Cable Modem 接入在有线电视网络的实现

 

1.系统结构

Cable Modem 的前端设备CMTS采用10Base―T,100Base―T等接口通过交换型 HUB 与外界设备相联,通过路由器与 Internet 连接,或者可以直接联到本地服务器,享受本地业务。CM(CableModem)是用户端设备,放在用户的家中,通过10Base―T 接口,与用户计算机相联。

2.上行信道带宽的分配

MCNS (多媒体有线电视网络系统)把每个上行信道看成是一个由小时隙(mini-slot)组成的流,CMTS 通过控制各个 CM 对这些小时隙的访问来进行带宽分配。CTMS 进行带宽分配地机制是分配映射(MAP)。MAP 是一个由CMTS 发出的 MAC 管理报文,它描述了上行信道的小时隙如何使用,如:一个 MAP 可以把一些时隙分配给一个特定的 CM,另外一些时隙用于竞争传输。每个 MAP 可以描述不同数量的小时隙数,最小为一个小时隙,最大可以持续几十毫秒,所有的 MAP 描述了全部小时隙的使用方式。MCNS 没有定义具体的带宽分配算法,只定义进行带宽请求和分配的协议机制,具体的带宽分配算法可由生产厂商自己实现。

(1)上行信道访问方式

CMTS 根据带宽分配算法可将一个小时隙定义为预约小时隙或竞争小时隙,因此,CM 在通过小时隙向 CMTS 传输数据时也有预约和竞争两种方式。CM 可以通过竞争小时隙进行带宽请求,随后在CMTS 为其分配的小时隙中传输数据。当CM 使用竞争小时隙传输带宽请求或数据时有可能产生碰撞,若产生碰撞。CM 采用截断的二进制指数后退算法进行碰撞解析。

(2)对服务类型的支持

MCNS 除了给每个CM 分配了一个48 比特的物理地址之外,还给每个 CM 分配了至少一个服务标识(Service ID),服务标识在CMTS 与 CM 之间建立一个映射,CMTS 将基于该映射,给 CM 分配带宽。CMTS 通过给 CM 分配多个标识,来支持不同的服务类型,每个服务标识对应于一个服务类型。MCNS 采用服务类型的方式来实现QoS 管理。

3、CM 与CMTS 的交互

CM 在加电之后,必须进行初始化,才能进入网络,接收 CMTS 发送的数据及向 CMTS 传输数据。CM 的初始化是经过与CMTS 的一系列交互过程来实现的。Cable Modem 的初始化过程如下:

检测 RSM:当 CM 接通电源后,CM 首先要确认可移去的安全模块(Removable Security Module, RSM)是否存在于 RSM 时隙中。

与 CMTS 建立同步:在初始化或信号丢失时,CM 必须与一个下行信道建立同步。CM 有一个存储器,其中存放上次的操作参数, CM 将首先尝试重新获得存储的那个下行通道,如果尝试失败,CM将连续地对下行信道进行扫描,直到发现一个有效的下行信号。CM与下行信号同步的标准为:与QAM 码元定时同步、与 FEC 帧同步,与 MPEG 分组同步并能识别下行 MAC 的SYNC 报文。

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