一種基于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)提升帶寬的方案

王小明　高寶陽

摘要：針對網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的瓶頸限制，該文提出一種帶寬改造方案，對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行改造，設(shè)計的依據(jù)是電話線傳輸上行鏈路信號，閉路電視傳輸下行鏈路信號。利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)既可以實現(xiàn)上網(wǎng)功能，又可保持原有電話線路和電視線路的功能，減少重新布線造成的資源浪費，對解決光纖入戶的帶寬瓶頸問題和今后的家庭智能化提供一種方式。該文改造方案可以增加帶寬，提高傳輸速率。

關(guān)鍵詞：xDSL技術(shù)；Cable Modem；復(fù)合 Modem

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）16-3750-04

Abstract： An scheme of bandwidth-improvement to improve the existing network for the bottleneck limitation of the networks transmission bandwidth was presented here in the paper . It depends on a principle that telephone line transmit up-links signals and CATV transmit down-links signals . The use of the existing network can be realized basic functions of telephone and television at the same time， extra function of surfing the Internet . This design presented in the paper can effectively reduce the resource wast and provide a good way to solve the bandwidth bottleneck in FTTB（Fiber To The Building） and intelligent home in the future . The scheme in the paper can effectively increase bandwidth and increase the transmit data bit rate.

Key words： xDSL；Cable Modem；multi-modem

隨著移動通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，電話網(wǎng)絡(luò)在多數(shù)地方已經(jīng)成為一種線路部署到位，而利用率不高的網(wǎng)絡(luò)，而在其覆蓋區(qū)域采用調(diào)制解調(diào)器上網(wǎng)，速率提升有限且代價昂貴。而電視網(wǎng)絡(luò)在我國部署早，普及的范圍廣泛，但功能單一。文獻[1]中對三網(wǎng)融合的終端機頂盒的功能進行了應(yīng)用研究，但此方案沒有具體明確操作方法。而文獻[2]、[3]中提出的改造方案和系統(tǒng)設(shè)計只是針對現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)絡(luò)進行業(yè)務(wù)擴展。該文針對傳輸帶寬瓶頸問題結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)提出的提升帶寬方案，利用已有設(shè)備，采取在終端改進的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

1 改造的必要性

城鄉(xiāng)大部分地區(qū)網(wǎng)絡(luò)只能用已經(jīng)覆蓋的電話線路，而對廣電網(wǎng)絡(luò)分布沒有很好的利用，導(dǎo)致傳輸帶寬不能提升，重新部署光纖網(wǎng)絡(luò)代價又特別大，而且進行重復(fù)投資，對資源浪費，這樣的情況下，我們提出了兩網(wǎng)合并，既可以達到三網(wǎng)合并的目的，又能減少資源浪費，還可承載網(wǎng)絡(luò)。

1.1 電話網(wǎng)絡(luò)傳輸特點

電話網(wǎng)絡(luò)成熟的技術(shù)是xDSL技術(shù)，是美國貝爾通信研究所為VOD業(yè)務(wù)開發(fā)和利用雙絞線傳輸高速數(shù)據(jù)的成熟技術(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的快速速發(fā)展，對固定鏈路的高速用戶業(yè)務(wù)需求日益高漲，基于雙絞線的xDSL技術(shù)以其低廉成本實現(xiàn)用戶高速獲取數(shù)據(jù)而備受青睞。

xDSL是DSL的統(tǒng)稱，是以普通電話線為傳輸介質(zhì)、點對點傳輸?shù)膶拵Ы尤爰夹g(shù)。它可以在一根銅線上傳送數(shù)據(jù)和語音信號，其主要優(yōu)勢在于利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，而不需要對現(xiàn)有接入系統(tǒng)進行改造，即可方便地開通寬帶業(yè)務(wù)，被認為是解決“最后一公里”的最佳選擇之一。

ADSL是以普通電話線作為傳輸介質(zhì)，雖然傳統(tǒng)的Modem也是以電話線路傳輸?shù)模挥昧?～4kHz的低頻信號段，而通過實驗電話線上有接近2MHz帶寬，ADSL正是使用了電話線路中沒有使用的26kHz以后高頻帶信號段才能提供如此高的速率?；竟ぷ髁鞒淌牵航?jīng)ADSL Modem編碼后的信息通過電話線傳到局端，再通過一個信號識別/分離器，如果是音頻信號就傳送給端局交換機進行語音通信處理，如果是數(shù)字信號就接入到因特網(wǎng)中[4]。

當(dāng)用戶和終端局兩端連接ADSL Modem時，在這段電話線上產(chǎn)生了三個信息通信信道：一條信道為速率1.5～8Mb/s的高速下行鏈接通道，用于傳輸下行鏈路信息流；一條為速率l6kb/s～1Mb/s的中速雙工通信信道，用于ADSL傳輸控制信息流和上行的數(shù)據(jù)流；一條普通的電話業(yè)務(wù)信道；且這三條信道在互不干擾的情況下可以同時工作。該信道具有一條高速下行數(shù)據(jù)流傳輸信道（到用戶端），一條中速雙工數(shù)據(jù)流信道和一個POTS（Plain Ordinary Telephone Switching，普通電話交換）傳輸信道（4kHz），POTS信道用以保證即使在ADSL連接失敗的情況下，語音通信信道仍能正常運轉(zhuǎn)。高速和中速通信信道可利用復(fù)用技術(shù)創(chuàng)建多條低速數(shù)據(jù)通道。ADSL的信道結(jié)構(gòu)如圖1所示。[6]

1.2廣電網(wǎng)絡(luò)傳輸特點

有線電視網(wǎng)絡(luò)設(shè)計初期是以滿足用戶廣播電視業(yè)務(wù)的。因此它先天即是一個單向網(wǎng)絡(luò)，這從根本上限制了有線電視網(wǎng)絡(luò)為用戶提供如VOD點播、收發(fā)郵件、在線聊天等雙向傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)。而這種雙向交互式的業(yè)務(wù)卻是當(dāng)今發(fā)展最快，用戶使用最廣泛的業(yè)務(wù)，這一服務(wù)的缺失限制了有線電視網(wǎng)絡(luò)用戶的發(fā)展。另一方面，諸如IPTV、VOIP、VOD、視頻會議、VPN等業(yè)務(wù)是未來通信網(wǎng)絡(luò)利潤空間最大的地方，如果有線電視線路無法提供這些業(yè)務(wù)，就會降低有線電視網(wǎng)絡(luò)用戶的ARPU值、減少了有線電視運營商的抗風(fēng)險能力，在今后的市場競爭中將處于不利地位。endprint

任何事物都要兩面性看待，就如同有線電視網(wǎng)一樣，其局限性的一面同時也是其發(fā)展的優(yōu)勢所在。有線電視網(wǎng)絡(luò)主要具有以下特點：

1） 全國聯(lián)網(wǎng)。有線電視局域網(wǎng)通過光纜、微波、衛(wèi)星線路實現(xiàn)互聯(lián)，構(gòu)成實現(xiàn)有線電視網(wǎng)絡(luò)各種功能的物理基礎(chǔ)。

2） 多功能的傳輸業(yè)務(wù)。由于廣播電視的寬頻帶寬和普及率高，有線電視系統(tǒng)發(fā)展方向必然從單一的電視廣播擴展為多功能的傳輸業(yè)務(wù)，包括語音、圖像、電視信號和數(shù)據(jù)等。

3） 以數(shù)字信道為主。由于數(shù)字信號無論在存儲、傳輸和交換方而都具有模擬信號無法替代的優(yōu)勢，加上各種數(shù)字處理終端的普及，提高了有線電視節(jié)目的質(zhì)量等級。

4） 寬帶高速。利用有線電視網(wǎng)絡(luò)的寬帶、通信網(wǎng)的廣泛、IP網(wǎng)的靈活等優(yōu)勢，建設(shè)國家和全球信息基礎(chǔ)設(shè)施.統(tǒng)一規(guī)劃寬帶高速的共享信息網(wǎng)絡(luò)。

2 改造的可行性分析

2.1電話網(wǎng)絡(luò)改造方式

我們的改造思路是在電話線路三個信道基礎(chǔ)上保留電話線路，將其他的兩個數(shù)據(jù)流合并成一個數(shù)據(jù)流，用于傳輸上行數(shù)據(jù)，形成一個速率為1.6～9Mbps的高速上行通道，一個普通的電話服務(wù)通道。高速上行數(shù)據(jù)流中傳輸所有上行信息，包括控制信令的傳輸，而調(diào)制可隨著技術(shù)的發(fā)展選擇多種方式，這樣可以提高上行傳輸?shù)乃俾屎蛶挕８倪M后的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2電視網(wǎng)絡(luò)改造方式

HFC采用負載波頻分復(fù)用方式，各種圖像、數(shù)據(jù)和語音信號通過調(diào)制解調(diào)器同時在同軸電纜上傳輸，同軸電纜中各種信號的頻譜安排的典型建議方案如圖3所示。

在圖3中，低頻端的5～42MHz，共37MHz頻帶作為上行通道，即所謂回傳通道。其中5～30MHz可以用來傳輸上行電話線路，30～42MHz用來傳輸其他上行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。還可以分配為5～8MHz傳輸狀態(tài)監(jiān)視信息，8～12MHz傳輸VOD信令，15～42MHz傳輸上行電話信息。

48.5～1000MHz頻段用于傳輸下行信息，其中48.5～550MHz頻段用來傳輸已有的模擬CATV信號，每一條通道的帶寬為6～8MHz，總共可以傳輸各種不同制式的電視信號60～80路。550～750MHz頻段用來傳輸附加的模擬CATV信號或數(shù)字CATV信號或傳輸雙向交互型通信服務(wù)。如采用64QAM調(diào)制方式和MPEG-2圖像信號則頻譜效率可達到56ps/Hz，從而可在一個6～8MHz的模擬通路內(nèi)傳輸約30Mbp速率的數(shù)字信號，除必須的前向糾錯等輔助比特后，大致相當(dāng)于6～8路4Mb/s速率的MPEG-2圖像信號。因此這200M帶寬至少可傳輸約200路VOD信號，也可利用這部分頻帶傳輸數(shù)據(jù)或多媒體以及話音信號。若采用QPSK調(diào)制方式，每3.5MHz帶寬可傳輸90路64kbps速率的語音信號或128k/p的信令和控制信息，適當(dāng)選取6個3.5MHz子頻帶置入6～8MHz通路即可提供540路下行電話信道。通常，這200MHz頻段上傳輸?shù)氖腔旌闲蜆I(yè)務(wù)傳輸[5]。

我們的假設(shè)模型在通路中除原來傳輸下行數(shù)據(jù)的信道保留外，其他用于傳輸上行線路的信道調(diào)整為傳輸下行信道以及一些擴展的低頻帶信道或者控制信令通過這條信道傳輸，實現(xiàn)資源的綜合利用，這樣在不改變原始傳輸信道的情況下下行信道增加37MHz，這個簡單的改造意味著信道中傳輸?shù)姆较虻母淖?，保持原始電視網(wǎng)絡(luò)的前提下滿足新增業(yè)務(wù)的需求。結(jié)構(gòu)如圖4所示。

2.3技術(shù)分析

1）調(diào)制方式。結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)，我們選定已有的DMT調(diào)制技術(shù)作為電話網(wǎng)絡(luò)和有線電視網(wǎng)絡(luò)公用的調(diào)制方式，隨著技術(shù)的提升，也可為后面擴展提供更多的新業(yè)務(wù)。DMT調(diào)制技術(shù)的原理是將頻帶在0～1.104MHz上的一條完整信道分割成256條帶頻率標(biāo)識的正交子信道（每個子信道占用4kHz帶寬），輸入信號經(jīng)過正交子信道比特分配和緩存，使輸入信號分成比特塊，經(jīng)TCM（Trellis Coded Modulation，網(wǎng)格編碼調(diào)制）編碼后對其再進行一次512點離散傅里葉逆變換（IDFT）實現(xiàn)頻域信號到時域的轉(zhuǎn)換，此時比特塊已轉(zhuǎn)換成256個QAM子字符。進一步處理再對每個比特塊加上用來消除碼間干擾的循環(huán)前綴符比特，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器變換，通過發(fā)送濾波器將信號傳輸?shù)叫诺?。在接收端利用相反變換進行相反的操作對數(shù)據(jù)進行接收解碼。

2）同步方式。系統(tǒng)采用有線電視網(wǎng)絡(luò)時間同步方式，即在有線電視和固話網(wǎng)中采用統(tǒng)一的時鐘控制同步方式，以有線電視網(wǎng)絡(luò)控制信令實現(xiàn)同步，電話網(wǎng)路只提供相關(guān)的服務(wù)和保障，確保信道傳輸回路建立。

3）信令控制方式。采用有線電視網(wǎng)絡(luò)控制模式，利用復(fù)合 Modem控制回路并在此基礎(chǔ)上完成電話線路的調(diào)制，確保電話線路的暢通的前提下利用調(diào)制方式實現(xiàn)信道的綜合利用。

4）分離方式。在復(fù)合調(diào)制解調(diào)器中加入單向控制回路，強制信道中的上行鏈路通過電話線路傳輸，下行鏈路數(shù)據(jù)通過電視線路傳輸，同時還能確保信息不會出現(xiàn)倒灌造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。在后續(xù)線路中集成Hub和無線路由器方便功能擴充，其模型如圖5所示。

3 改造方案

3.1改造原理

原理是基于當(dāng)前擁有成熟電話、閉路電視用戶的基礎(chǔ)上，不增加線路的情況下，對原有線路進行改造，利用電話線路傳輸帶寬小，而用戶端下載和瀏覽帶寬大的特點，結(jié)合二者的優(yōu)勢，對網(wǎng)絡(luò)進行改造，使其滿足用戶需求。

上下行鏈路分離在不同的物理傳輸介質(zhì)中，既可以減少相互占用帶寬而需要對傳輸鏈路進行控制產(chǎn)生的多余帶寬，又可以盡最大限度發(fā)揮各自在傳輸信道上的所具有的基本優(yōu)勢，無需再考慮過于復(fù)雜的技術(shù)問題，同時在解決光纖入戶上的頻帶瓶頸問題是一個突破。現(xiàn)運行的網(wǎng)絡(luò)在各自的交換局端已經(jīng)實現(xiàn)了光纖互聯(lián)，為量子通信的發(fā)展鋪平了道路，但光纖進戶的成本制約用戶提升網(wǎng)絡(luò)使用和后期實現(xiàn)家庭智能化的障礙。

3.2利用現(xiàn)有技術(shù)

通過對前面固定電話網(wǎng)絡(luò)和有線電視網(wǎng)絡(luò)的分析，相關(guān)性能對比如表1所示，從改造的成本看只需要將末端的機頂盒進行改造，此改造的成本相對于用戶來說接受的可能性大，而且對開發(fā)商來說其利潤空間較大。endprint

3.3復(fù)合Modem工作原理

復(fù)合Modem加電之后，必須進行初始化，使恢復(fù)到設(shè)置的正常操作，才能進入網(wǎng)絡(luò)，接收CMTS發(fā)送的數(shù)據(jù)信號，通過固定電話網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)。其工作過程如下：

①與CMTS建立同步，以搜索下行信道：首先復(fù)合Modem必須與一個下行信道建立同步。復(fù)合Modem連續(xù)地對下行鏈路信號進行掃描，直到發(fā)現(xiàn)一個有效的下行鏈路信號。復(fù)合Modem與下行信號同步的準(zhǔn)則為：與QAM碼元定時同步、與FEC幀同步、與MPEG分組同步并標(biāo)識下行鏈路訪問控制的同步報文。

②獲取上行信道傳輸參數(shù)：建立同步后，復(fù)合Modem通過電話網(wǎng)絡(luò)上傳上行信道描述符，以獲得上行信道的傳輸參數(shù)找到UCD，并從同步信息中提取上行定時參數(shù)，找到MAP。

③校準(zhǔn)同步： 復(fù)合Modem在獲得上行鏈路信道的傳輸參數(shù)后，就可以與CMTS進行通信。CMTS會在MAP中給該復(fù)合Modem分配一個初始維護的傳輸過程，用于調(diào)整復(fù)合Modem傳輸?shù)碾娖?、頻率等同步參數(shù)。另外，CMTS還會周期性地給復(fù)合Modem發(fā)送維護信息，用于對復(fù)合Modem進行周期性的校準(zhǔn)同步。

④建立IP連接：校準(zhǔn)同步完成后，復(fù)合Modem通過動態(tài)主機配置協(xié)議（DHCP）服務(wù)器上獲取本機的IP地址。DHCP服務(wù)器的響應(yīng)中必須包含配置參數(shù)文件的文件名，放置這些配置參數(shù)的TFTP服務(wù)器的IP地址、時間服務(wù)器的IP地址等相關(guān)信息。

⑤建立時間（TOD）信息：復(fù)合Modem采用IETF定義的RFC868協(xié)議從時間服務(wù)器中獲取當(dāng)前的日期和時間信息。RFC868定義了獲得時間的兩種方式，一種方式是面向連接的對應(yīng)獲取，另一種方式是面向無連接的廣播獲取。CMTS采用面向無連接方式從TOD服務(wù)器獲得復(fù)合Modem所需的時間信息。

⑥建立安全機制：作為通信的基礎(chǔ)保障，這里可使用RSM模塊建立安全保障。如果沒有安全協(xié)定建立，那么復(fù)合Modem必須與安全服務(wù)器建立安全通道保障安全。安全服務(wù)器的IP地址可從DHCP服務(wù)器的響應(yīng)中獲取。

⑦傳輸操作參數(shù)：復(fù)合Modem須使用TFTP協(xié)議從TFTP服務(wù)器上下載配置基礎(chǔ)信息參數(shù)文檔，獲取所需的各類參數(shù)值。

⑧初始化基本信息保密機制：在得到基本配置參數(shù)配置后，若RSM模塊沒有檢測到，復(fù)合Modem需要進行初始化基本保密機制配置。完成初始化后，復(fù)合Modem將使用下載的配置參數(shù)向CMTS申請注冊，當(dāng)復(fù)合Modem接收到CMTS發(fā)出的注冊信息后，復(fù)合Modem就進入正常的工作模式[4]。

其工作原理如圖6所示：

4 小結(jié)

現(xiàn)代通信技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到光纖傳輸，其帶寬和速率高，而最后一公里的進戶問題解決中提出了不少方案，但在研制方面基于相互獨立體系，沒有對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行利用。該文所提的這種解決方案是基于實用的角度出發(fā)，在分析了相互之間已經(jīng)存在成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，對電路部分進行改進，不需要增加太多的設(shè)備，利用已有的電視、電話線路。交換部分設(shè)備只需要增加部分連接線路，可使電話端局與有線電視網(wǎng)絡(luò)接入Internet，同時提高了帶寬。

參考文獻：

[1] 王兆慶.基于三網(wǎng)融合環(huán)境下機頂盒的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，9：157-159.

[2] 劉文新.有線電視網(wǎng)絡(luò)的雙向改造技術(shù)[J].信息科技，2012，8：224.

[3] 劉靜.基于EPON的三網(wǎng)融合通信服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計[J].計算機測量與控制，2011，19（11）：2868-2870.

[4] 姚軍，毛昕蓉.現(xiàn)代通信網(wǎng)[M].北京：人民郵電出版社，2010，9：133-138.

[5] 詹青龍，常承陽，顧劍鋒.網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010，11：278-279.

[6] 王惠玲.有線電視：實用技術(shù)與新技術(shù)[M].西安：西安電子科技出版社，2010，6.endprint

3.3復(fù)合Modem工作原理

復(fù)合Modem加電之后，必須進行初始化，使恢復(fù)到設(shè)置的正常操作，才能進入網(wǎng)絡(luò)，接收CMTS發(fā)送的數(shù)據(jù)信號，通過固定電話網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)。其工作過程如下：

①與CMTS建立同步，以搜索下行信道：首先復(fù)合Modem必須與一個下行信道建立同步。復(fù)合Modem連續(xù)地對下行鏈路信號進行掃描，直到發(fā)現(xiàn)一個有效的下行鏈路信號。復(fù)合Modem與下行信號同步的準(zhǔn)則為：與QAM碼元定時同步、與FEC幀同步、與MPEG分組同步并標(biāo)識下行鏈路訪問控制的同步報文。

②獲取上行信道傳輸參數(shù)：建立同步后，復(fù)合Modem通過電話網(wǎng)絡(luò)上傳上行信道描述符，以獲得上行信道的傳輸參數(shù)找到UCD，并從同步信息中提取上行定時參數(shù)，找到MAP。

③校準(zhǔn)同步： 復(fù)合Modem在獲得上行鏈路信道的傳輸參數(shù)后，就可以與CMTS進行通信。CMTS會在MAP中給該復(fù)合Modem分配一個初始維護的傳輸過程，用于調(diào)整復(fù)合Modem傳輸?shù)碾娖?、頻率等同步參數(shù)。另外，CMTS還會周期性地給復(fù)合Modem發(fā)送維護信息，用于對復(fù)合Modem進行周期性的校準(zhǔn)同步。

④建立IP連接：校準(zhǔn)同步完成后，復(fù)合Modem通過動態(tài)主機配置協(xié)議（DHCP）服務(wù)器上獲取本機的IP地址。DHCP服務(wù)器的響應(yīng)中必須包含配置參數(shù)文件的文件名，放置這些配置參數(shù)的TFTP服務(wù)器的IP地址、時間服務(wù)器的IP地址等相關(guān)信息。

⑤建立時間（TOD）信息：復(fù)合Modem采用IETF定義的RFC868協(xié)議從時間服務(wù)器中獲取當(dāng)前的日期和時間信息。RFC868定義了獲得時間的兩種方式，一種方式是面向連接的對應(yīng)獲取，另一種方式是面向無連接的廣播獲取。CMTS采用面向無連接方式從TOD服務(wù)器獲得復(fù)合Modem所需的時間信息。

⑥建立安全機制：作為通信的基礎(chǔ)保障，這里可使用RSM模塊建立安全保障。如果沒有安全協(xié)定建立，那么復(fù)合Modem必須與安全服務(wù)器建立安全通道保障安全。安全服務(wù)器的IP地址可從DHCP服務(wù)器的響應(yīng)中獲取。

⑦傳輸操作參數(shù)：復(fù)合Modem須使用TFTP協(xié)議從TFTP服務(wù)器上下載配置基礎(chǔ)信息參數(shù)文檔，獲取所需的各類參數(shù)值。

⑧初始化基本信息保密機制：在得到基本配置參數(shù)配置后，若RSM模塊沒有檢測到，復(fù)合Modem需要進行初始化基本保密機制配置。完成初始化后，復(fù)合Modem將使用下載的配置參數(shù)向CMTS申請注冊，當(dāng)復(fù)合Modem接收到CMTS發(fā)出的注冊信息后，復(fù)合Modem就進入正常的工作模式[4]。

其工作原理如圖6所示：

4 小結(jié)

現(xiàn)代通信技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到光纖傳輸，其帶寬和速率高，而最后一公里的進戶問題解決中提出了不少方案，但在研制方面基于相互獨立體系，沒有對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行利用。該文所提的這種解決方案是基于實用的角度出發(fā)，在分析了相互之間已經(jīng)存在成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，對電路部分進行改進，不需要增加太多的設(shè)備，利用已有的電視、電話線路。交換部分設(shè)備只需要增加部分連接線路，可使電話端局與有線電視網(wǎng)絡(luò)接入Internet，同時提高了帶寬。

參考文獻：

[1] 王兆慶.基于三網(wǎng)融合環(huán)境下機頂盒的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，9：157-159.

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[6] 王惠玲.有線電視：實用技術(shù)與新技術(shù)[M].西安：西安電子科技出版社，2010，6.endprint

3.3復(fù)合Modem工作原理

復(fù)合Modem加電之后，必須進行初始化，使恢復(fù)到設(shè)置的正常操作，才能進入網(wǎng)絡(luò)，接收CMTS發(fā)送的數(shù)據(jù)信號，通過固定電話網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)。其工作過程如下：

①與CMTS建立同步，以搜索下行信道：首先復(fù)合Modem必須與一個下行信道建立同步。復(fù)合Modem連續(xù)地對下行鏈路信號進行掃描，直到發(fā)現(xiàn)一個有效的下行鏈路信號。復(fù)合Modem與下行信號同步的準(zhǔn)則為：與QAM碼元定時同步、與FEC幀同步、與MPEG分組同步并標(biāo)識下行鏈路訪問控制的同步報文。

②獲取上行信道傳輸參數(shù)：建立同步后，復(fù)合Modem通過電話網(wǎng)絡(luò)上傳上行信道描述符，以獲得上行信道的傳輸參數(shù)找到UCD，并從同步信息中提取上行定時參數(shù)，找到MAP。

③校準(zhǔn)同步： 復(fù)合Modem在獲得上行鏈路信道的傳輸參數(shù)后，就可以與CMTS進行通信。CMTS會在MAP中給該復(fù)合Modem分配一個初始維護的傳輸過程，用于調(diào)整復(fù)合Modem傳輸?shù)碾娖?、頻率等同步參數(shù)。另外，CMTS還會周期性地給復(fù)合Modem發(fā)送維護信息，用于對復(fù)合Modem進行周期性的校準(zhǔn)同步。

④建立IP連接：校準(zhǔn)同步完成后，復(fù)合Modem通過動態(tài)主機配置協(xié)議（DHCP）服務(wù)器上獲取本機的IP地址。DHCP服務(wù)器的響應(yīng)中必須包含配置參數(shù)文件的文件名，放置這些配置參數(shù)的TFTP服務(wù)器的IP地址、時間服務(wù)器的IP地址等相關(guān)信息。

⑤建立時間（TOD）信息：復(fù)合Modem采用IETF定義的RFC868協(xié)議從時間服務(wù)器中獲取當(dāng)前的日期和時間信息。RFC868定義了獲得時間的兩種方式，一種方式是面向連接的對應(yīng)獲取，另一種方式是面向無連接的廣播獲取。CMTS采用面向無連接方式從TOD服務(wù)器獲得復(fù)合Modem所需的時間信息。

⑥建立安全機制：作為通信的基礎(chǔ)保障，這里可使用RSM模塊建立安全保障。如果沒有安全協(xié)定建立，那么復(fù)合Modem必須與安全服務(wù)器建立安全通道保障安全。安全服務(wù)器的IP地址可從DHCP服務(wù)器的響應(yīng)中獲取。

⑦傳輸操作參數(shù)：復(fù)合Modem須使用TFTP協(xié)議從TFTP服務(wù)器上下載配置基礎(chǔ)信息參數(shù)文檔，獲取所需的各類參數(shù)值。

⑧初始化基本信息保密機制：在得到基本配置參數(shù)配置后，若RSM模塊沒有檢測到，復(fù)合Modem需要進行初始化基本保密機制配置。完成初始化后，復(fù)合Modem將使用下載的配置參數(shù)向CMTS申請注冊，當(dāng)復(fù)合Modem接收到CMTS發(fā)出的注冊信息后，復(fù)合Modem就進入正常的工作模式[4]。

其工作原理如圖6所示：

4 小結(jié)

現(xiàn)代通信技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到光纖傳輸，其帶寬和速率高，而最后一公里的進戶問題解決中提出了不少方案，但在研制方面基于相互獨立體系，沒有對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行利用。該文所提的這種解決方案是基于實用的角度出發(fā)，在分析了相互之間已經(jīng)存在成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，對電路部分進行改進，不需要增加太多的設(shè)備，利用已有的電視、電話線路。交換部分設(shè)備只需要增加部分連接線路，可使電話端局與有線電視網(wǎng)絡(luò)接入Internet，同時提高了帶寬。

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