600米(11800英尺)在CATV同軸電纜網絡佈線。如在最初的IEEE802.3規範隱含操作在頻分复用(FDM)信道頻帶使用,而不是數字基帶矩形波狀調製(也稱為線路編碼),近零赫茲開頭和理論上消耗無窮頻率字寬帶帶寬。 (在現實世界中的系統,更高階的信號成分成為從背景噪聲區分。)在市場10BROAD36設備不是由許多供應商開發的,也沒有部署在許多用戶網絡相比,設備為IEEE 802.3/以太網基帶標準如10BASE5 (1983),10BASE2(1985),10BASE-T(1990年)等。

IEEE802.7[編輯] 在IEEE802委員會還規定在1989年寬帶數字CATV網絡標準與802.7-1989。[4]然而,像10BROAD36,802.7-1989很少看到商業上的成功。

混合網絡[編輯] 混合網絡開發,示範並獲得專利的第一條高速,對稱電纜調製解調器系統在1990年的一個關鍵混合網絡的見解是,在互聯網的新生的日子,數據下載構成了大部分的數據流量,這可服充分具有高度不對稱的數據網絡(即大的下行數據管道和許多小上行數據通道)。這允許有線電視運營商沒有首先需要昂貴的系統升級立即提供高速數據服務。也是關鍵的是,它看到的上游和下游的通信可以使用在每個方向上工作的不同的協議,以建立一個閉環通信系統中的相同或不同的通信介質。在每個方向上使用的速度和協議將是非常不同的。所使用的公共的最早系統交換電話網(PSTN)的返回路徑,因為很少有電纜系統是雙向的。購買系統用於CATV的上游以及下游的路徑。混合的系統架構今天用於大多數電纜調製解調器系統。

LANcity[編輯] LANcity是一個早期的先鋒電纜調製解調器,開發一個專有的系統,該系統被廣泛部署在美國LANcity,這是領導的伊朗裔工程師Rouzbeh Yassini,然後由北電網絡,最終紡電纜調製解調器業務冒充ARRIS收購。 ARRIS繼續使電纜調製解調器和CMTS設備符合DOCSIS標準。

天頂家庭作業[編輯] 使用其自己的協議,它在1993年推出,是第一個電纜調製解調器供應商之一的天頂提供了一個電纜調製解調器技術。尚翹峰電纜調製解調器技術被用於多種有線電視系統在美國和其他國家,包括Cox通信圣迭戈,Knology在美國東南部,美國科技的Americast服務(後來被出售給大開西SBC後/美國科技合併),並COGECO在安大略省哈密爾頓。[5]天頂家庭作業使用BPSK(雙相移鍵控)調製,實現500千比特/秒,600 kHz或4兆位/秒6兆赫。[6]

COM21[編輯] 主要文章:COM21 COM21是另一個早期先鋒電纜調製解調器,並相當成功,直到專有系統是由DOCSIS規範過時。該COM21系統所使用的ComController作為CATV網絡頭端橋中央時,COMPORT電纜調製解調器各種型號和使用的HP OpenView作為平台NMAPS管理系統。後來,他們還推出了返回路徑多路復用器時,從多個方面結合返回路徑的信號,以克服噪聲問題。專有協議是基於異步傳輸模式(ATM)。中央ComController交換機是一個模塊化系統,提供一個下行通道(發射器)和一個管理模塊。剩餘的時隙可以用於上行接收機(2每卡),雙以太網10BaseT和以後也快速以太網和ATM接口。 ATM接口成為最流行的,因為它支持日益增長的帶寬需求,並支持VLAN中。 COM21制定了DOCSIS調製解調器,但該公司申請破產在2003年和關閉。由ARRIS被收購COM21的DOCSIS CMTS資產。

CDLP[編輯] CDLP是由摩托羅拉公司製造的專有系統。 CDLP客戶駐地設備(CPE)是能夠進行的PSTN(電話網)和射頻(有線網絡)返回路徑的。在PSTN為基礎的服務被認為是'單向電纜'和有許多相同的缺點衛星因特網服務的;其結果是,它很快讓位給“雙向電纜”。所使用的射頻電纜網絡的返回路徑的電纜調製解調器被認為是“雙向電纜”,並能夠更好地與雙向數字用戶線(DSL)服務進行競爭。該標準是沒有多大用處,而現在新的供應商使用,和現有的供應商已經改為DOCSIS標準。摩托羅拉CDLP專有CyberSURFR是建到CDLP標準的設備,能夠在峰值10 Mbit / s的下行和1.532 Mbit / s的上游的一個例子。 CDLP支持30兆比特/秒的最大下行帶寬這可以通過使用幾個電纜調製解調器到達。

澳大利亞ISP的BigPond採用該系統時,它開始電纜調製解調器測試在1996年對於許多年線上網僅是在悉尼,墨爾本和布里斯班通過CDLP可用。該網絡跑了好幾年了平行於新的DOCSIS系統。在2004年,CDLP網絡終止和由DOCSIS取代。

CDLP也已推出了在法國有線電視運營商Numericable使用DOCSIS升級其寬帶IP網絡之前。

DVB/ DAVIC[編輯] 數字視頻廣播(DVB)和數字音頻視頻委員會(DAVIC)是開發了一些電纜調製解調器的標準歐洲形成的組織。然而,這些標準尚未得到廣泛採納為DOCSIS。

IEEE802.14[編輯] 在90年代中期的IEEE802委員會成立了小組委員會(802.14)[7]開發的電纜調製解調器系統的標準。 IEEE802.14開發的標準草案,這是基於ATM的。然而,當北美多系統運營商(MSO),而不是備份當時的雛鳥DOCSIS1.0規範,其中通常使用的最大努力的服務,是基於IP(與擴展碼點,以支持ATM的802.14工作組被解散[8]的QoS在未來)。多系統運營商感興趣的是快速部署服務的競爭,而不是等待標準制定委員會的慢,迭代和審議流程,寬帶互聯網接入用戶。阿爾伯特A.阿扎姆是局長的IEEE802.14工作組,[9]和他的書,高速電纜調製解調器,[10]介紹了許多提交802.14的建議。

IETF[編輯] 雖然因特網工程任務組(IETF)通常不產生完整的電纜調製解調器的標準,在IETF包車工作組(WGS)所產生有關電纜調製解調器技術的各種標準(包括802.14,DOCSIS的PacketCable,和其它物質)。特別是,在IETF WGS上的IP over有線數據網(IPCDN)[11]和IP以上數字視頻廣播(DVB)[12]產生的適用於電纜調製解調器的系統,主要是在簡單網絡管理協議的一些地區的標準(SNMP )管理信息庫(MIB)的電纜調製解調器和其他網絡設備工作在CATV網絡。

DOCSIS[編輯] 主要文章:DOCSIS 在上世紀90年代末,美國有線電視運營商,被稱為“MCNS”組成的財團,以快速開發一個開放和可互操作的電纜調製解調器規範。該組的時間基本上合併來自兩個主導專有系統的技術,以從摩托羅拉CDLP系統中的物理層,並從LANcity系統的MAC層。當最初的規範已經起草,在MCNS財團移交的控制權,以維持其在CableLabs的規範,促進了它在各種標準組織(尤其是SCTE和ITU),開發了電纜調製解調器設備的認證測試計劃,並已起草以來多個擴展到原來的規範。

而部署的DOCSIS1.0 RFI設備通常只支持最大努力的服務,DOCSIS1.0 RFI臨時-01文檔討論了使用集成服務,RSVP,RTP和同步傳輸模式(STM)的電話(與ATM)的QoS的擴展和機制。[8 ] DOCSIS1.1 RFI[13]後來又增加更強大的和標準化的QoS機制,以DOCSIS。 DOCSIS 2.0增加了對S-CDMA的PHY支持,同時DOCSIS 3.0中加入IPv6支持和信道綁定,以允許單個電纜調製解調器同時使用一個以上的上行信道和多個並行一個下游信道。

幾乎所有的電纜調製解調器在該領域運行均符合DOCSIS版本之一。因為在歐洲PAL和美國的NTSC系統的DOCSIS的兩個主要版本的差異存在,DOCSIS和EuroDOCSIS。的主要差別是被發現在射頻信道的寬度:6兆赫為美國和8 MHz歐洲。 DOCSIS的第三個變量是在日本發展,並已經看到有限的部署在該國。

儘管互操作性是DOCSIS項目的整點,[14]大多數有線電視運營商只批准電纜調製解調器一個非常有限的名單他們的網絡上,[15] [16]確定了“允許”調製解調器通過自己的品牌,型號,有時固件版本和偶爾去的,而不是簡單地允許支持DOCSIS版本,因為它應該盡可能強加調製解調器的硬件版本。從這個角度來看,DOCSIS標準未能提供對最終用戶的承諾實際的互操作性。

電纜調製解調器和VoIP[編輯] 隨著語音互聯網協議(VoIP)電話的出現,電纜調製解調器已擴大到提供電話服務。有些公司,提供有線電視服務,還提供VoIP電話,讓誰購買有線電視客戶,以消除他們的普通老式電話服務(POTS)。由於許多電話公司不提供裸DSL(DSL服務,而不POTS線路服務),網絡電話的使用是高之間的電纜調製解調器用戶。[來源請求]任何高速互聯網服務的用戶可以通過訂閱第三方服務使用VoIP電話(例如,Skype的),則問題是,這樣一來,人們需要把他們的計算機上使用電話,而電纜調製解調器具有一個端口直接連接的電話,而無需使用一台計算機。然而,也有直接連接到寬帶路由器(例如,Vonage公司,神奇傑克+和NetTALK)單機VoIP系統提供。

許多有線電視運營商提供自己的VoIP服務的基礎上的PacketCable。的PacketCable允許多系統運營商(MSO)通過同一電纜傳輸系統,同時提供高速互聯網和VoIP。的PacketCable服務擁有第三方供應商在語音包一個顯著的技術優勢,給予其整個傳輸路徑的服務質量保證,因此通話質量可以放心。

當使用有線運營商的VoIP,被稱為一個嵌入多媒體終端適配器(E-MTA)的組合的客戶端設備的設備通常會被使用。一個E-MTA是電纜調製解調器和一個VoIP適配器(MTA,多媒體終端適配器)捆綁到單個設備中。

網絡架構的功能[編輯] 在網絡拓撲結構中,電纜調製解調器是符合IEEE 802.1D以太網網絡(有一些改動)的網絡橋。電纜調製解調器橋樑客戶LAN和同軸電纜網絡之間的以太網幀。從技術上講,它是一個調製解調器,因為它必須調製數據並發送它在電纜網絡,並且它必須解調數據從有線網絡接收它。

相對於網絡設計在OSI模型中,一個電纜調製解調器,既是物理層(層1)裝置和數據鏈路層(層2)轉發器。作為IP尋址的網絡節點,電纜調製解調器支持功能,在其他層。

層1在其LAN接口的以太網PHY實現,並且一個定義DOCSIS電纜特定的PHY其HFC有線接口。術語電纜調製解調器是指該電纜特定的PHY。網絡層(第3層)被實施為一個IP承載在於它具有用於由網絡運營商維護的設備自身的IP地址。在傳輸層(第4層)的電纜調製解調器支持UDP與自己的IP地址關聯,並且它支持基於TCP和UDP端口號,例如過濾,NetBIOS通信塊轉發了客戶的局域網。在應用層(第7層),電纜調製解調器支持用於管理和維護,特別是動態主機配置協議(DHCP),SNMP和TFTP某些協議。

某些電纜調製解調器可以併入一個路由器和一個DHCP服務器,以提供在局域網與IP網絡尋址。從數據轉發和網絡拓撲結構的角度來看,此路由器功能通常保持從電纜調製解調器的功能(至少在邏輯上),即使這兩個可共享單個外殼和顯示為一個單元不同的,有時被稱為住宅網關。所以,在電纜調製解調器功能將具有其自己的IP地址和MAC地址作為將路由器。

電纜調製解調器瓣[編輯] 電纜調製解調器可以有業內行話稱為“瓣”或“撲”的一個問題。調製解調器瓣時,通過調製解調器頭端的連接已斷開(脫機走了),然後重新聯機。時間脫機或襟翼的速率通常不記錄時,僅發生率。雖然這是一種常見的發生,並且通常被忽視,如果一個調製解調器的襟翼極高,這些斷開可能導致被破壞的服務。如果有可用性問題是由於皮瓣的典型原因是有缺陷的調製解調器或服務供應商的網絡上非常高的通信量(上游利用率過高)。[17]瓣的類型包括reinsertions,命中和未命中,和功率調整。 [18]