Cable Modem 原理简介

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CATV线路的频宽为一般Modem的100～1000倍，Cable Modem缆线数据机就是利用CATV线路作为连上Internet的媒介，它能让每一位使用者拥有128Kbps以上的传输速度。
导论
缆线系统原本就是设计用来有效率地传送电视节目至使用者的家中，为了确保消费者利用相同的电视机从缆线获得的服务能和原本经由空中广播的电视信号一样，CATV业者必须在同轴电缆线再造一个射频(Radio Frequency)频谱(spectrum)。传统的同轴电缆系统大约操作在330 MHz或450 MHz，然而现在的混合光纤/同轴电缆(hybrid fiber/coax HFC)系统则可延展至750 MHz或以上理论上，下载视讯节目信号大约从50 MHz开始，大概是空中广播电视的第二个频道，而5 MHz到42 MHz的部份通常保留给消费者从家中上传资料到头端用。 每一个标准的电视频道占用6 MHz (NTSC)或8 MHz (PAL)的射频频谱。所以一个典型的400 MHz同轴电缆系统可播放60(NTSC)或50 (PAL)个电视节目，而现在750 MHz下载频宽的混合光纤/同轴电缆系统则可提供到125(NTSC)或90 (PAL)个电视频道。
缆线数据机（Cable Modem)存取网路
利用缆线网路来传送资料服务，我们会利用典型的电视频道(50~750MHz的范围)来传送下行(Downstream)资料到使用者的家中及利用另一频道(5~42 MHz频带)来传送上行(Upstream)资料讯号；至於频道的划分可由有线广播电视业者自行规划。
缆线数据机头端(HeadEnd)系统经由这些频道和使用者家里的缆线数据机(Cable Modem)连结通讯进而成为一个虚拟的区域网路(Virtual local area network)。大部份的缆线数据机(Cable Modem)是外部装置，经由标准的10 Base-T 和个人电脑相连接。  
缆线数据机(Cable Modem)存取网路操作在Open System Interconnect(OSI)参考模型的第一层(硬体层)及第二层(媒体存取控制层/逻辑连结层)。所以,第叁层(网路层)协定(如IP流量),可以在缆线数据机(Cable Modem)平台上传送到使用者。
利用64QAM 技术，可在单一的电视频道(NTSC 6MHz;PAL 8MHz)提供下行资料的速度到 30 Mbps ，亦可利用 256 QAM 将速度提升40Mbps 。从用户端的上行通道可以利用 QPSK 或 16 QAM 调变技术，提供 320 Kbps 到 10 Mbps 的速度。上行和下的频宽由连接到缆线网路区段上的使用者共享，通常一个缆线网区段会连接 500 至 5000 个家庭。
每一个个别缆线数据机 (Cable Modem) 的用户，可以使用不同的存取速率---- 128 Kbps ~ 几 Mbps ，或者更高，而存取速度的快慢则可决於网路架构、网路上的流量、用户端电脑的处理能力，或是所需服务的品质等。
除了存取速率的优点外，缆线数据机 (Cable Modem) 提供另一项好处:永远处於接通状态。因为缆线数据机 (Cable Modem) 采用非连结性 (connectionless) 的技术，有点类似乙太网路，用户端的电脑永远与网路相通，这意谓着使用者不必经由拨号的程序便能上线，也不必担心忙线。  
缆线网际网路服务传送
为了要进入高速网际网路服务市场,有线广播电视业者必须建造一个点对点的IP网路在他们服务的社区,且必须提供数万的用户端来做资料的存取。与其提供直接的网际网路服务,有线广播电视业者可着重於提供高速的企业网路(Intranet)服务,理由如下:理想的话,所有有关的网站及资料库,最好就在头端附近。这种想法可经由 Catching 或将热门网站的内容复制储存在本地伺服器 (local server)来达成。所以,当缆线数据机 (Cable Modem)用户存取页,他将会以最高的速度被绕送到在头端附近的伺服器,而不会进入拥挤的网际网路内.已经有不少的公司提供广范的网路设备及系统整合服务给有线广播电视业者,好让他们能进入高速的网际网路服务的市场.
共享式网路平台效益
大多数的缆线数据机(Cable Modem)系统采取共享式存取平台,与办公室里的区域网路非常类似。因为缆线数据机 (Cable Modem)用户端共享可用频宽，当网路上的使用者增加，则缆线数据机(Cable Modem) 使用者会看到效益越来越差。通常将的频宽分配给200个使用者，每一个使用者会得到大约 135Kbps 的速度，乍看之下几乎与 128Kbps 的 ISDN 相去不远，其实不然。
因为缆线数据机 (Cable Modem)不像电路交换的电话网路，必须给定一个专属的连结，使用者在上线期间不会占据整个固定的频宽。换言之，他们会互相供享网路资源，实际上只有在收到或传送资料的时间内才会使用到频宽。举例来说，有 200 个使用者上线，原本每个使用者平均分配到 150 Kbps 的算法将被取代，成为他们在几微秒的时间内攫取所有可用的频宽来下载资料--可能每秒好几百万位元．
假如由於过高的使用率而造成的拥挤现象开始发生，有线广播电视业者可以轻易地分配另外的 6 MHz (NTSC)或 8 MHz (PAL)的视讯频道来作高速资料服务，依序增加频道的使用。另一选择可以区段分隔硬体缆线网路来增加频宽。如此也可减少每个网路区段的家庭数，也增加可利用频宽的总数给使用者。