Communication 版 (精华区)
发信人: dormouse (恐明 V 祁山口), 信区: Communication
标 题: 《数字电视与有线电视综合网》-14
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年06月29日08:43:23 星期五), 站内信件
第十四章 数字信号终端设备(IRD＆Cable Modem)
1 综合解码机(IRD)
综合解码接收机(Integrated Receiver Decoder)是数字电视的接收设备。它
接收卫星或有 线电视前端发送的数字电视信号。经过信道解码，信源解码将传送
的数字码流转换到原来压 缩前的形式，再经D/A和视频编码送往普通电视接收机。
根据卫星、有线电视和地面广播方 式 的不同，分为卫星IRD，有线IRD和地面广播
IRD。三者使用的通道调制方式不同，卫星通道采用QPSK调制解调；有线大多采用
QAM调制解调；地面广播欧洲使用COFDM调制解调；美国使 用VSB调制解调。根据使
用场合的不同，又分为家用和商用(CONSUMER AND CONNERCIAL)两种 ，前者适用于
家庭，如有遥控、屏幕显示功能：而后者往往用于有线前端集体接收，要求更高的
质量和更多的接口，以供设备间的连接，如数字传送码流输出口接到再复用器等应
用。 同时商业应用也要求更高的可靠性。
下面我们简单介绍Philips的商用卫星IRD DVS3824的结构，大致框图如图14
－1。主要部分 有调谐器、QPSK解调、去扰码、纠错、解复用、解码、PAL／NTSC
编码、系统控制和智能卡 读出器等部 分组成。调谐器部分有两个独立的射频输入
和70Hz中频输出。调谐器能工作在C波段和Ku波 段。根据不同的应用可以设计成
MCPC接收或SCPC接收。MCPC指一个载波包含多路不同信号， 称为多路单 载波
(Multiple Channel Per Carrier)系统。由于一个转发器只有一个载波，因此没有
多载 波的谐波干扰问题，频带和功率的利用率较高。但多路信号要在同一地点上
星，不同节目需 要地面传输设备将节目传送到地面站复用后送往上星设备。
SCPC(Single Channel Per Carr ier)是单路单载波系统。每路信号占据一个载波
，优点是可在不同的地点上星。由于C波段 和Ku波段的频谱位置左右不一样，因此
Philips的调谐器具有频谱倒置功能，便于不同卫星 节目的接收。两个不同的射频
输入端可以用于两种不同极化方式，即水平或垂直极化方式的 接收。由于防雷击
的原因，通常调谐器输入端子是不允许用来提供电源的，LNB通常由室外电源提供
。然而，在特殊情况下，失去外部电源时，商用IRD可通过输入接口向LNB供电，该
电压通常不接通。
2 电缆调制解调器(Cable Modem)
2.1 Cable Modem的作用和发展前景
Cable Modem可以提供高速数据通信，比如：Internet接入、在线娱乐、VOD、
电视会议 、远程工作组以及局域网互联等等，是HFC网络的关键设备。
现有的电话Modem有其不足之处，已不能满足迅速发展的信息社会的需要，例如
：
(1)通信速率太低，大部分为28.8kbps，传输速率很低，尤其是传输多媒体画
面耗时很长, 而图像的信息往往比声音和其它数据要丰富和直观，是不能忽视的重
要信息内容；
(2)通信费用过高；
(3)电话普及率不如有线电视。
而上述问题恰恰是有线电视网的优点：
(1)有线电视网是一个宽带网，可以从5MHz到750MHz，甚至1000MHz的频率范围
，可以选其中 的两个频段作为下行和上行通带，下行速率可以高到达56Mbps，上
行数据速率最高也可到10 Mbps，一般上行速率可在200kbps～2Mbps之间，这就大
大缩短了数据传输的时间，尤其对信息量很大的图像信息具有十分重要的意义；
(2)有线电视是我国所有入户信息工具中收费最低的；
(3)有线电视的用户已接近6000万户，大大超过了电话的用户数。
综上所述，可以预计在迅速迈向信息社会的今天，随着信息网络化的发展，
Cable Modem在 有线电视系统中的应用会获得飞速的发展。
2.2 Cable Modem的标准
Cable Modem的标准化问题是一个十分重要的问题，否则不同厂家的产品不能
在同一个系统 中共用，没有互换性，不论对消费者或是生产厂家都是十分不利的
。
尽管目前Cable Modem还没有统一的国际标准，但是人们已经认识到了这个问
题的重要性， 并做了大量的工作，可以相信统一的国际标准的制定将很快会提到
议事日程上来。
目前从事Cable Modem领域标准化工作的组织主要有：MCNS(Multimedia Cable
Network Sys t em Partners)，IEEE802.14，DAVIC(Digital Audio Video
Council等，其中最有影响的是 MCNS和IEEE802.14。
(1)MCNS
MCNS是“Multimedia Cable Network System”的缩写。
MCNS由Comcast、Cox Communications、TCI、Time Warner、MdeiaOne、
Rogers Cablesyste ms和CableLabs等公司组成，它的目标是制定在HFC网上通过
Cable Modem进行数据通信的接 口规范，使各生产厂商接受这一规范，从而达到不
同厂家的Cable Modem具有互换性。
MCNS制定的DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specification)由
12个规范组成 ，在这些文件中，定义了数据、射频和电话回传接口以及安全、管
理和业务支持。
MCNS已成为美国现行标准，并提交ITU－T审议已成为今后国际标准。
MCNS文件的主要技术内容有：
①MCNS网络层使用IP协议。
②数据链路层分为三个子层，即逻辑链路控制子层，链路层安全子层和媒体访
问控制子层(M AC)。
MAC为所有下行数据流的传输定义了一个前端设备，即CMTS(Cable Modem
Termination Syst em)，每个CM(Cable Modem)都侦听下行的所有数据而只有地址
匹配的CM才能接收数据，CM之 间的通信也要通过CMTS，上行通道为多个CM对一个
CMTS进行时分复用。
③物理层划分为两个子层，即传输收敛子层和物理媒体依靠子层。
传输收敛子层只适用于下行通道，提供附加服务。
物理媒体依靠子层，下行通道，遵循北美数字视频传输规范，采用64/256QAM
调制，6MHz带 宽和可变深度交织等，上行通道，在CMTS控制下，CM具有灵活性和
可编程等特点，上行调制 采用QPSK或16QAM。
(2)IEEE802.14
802.14是IEEE的一个工作组，主要定义MAC层和PHY(物理层)接口规范，包括：
MAC接口、PHY接口、安全协议、基于ATM信元的接口技术(QoS及带宽分配等)。
(3)两种标准的比较
①MCNS和IEEE802.14两种标准的物理层接口非常相近；
②MCNS基于帧结构而IEEE802.14是基于ATM信元；
③MAC层接口不同；
④MCNS定义了安全规范、管理和业务支持，而IEEE802.14没有。
MCNS在实用方面走在了IEEE802.14前面，已有半导体厂商宣布能生产支持
MCNS的标准芯片 。
2.3 Cable Modem的分类
依据系统的类型和用户功能的不同Cable Modem有不同的类型。
(1)按数据传输的方式，可分为对称型业务和不对称型业务Cable Modem；
(2)按使用功能，可分为公共信息型和专用信息型Cable Modem；
(3)按带宽速率分配方式，可分为动态分配带宽速率与固定带宽速率Cable
Modem。
动态分配带宽速率方式适用于Internet的接入，公共信息查询等业务。
固定带宽速率方式适用于电话、数据、专线等业务。
上述这些区分方法并非固定不变，也可以有其他分类方法，在一个Cable
Modem上可能体现 几种分类。
2.4 Cable Modem系统的组成
所谓Cable Modem系统，即采用Cable Modem，借助于有线电视传输网络，开展
计算机网络业 务的系统。
系统通常由前端系统，具有双向功能的CATV传输网和用户端子系统三部分构成
。根据MCNS的定义，前端主要设备是电缆调制解调器端接系统，即CMTS(Cable
Modem Termination Syste m)，CMTS中包括网络接口，调制器和解调器，CMTS的网
络侧包括有如下设备：远端服务器、 骨干网适配器和本地服务器。
CMTS的射频侧包括有如下设备：混合器、上行信号频分器、光发射机和光接收
机等。
CSTV双向传输网络，包括光纤及同轴电缆传输网，即HFC网。
用户端子系统主要包括Cable Modem和用户室内设备(计算机等)。
Cable Modem系统的组成框图示于图14－2。
2.5 Cable Modem的组成和功能
CM有多种型号，一个典型的CM包含调制解调单元、电视调谐单元、解密单元，
有的CM还具有 以太网集线器功能、桥接器功能、路由器功能以及网络控制功能等
单元。
CM是一个双向接收发送设备。
下行方向，数字信号调制在88～860MHz内某一个8MHz带宽的一个载波上频率上
，调制方式多 采用QPSK或64QAM。
上行信道设置在5～42MHz频段上，该频段的噪声干扰比较大，例如无线干扰，
家用电器的脉 冲噪声干扰和各种工业干扰，同轴电缆的失配和屏蔽不良也会侵入
噪声，因此大多采用抗干 扰能力较强的QPSK或OFDM调制方式。对于某些不对称CM
，上行信道带宽不超过2MHz，可采用频分法，不同的CM采用不同的载波向前端传输
上行信号，上行频率范围仍在5～42MHz范围内 。
2.6 生产厂家和产品举例
目前世界上已有数十家公司在生产和研制Cable Modem，例如：
Com21，Bay Networks(LANcity)，SA，GI，Motorola，Hybrid Network，IBM
，Eenith等美 国公司，此外还有以色列的Phasecom，日本的NEC，NTT和澳大利亚
的Telstra等，我国也有 企业开始研制和生产Cable Modem，如深圳的傲能公司。
现将Phasecom，LANcity和Com21三种产品的主要技术参数示于表14－1。
每个公司的Cable Modem有一个产品系列，以适应不同用户的需要，用户应根
据自己的情况 来选择产品型号，现以LANcity产品为例介绍于下：
表14－1 PHASECOM、LANCITY与COM21技术参数
产品 PHASE COM21 LANCITY
项目
下行频率范围 50～860MHz 54～750MHz 80～860MHz
上行频率范围 5～42MHz 5～42MHz 5～40MHz
下行频率带宽 6MHz 6MHz 6MHz
上行频率带宽 2MHz 6MHz 1.80MHz
下行调制 64QAM QPSK 64QAM
上行调制 QPSK QPSK QPSK
下行传输速率 31.824Mb/s 10Mb/s 30.336Mb/s
有效下行传输速率 27.00Mb/s 10×e-9(C/N＞22dB) 23.96Mb/s
误码率 10×e-12(C/N＞30dB） 10×e-9(C/N＞22dB) 10×e-9(C/N＞16dB
RF传输 MPEG－2/Ethernet ATM AAL5
网络协议 OSI 3/7 OSI 3/7
MAC协议 MCNS，基于IP 802.3 基于ATM，802.14
NMS软件 SNMP协议 SNMP协议 UNIX操作系统
物理接口 RJ-45；F头 标准AUI或RJ-45 RJ-45；F头
电源 90/240VAC47～63Hz 110/220VAC
LANcity产品系列有：
(1)个人电缆调制解调器(LCP)
现在，家庭办公者和Web浏览者能够以比过去用电话调制解调器快得多的速率
交换信息。
LANcity个人有线电视调制解调器使得对大量图形文件或大型数据库进行交互
式检索，而不必像过去使用低速设备时那样要面临漫长的等待。LCP是一种单用户
有线电视调制解调器，并且有完整的数据链路和网络层桥接功能。
(2)工作组电缆调制解调器(LCw)
LANcity工作组电缆调制解调器允许小型企业或多个PC家庭机、用户访问高速
城域有线电视 数据网。小型PC工作组也可以享受到实时交互式服务，这是以前低
率电话调制解调器技术根 本无法实现的。随着信息检索和交换速率的不断提高，
等待数据传输的时间也越来越短，从而大大提高了工作效率。LCw有线电视调制解
调器具有工作组、数据链路、网络层桥接功能 ，可允许一到四个用户使用。
(3)多用户电缆调制解调器(LCb)
LANcity多用户电缆调制解调器是一种企业网络有线电视调制解调器，允许企
业网络、学校系统和市政府进行城域联网。
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too lazy.
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