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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