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一、运营和开发“高速公路”业务

设想一下我们未来的生活方式会是如何一个场景？

当你早上醒来起床的时候，所设置的感应器会检测到你起床的信息，感应器生成的信号随即会通过网络传输通道及已经链接的智能化设备自动发起一系列事件：你所到之处的灯光会自动开启，窗帘会自动打开；当你洗漱完毕坐到餐桌旁时，提前预订的牛奶可能已经热好了。你出门开车上班，会有短信或通过其它方式告诉你当天的天气状况以及电脑已经为你选好的上班最便捷的路径和所需时间。工作余暇，你可以通过电脑、电视或手机等终端远程查看家中的各种环境参数以及安防视频监控等状况，如有意外，系统会在通知你的同时自动链接保安等有关部门。下班到超市采购食物，联网的冰箱会通知你需要或不需要什么并根据你的嗜好为你量身定做适合你身体健康状况的食谱。当你回到家的时候，空调已设置好了室内温度，浴室也已准备就绪，你无须浪费时间就可以轻松进入自己惬意的私人生活空间。

这不是空想，而是信息化社会物联网时代的现实生活场景。中国工程院院士邬江兴在2010年所作的《NGB战略研究报告》中指出：物联网特别是家庭物联网是NGB的内在自然属性，从“数字电视”延伸到“数字家庭”、“智慧家庭”和“家庭物联网”。终端从机顶盒向家庭网关发展，逐渐把家中的各类娱乐设施、各类电器、电子产品，通过“新型宽带无线接入技术”连接起来，形成家庭互联网。而有线网络独有的高带宽、高清呈现、安全稳定等特点无疑在NGB向家庭物联网的发展中具备了一定的优势。

物联网是物物相连的互联网，同时解决物与物、人与物、人与人之间的智能化连接，其范畴涵盖了今天我们已经熟悉的互联网。对我们的生活、工作方式以及各行各业的发展都会产生重大的影响。我们暂不讨论物联网或互联网的问题，我们只需要了解有关的名词：信息、信号、信道（通道）和网络等。

“信息高速公路”这个词对我们来说已经非常熟悉，这是一个非常恰当的比喻。结合有线电视宽带网络和高速公路的概念，我们可以做如下类比性描述：

信息是真正最重要的东西，只有信息具有具体的内容和含义。比如电视节目、数据广播以及网页的具体内容，或可理解为处于高速公路上的具体人和有价值的物品。信息的好坏、质量取决于个人的价值判断，与网络本身无关。

信号是信息的载体。在网络系统即载负信息的电流、电压等电信号。信号分模拟信号和数字信号。视、音频信号为模拟信号，视、音频信号经采样、量化、编码后成为数字信号。模拟信号载负的信息以波形表示，在时间、幅度上是连续的；数字信号的信息包含在码元的组合之中，波形特点是离散的、不连续的脉冲信号。计算机、交换机、QAM调制器等数字设备输入、输出的都是数字信号。信号可以采用基带传输和频带传输的方式。基本上可以理解为高速路上运载人和物的各种工具。信号是网络传输中最重要的内容，信号质量等同于网络质量，直接关系到网络的业务开展与市场竞争力。衡量信号的指标包括载波电平、载噪比、非线性失真指标、比特误码率、调制误差率等。

信道是传输信号的通道。可分为有线和无线通道，可以是广播式单向通道、半双工通道（对讲机、EOC系统）、全双工通道（电话通信）。在有线电视系统中通道即按照国家有线电视频率配置的从5M～1GHz的频带范围。一般为：87～860MHz为下行通道，以8MHz设置各频道（子信道）带宽；5～65MHz为上行通道。在DOCSIS标准中，根据不同的符号率和信道传输速率的需求，可分别设置

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从200K～3.2MHz的子信道载波带宽可分别对应不同的传输速率。此类于高速路的上、下行通道，子信道即通道不同的行车道。信道是网络质量的重要衡量指标，信道的具体指标主要是带宽。需要注意的是“带宽”的概念，带宽是描述一个传输系统信道信息传递的量度的概念。在模拟系统中，带宽是以每秒的周期度量的，单位是赫兹即Hz，指的是信道所能传送信号的最高频率与最低频率的差值。在数字系统中，带宽指的是传输速率，即信道每秒传送和提供数据或符号的速度，以比特率或波特率表示，单位bps或Bit。数字信道带宽即速率和载波带宽之间的具体关系和数字系统所采用的调制方式和符号率有关。采用64QAM的调制时，一个8MHz的模拟频带带宽内传输的速率带宽是38Mbps。数字电视系统即此方式，采用MPEG-2编码，每套节目被压缩为6Mbps，所以原来的一个模拟频道现在可以同时传输6套标清数字电视节目。高清节目的的带宽通常是28 Mbps，视具体的压缩比一个模拟频道只能传1～2套；互动电视的节目流一般以IPQAM来传送，同样以MPEG-2编码但压缩成3.75或2.375Mbps带宽的码流，则在一个8MHz内可同时传送16或15个套（码流）的电视节目。

网络同样有有线网络和无线网络之别。有线网络即是由光、电缆等传输介质和中间设备共同搭建的物理传输通道或信道的物理承载体。传输介质包括双绞线、同轴电缆和光纤，中间设备包括有源和无源设备等。网络的衡量除传输介质、设备和所采用的技术等因素外，主要有信道带宽、网络的稳定度和可靠性。信道带宽比如有550MHz、750MHz和现在的860MHz带宽网络，网络的稳定度和可靠性在很大程度上取决于网络的传输方式和拓扑结构，例如，光纤到小区、光纤到楼、光纤到户等接入网方式，网络的树形、星形结构，环形自愈结构，双星型或网格型结构则可以实现主要节点的交叉保护和无缝切换功能等。

信息和信号的区别目前对我们来说并不重要，网络要做的是保证信号的正常传输，为用户提供良好的信息服务。比如用场强仪测量电平，其实测出的是信号功率，与信息基本无关。其差别在于，只要调制器正常工作，就可以测量到信号功率，而信号中未必包含信息内容，或许是因为调制器没有视音频信息（信号）的输入而已。

信道和网络的关系。信号传输通道之信道首先是频带传输的信道，以下行传输而言其可以是一个8MHz频道（子信道），而有线网络搭建的是全部8MHz带宽频道载波频段传输的物理传输通道，比如48.5MHz～958MHz的全部68个标准频道和增补频道以及广播频段等。继而是媒介传输通道，例如光、电缆等物理载体搭建的传输网络。

所以，规划和架设有线宽带网络，修的是“信息高速公路”，“进、出口”则是“信息商家”和用户家门口，经营的是“信号（信息）运输”业务。目前面临的“业务”问题主要有三个：

1、如何使网络的上、下行通道更宽阔、畅通，使信号能够稳定、安全、高效传输，这主要是网络的规划、设计和建设施工的问题。

2、如何确保网络稳定、可靠运行，为用户提供良好的接入和售后服务，这主要是网络维护、维修等运维服务的问题。这也是编写此手册的意义所在。

3、如何为用户提供更多的信息服务。目前能够为用户提供的仅仅是百余套广播电视节目、视频点播和数据广播等有限的信息内容，连接更多的“信息商家”或自己“生产信息”即有线电视网络如何从媒介向媒体过渡，从单纯的为用户提供接入业务向为用户提供多媒体综合信息服务方向发展，即网络运营商（ISP）向虚拟运营商(ICP)的转型，这是网络运营策略的问题。

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二、网络之钥

在讨论关于网络的规划、设计和施工、维护等技术性原理问题之前，先复习和了解一部分相关的概念和基础知识，以便于更好地理解所要讨论的问题。这部分内容比较单调和枯燥，先不求甚解，在后面涉及到时回头查看即可。

1、信号。适合信道传输的信息载体。即传输网络中载负信息的电流、电压等电信号，经不同的频率变换、调制或编码成适当的形式后于不同的信道中传输。信号有两种不同的类型，模拟信号和数字信号。

模拟信号。“模拟”方式是指把某一个量用与它向对应的连续的物理量来表示。模拟信号的特点是它连续地“模拟”信息的变化，信号的波形在时间上是连续的。用模拟信号传输信息的通信系统称为模拟通信。

数字信号。“数字”方式是指把某一个量用与它相当的离散的（不连续的）数字来表示。数字信号在时间上是离散的，在幅值上是经过量化的，它一般是由二进制代码0，1组成的数字序列。数字信号是数字形式的信号，特点是离散的、不连续的。用数字信号传送信息的通信称数字通信。计算机输入、输出以及所处理的信号都是速率非常高的数字信号。数字通信可以传送字符、数字、数据等数字信号，也可以传送经数字化处理后的语音、图像等模拟信号。数字电视机顶盒的基本作用就是将数字化传送的电视信号还原为模拟音、视频信号。

2、信道。传输信息、信号的通道。在有线网络系统中可以是，以Hz为单位的频带通道，同时也指光、电缆等媒介物。

3、基带传输。所谓基带信号是指从信源输出的未经调制和变换的信号。模拟的音频信号的基带频率范围是 20Hz～20kHz，模拟视频信号的基带频率范围是0～6MHz，数字信号的基带频率范围是0 至数千兆赫，由传输速率所决定。利用数据传输系统直接传送基带信号而不经调制、频谱搬移时，称之为基带传输，这种数据传输系统称之为基带传输系统。

平时所说的视、音频信号，在各种编辑机、VCD、调音台上的传输，属于模拟信号基带传输；局域网所使用的五类线连接各个计算机、HUB、交换机等属于数字信号的基带传输。

4、频带传输。就是对基带的模拟、数字信号进行各种方式的调制，转变为射频信号进行传输，到接收端后，经解调将信号还原成为原样，这种传输方式称为频带传输。它可以实现信号复用、增大传输距离、改变传输介质等。

5、信号复用。为了提高信道的利用率，使多个信号沿着同一个信道传输而互不干扰的方法，叫做信号复用。信号复用的方式有频分复用、时分复用和波分复用等。

频分复用FDM。将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道)，每一个子信道传输1路信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰(条件之一)。频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延，因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。

时分复用TDM：采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号，也达到多路传输的目的。时分多路复用以时间为信号分割的参量，各路信号在时间轴上互不重叠。

波分复用（FDM）：利用光辐射的高频特性即光纤宽频带、低损耗的特点，用一根光纤同时传输

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几个不同波长的光，每个波长的光载用不同的电信号。在发射端每个信道的电信号对相应的光发射机进行光强度调制（E/O），形成不同的光载信号，用光合波器将这些信号合成一路输出，用光缆传输到终端用户。在接收端，用光分波器把输入多路的光载波信号分成单一波长的光载波信号，馈送给相应波长的光接收机。经接收机解调（O/E）后，输出相应频道的电信号。波分复用实际上是在光波长上进行频分复用。这种复用技术，不但使用了光合波器和光分波器，而且每个信道都需要一部光发射机和光接收机。目前最新波分复用方式是采用密集波分复用（DWDM）技术，在今后广电宽带城域网中将会发挥不可估量的作用。

正交频分复用(OFDM)。多载波调制的一种。其主要思想是，将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰(ICI)。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。EOC所采用的调制技术，一般是将以太网的信号调制在5MHz～65MHz的频率范围内的，在这段频率范围内完成数据信号的上行和下行传输。OFDM技术在相同的时间内用不同的频率对多路载波上的数据进行调制（共可使用近一千个子载波），每个载波具有独立的功率电平输出和调制方式，信号能够根据网络在不同信噪比的环境下选择相应的调制方式保证信号连接。由于进行了子信道分割，每个信道传输的速率低，能有效减少码间干扰，信道均衡性好，抗干扰能力强。每个信道可根据SNR自动调整工作状态（开或关），当某个或多个信号干扰较大时，就少送或不送信号流，而好的信道则多送。

上行通道的复用方式

为了提高上行信号的误码率指标，上行信号可以采用纠错处理，但上行通道的调制方式与复用方式对误码率的影响也是不同的。上行通道的复用方式，大致可分为三类复用方式：

时分多址TDMA：基本特征是将一条线路上的时间被分割成周期性的时隙，每个时隙给不同的用户使用，不同的用户对应不同的时间位置。如多台CM在同一射频信道内通过时隙的动态分配传输数据。

频分多址FDMA：是一种用户被分配不同的频段的多载波调制方案。在上行带宽内划分多个射频信道，一台CM只在某个射频窄带通道上传输数据。由于数据非常容易受到窄带干扰的攻击，FDMA系统常用频率再分配技术尽力避免噪声，将噪声通道内的数据转移到频段的另一部分。因为干扰的动态性，用不断的移动通道来避免噪声。

码分多址CDMA：是一种利用相关检测技术来识别不同用户的信息的扩频通信方式。扩频是指发送信号所占频谱远大于信号本身所需的最小带宽。按香农定理，在信道容量不变的条件下，只要信道带宽足够大，即使在很低的信噪比情况下，也可实现无差错传输，即足够带宽的传输带宽可以换取足够低的误码率。扩频通信将信号频谱扩展100倍以上，各信号叠加在一起，利用相关检测技术，不同用户是靠使用不同的地址码识别和区分。

在双向 HFC系统中，CM 与 CMTS 的通信同时使用了时分复用和频分复用两种技术。在同一条同轴电缆中，85MHz～86OMHz 用于下行， 5MHz～65MHz 用于上行，上行系统又被分为多个子信道，这种复用方式是频分复用；在一个上行的子信道中，又分为多个时隙，每个CM被分配到不同的时隙向CMTS传送信息，这种复用方式为时分复用。

6、数字信号的调制。数字调制的目的是频带搬移和频带压缩。频带搬移同模拟调制一样用基带

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信号对正弦载波信号的某些参量（幅度、频率、相位）进行控制，使其随基带信号的变化而变化，从而实现在频带通信信道中传输。频带压缩是根据需要将频带利用率从2bps/Hz提高到6bps/Hz以控制传输效率，这相当于提供了2～6倍的压缩。常用的调制方法：幅度键控、频移键控、相移键控，它们分别利用 (载频)正弦波的幅度、频率、相位来传递数字基带信号。

QPSK 是四相相移键控，即用载波的相位变化来表示数字信号，用载波的四种相位π/4、3π/4、5π/4、7π/4 分别来表示两个码元的四种组合 (00，01，10，11 )的数字信息，所以QPSK的数据率是符号率的两倍。

QAM 是一个既被幅度调制（AM）又被相位调制（PM）了的信号。可以认为 QPSK是只有相位而没有幅度调制的QAM调制为 QAM 的一种特殊情况。所以只要实现了QAM调制就一定能实现QPSK调制。QAM 信号可以通过独立的调制两个相位相差 π/2 的载波得到，这样就必定有一个同相载波成分 I (in-phase)和一个与之有 90 度相移的正交载波成分Q (quadrature)，I信号和 Q信号相加就得到某一载波频率的QAM信号。

频谱效率

通信系统的有效性是调制信号的频谱效率来描述的。频谱效率代表每赫兹（Hz）带宽的传输频道上可以传输比特率为多少的数字信息，单位是bit/s/Hz。频谱效率主要用于衡量各种数字调制技术的效率，在数量上等效于每个调制符号所映射的比特数。对于BPSK或2ASK等低容量调制技术，所能够实现的理论最高频谱效率为1bit/s/Hz；而QPSK所能够实现的理论最高频谱效率为2 bit/s/Hz；对于64QAM这样的高容量调制技术，所能够实现的理论最高频谱效率为6bit/s/Hz。频谱效率越高，在相同的带宽、相同的时间内可以传输的数字信息就越多。现代最新的数字调制技术可以实现的频谱效率已高达10—11 bit/s/Hz。这里所说的“理论最高频谱效率”是指当传输信号的频谱为理想低通频谱时所实现的频谱效率，但在实际应用中是达不到这一理论效率的。

7、信噪比SNR。是指传输信号的平均功率与噪声的平均功率之比。在数字基带系统传输中，噪声的平均功率是以误差矢量的均方值来计算的。

8、载噪比CNR（C/N）。是指已调制信号的平均功率与噪声的平均功率之比，它反映了噪声干扰相对于调制信号的强弱程度。载噪比中的已调制信号功率包括了传输信号的功率和调制载波的功率，而信噪比中仅包括传输信号的功率，因此在调制传输系统中，通常采用载噪比指标描述和衡量传输的可靠性，而在基带传输系统中，则采用信噪比。

9、传输速率。即常说的“带宽”，有比特率和波特率两种定义。

比特率。指二元数字码流的信息传输速率，单位是bps(bit/或b/s)，表示每秒可传输多少个二元比特。

波特率（符号传输速率）。是指单位时间内传输的码元数目，它的单位是波特。码元可以是二进制的，也可以是多进制的。

比特率和波特率之间的关系为： Rb=RBxlg2M[bps]

Rb表示单位时间可能传输的信息量（比特率）,RB 表示符号传输即波特率，单位是波特/秒（波特率），M 表示每个二进制代码元的可能状态数，M 越大，每个二进制码元可能携带的信息量也越大。对于二进制编码信号（M=2），比特率和波特率在数值上是相等的；当M>2时，比特率大于波特率。

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10、比特误码率（BER）。信号在传输过程中，由于信道不理想以及噪声的干扰，以至在接收端判决再生后的码元可能出现错误，这种情况叫误码。误码的多少用误码率来衡量，误码率是数字通信系统中单位时间内错误码元数与发送总码元数之比。BER通常以科学计数法表示，如误码率为3E-7，表示在10的7次方个传送位中有3个误码，此比率是采用少数的实际传送码来实际分析并统计而推估的值，越低的BER代表越好的信号质量。

BER（Pre-FEC）纠错前误码率 BER（Post-FEC）纠错后误码率

在信号质量很好的情况下，纠错前与纠错后的误码率数值相同的，存在干扰时纠错前与纠错后的误码率就不同，纠错后误码率要更低。典型目标值为1E-09，对于数字电视而言，效果清晰、流畅；准无误码为BER为2E-04，偶然开始出现局部马赛克，还可以观看；临界BER为1E-03，大量马赛克出现，图像播放出现断续；BER大于1E-03完全不能观看。尽管较差的BER表示信号品质较差，但BER指标只具有参考价值，并不完全表征网络设备状况。

11、调制误差率（MER）。指调制信号的平均功率与误差功率的比值。是衡量数字载波的重要指标。MER的经验门限值对于64QAM为23.5dB，对于256QAM为28.5dB，低于此值，星座图将无法锁定。在数字电视原理中对于网络不同部分的MER指标也存有不同的经验值：64QAM在前端要求＞38dB，分前端＞36dB，光节点＞34dB，用户端＞26dB。

MER可以被认为是信噪比测量的一种形式，它将精确表明接收机对信号的解调能力。 MER可以为接收机对传输信号进行正确解码的能力提供一个早期预警。当信号质量降低时，MER将会减小。随着噪声和干扰的增大,MER逐渐降低，而BER仍保持不变，只有当干扰增加到一定程度，MER继续下降，BER才开始恶化。

12、DHCP协议。DHCP协议（Dynamic host configuration Protocol），中文名为动态主机配置协议，它的前身是BOOTP，它工作在OSI的应用层，是一种帮助计算机从指定的DHCP服务器获取它们的配置信息的自举协议。

DHCP使用客户端/服务器模式，请求配置信息的计算机叫做DHCP客户端，而提供信息的叫做DHCP服务器。DHCP为客户端分配地址的方法有三种：手工配置、自动配置、动态配置。

13、PPPoE。PPPoE是Point to Point Protocol ovey Etheynet的简称，可以使以太网的主机通过一个简单的桥接设备连接到一个远端的接入集中器上。通过PPPoE协议，远端接入设备能够实现对每个接入用户的控制和计费。与传统的接入方式相比，PPPoE具有较高的性能价格比，它包括小区组网建设等一系列应用中被广泛采用，目前流行的宽带接入方式ADSL就使用了PPPoE协议。

14、MAC地址。MAC地址也叫物理地址、硬件地址或链路地址，由网络设备制造商生产时写在硬件内部。IP地址与MAC地址在计算机里都是以二进制表示的，IP地址是32位的，而MAC地址是48位（6个字节），通常表示为12个16进制数，每2个16进制数（即0-9.a-f）之间用冒号隔开，如：08：00：20：0A：8C：6D就是一个MAC地址，其中前6位16进制数08：00：20代表网络硬件制造商的编号，它由IEEE分配，而后3位16进制数0A：8C：6D代表该制造商所制造的某个网络产品（例如网卡）的系列号。

15、FDDI。FDDI（光纤分布式数据接口）是由美国国家标准化组织（SNSI）制定的在光缆上发送数字信号的一组协议。FDDI使用双环令牌，传输速率可以达到100Mbps。由于支持高带宽和远距

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离通信网络，FDDI通常用作骨干网。

16、ATM。ATM是一种异步转移模式。异步是指ATM统计复用的性质，转移模式是指网络中采用的复用、交换、传输技术，即信息从一地转移到另一地所用的传递方式。在这种转移模式中，信息被组织成信元（CELL），来自某用户信息的各个信元不需要周期性地出现。因此，ATM就是一种在网络中以信元为单位进行统计复用和交换、传输的技术。

17、NAT。NAT的全称是Network Address Translation，即网络地址转换。它是一个IETF标准，允许一个机构以一个地址出现在Internet上。NAT将每一局域网节点的地址转换成一个IP地址，反之亦然。它也可以应用到防火墙技术里，把个别IP地址影藏起来不被外界，使外界无法直接访问内部网络设备，同时，它还帮助网络可以超越地址的限制，从而合理的安排网络中的公有Internet地址和私有IP地址的有效使用。

NAT技术能帮助解决令人头痛的IP地址紧缺问题，而且能使得内外网络隔离，提供一定的网络安全保障。NAT有三种类型：静态NAT（Static NAT）、动态地址NAT（Pooled NAT）网络地址端口转换NAPT（Port—Level NAT）。

18、SNMP协议。SNMP，即简单网络管理协议，是目前TCP/IP网络中应用最为广泛的网络管理协议。

SNMP最最重要的指导思想就是要尽可能简单，以便缩短研发周期。SNMP的基本功能包括监视网络性能、检测分析网络差错和配置网络设备等。在网络正常工作时，SNMP可实现统计、配置和测试等功能。当网络出故障时，可实现各种差错检测和恢复功能。虽然SNMP是在TCP/IP基础上的网络管理协议，但也可以扩展到其它类型的网络设备上。

19、FTP协议。FTP是文件传输协议的简称，用于管理计算机之间的文件传送。FTP是Internet上使用非常广泛的一种通信协议，它是由支持Internet文件传输的各种规则所组成的集合，这些规则使Internet用户可以把文件从一个主机拷贝到另一个主机上，因而为用户提供了极大的方便和效率。FTP通常也表示用户执行这个协议所使用的应用程序，从而获取所需的信息资料。

20、Telnet协议。Telnet协议是TCP/IP协议族中的一员，是TCP/IP网络的登录和仿真程序，它最初是由ARPANET开发的，现在它主要用于Internet会话。

21、DNS。DNS是域名管理系统的简称，该系统用于命名组织到域层次结构中的计算机和网络服务。DNS命名用于Internet等TCP/IP网络中，通过用户友好的名称查找计算机和服务。当用户在应用程序中输入DNS名称时，DNS服务可以将此名称解析为之相关的其它信息，如IP地址。

22、VLAN。VLAN即“虚拟局域网”，是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的数据交换技术。

VLAN与普通局域网从原理上讲没有什么不同，但从用户使用和网络管理的角度来看，VLAN与普通局域网最基本的差异体现在：VLAN并不局限于某一个网络或物理范围，VLAN中的用户可以位于一个园区的任意位置，甚至位于不同的国家。

由VLAN的特点可知，一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其它VLAN中，从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。VLAN网络可以由混合的网络设备组成，比如10M以太网、100M以太网、令牌网、FDDI、CDDI等等，也可以是有工作站、服务器、集线器、网络上行主干等等组成。

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23、WLAN。WLAN（Wireless Local Area Networks）即无线局域网络，是指应用无线通信技术将计算机设备互联起来，客户可通过笔记本电脑、PDA等终端以WLAN方式随时随地接入互联网和企业网，获取信息、娱乐或进行办公。

24、VoIP。VoIP（Voice over Internet Protocol）直译为通过IP网络传输的语音讯号或影像讯号，间而言之就是将模拟声音讯号（Voice）数字化，以数据封包（Date Packet）的形式在IP数据网络（IP Network）上做实时传递。VoIP最大的优势是能广泛地采用Internet和全球IP互联的环境，提供比传统业务更多、更好的服务。VoIP可以在IP网络上便宜的地传送语音、传真、视频和数据等业务，如统一消息，虚拟电话、虚拟语音/传真邮箱、查号业务，Internet呼叫中心、Internet呼叫管理、电视会议、电子商务、传真存储转发和各种信息的存储转发等等。

25、NGB。为下一代广播电视网络，即同时采用双向交互、组播、推送播存、广播四种模式并存工作的网络。主要特征：1、网络。全程全网、扁平汇聚、混合传输、家庭网络；2、业务。互联互通、开放共享、个性互动、智能提供；3、管控。内容管控、业务可控、网络可控、服务可靠；4、终端。智慧家庭、高清呈现、智能交互、透明计算。

26、NGN。下一代通信网络，即采用IP技术，能够提供通信业务的基于分组的网络，主要特点：1、业务层与控制层和网络层分离，可以支持业务多样化，并提供开放的业务接口，对未来的新业务演进提供良好的支持；2、系统运维采用统一平台，统一管理，具有方便的管理制度和维护机制；3、保证高质量网络和有足够的安全性和可靠性的承载。

27、同轴电缆衰减表： 频率/型号 5MHz 50MHz 200MHz 300MHz 450MHz 550MHz 750MHz 860MHz -5 1.87 4.80 9.70 12.20 15.20 16.80 19.62 21.10 -7 1.19 3.20 6.40 7.83 9.59 10.70 12.49 13.87 -9 0.75 2.40 5.00 6.20 7.60 8.50 10.10 11.20 -12 0.60 1.90 3.90 4.80 5.09 6.70 7.09 8.35 QR-540 0.46 1.57 3.20 3.74 4.63 5.18 6.20 6.65 500MC² 0.46 1.54 3.10 3.74 4.60 5.09 6.05 9.50 三、从有线电视网到广电宽带城域网

国内有线电视网络有了近20年的发展，从公用天线到闭路电视，从隔频到邻频传输系统，从300MHz带宽到450MHz、750MHz以及更高的860MHz或1GHz带宽，网络介质由电缆到光、电缆混合

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HFC网络，从模拟传输到数字传输，从单向网络向双向HFC宽带网过渡，发展速度不可谓之慢，但相比通信技术、通信网络的建设发展而言，犹显不足。

随着互联网在国内的出现，有线电视网络最早提出采用Cable方式实现“宽带”接入的概念。所谓宽带，是相对于窄带接入而言，早期通常是把速率超过1Mbps的接入称为宽带。当时国内通信网络一般只提供64Kbps或者ISDN128Kbps带宽的互联网接入。国内的ADSL改造始于2002年前后。

时过境迁，今非昔比。通信网络的建设和有线网络的发展已不可同日而语。在有线网络还在争论一个光节点覆盖多少用户的时候，通信网络大面积改造双绞线实现了ADSL的1M或2Mbps接入；当有线网络在讨论是采用EPON或CM技术的时候，通信网络已将五类线（网线）铺设至用户家门口提供2M、4M甚至10Mbps接入；在有线网络决定加快数字化、双向化、网络化升级改造之日，通信网络提出了“城市光网计划”，拟五年内实现光纤入户并正式列入“十二五”规划。

对应通信网络运营商咄咄逼人的气势和NGN（基于软交换的下一代通信网络）规划，广电行业及时跟进制定了NGB方案，终于使有线网络再次有了和通信网络同台竞技的机会，在某种程度上可以说又站在了同一起跑线上。根据国务院《推进三网融合的总体方案》的精神，由中国电信在武汉作试点，实现由通信网向三网融合过渡，目前已经覆盖了50万户的百兆接入；由广电网络在上海作试点，从有线网络向三网融合过渡，已经覆盖了100万户的百兆接入。同轴电缆现已实现1Gbps接入技术，而在实验室可以实现4.9G的带宽接入，完全可以与光纤入户一较高下。所以，一定要重视有线双向、宽带网络的升级改造，积极建设双向化、数字化、光纤化、业务综合化、服务个性化的广电有线宽带网，借助“三网融合”的契机融入国家信息化高速公路的建设当中，努力发展成为全业务的综合信息服务运营商，加速形成与通信网公平竞争的态势。

首先引入两个新的概念——宽带城域网和接入网。传统的有线电视网络由前端、干线、用户分配网构成，是基于信号分配的单向网络。在升级改造成为双向网络之后，干线由单向变双向传输但还是干线，原先前端和分配网的概念则不能直接拿来用。在双向网中，没有所谓的前端和分配，只有交换、汇聚和接入等基于双工通信按“层级”划分的概念，同时借用了计算机网络“城域网”的名称，冠以宽带则有了“宽带城域网”。“接入网”概念则是直接引用通信网络，从有线电视网络前端或分前端到用户端的信号不再是单向分配而是双向接入，这一段网络就是所谓的“接入层”即“接入网”。交换和汇聚层的设备一般同置于有线电视网络的前端或分前端。于是，通常所说的数据网有了一个漂亮的名称——广电有线电视宽带城域网络。

所以，有线电视数据网、有线电视宽带城域网或广电城域宽带网络都是一个意思，即广电有线电视宽带城域网络。

广电宽带城域网

参照《有线电视广播系统技术规范》中有线电视的基本定义，同时采用了计算机城域网和宽带通信网的相关概念，在2001年中国广播电视学会技术研究委员会和国家广电总局信息网络中心正式公布的“关于广电有线电视城域宽带网络建设的意见”的建议书中对广电宽带城域网的描述为：

1、广电宽带城域网是由广播、交互两个信道组成的用射频电缆、光缆、微波、数据电缆及其组

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合来传输、分配和交换图像、声音及数据信号的城域宽带、多业务有线广播电视网络。

2、广电宽带城域网系统结构模型中，在网络运营商和用户之间建立了两种信道：广播信道（BC）和交互信道（IC），利用广播信道构建的传输信道成为广播信道，利用交互信道构建的传输信道称为交互信道。

可见，广电宽带城域网是以双向HFC为主要物理承载媒介的多媒体综合信息网络，具备如下特征： 信道构成——具有广播和交互两个信道，分别用于完成广播式和交互式业务； 物理媒介——可采用射频电缆、光缆、微波、数据电缆或及其组合多种传输介质； 作业任务——对广播式和交互式业务进行传输、分配和交换三种作业； 处理对象——图像、声音、数据信号；

功能特点——覆盖整个城域范围，具有宽带通信网的特性，可开展多种业务。

广电宽带城域网的三层结构

广电宽带城域网概念是由计算机网络演化而来，是一个可以覆盖整座城市及郊县范围，将多个局域网连接起来，可传输数据、语音、图像和视频等综合信息，支持信息高速传输与交换的宽带多媒体通信网络。是国家或省宽带骨干网络在城市范围的延伸，负责承载本区域内的各种多媒体业务并为用户提供多种接入方式以满足用户需求。城域网的范围大致在80KM内。按照网络结构来分，可分为核心层、汇聚层、接入层三层结构，各个层次的作用和要求是：

核心层——提供高宽带的IP业务承载和交换通道，负责数据的快速转发，通过省级网络与全国互联，提供城市的高速IP数据出口，同时具有城域网的网络管理、接入、计费和认证等功能。须具备线速的交换能力、高带宽、高可靠性、良好的扩展能力、清晰的网络结构、多业务支持能力包括QoS保证等。

汇聚层——负责汇聚分散的接入点，实现数据大容量，线速无阻塞的汇聚交换，并提供流量控制和用户管理功能。主要完成的操作是给业务接入节点提供业务的汇聚、管理和分发处理。由于接入层的带宽较小、而核心层带宽很宽，汇聚层可在接入层和核心层之间将用户数据和宽带从小到大、网络拓扑从简单到复杂进行过渡。须具备高性能、高容量、多技术支持、多种接入方式、流量管理、多业务支持、计费管理等。

接入层——负责提供各种用户的接入。主要利用光纤、五类线、同轴电缆等多种业务接入技术，迅速覆盖用户，进行带宽和业务分配，实现用户的接入。须具备高端口密度、高安全性、多业务支持、用户管理能力等。

广电宽带城域网的广播信道基本结构模型

广电宽带城域网的广播信道主要用于开展模拟电视、数字电视、调频立体声广播，以及新的增值业务数据广播等。因此，广电城域网它是一个点到多点的广播式网络，其基本结构是由一个总前端和若干分前端、一级和二级光链路干线、用户分配网络三大部分组成。如图3.1所示城域网广播信道基本结构模型图。

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广电宽带城域网

3.1 城域网广播信道基本结构模型图

广播信道中信号的传输，对于模拟电视信号采用残留边带调幅方式(VSB—AM)将视频、音频信号调制到设定的射频载波上，然后将该已调射频载波与多个已调制的射频载波以频分复用(FDM)方式合成宽带射频信号。再将此FDM信号对光波进行强度调制(IM)后发射到光纤链路中传输。因此，从模拟的视／音频信号到光信号采用的是VSB—AM— FDM／IM调制方式。用文字描述为“残留边带调幅一频分复用/光强度调制”。对于数字电视和数据信号采用正交振幅调制（QAM)将数字电视或数据信号调制到设定的射频载波上，然后将已调制的QAM射频载波与VSB—AM射频载波以频分复用方式复合成宽带射频信号，然后对光波进行强度调制后发射到光纤中传输。所以从数字电视和数据信号到光信号采用的是QAM— FDM/IM调制方式，可称之为“正交振幅调制—频分复用/光强度调制”。

交互信道中的骨干网和接入网

与广电宽带城域网广播信道相对应，城域网的交互信道通常由一个主中心和若干个分中心、一级和二级光链路干线、城域接入网三大部分组成。如图3.2所示城域网交互信道结构模型图。

无线接入 无线接入（公众用户）

HFC接入（公众用户）

核心网络

LAN接入

（集团用户）

信息 中心

路由器 交换机

LAN接入 （公众用户）

MC：主中心 SC：分中心 CM：线缆调制解调器 OU：光接收单元

3.2 城域网交互信道结构模型图 第 11 页 共 81 页

广电宽带城域网

IP业务是交互信道的核心业务。宽带IP网采用由核心层网络、汇聚层网络和接入层网络三层网络结构组成，以有效地隔离开各个层次的网络，避免它们之间相互影响，为每个层次的需求实现优化设计，提高整个网络的灵活性、扩展性、有效性和可靠性。

宽带城域骨干网指的是核心层网络和汇聚层网络。阳泉宽带城域网的核心层对应的主中心是广电大楼中心机房，汇聚层网络对应的是分中心各分前端。城域网交互信道中的主中心和多个分中心组成的能完成核心层和汇聚层功能的构件的集合称为城域骨干网。

从分中心到用户数据终端之间完成接入层功能构件的集合称为城域接入网。

城域网交互信道的接入网有多种技术方案可以采用，主要有光纤接入、HFC接入、PON+EOC接入、以太网接入以及无线接入等。

“融合”后的有线电视HFC网络

广播信道与交互信道同在，模拟信道和数字信道共存，对于广电宽带城域网而言，又岂是“双剑合璧”所能形容。广电宽带城域网，主要由总前端/主中心信源设备、前端设备；光传输系统（含一级和二级光链路干线）；分前端/分中心设备；同轴接入网和用户终端设备等几部分组成。其参考模型如图3.3所示。

图3.3 参考模型示意图 第 12 页 共 81 页

以太交换机专线交换机光发射机OLT分路器分路器Internet公众信息网文件服务器应用服务器接入服务器PSTN全国骨干网TV视频服务器PC电话增值业务TVCMHFC接入网IP电话网关节目源卫星接收器VSB-AM调制器自办节目STB家庭用户骨干路由交换机主前端合路STCM分前端光发射机上行接收机交换机分路器分前端CMTS光节点设备滤波器分前端光接收机ONUEOC混频器 +NOPECOE家庭用户STBHFC接入网EOCTV电话PCTV 广电宽带城域网

信源和前端设备。信源即节目源设备。包括卫星接收、本地节目制播设备、国家、省骨干网内容接收设备以及各种有线网络增值业务开发信息源设备等。因其属前端及核心设备，质量、性能、稳定性等因素直接影响到用户终端的信号质量。

前端/中心设备。包括广播通道的模拟调制器， MPEG-2编码器、QAM调制器和码流复用器、数据广播服务器、EPG服务器，BOSS服务器等应用服务器，交互通道的视频点播服务器、接入服务器、IP电话网关，电缆调制解调器端系统(CMTS)以及IP路由器、交换机等。MPEG-2编码器是将模拟的视音频信号进行数字化压缩编码，演播室质量要求压缩码率为9Mbits/s，PAL制广播级质量要求压缩码率为5Mbits/s。码流复用器是将输入的多个TS流的信息汇总成一个比特率更高的TS流输出。QAM调制器是数字信号调制器，数字信号可以是MPEG码流，也可以是IP等其它数据业务信号。QAM调制可以采用16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM等，对于QAM调制而言，信息传输速率越高，抗干扰能力越低。我们采用64QAM调制，可在一个标准的模拟频道带宽内（8MHz）,传送总码率为38Mbps的传输流。数字信号调制到某一射频频道后与模拟信号射频频道以频分复用的方式共同在HFC网络中传输。

视频服务器是宽带综合信息网络的核心设备之一，服务器里存储大量的视频信息，并管理包括视频、图像、文本和数据的发送。在大多数情况下，视频服务器必须在给用户发送信息的同时，从编码器处接收经压缩的视频数据。除视频服务器外，其它的服务器都为专门的一种业务提供支持。

IP路由器、交换机将来自服务器的信息从城域骨干网传输至各分中心，在前端/中心和分前端/分中心，数据信息与模拟信息各自经由QAM调制器和模拟调制器被安排到相应的射频频道，射频混合器将各个调制器的信号(数据和模拟调制信号)按频分复用的方式复合成宽带射频信号由射频光发射机送入HFC网络。

CMTS为电缆调制解调终端系统，一般置于分前端/分中心，它将从路由交换机来的数据信号调制到设定的射频频道，并给进行数据通信的用户分配一个上行信道，使用户端的电缆调制解调器(CM)可以向CMTS发送请求注册的信息，一旦得到CMTS的认可，CM就开始进行测距、认证和初始化，以保证CM的合法性并提供所需的业务。

光传输系统。光传输系统包括一级光链路和HFC接入网二级光链路。一级光链路干线广播和交互信道光纤采用“同缆分纤”的空分复用方式组合在一起，而且两个信道的光纤路由尽量做到同一路由、同一光缆分纤。广播信道一级干线采用射频光发射模式模、数混传，城域骨干网一级光链路系统可采用千兆以太网方式；广播信道的二级光链路干线可采用“同缆分纤”的空分复用方式或同缆同纤的波分复用方式。HFC接入网光链路包括前端/中心的射频光发射机、PON传输系统OLT设备、光纤耦合器/分光器、上行光接收机、光节点设备以及传输光纤。广电宽带城域网的光链路系统是双向的，上/下行光纤独立或单纤波分复用，光节点设备应具有双向通信功能。为保证通信的可靠性，光链路设备的供电应该采用不间断的、有备份切换功能的供电系统。

分前端和分中心原则上使用同一机房。为了提高网络传输的可靠性，各关键分前端/分中心之间应采用环形自愈或网状交叉保护拓扑结构，光缆应有余量。接入网可采用星形或树形拓扑结构。

同轴接入网系统。一个光节点覆盖的同轴接入网用户在200—500用户范围。同轴网的有源及无源设备与器件都应该是双向的，两个信道在HFC网中以频分复用的方式各自占用不同的频段传输。也可采用LAN等五类线入户的方式。HFC＋EPON＋EOC模式渐成主流的宽带接入模式之一，如果考虑

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未来用户的带宽需求，新建光节点覆盖的用户数以50户左右为宜，即新建成网络应实现光纤到楼的设计。供电系统与光链路供电的要求相同。

用户终端设备。系统中的用户终端设备主要指电缆调制解调器和数字机顶盒，集团用户可以是以太交换机或者是光设备。用户具体的使用设备可以是电脑、电视或语音设备等信息终端。

通过对上述各种系统设备的描述，可以知道在HFC网络物理平台上，模拟和数字信号以频分复用方式同时传输，实现了模拟和数字信道的融合；广播和交互信道以频分、时分复用等多种方式共存，实现了信息的存储和高速交换。

广电宽带城域网是广电宽带网络的重要组成部分。既连接国家、省广电骨干网，又在城域内部延伸和扩展，实现了用户业务的接入、传输与汇聚，起着广电网络中枢环节和基础服务平台的作用，在国家信息化发展道路上起着不可替代的作用。

四、计算机网络成就了“地球村”

在日常工作中，经常有许多熟悉的字用笔却写不出来，原因是计算机已完全融入工作和生活中；和远在地球另一端朋友的联系由传统的寄信、电报、电话方式，转向电子邮件、QQ即时聊天或视频通话等方式转变……此类现象甚多，不甚枚举。这就是网络时代的现实生活写照。

由于计算机技术、微电子技术、通信技术的迅速发展，计算机网络尤其是互联网构筑的虚拟世界已完全渗入到现实社会，不断改变人们的生活、工作甚至思维方式，并对科学、技术、政治、经济和文化等整个社会产生了巨大的影响，互联网络成就了“地球村”，人类进入了信息化社会。

下面先简要介绍一下网络的基本知识，包括对计算机网络的基本概念和局域网内常用的网络通信协议。

计算机网络的概念

计算机网络虽然只有几十年的发展历史，但其内涵已发生了质的演变。现在的计算机网络，已经不仅是在物理上简单的把几台计算机连接到一起，而是一个规范的、高效的体系结构。

计算机网络定义为：用通信线路把分散在各处的、不同地理位置且具有独立功能的计算机连接起来的网络，以实现信息的传输和软、硬件及数据资源的共享，分散计算机负荷，提高可靠性，最大限度地提高资源使用率，使用户突破地理条件的限制，方便的使用远程计算机。

对于网络中的用户而言，计算机网络提供的是一种透明的传输机构。一个计算机网络可以是家中或办公室中的两台计算机组成，也可以由全球成百上千台计算机组成，计算机连接所使用的介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤等有线介质；也可以是无线电、激光、大地微波或卫星微波等无线介质。但作为网络用户来讲，不必考虑计算机网络的物理结构或者传输介质，只关心能否方便的访问网络上的资源，这就是计算机网络的“透明性”。

计算机网络的组成

计算机网络一般由服务器、工作站、外围设备和通信协议组成，如图4.1所示。

1、服务器。服务器（Server）是整个网络系统的中心，它为网络用户提供服务并管理整个网络。服务器可提供多种多样的网络资源，包括各种硬件资源（如大容量磁盘、光盘以及打印机等外部设备）、软件资源（如各种工具软件以及应用程序）和数据资源（如数据文件和数据库）等等。由于

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服务器担负网络功能的不同，又可分为文件服务器、通信服务器、备份服务器、打印服务器等类型，

工作站

文件服务器

探测器

工作站

部门打印机

工作站

独立的UPSRAID驱动器存储机架

工作站

工作站

3Com路由器

工作站

防火墙

文件服务器

工作站

工作站

3Com交换机

工作站

工作站

文件服务器

工作站

工作站

一般在小型局域网中，最常用到的是文件服务器。

图4.1 计算机网络组成图

2、工作站。工作站（Workstation）是指连接到网络上的计算机。工作站与服务器不同，服务器可以为整个网络提供服务并管理整个网络，而工作站只是一个接入网络的设备。工作站接入网络中后，即可向服务器发送请求，要求访问其它计算机上的资源。工作站的接入和离开对网络系统不会产生影响。比如我们自己接入单位系统的个人电脑。

3、外围设备。外围设备是连接服务器和工作站的一些连线或连接设备，如同轴电缆、双绞线、光纤以及网卡、集线器、交换机等。外围设备从物理上将网络中的服务器和工作站连接到一起。计算机之间相互通信时，携带信息的信号依靠外围设备搭建的信道以比特流的形式传递、交换。

4、通信协议。通信协议是网络传输数据的规则。通信协议保证数据正确地依次从网络中一个节点传送到其它节点。通信协议可以看成是计算机之间相互会话所使用的语言。两台计算机在进行通信时，必须使用相同的通信协议。通信协议有好多种，分别适用于不同时期、不同类型的网络，目前局域网内常用的通讯协议有 TCP/IP 协议、IPX/SPX 协议、NetBEUI 协议等等。

计算机网络的作用

随着计算机网络迅猛发展，被越来越广泛的应用于政治、经济、文化、生产及科学技术的各个领域。其主要功能概述如下：

1、数据通信。现代社会信息量激增，信息交换方式日益增多。譬如传递电子邮件，既无需通信双方同时在场，也不像广播系统只是单方向传输，不仅速度上远快于传统邮件且可携带声音、图片和视频，实现了多媒体通信。除此之外，还可使用信息管理系统、文件共享等其它便捷的信息传递工具，消除了地理、位置上限制，都可以方便的互相传递信息进行即时交流。

2、资源共享。网络中许多昂贵的资源，例如大型数据库、巨型计算机等，对所有用户而言，都可以实现资源共享，包括硬件资源共享如打印机、大容量磁盘等，软件资源共享如程序、数据库等。

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资源共享的结果是避免重复投资和劳动，从而提高了资源利用率和作业效率。

3、方便的统一管理。计算机连网加入网络，就有许多软件实用程序（Microsoft 的 Systems Management Server，McAfee 的 Saber LAN Manager，Tivoli 的 TME10 和 Symantec 的 Norton Administrator forNetworks 等等）支持远程诊断和改正网络用户出现的问题，并实现远程安装和配置软件。网络和网络管理软件的出现，使得管理员可以通过一台计算机就能管理办公室中或全球的计算机，极大的提高了工作的效率。

4、增加可靠性

在一个系统内，单个部件或计算机的暂时失效必须通过替换资源的办法来维持系统的继续运行。但在计算机网络中，每种资源（尤其程序和数据）可以存放在多个地点，而用户可以通过多种途径来访问网内的某个资源，从而避免了单点失效对用户产生的影响。

5、提高系统处理能力。单机的处理能力是有限的，且由于种种原因（例如时差），计算机之间的忙闲程度是不均匀的。从理论上讲，在同一网内的多台计算机可通过协同操作和并行处理来提高整个系统的处理能力，并使网内各计算机负载均衡。

6、访问远程数据库信息。网络另一主要功能是访问远程数据库。现在通过国际互联网，人们在家中即可预订飞机票、火车票、汽车票、轮船票，向饭店、宾馆和剧院预订并可得到即时复等，便捷高效。

目前，IP 电话、网上寻呼、网络实时交谈和 E-mail 已成为人们重要的通信手段。视频点播（VOD）、网络游戏、网上教学、网上书店、网上购物、网上订票、网上电视直播、网上医院、网上证券交易、虚拟现实以及电子商务已走进普通百姓的生活、学习和工作当中。在未来，谁拥有“信息资源”，谁能有效使用“信息资源”，谁就能在各种竞争中占据主导地位。随着中国“信息高速公路”和“感知中国”物联网计划的提出和实施，计算机网络作为信息收集、存储、传输、处理和利用的整体系统，将在信息社会中得到更加广泛的应用。

计算机网络的分类

网络覆盖的地理范围是网络分类的一个非常重要的度量参数，因为不同规模的网络将采用不同的技术。依据计算机网络的覆盖范围，有如下分类：

1、 局域网（LAN）

在一个局部地区内，将各种计算机、外围设备、数据库等由网络服务器、网卡、和交换机通过光、电缆以及网络软件互相连接构成的计算机通信网。可在网内实现资源（硬、软件和数据）共享，相互通信与分布处理。

局域网一般是由几百米到几公里范围内的办公楼群的计算机相互连接所构成的网络。被广泛应用于连接校园以及企、事业机关单位的个人计算机或工作站，以利于个人计算机或工作站之间共享资源（如打印机）和数据通信。局域网区别于其它网络主要体现在下面 3 个方面：（1）网络所覆盖的物理范围；（2）网络所使用的传输技术；（3）网络的拓扑结构。局域网是基于传输距离较短的前提下所发展的相关技术。传统局域网具有高数据传输率、低延迟和低误码率的特点，而组建成本也比较便宜。新型局域网的数据传输率可达1000Mbps 甚至更高。

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2、城域网（MAN）

城域网所采用的技术基本上与局域网相类似，只是规模上要大一些，是在一个城市范围内建立的计算机通信网。是在局域网的的基础上发展而成一种综合利用的通信网。所有联网的设备均通过专门的连接装置与媒体链接。支持数据、话音、图像等信息传输，也可以与有线电视相连。

3、广域网 (WAN)

在广大地域范围内建立的计算机通信网。广域网通常跨接很大的物理范围，可超越城市、省、国家以至于全球。广域网包含很多用来运行用户应用程序的机器，通常把这些机器称为主机，把这些主机连接在一起的是通信网。通信网的任务是在主机之间传送信息。将计算机网络中的纯通信网络与应用部分的主机分离开来，可以大大简化网络设计。通信网络一般包括两部份：传输信道和转接设备。传输信道用于在机器间传送数据。转接设备是用来连接两条或多条传输线的专用计算机或路由器、服务器等，当数据从一条输入信道到达后，转接设备必须选择一条输出信道，把数据输送出去。因各地区通信系统不一致，其实现需依据一定的网络体系结构和相应的协议进行。

4、互联网

泛指由多个计算机网络相互连接而成的一个大型网络。在功能和逻辑上均超过了原先的子网。世界上有许多网络，而不同网络的物理结构、协议和所采用的标准是各不相同的。如果连接到不同网络的用户需要进行相互通信，就需要将这些不兼容的网络通过网关连接起来，并由网关完成相应的转换功能。多个不同的网络系统相互连接，就构成了世界范围内的互联网即因特网（Internet）或称国际互联网。网内的任一用户遵循共同的计算机通信协议，共享资源，彼此交织形成单一的虚拟网络。可提供一种便捷的全球信息基础设施。主要功能有电子邮件、信函群、远程登录、文件传输、信息浏览、信息查询、电子公告牌等。

五、开放的互联网络

计算机网络发展到20世纪80年代中期，各个国家、公司逐渐感受到了盲目地大规模扩展网络带来的后果，使用不同标准的网络之间很难通信，于是他们意识到必须摒弃先前的专用网络系统，制定一种网络之间连接的标准。1984年发布的OSI-RM开放体系模型（Open System Interconnection - Reference Model），为全世界提供了一套标准，确保全世界各公司提出的不同类型网络之间具有良好兼容性和互操作性。就像秦始皇统一六国后，统一文字、统一货币一样解决了不同地域的语言沟通难题。

OSI模型概述

开放系统互联（OSI）参考模型的层次结构如图5.1所示。

开放系统互连参考模型中的关键字“开放”与“互连”解决了不同类型网络之间的兼容性和互操作性等问题。“开放”表示能使任何两个遵守参考模型和有关标准的系统进行连接。“互连”是指将不同的系统互相连接起来，以达到相互交换信息、共享资源、分布应用和分布处理的目的。其标准保证了各种类型网络技术的兼容性、互操作性。开放系统互联（OSI）参考模型说明了信息在网络中是如何传输的，它还说明了各层在网络中的功能和它们的概念框架。

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图5.1 开放系统互联（OSI）参考模型的层次结构图

1、第7层：应用层。应用层是OSI模型中最靠近用户的一层，它为用户的应用程序提供网络服务。它与其它层次的不同就在于不为其它层提供服务；但它为OSI模型以外的应用程序提供服务。这些应用程序包括：电子数据表格程序、字处理程序和银行终端程序等。

应用层识别并证实目的通信方的可用性，使协同工作的应用程序之间进行同步，建立传输错误纠正和数据完整性控制方面协定。它判断是否为需要的通信过程留有足够的资源。

2、第6层：表示层。表示层保证从一个系统应用层发出的信息能被另一个系统的应用层读出，如果必要，表示层采用一种通用的数据表示格式在多种数据表示格式之间进行转换。

3、第5层：会话层。就像它的名字一样，会话层建立、管理和终止应用程序之间的会话。这种会话是由两个或多个表示层实体之间的对话构成。

会话层为表示层提供服务；同时，会话层也同步表示层实体之间的对话，管理它们之间的数据交换，除了会话层的这些基本规则外，会话层也提供会话单元之间的同步、服务类别，并且报告会话层、表示层与应用层中产生的错误。

4、第4层：传输层。传输层把数据分段并组装成数据流。由于应用层、表示层和会话层关心的是应用程序，而下面的4层则是处理与数据传输相关的问题。

传输层为数据的传输提供服务，对上层屏蔽传输层执行的细节。特别重要的是，网络中数据的可靠传输是如何完成的，是传输层关心的问题。为了提供可靠的服务，传输层提供了建立、维护和有序地中断虚电路、传输差错校验和恢复以及信息流控制机制（防止从一个系统到另一个系统的数据传输过载）。

5、第3层：网络层。网络层是一个复杂的层，它为处理在两个不同地理位置上的网络系统中的终端设备之间，提供连接和路径选择。

6、第2层：数据链路层。数据链路层在物理线路上提供可靠的数据传输，因此数据链路层关心

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的问题包括：物理地址（网络地址是逻辑地址）、网络拓扑、线路的规则（终端用户如何使用网络线路）、错误通告、数据帧的有序传输和流量控制。

7、第1层：物理层。物理层定义了激活、维护和关闭终端用户之间电气、机械、过程和功能方面的特性。物理层的特性包括电压、电压变换的频率、数据传输速率、最大传输距离、物理连接器及其相关的属性。

物理层

1、同轴电缆。同轴电缆由外部中空的圆柱状导体包裹着一根金属线导体组成的电缆。同轴电缆有两个导电单元。其中一个是在电缆中央的铜质量电单元；中央的铜线导体由一层软的绝缘层包围。绝缘材料上被一层铜网或金属箔包裹着，它就是电路中的第二条电线。外面的铜网是内部导体的屏蔽物，它能减少干扰，外面的屏蔽物也是电缆的护套。

2、非屏蔽双绞线。非屏蔽双绞线可以用来作网络连接的介质，它由4对22或24规格的标准铜缆构成。非屏蔽双绞线（UTP）外部直径尺寸为0.17英寸，尺寸较小，便于安装。由于非屏蔽双绞线可用在各种主要的网络结构中，因此普及很快。

3、屏蔽双绞线（STP）。屏蔽双绞线（STP）是屏蔽技术和绞线技术的结合。网络安装过程中如果安装合适，STP有很强的抗电磁、抗无线电干扰能力，同时还能不断增加电缆的大小和数量。

（STP）电缆具有UTP电缆所有的优点和缺点，另外，它比UTP电缆能更好的隔离外部的各种干扰。通常，STP电缆比UTP电缆的价格高。

4、光缆。光缆是另外一种网络连接的介质，这种介质能传输调制了的光信号，光缆不受电磁信号的干扰，它比UTP电缆、STP电缆和同轴电缆的传输速率都高。

数据链路层

1、MAC地址。每一台计算机都用唯一的方法标识自己，无论是否连入计算机网络，都有唯一的物理地址，没有两个相同的物理地址（像我们人类所属的DNA一样）。这一个物理地址存储在网络接口卡（或者叫NIC卡）中，被称为介质接入控制地址或者MAC地址。例如：00e0-1234-3235就表示一个MAC地址。形象的说，MAC地址就如同我们的身份证号码，具有全球唯一性。MAC地址在日常维护中占很大的比例，如维护CM的故障时，需要查询该用户CM的确切MAC地址，然后在局端上CMTS或EOC查找相对应的信息，以确定故障的位置。

2、交换机。交换（switching）是根据通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机（switch）就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。

3、路由器。路由器是另一种类型的网络连接设备。网桥主要是用来连接网络中的各个段，而路由器则是用来连接不同的网络以及接入因特网的设备。

4、子网掩码。子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。

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5、 ARP。ARP（地址解析协议）决定数据是否能够经过网络层传输到OSI模型的更高层。基本上而言，要使协议做到这一点，数据包必须包含目的MAC地址和IP地址。如果缺少二者中任何一个，数据将不能传递给上一层。以这种方式，MAC地址和IP地址互相检查、互相制约。

如何制作双绞线

双绞线的制作多采用EIA/TIA-568B标准。

制定EIA/TIA标准的目的是规定支持多种产品和多厂商环境的最小要求。此外，这些标准的制定使得在不熟悉各种设备的情况下，对局域网系统的规划和实现成为可能，从而EIA/TIA标准给局域网设计人员留有选择和扩充的余地。对发布的关于网络介质技术性能的EIA/TIA-568和EIA/TIA-569标准的使用最为广泛。其线序如下：

EIA/TIA-568B：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕 EIA/TIA-568A：绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕

EIA/TIA-568B标准中对水平电缆的定义是：从通信出口到水平交叉连接的部分。这一部分包括顺延水平路径的网络介质、电信出口或连接器、配线室中的机械终端以及配线室中的接插线或跳线。简而言之，水平电缆指的是用于现场处从配线室到工作站的网络介质。

电缆规范

用于局域网的网络介质包括屏蔽双绞线、非屏蔽双绞线、光缆和同轴电缆。对于屏蔽双绞线电缆，用于水平电缆的EIA/TIA-568B标准是150Ω双绞线电缆；对于非屏蔽双绞线电缆，EIA/TIA-568B标准是100Ω4线电缆。对于光缆，EIA/TIA-568B标准是62.5/125Ω的两种多模光纤。

六、TCP/IP协议

TCP/IP协议采用面向连接和面向无连接的的工作过程，如同日常邮寄信件一样，如果商量好了要用快递发文件（握手建立连接），就把自己的东西装在信封里后（tcp封装），给快递员，快递员装信封，填单，（ip封装），走物流寄出（ip层发送数据包），到达对方那里派送站，确认地区正确并派送（ip接收并验证），送到对方手上，验货并接收（tcp接收并确认），告知东西到了，没有损坏（tcp反馈），事件结束（撤销通路）。

TCP/IP协议概述

TCP/IP协议，即传输控制协议/网际协议。Internet网络的前身是ARPANET，当时使用的并不是TCP/IP协议，而是一种叫NCP（Network Control Protocol ，网络控制协议）的网络协议，但随着网络的发展和用户对网络的需求不断提高，设计者们发现，NCP协议存在着很多的缺点以至于不能充分支持ARPANET网络，特别是NCP仅能用于同构环境中（所谓同构环境是网络上的所有计算机都运行相同的操作系统），设计者就认为“同构”这一限制不应被加到一个分布广泛的网络上，这样在20世纪60年代后期开发出来了用于“异构”网络环境中的TCP/IP协议，也就是说，TCP/IP协议可以在各种硬件和操作系统上实现，并且TCP/IP协议已成为建立计算机局域网、广域网的首选协议，并将随着网络技术的进步和信息高速公路的发展而不断地完善。

之所以说TCP/IP是一个协议族，是因为TCP/IP协议包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、

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TELNET、FTP、SMTP、ARP、TFTP等许多协议，这些协议一起被称为TCP/IP协议。

TCP/IP协议簇分为四层，IP位于协议簇的第二层(对应OSI的第三层)，TCP位于协议簇的第三层(对应OSI的第四层)，如图6.1所示。TCP和IP是TCP/IP协议簇的中间两层，是整个协议簇的核心，起到了承上启下的作用。

应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层

图6.1 TCP/IP参考模型与OSI参考模型比较图

应用层 传输层 （主机对 主机的 通话） Internet层 网络层

使用TCP/IP协议早于OSI参考模型，故不甚符合OSI参考标准。大致说来，TCP协议对应于OSI参考模型的传输层，IP协议对应于网络层。虽然OSI参考模型是计算机网络协议的标准，但由于其开销太大，所以真正采用它的并不多，TCP/IP协议则不然，由于它的简洁、实用，从而得到了广泛的应用，可以说，TCP/IP已成为事实上的工业标准和国际标准。

1、IP

IP层接收由更低层（网络接口层例如以太网设备驱动程序）发来的数据包，并把该数据包发送到更高层——TCP或UDP层；相反，IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠的，因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送或者没有被破坏。IP数据包中含有发送它的主机地址（源地址）和接收主机的地址（目的地址）。

高层的TCP和UDP服务在接收数据包时，通常假设包中的源地址是有效的。也可以这样说，IP地址形成了许多服务的认证基础，这些服务相信数据包是从一个有效的主机发送来的。IP确认包含一个选项，叫作IP source routing，可以用来指定一条源地址和目的地址之间的直接路径。对于一些TCP和UDP的服务来说，使用了该选项的IP包好像是从路径上的最后一个系统传递过来的，而不是来自于它的真实地点。这个选项是为了测试而设计的，说明了它可以被欺骗系统用来进行平常禁止的连接。那么，许多依靠IP源地址做确认的服务将产生问题并且可能会被非法入侵。

2、TCP

如果IP数据包中存在已经封装好的TCP数据包，那么IP将把它们向“上”传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被重新排序，而损坏的包则可以被重传。

TCP将它的信息送到更高层的应用程序，例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层，TCP层便将它们向“下”传送到IP层，设备驱动程序和物理介质，最后到接收方。

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面向连接的服务（例如Telnet、FTP、rlogin、Xwindows和SMTP）需要高度的可靠性，所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP（用来发送和接收域名数据库），也使用UDP传送有关单个主机的信息。

3、UDP

UDP和TCP位于同一层，但它不考虑数据包的顺序、错误或重发。因此，UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务，UDP主要用于那些面向查询——应答的服务，例如NFS，相对于FTP或Telnet，这些服务需要交换的信息量较小。使用UDP的服务包括NTP（网络时间协议）和DNS（DNS也使用TCP）。

欺骗UDP包比欺骗TCP包更容易，因为UDP没有建立初始化连接也称为握手（因为在两个系统间没有虚电路），即与UDP相关的服务面临更大的危险。

4、ICMP

ICMP和IP位于同一层，它被用来传送IP的的控制信息。ICMP主要是用来提供有关通向目的地址的路径信息。ICMP的“Redirect”信息通知主机通向其它系统的更准确的路径，而“Unreachable”信息则指出路径是否有问题。另外，如果路径不可用，ICMP可以终止TCP连接。PING是最常用的基于ICMP的服务。

5、TCP和UDP的端口结构

TCP和UDP服务通常是一个客户/服务器的关系，例如，一个Telnet服务进程开始在系统上处于空闲状态，等待着连接。用户使用Telnet客户程序与服务进程建立一个连接。客户程序向服务进程写入信息，服务进程读出信息并发出响应，客户程序读出响应并向用户报告。因而，这个连接是双工的，可以用来进行读写。

两个系统间的多重Telnet连接是如何相互确认并协调一致呢？TCP或UDP连接唯一使用每个信息中的四项进行确认，包括：

源IP地址，发送包的IP地址； 目的IP地址，接收包的IP地址； 源端口，源系统上的连接的端口； 目的端口，目的系统上的连接的端口。

端口是一个软件结构，客户程序或服务进程用端口来发送和接收信息。一个端口对应一个16比特的数。服务进程通常使用一个固定的端口，例如，SMTP使用25、Xwindows使用6000。这些端口号是“广为人知”的，因为在建立与特定的主机或服务的连接时，需要这些地址和目的地址进行通信。

Internet 网际协议 （IP）

信息化社会的今天，手机早已是人们离不开的重要通信工具，对手机号码更是耳熟能详，想找到张三或李四打个手机即可，IP地址就可以理解成人们打手机时的号码一样，也是需要给每一台电脑配置一个IP地址，在访问计算网络时用来通信，保留地址（C类地址）就像人们所使用的手机小号，用于小范围的局域通信，如果不在本局小号的范围通信时，自然显示为原号码。访问互联网时，需翻译成公网IP地址方可通信工作。

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1、IP地址

在TCP/IP网络中，每个主机都有唯一的地址，它是通过IP协议来实现的。IP协议要求在每次与TCP/IP网络建立连接时，每台主机都必须为这个连接分配一个唯一的32位地址，因为在这个32位IP地址中，不但可以用来识别某一台主机，而且还隐含着网际间的路径信息。需要特别强调，主机是指网络上的一个节点，不能简单地理解为一台计算机，实际上IP地址是分配给计算机的网络适配器（即网卡）的，一台计算机可以有多个网络适配器，就可以有多个IP地址，一个网络适配器就是一个节点。

IP地址由32位二进制数组成，一般用4个十进制数表示，每个数的范围是0～255，且每个数字之间用点隔开，例如：192.168.101.5，这种记录方法称为“点-分”十进制记号法。IP地址的结构如下：

网络类型 网络ID 主机ID 按照IP地址的结构和其分配原则，可以在Internet上很方便的寻址：先按IP地址中的网络标识号找到相应的网络，然后在这个网络上利用主机ID找到相应的主机。由此可看出IP地址并不只是一个计算机的代号，而是指出了某个网络上的某台计算机。当组建一个网络时，为了避免该网络所分配的IP地址与其它网络上的IP地址发生冲突，必须向InterNIC（Internet网络信息中心）组织提出申请，为该网络申请一个网络标识号，也就是这个网络使用的网络标识号，然后给该网络上的每个主机设置一个唯一的主机号码，这样网络上的每个主机都拥有一个唯一的IP地址。另外，国内用户可以通过中国互联网络信息中心（CNNIC）来申请IP地址和域名。当然，如果网络不想与外界通信，就不必申请网络标识号，可自行选择一个网络标识号，只要网络内主机的IP地址不同。

2、地址分类

IP地址可确认网络中的任何一个网络和计算机，而要识别其它网络或网络中的计算机，则是根据这些IP地址的分类来确定的。一般将IP地址按节点计算机所在网络规模的大小分为A，B，C三类，默认的网络屏蔽是根据IP地址中的第一个字段确定的。

A类地址

A类地址的表示范围为：1.0.0.1～126.255.255.255，默认网络屏蔽为：255.0.0.0；A类地址分配给规模特别大的网络使用。A类网络用第一组数字表示网络本身的地址，后面三组数字作为连接网络上主机的地址。分配给具有大量主机（直接个人用户）并且局域网络个数较少的大型网络。例如IBM公司的网络。

其中127.0.0.0到127.255.255.255是保留地址，用作循环测试用的。 0.0.0.0到0.255.255.255也是保留地址，表示所有的IP地址。

一个A类IP地址由1字节（每个字节是8位）的网络地址和3个字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”,即第一段数字范围为1～127。每个A类地址理论上可连接2-2>台主机（-2是因为主机中要用去一个网络号和一个广播号），Internet有126个可用的A类地址。

B类地址

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B类地址的表示范围为：128.0.0.1～191.255.255.255，默认网络屏蔽为：255.255.0.0；B类地址分配给一般的中型网络。B类网络用第一、二组数字表示网络的地址，后面两组数字代表网络上的主机地址。

其中169.254.0.0到169.254.255.255是保留地址。如果IP地址是自动获取IP地址，而网络上又没有找到可用的DHCP服务器，这时就会从169.254.0.0到169.254.255.255中获得一个临时的IP地址。

一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，即第一段数字范围为128～191。每个B类地址可连接65534(2^16-2, 因为主机号的各位不能同时为0,1)台主机，Internet有2-1个B类地址(因为B类网络地址128.0.0.0是不指派的，而可以指派的最小地址为128.1.0.0[COME06]）。

C类地址

C类地址的表示范围为：192.0.0.1～223.255.255.255，默认网络屏蔽为：255.255.255.0；C类地址分配给小型网络，如一般的局域网，它可连接的主机数量是最少的，采用把所属的用户分为若干个网段进行管理。C类网络用前三组数字表示网络的地址，最后一组数字作为网络上的主机地址。

一个C类地址是由3个字节的网络地址和1个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”，即第一段数字范围为192～223。每个C类地址可连接254台主机，Internet有2个C类地址段，有2*254个地址。

RFC 1918留出了3块IP地址空间（1个A类地址段，16个B类地址段，256个C类地址段）作为内部使用的私有地址。在这个范围内的IP地址不能被路由到Internet骨干网上；Internet路由器将丢弃该私有地址。

IP地址类别 A类 B类 C类 RFC 1918内部地址范围 10.0.0.0到10.255.255.255 172.16.0.0到172.31.255.255 192.168.0.0到192.168.255.255 21

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使用私有地址将网络连至Internet，需要将私有地址转换为公有地址。这个转换过程称为网络地址转换（Network Address Translation，NAT），通常使用路由器来执行NAT转换。

实际上，还存在着D类地址和E类地址。但这两类地址用途比较特殊，在这里只是简单介绍一下：

D类地址不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前四位固定为1110。 D类地址范围：224.0.0.1到239.255.255.254 。 D类地址用于多点播送。D类地址称为广播地址，供特殊协议向选定的节点发送信息时用。

E类地址保留给将来使用。

连接到Internet上的每台计算机，不论其IP地址属于哪类都与网络中的其它计算机处于平等地位，因为只有IP地址才是区别计算机的唯一标识。所以，以上IP地址的分类只适

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用于网络分类。

在Internet中，一台计算机可以有一个或多个IP地址，就像一个人可以有多个通信地址一样，但两台或多台计算机却不能共享一个IP地址。如果有两台计算机的IP地址相同，则会引起异常现象，无论哪台计算机都将无法正常工作。

顺便提一下几类特殊的IP地址：

广播地址——目的端为给定网络上的所有主机，一般主机段为全1 单播地址——目的端为指定网络上的单个主机地址 组播地址——目的端为同一组内的所有主机地址 环回地址——127.0.0.1 在环回测试和广播测试时会使用

IP地址就如同一个职位，而MAC地址则好像是去应聘该职位的人才，职位既可以让甲作，也可以让乙作，同样的道理一个结点的IP地址对于网卡是不做要求，基本上什么厂家都可以用，也就是说IP地址与MAC地址并不存在着绑定关系。本身许多计算机流动性是比较强，如同人才给不同的单位干活的道理一样，人才的流动性是比较强的。职位和人才的对应关系就有点像IP地址与MAC地址的对应关系。比如一个网卡坏了，可以被更换，而无须取得新的IP地址。如果一个IP主机从一个网络移动到另一个网络，则可以给它一个新的IP地址而无须更换网卡。

3、子网及子网掩码

子网是指在一个IP地址上生成的逻辑网络，它使用源于单个IP地址的IP寻址方案，把一个网络分成多个子网，要求每个子网使用不同的网络ID，通过把主机号（主机ID）分成两个部分，为每个子网生成唯一的网络ID。一部分用于标识作为唯一网络的子网，另一部分用于标识子网中的主机，这样原来的IP地址结构变成如下三层结构： 网络地址部分 子网地址部分 主机地址部分 这样做的好处是可节省IP地址。例如，某公司想把其网络分成四个部分，每个部分大约有20台左右的计算机，如果为每部分网络申请一个C类网络地址，这显然非常浪费（因为C类网络可支持254个主机地址），而且还会增加路由器的负担，这时就可借助子网掩码，将网络进一步划分成若干个子网，由于其IP地址的网络地址部分相同，则单位内部的路由器应能区分不同的子网，而外部的路由器则将这些子网看成同一个网络。这有助于本单位的主机管理，因为各子网之间用路由器来相连。

子网掩码也是用32位二进制数表示，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络ID和主机ID；用来将网络分割为多个子网；判断目的主机的IP地址是在本局域网还是在远程网。在TCP/IP网络上的每一个主机都要求有子网掩码，这样当TCP/IP网络上的主机相互通信时，就可用子网掩码来判断这些主机是否在相同的网络段内。

如下表所示各类IP地址所默认的子网掩码，其中值为1的位用来求出网络的ID号，值为0的位用来求出主机ID。例如，如果某台主机的IP地址为192.168.101.5，通过分析可以看出它属于C类网络，所以其子网掩码为255.255.255.0，则将这两个数据作逻辑与（AND）运算后结果为192.168.101.0，所得出的值中非0位的字节即为该网络的ID。默认子网掩码用于不分子网的TCP/IP

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网络。

A B C 4、IP路由

路由是数据从一个节点传输到另一个节点的过程。假如要到某地，一般先确定到达目的地的路线。在TCP/IP网络中，同一网络段中的计算机可以直接通信，不同网络段中的计算机要相互通信，则必须借助于IP路由，如图6.2所示为一个典型的路由模型图。

类子网掩码255.0.0.0255.255.0.0255.255.255.0子网掩码的二进制表示11111111 00000000 00000000 0000000011111111 11111111 00000000 0000000011111111 11111111 11111111 00000000图6.2 路由模型图

在网络中要实现IP路由必须使用路由器，而路由器可以是专门的硬件设备，如Cisco公司的路由器等；若没有专用的路由设备，也可以采用计算机作为路由器。不论用何种方式实现，路由器都是靠路由表来确定数据报的流向。IP路由表实际上是相互邻接的网络IP地址的列表。当一个节点接收到一个数据报时，便查询路由表，判断目的地址是否在路由表中，如果是，则直接送给该网络，否则转发给其它网络，直到最后到达目的地。

在TCP/IP网络中，IP路由器又叫IP网关。每一个节点都有自己的网关。IP报头指定的目的地址不在同一网络区段中，就会将数据报传送给该节点的网关，如果网关知道数据报的去向，就将其转发到目的地。每一网关都有一组定义好的路由表，指明网关到特定目的地的路由。网关不可能知道每一个IP地址的位置，因此网关也有自己的网关，通过不断转发、寻找路径，直到数据报到达目的地为止。

TCP/IP的配置

IP地址：标识TCP/IP主机的唯一的32位地址； 子网掩码：用来测试IP地址是在本地网络还是远程网络；

默认网关：与远程网络互连的路由器的IP地址。如果没有规定默认网关，则通信仅局限于局域

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网络内部。

TCP/IP协议的安装已讲述，本节将重点讲述如何配置基本的TCP/IP参数。

以下将就一个示例来讲述具体的配置过程。例如某主机所在网络段为202.204.60.0，由此网络段值可知该网络段为一个C类网段，所以子网掩码应设置为255.255.255.0，并且分配给该主机的IP地址为202.204.60.11。该网络段与其它网络段连接的网关地址为202.204.60.1。

设置IP地址的前提条件是必须安装TCP/IP协议。具体的操作步骤如下： 1、“开始”→“设置”→“控制面板”，打开了“控制面板”对话框。 2、双击“网络连接”图标，打开“本地连接”属性对话框，如图6.3所示。

3、选择网卡的TCP/IP协议，然后单击“属性”按钮。选择“IP地址”选项卡。如图6.4所示。在图中先选择“使用下面的IP地址（S）”，然后在“IP地址”后输入202.204.60.11，“子网掩码”后输入255.255.255.0。“网关”处输入202.204.60.1。

4、单击“确定”按钮。

图3 “本地连接”属性界面 图4 “Internet 协议（TCP/IP）”属性界面

TCP/IP测试

1、TCP/IP测试工具Ping （1）Ping工具的格式

Ping命令的格式为：ping目的地址［参数1］［参数2］……

其中目的地址是指被测试计算机的IP地址或域名。Ping工具主要参数有： A：解析主机地址。

N：数据，发出的测试包的个数，缺省值为4。 L：数值，所发送缓冲区的大小。

T：继续执行Ping命令，直到用户按Ctrl+C终止。

有关Ping的其它参数，可通过在MS-DOS提示符下运行Ping或Ping/？命令来查看。 （2）用Ping工具测试TCP/IP协议的工作情况

使用Ping程序来验证计算机的配置和测试路由连接的一般步骤： ① Ping回环地址以验证TCP/IP已经安装且正确装入。

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命令：Ping 127.0.0.1

② Ping 工作站的IP地址以验证工作站是否正确加入，并检验IP地址是否冲突。 命令：ping 工作站IP地址

③ Ping默认网关的IP地址，以验证默认网关打开且在运行，验证你是否可以与本地网络通信。

命令：Ping 默认网关IP地址，如图6.5所示。

图6.5 ping命令界面

④ Ping 远程网络上主机的IP地址以验证你能通过路由器进行通信。 命令：Ping 远程主机的IP地址

若直接运行第4步并获成功，则步骤1～3默认都成功。在配置TCP/IP的示例完成后，就可以进行TCP/IP的测试了，验证前面列举的配置TCP/IP示例是否成功。

2、测试TCP/IP协议配置工具Ipconfig/all Ipconfig工具的使用

在需要查看任何一台机器上TCP/IP协议的配置情况时，选择“开始→运行→CMD命令”，在命令提示符c:>下输入：“ipconfig/all”，将出现测试结果，如图6.6所示。

图6.6 “ipconfig/all”运行界面

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3、 网络协议统计工具Netstat

Netstat同样是运行于Windows 系列操作系统的DOS提示符下的工具，利用该工具可以显示有关统计信息和当前TCP/IP网络连接的情况，网络管理人员可以得到非常详尽的统计结果。当网络中没有安装网管软件，但要对网络的整体使用状况作个详细地了解时，该工具特别有效。Netstat工具的命令格式为：

Netstat [－参数1 ] [－参数2] 其中主要参数有：

A：显示所有与该主机建立连接的端口信息。

E：显示以太网的统计信息，该参数一般与S参数共同使用。 N：以数字格式显示地址和端口信息。 S：显示每个协议的统计情况。

其它参数，可在DOS提示符下键入“netstat/？”命令来查看。 4、arp 协议测试 ARP常用命令选项： arp -a或arp -g

用于查看高速缓存中的所有项目。-a和-g参数的结果是一样的，多年来-g一直是UNIX平台上用来显示ARP高速缓存中所有项目的选项，而Windows用的是arp -a（-a可被视为all，即全部的意思），但它也可以接受比较传统的-g选项。

arp -a IP

如果们有多个网卡，使用arp -a加上接口的IP地址，就可以只显示与该接口相关的ARP缓存项目。

arp -s IP 物理地址

可以向ARP高速缓存中人工输入一个静态项目。该项目在计算机引导过程中将保持有效状态，或者在出现错误时，手工配置的物理地址将自动更新该项目。

arp -d IP

使用本命令能够手工删除一个静态项目。

七、撬开宽带接入之门

DOCSIS是基于HFC有线电视网络的CM通信系统数据接口规范。DOCSIS系统主要有两个设备，即CM（Cable Modem）电缆调制解调器和CMTS(Cable Modem Termination Systtem的缩写)故俗称CM系统。是目前有线宽带使用最为广泛的国际标准。

DOCSIS是实现三网融合的重要手段之一，即一条同轴电缆入户在传送有线广播电视信号的同时可以承载IP数据信号，实现视频、语音、数据的同缆传输。DOCSIS是北美宽带网的主流技术。DOCSIS 有支持NTSC有线电视制式和支持PAL制式的两个标准，即俗称的美标和欧标。其运行机制和核心协议完全相同，只是为了适应不同的有线电视制式特点，区别表现在物理层的两个方面：①下行编码方式和占用带宽：美标符合ITU-TJ.83-B，占用 6MHz带宽；欧标符合 ITU-TJ.83-A (同 DVB-C)，占用8MHz带宽：②上行频谱分割方式，美标采用低分割 5～42MHz，欧标采用中分割5～65MHz。中

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国的有线电视标准采用中分割即欧标方式，美标或欧标的设备在网络中可兼容运行。

DOCSIS主要物理参数表（欧标）

频/信道带宽 频率范围 典型载噪比 调制方式 符号速率 传输模式 传输速率（Mb/s） 频率响应（奈奎斯特滤波特性） 信道编码 频率稳定度 符号率准确度 接入方式 输入电平 输出电平 网络输入/出阻抗 FDMA ﹣16-25dBmV 50-61dBmV 75Ω 下行特性 8MHz 108到862MHz ＞50dB 64QAM和256QAM 6.952MSym/Sec 38/52 64QAM和256QAM MPEG-2 RS（204,188）卷积I=12 上行特性 0.2/0.4/0.8/1.6/3.2/6.4MHz 5到65MHz ＞25dB QPSK和16QAM 0.16,0.32,0.64,1.28,2.56MSym/Sec 突发载波 0.32/0.64/1.28/2.56/5.12/10.24 α=15%QPSKα=25% RS，T=0-10加扰，预均衡 K;固定和缩短 16-253字节 ±50PPm ±50PPm TDMA ﹣15-15dBmV 8-55dBmV（16QAM）5-58dBmV（QPSK） 75Ω DOCSIS协议源于1998年，随着时间的推移和技术的发展，先后出台了DOCSIS1.0、DOCSIS1.1、DOCSIS2.0和DOCSIS3.0四种版本。

DOCSIS1.0确定了CMTS—CM的体系结构，制定了基于TDMA的MAC层和物理层协议，支持高速访问因特网。下行流量速率约27—36Mpbs，上行流量速率约32Kpbs—36Kpbs。

DOCSIS1.1在DOCSIS1.0的基础上增加了QoS动态分配机制和有效负载包头抑制技术，能够与DOCSIS1.0协同使用。在DOCSIS1.0的基础上提高了安全性和更快的上行传输速率。

DOCSIS2.0增加了S—CDMA和A—TDMA工作模式，通过运行6.4MHz带宽信道和64QAM的运行，增加了对称服务能力。

DOCSIS3.0支持频道绑定功能，能够大幅度提高上下行带宽，如绑定4个频道，上行带宽可达120Mbps，下行带宽可达160Mbps，能够支持IPv6等。

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DOCSIS各版本配置情况如下表：

通 道 上行通道 DOCSIS1.0/1.1 下行通道 87-860 64/256QAM 8 频率范围（MHz） 5-65 调制方式 QPSK16QAM 通道带宽（MHz） 0.2-3.2 数据速率 （Mbps） 0.32-5.12 0.64-10.24 38/51 0.32-30.72上行通道 DOCSIS2.0 下行通道 上行通道 DOCSIS3.0 下行通道 87-860 87-860 5-65 5-65 QPSK-64QAM QPSK-128QAM TCM 0.2-6.4 （A-TDMA）2.56-35.84（S-CDMA） 64/256QAM 64QAM QPSK-128QAM TCM 64/256QAM 8 38/51 4×6 0.2-6.4 4×38 0.32-127 4×8频道捆绑 4×(38/51） 目前广泛使用的是DOCSIS2.0，但已有DOCSIS3.0版本的设备投入市场。

DOCSIS2.0介绍：

DOCSIS 2.0标准的出台，提高了对HFC网络上的噪声和侵入干扰的抵抗性能，增加了系统运行环境的稳定性和可靠性，极大地促进了国内双向HFC网络的发展，结合其它HFC网络设备和技术，国内成功建设了一批双向HFC网络并投入实际运营，有线网络终于撬开了宽带接入之门。

与以前版本相比，DOCSIS 2.0主要的变化在上行物理层。特点如下：

1、提供同步码分多址技术S—CDMA和先进的时分多址技术A—TDMA两种全新的多址技术； 2、与DOCSIS 1.0和1.1的CM和CMTS完全兼容； 3、整个上行频段在更高速率下增加了频道容量； 4、提高了抗干扰能力，保证智能化运行环境；

5、在同一物理层中S—CDMA可与符合DOCSIS 1.0／1.1标准的A—TDMA共存。 DOCSIS2.0标准上行规范

DOCSIS2.0标准和DOCSISl.0/1.1标准的区别主要在物理媒体子层的上行规范，在DOCSIS2.0标准中，上行使用A—TDMA机制或者S—CDMA机制，调制方式除了QPSK和16QAM以外，还可使用8QAM、32QAM、64QAM和128QAM。

高级时分多址技术A—TDMA。是普通TDMA方式的进一步改进。时分多址(TDMA)是一种简单、成熟的多址技术，通过给不同的用户分配不同的时隙（Time Slot）)来实现多址接入，一旦某个时隙被分配给某个用户，就不能为其它用户所使用，因而用户之间不会出现冲突。DOCSIS2.0／1.0／1.1都是基于TDMA技术的。在电缆网上行信道中应用的多址技术其实是FDMA和TDMA结合的产物。使用A—TDMA技术每个上行信道最大数据速率比传统TDMA提高了3倍。

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同步码分多址技术S—CDMA。CDMA是码分多址技术，是用以抵抗噪声、增强安全性并降低干扰影响的传输技术。基于CDMA的通信系统在安全性和固有的噪声复原能力方面具有明显的优势，但频谱利用率很低。S—CDMA技术使用一套相位对齐的正交扩频码维持同步对多个用户进行同步处理使共享同一上行信道，在提高信号抗脉冲噪声能力的同时增加了回传通路的使用率。

DOCSIS2.0上行信道同时采用了S—CDMA和A—TDMA两种多址接技术，两种方式各有优缺点。在最大上行数据速率方面，两者相同，在上行信号的载噪比为25dB时最大数据速率：30Mbit/s，但当信号载噪比低于25dB的时候，A—TDMA可能会中断通信，而S—CDMA则可以降低数据速率来维持通信不中断。从而提高了系统的可靠性。

DOCSIS2.0标准中定义的CM输出口电气特性如表（美标）。需要注意的是发射功率动态范围。在工作于TDMA机制时，CM的最大发射电平随调制方式不同也不一样，但是在工作于S—CDMA机制时，CM的最大发射电平始终保持一致。

参 数 频 率 发射功率动态范围 值 5-42MHz TDMA： +8—+54dBmV(32QAM,64QAM) +8—+55dBmV(8QAM,16QAM) +8—+58dBmV(QPSK) S-CDMA： +8—+53dBmV(所有调制方式) 调 制 方 式 符 号 率 QPSK，8QAM，16QAM，32QAM，64QAM，128QAM TDMA：160，320，640，1270，3200，6400kHz S-CDMA： 1280，2560，5120KHz 带 宽 TDMA：200，400，800，1600，3200，6400 kHz S-CDMA：1600，3200，6400KHz 输出口匹配阻抗 输出口反射损耗 接 头 75欧姆 >6dB(5-42MHz) 综合[ISO-169-24]标准的F头 对于上行信号，CM是发射机，CMTS是接收机，CM有个动态的发射电平范围，对应CMTS的接收端也有一个动态的接收范围。DOCSIS2.0标准中规定CMTS的最大接收电平不能超过35dBmv，建议在CMTS的输入端接收到的CM发射信号电平动态范围如表所示。对于数字调制信号而言，信号的总功率和信道占用的频宽和每Hz的功率有关，在每Hz功率固定的情况下，信道占用的频宽越宽信号的总功率也越大。上行信道的频宽决定了上行信号的符号率，因此符号率越高，上行信道的功率越

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大，而上行HFC网络的损耗是固定的，和信道占用的频宽无关，所以上行信号的符号率越高，CMTS接收端电平也就越高。

符号率（k sym/s） 160 320 640 1280 2560 3120

DOCSIS2.0标准下行规范

CM系统中，上行信道是多点对一点，下行信道是一点对多点的信号分配方式，所以下行信道的规范和指标与类似于有线广播电视系统的技术规范，且由于数字调制信号，某些指标值甚至更低。基本上HFC网络都能满足CM系统对下行RF信道的要求。如果数字电视频道使用64QAM调制方式，单个数字频道的功率比模拟频道载波电平低10dB，如果数字频道使用256QAM调制，单个数字频道的功率比模拟频道载波电平低6dB。 DOCSIS2.0标准中关于下行RF信道的指标要求如表（美标）。

参数 频率范围 频带宽度 前端到最远用户的时延 6MHz带宽内载噪比 载波复合三次差拍失真比 载波交扰调制比 载波和离散干扰比（侵入噪声） 带内平坦度 群时延 主要回波的微反射界限 值 88MHz-857MHZ 6MHz 0.5000 msec（典型值要小的多） 大于等于35dB 大于等于41dB 大于等于41dB 大于等于41dB 小于等于3dB 小于等于75ns -20 dBc C@<=1.5μsec -30 dBc C@>1.5μsec -10 dBc C@<=0.5μsec -15 dBc C@<=1.0μsec 交流声调制 突发噪声 不大于26 dBc(5%) 平均10 Hz频带内不长于25μsec 第 33 页 共 81 页

动态范围（dBmV） -16 to +14 -13 to +17 -13 to +20 -7 to +23 -4 to + 26 -1 to +29 广电宽带城域网

DOCSIS2.0标准中CMTS的输出电气特性（欧标）。 参数 中心频率 发射电平 调制方式 符合率 64QAM 256QAM 下行信道频带宽度 输出端阻抗 输出反射损耗 连接头 值 112-857MHz ±30KHz 50-61 dBmV 64QAM-256QAM 6.952 Msym/sec 6.952 Msym/sec 8 MHz 75欧姆 当小于等于750MHz时>14dB；当大于750MHz时>13dB 符合[ISO-169-24]标准的F头 DOCSIS2.0标准中CM接收端要求的电气指标（美标）。 参数 中心频率 接收电平范围（一个频道） 调制方式 符合率 带宽 总输入功率（40-900MHz） 输入端阻抗 输入反射损耗 连接头

值 112-857 MHz ±30KHz -15 dBmV —+15 dBmV 64QAM和256QAM 5.056941 Msym/sec(64QAM) and 5.360537 Msym/sec(256QAM) 6MHz(64QAM调制时为18%均方根升余弦整形，256QAM调制时为12%均方根升余弦整形) <30 dBmV 75欧姆 >6dB(88-860 MHz) 符合[ISO-169-24]标准的F头 以上为CM系统物理层的一些规定和要求，现将最重要的一些指标和要求归纳如下：

1、CM系统分为上行和下行两个信道，两个信道中的信号在电缆网络中共缆传输，通过占用不同的频率来区分。美标中上行频率范围为5-42MHz，下行中心频率范围为88-857MHz，欧标中上行频率范围为5 -65MHz，下行中心频率范围为112—857MHz。

2、整个上行频率范围可以划分为多个上行信道，每个上行信道占用的频宽不固定，根据网络的实际情况和采用的多址方式而定。由于上行信号是数字调制信号，所有的失真和干扰对数字信号的影响都类似于噪声，HFC网络中上行噪声的主要来源是汇聚噪声，因此在上行信道中，综合所有干扰、失真和噪声定义了载波干扰比这个指标，美标求系统中上行信道的载波干扰比大于等于25dB，欧标中要求上行信道的载波干扰比大于等于22dB。

3、上行信道占用的频宽不同，上行信号的符号率也不同。上行信道的载波干扰比越高，就能够使用更高效的调制方式。上行信号的数据速率取决于符号率和调制方式，符号率越高，调制效率越高，数据速率也就越高。在DOCSIS2.0标准中，上行信道最大频宽为6.4MHz，上行信号的最大符号率为5120 Ksym/s，调制方式为QPSK、8QAM、16QAM、32QAM、64QAM、128QAM，最大的上行数据速

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率为5120K×6=30720Kbit/s。

4、美标标准中下行信道的频宽为6MHz，欧标标准中下行信道的频宽为8MHz。美标标准中下行信号的调制方式为64QAM或256QAM，64QAM调制时符号率为5.05Msym/s，256QAM调制时符号率为5.36Msym/s，因此美标标准中下行信号最大数据速率在64QAM调制时为5.05Mx6=30 3Mbit/s，大约有10％的比特用于前向纠错，因此净数据速率为26.4Mbit/s，在256QAM调制时为5.36Mx 8=42.88Mbit/s，大约有10％的比特用于前向纠错，因此净数据速率为37.98Mbit/s。欧标标准中下行信号的调制方式同样为64QAM或者256QAM，两种调制方式的符号率都为6.95Msym/s，因此欧标标准中下行信号最大数据速率在64QAM调制时为6．95Mx6=41．7Mbit/s，大约有10％的比特用于前向纠错，因此净数据速率约为37Mbit/s，在256QAM调制时为6.95M×8=55.6Mbit/s，大约有10％的比特用于前向纠错，因此净数据速率约为50Mbit/s。

DOCSIS3.0 简介

DOCSIS3.0 在以前版本的基础上引入了一些新的技术，使传输交换功能更强大。DOCSIS3.0的几个关键技术：

1、下行频道捆绑。下行频道可捆绑多个接收频道，CM可同时接收多个频道的数据，能够将单一信号流的数据包跨越多个频道来实现。这里所谓的跨越就是使用和通过的意思，这种捆绑大大提高了供给单个CM下行峰值速率。

2、上行频道捆绑。一个CM可以将单一信号流的数据包同时发送至多个上行频道，使传输的单个上行服务流可跨越多个频道来实现。上行频道捆绑对单个CM提供的上行速率有显著提高。同时也提供了其它的增强功能，例如上行请求—授权的处理过程，从而改善了上行链路的传输效率。

3、对IPv6的支持。DOCSIS3.0 系统既有IPv4的地址，也有IPv6的地址。

4、源专用组播。源指的是CMTS。DOCSIS3.0支持一种“源专用IP组播”流至接收终端，而不是简单地扩展DOCSIS3.0以前版本的组播协议，告知CM来支持增强的组播控制协议。即DOCSIS3.0开辟了另一种途径，所有的IP组播信息均移至CMTS端，并在CM和CMTS之间定义了一个新的组播控制协议层，用以协调下行频道捆绑，有利于效率的提高，并对今后组播应用有扩展意义。

5、组播的QoS。DOCSIS3.0对IP组播的QoS定义了一个标准的机制，引入一个“群服务流“的概念，也定义了服务级别的名称以及服务流的QoS的参数。

关于“频道捆绑”技术。

“频道捆绑”在物理层和MAC层中完成。例如四个频道的捆绑，在物理层中需要有四个8MHz的QAM调制的频道，以保证带宽要求，但信号的分配和调度是在MAC层完成的。流捆绑器（flow bonder）用以调度分配信号之用，这样就不会造成有的频道未填满，而另一频道拥挤不堪的局面，有利于频带利用率的提高。在下面的CM方面，流捆绑器可以让用户识别和接收所需的节目，因为在MAC帧的报头中有频道符号以资区别。

频道捆绑后，CM可接收多个频道的数据，这些数据在CM组合后发送给计算机，于是计算机可接收的峰值速率大大提高。如果采用4个8MHz的频道捆绑，下行总速率可达213Mbps，上行总速率可达160Mbps，当然所谓总速率是多个CM共享的。但这种共享并非平均分配，并非所有的CM都需采用频道捆绑，都接收高速数字视频信号，同时也非所有的CM都同时在线、一起工作。考虑到这两个因素，则需要得到高速数据的CM，即采用频道捆绑技术接收可以得到可观的峰值速率，宽带的分配是动态的，计算机的峰值速率可高达100Mb/s。今后被捆绑的频道数还可以进一步扩展，例如8

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个频道的捆绑，则下行速率可达426Mbps。当然上行频道的捆绑频道数受到上行宽带的限制，在5～65Mhz之内，不可能无限扩展，但也没有必要对上行频道有过高的要求，不必要求上、下带宽对等。实际上人们的需求也不是对称的，对下行的速率要求高，而上行则没有必要太宽，毕竟用户要发送的信息总比要接收的信息少。

八、CMTS系统的运行机制

基于DOCSIS标准和HFC双向网络的数据通信系统由电缆调制解调局端设备CMTS、上变频器（有的和CMTS集成于一体）、网管系统和电缆调制器CM、CPE（计算机终端）等组成。

CMTS是数据网络和 HFC 模拟射频网络的连接设备，主要完成网络信息的转发、协议处理以及射频调制解调等功能。

上变频器是有线电视网宽带频率变换设备，将CMTS输出的下行中频信号变换到有线电视任意电视频道上，目前大多数CMTS将上变频器已集成到CMTS之中。

CMTS通过 100Base-T 快速以太接口连接到以太网交换机，交换机同时连接服务器组 (网管服务器、本地业务服务器等)构成的数据接入服务平台，并通过路由器作为网络出口连接至城域网或广域网。网管系统服务器提供系统和网络的设备管理，以及系统运行所需的各种服务器支持 (DHCP、TFTP、TOD服务器)。网管系统服务器与本地局域网以 100Base-T 快速以太网接口连接。

CM用来连接HFC网络和CPE用户计算机终端，主要完成包括HFC网络和用户数据设备之间的数据转发、协议处理以及调制解调等功能。

简化的CM系统结构如图8.1所示。

图8.1 CM系统结构图

从图8.1中可以看出，CM系统的工作是：置于有线网络前端的CMTS将以太网数字基带信号调制成相应的模拟射频信号经双向HFC下行通道传送给用户端，用户端的CM将相应的模拟信号解调出以太网数字基带信号后交给用户计算机设备处理。反过来，用户计算机输出的数字基带信号经CM调制后由HFC网络的上行通道传送至前端的CMTS,经CMTS解调出的以太网信号送入交换机等设备进行处理。至此，双向HFC网络通过CM通信系统建立起与互联网的链接。

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CMTS周边必备设备及其作用

CMTS系统运行需要与相关服务器协同工作。包括业务服务器和网管服务器。

业务服务器是CMTS系统工作所必须的，包括DHCP服务器、TOD服务器、TFTP服务器。 网管服务器的作用是管理CMTS的运行，一般是通过SNMP协议来管里CMTS工作。

DHCP是一种动态分配IP地址和配置参数的机制。DHCP服务器自动为CM和计算机分配IP地址，它的配置参数使CM获得TFTP、TOD、网关等计算机通信必须的地址信息。DHCP 使IP 地址可以租用，租期从1分钟到100年不定，当租期到了的时候，服务器可以把这个IP地址分配给其它设备使用。

TOD服务器给网络中的CM提供统一的时钟，没有时钟服务器CM将不能正常工作。

TFTP是简单文件传输协议。它提供并不复杂，开销不大的文件传输服务，是为客户和服务器间不需要复杂交互的应用程序而设计的。CM在与CMTS连接过程中要从TFTP服务器上获得配置文件，配置文件为CM提供了网络带宽、下行频率等信息。

CMTS与用户端CM的工作连接

按照DOCSIS协议，下行（从CMTS发到CM）数据打包成MPEG码流发送，随到随发。只要CMTS能够处理过来，没有其它限制。

上行（从CM发到CMTS）数据必须等待CM从CMTS申请到带宽之后，才能发送。

CMTS采用TDMA即时分复用的方式分配管理上行带宽。原理是把CMTS管理的整个上行信道的带宽看作很多上行发送机会，不同的发送机会就是不同的时隙。某个CM只要申请到一个发送机会，就可以发送自己的数据帧，不用担心和其它的CM发送的数据碰撞或冲突。

为了达到宽带分配的目的，DOCSIS MAC 使用了如下几种类型的 MAC 管理帧。它们的名称和作用如下：

SYNC：由CMTS定期发出的包含一个精确时间戳的同步信息，这个时间戳精确标志了CMTS是何时发出此信息的，CM同步其时基参考时钟，以保证CM上行传输的数据能够与分配给它的微时隙相吻合。CMTS周期性地向CM广播 SYNC帧，以便CM更新本地时钟。这种更新使得接收到该帧的CM强制性地将时钟设置到 SYNC规定的同一时刻。

UCD: 由CMTS定期发出的一种对上行信道的描述信息，其描述了上行信道的特性。如微时隙的大小、上行信道 ID、下行信道 ID、上行信道带宽、突发描述符等。CMTS 周期性地向 CM 广播 UCD帧，CM可以选取某个信道作为自己的上行信道。

RANGING （测距）：确定网络时延（以保证时间上对准）和请求电平调整。实际上，SYNC只能让同一 CMTS 下的所有 CM 强制性地同步到同一时刻。但是 SYNC对于不同的 CM，在Cable线路上传输时间、CM接收处理时间都不同。因此 SYNC帧实际到达不同的CM的时刻是不同的，但是 CM 却强制性地设置成 SYNC帧规定的同一时刻，这样引入了一些误差。CM在侦听到CMTS发出得到UCD和MAP后，CM发送发送初始测距请求，以确定网络时延和请求电平调整。CMTS根据收到的测距请求发出测距响应，包括测距是否成功、定时调整、电平调整、频率偏移量调整、传送均衡调整等内容，CM接收到CMTS的测距响应后根据响应内容立即调整。

MAP：是由CMTS发出的可变长度的MAC管理信息，用来定义上行信道的传送机会。即对CM在传输数据时使用哪个上行频点及上行微时隙做出规定，用以描述某个上行信道的带宽分配情况。CM 根据需要请求上行带宽，CMTS分配带宽，通过MAP报文在下行信道发送。对于某些必须保证的带宽 (即不用 CM 申请的带宽)，例如初始 RANGING 和周期 RANGING，CMTS 需要周期性地自动分配并且

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下发到CM。

REQ：（注册申请信息），它是CM向CMTS发出的带宽申请帧，必须包含CM从TFTP服务器中获得的配置参数，包括下行频率、上行频道ID、接入网络设置、服务等级、CM容量、CM的IP地址等内容。CM需要向CMTS发送数据帧时，用于申请上行带宽。

CM的启动过程涉及到CMTS和DHCP、TOD、TFTP服务器。具体可分为三大步骤，建立流程如图8.2所示。

第一步：调谐、测距

1、搜索下行信道。CM 上电后，CM不断调整自己的下行接受频率搜索下行信号，直到得到某个下行信道的 SYNC。搜索的步长根据 CM是兼容 还是美标或欧标而分别为 6MHz和8MHz，搜索频率从112MHz到860MHz。如果在下行信道中有多个CMTS的下行信息则搜索的过程会变慢。此类似于电视机的频道自动搜索过程。

2、获取上行信道参数。CM搜索到包含有SYNC信息下行信道，开始搜索其中的UCD信息。CM根据接收到的UCD，选择合适的上行信道。如果没有合适的，或者没有接收到UCD帧，则CM返回到第一步，重新搜索下行信道。CM在获得SYNC、UCD信息后，寻找MAP信息，得到后调谐过程结束。

3、 CM 进行测距（初始测距 和周期测距)。CM捕获选取的上行信道的MAP，首先发出初始测距求，CMTS接收后会同时为它发送一个测距响应信息和分配一个临时 SID（业务标识）。响应信息中包含电平调整、时间偏移、频率调整、设置下行和上行信道等内容；CM在没有获得正式授权的SID之前，使用该临时SID与CMTS通信。

第二步：连接、配置

4、建立IP连接能力。CM发出DHCP请求的广播信息，通过CMTS中继转发到 DHCP 服务器，DHCP 服务器将会给CM提供IP地址、地址的租借时间、TFTP服务器IP地址和CM配置文件名、TOD服务器IP地址等内容。 (Dynanlic Host Coilfiguration Protocol)协议从OSS服务器获取 CM、TFTP(Trival File Tranfer Protocol)服务器和 TOD(Time of DAY）服务器 IP 地址以及CM的配置文件名。

5、根据前面获得的TOD服务器地址，CM通过TOD协议从TOD服务器获取当前标准时间，包括日期和当前时刻。TOD服务器的时间不是用于CMTS和CM的同步时间，其最重要的作用是用来判断运行故障。CM从TOD服务器获得时间后，它执行的任何操作都有了明确的时间标记，用以判断系统故障时间以及故障之前执行了如何的操作等。

6、根据前面获取的TFTP服务器地址以及CM配置文件名和标准时间，CM开始向TFTP服务器发出请求下载自己正常工作所需要的配置文件，包括接入网络设置、下行频率、上行频道ID、服务等级、SNMP（简单网管协议）设置、信息完整性校验等信息。

第三步：注册、维持

7、CM向CMTS注册。CM获得所需文件后向CMTS提出注册请求，CMTS接收到要求注册的信息后验证CM的合法性，核实无误后将为CM分配正式的SID和相应的带宽，并通知CM已完成注册可以和CMTS进行不加密通信。

8、CM注册成功，就可以正常工作了。但由于CM网络是共享总线型网络，安全性不高。为了解决安全性问题，为用户提供较高的服务，DOCSIS标准中制定了基线加密接口规范，采用DES加密算法，用以提高CM数据传输的安全性。

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上电，系统自检 得到TOD自检通过否？ NO 硬件出错 信息？ NO 登录有误，继续 YES 从TFTP服务器下载配置文件 下行数据搜索 NO 64QAM或 256QAM NO 下一个8MHz 频带搜索 得到配置文件否 YES YES DOCSIS 同步信息？ YES 得到上行信道描述符（UCD），开始测距 YES 初始化完成，可以开始通信 NO 测试成功否？ 获得授权否？ NO 重启 NO 向CMTS登记，获取授权 YES 射频链路建立，向DHCP服务器申请地址 CM得到 IP地址否？ YES 建立日期 NO 图8.2 CM通讯链路建立流程图

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在CM系统中，CM实际上的作用是一个透明的网桥，起到计算机终端和CMTS之间的连接作用。CM和CMTS建立连接后也就表明用户计算机可以和CMTS通信了，这时用户计算机会通过CM向网络发出DHCP请求的广播信息，DHCP服务器收到请求信息后将给予响应，给计算机分配IP地址。给计算机分配IP地址的地址池和给CM分配IP地址的地址池可以不一样，建议CM的IP地址和用户计算机的IP址分属于不同的子网。在DHCP服务器地址池中有两段网络地址，分别用于CM和用户计算机。网段10.1.0.0用于CM，网关地址为10.1.0.1，网段10.2.0.0用于用户计算机终端，网关地址为10.2.0.1。

CM内置网页配置举例（SB5101E）

图8.3 CM图

正确连接CM后，在IE浏览器地址栏输入“192.168.100.1”显示如图8.4所示的结果。

图8.4 连接CM界面 第 40 页 共 81 页

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在图8.4中，点击“Signal”按钮：查看CM上下行工作信息，如图8.5所示。

图8.5 CM上下行工作信息图

在图8.4中点击“configuration”按钮，可以查看、配置CM下行频率，如图8.6所示。 在图8.6中点击“Save Changes”按钮，可以保存更改信息。

图8.6 查看、配置CM下行频率界面

点击：“Restart CableModem”重新启动CM，然后到“Signal”界面（如图8.5）查看CM工作

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信息。

CMTS系统IP地址配置举例 CMTS系统IP地址配置示意如图8.7所示。

图8.7 CMTS系统IP地址配置示意图

10.1.0.10172.16.0.1192.168.1.1CMTS交换机10.1.0.1TFTP SERVER192.168.2.2CM配置文件192.168.1.2路由器192.168.2.1地址池DHCP SERVER192.168.2.4CM172.16.0.9192.168.2.3时间服务器TOD SERVER

图8.7是一个简单的CMTS系统IP地址配置示意图，下面主要结合这个例子简要讲述如何在CM

系统进行网络层的一些配置。在图中有CMTS、CM、计算机、路由器、DHCP服务器、TFTP服务器、TOD服务器等设备。DHCP服务中有两个地址池。一个CM分配IP的地址池，网段为172.16.0.0，另一个是给CPE分配IP址的地址池，网段为10.1.0.0。DHCP服务器的IP地址为192.168.2.1，TFTP服务器的IP地址为192.168.2.2，TOD服务器的IP地址为192.168.2.3，这三个服务器都在192. 168.2.0的网段内，通过一个交换机和路由器端口相连，路由器端口IP地址为192.168.2.4。图中CM从DHCP服务器获得地址172.16.0.9，CPE从DHCP服务器获得IP地址10.1.0.10，和CM连接的CMTS射频端口分为上行端口和下行端口两部分，一个下行频道使用1个下行端口，但和下行端口对应的上行端口数目根据不同厂家的不同型号产品不一样，现在比较流行的方式为1个CMTS的下行端口对应4个CM上行端口。给CMTS射频端口配制IP地址的时候，每个下行端口和这个下行端口所对应的上行端口IP地址都设置为一样。在例中给CMTS的射频端口分配了两个IP地址，分别172.16.0.1和10.1.0.1，这两个IP地址作为172.16.0.0网段和10.1.0.0网段的网关地址，确保CM和CPE的1P包都发送给CMTS的射频端口处理。CMTS网络侧接口的IP地址配置为192.168.1.1，和CMTS网络侧接口相连接的路由器的IP地址为192.168.1.2，两者同处在192.168.1.0网段内，CMTS本身可以作为一个路由器来使用，因为CMTS只通过这个路由器和外界网络连接，所以CMTS网络侧接口到路由器端口之间为简单起见可以配置为静态路由。

九、双向HFC曾今的“尴尬”与“困惑”

翻开所谓宽带接入的历史，DOCSIS问世最早并于1998年初成为了正式的国际标准，至今也还是宽带接入网的主流技术之一。在国际上特别是北美地区拥有50%以上的市场份额，其次才是ADSL

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或其它接入方式，此说明DOCSIS也可以实现三网融合，一条电缆入户即可实现DVB电视和基于IP数据信号的各种应用业务。我国的双向HFC改造也早于上个世纪九十年代即开始试点，但在十年左右的时间里几乎没有什么实质性的进展。

为什么世界的主流模式在我们手中成为“鸡肋”食之无味弃之不忍，前景堪忧经营惨淡。懵懂之中与通信业的ADSL改造相遇而无计可施搓手唉叹，错失良机。迟疑不决中反而促进了通信运营商正在建设的以太网五类线宽带接入，近几年又有了许多如EPON+EOC、光纤入户、无线宽带覆盖等接入方式，虽然HFC+EPON+EOC可能会取代CMTS系统成为广电宽带城域接入网的主流模式，但最现实的问题是依然握有几万户的双向HFC和CM系统网络，所以也还是有必要再解剖一下双向HFC的问题，让这些资源继续产生效益。何况随着DOCSIS3.0的商用化或EOC等技术的继续发展，同轴和光纤在敲开用户之门的PK中谁将最终胜出，目前尚难定论。再者，CM系统也完全可以平滑过渡到EPON+EOC方式和光纤入户，前提是用户确实产生了带宽方面的需求且CMTS系统难以满足。

CM系统与双向HFC的合作于前些年有标准而进展迟缓，主要是以下两个原因：

1、CMTS和CM的价格较贵。其核心技术长期把持于外国公司手中，价格居高不下。现在这个问题已基本解决。

2、认为CM系统不稳定，故障较多且处理过程繁琐，耗时费力。我们现在努力想解决的就是这个问题。

双向HFC的网络结构就在你身边，我们从其问题开始。

CM系统稳定性的核心其实质是双向HFC网络的设计与施工工艺，以及调试和维护等问题，是取决于网络的质量而不是CM系统技术本身。

双向HFC网络的上、下行传输通道有着质的区别：

下行传输的原则与特点：模拟或数字射频信号；一个前端到多用户终端的分配机制；所有终端用户电平一致；从前端一直到用户端整条传输链路的增益（衰减）相同；带通传输通道内各频道的电平一致（即系统输出口频道载波电平差≤10dB）。

上行传输的原则与特点：突发脉冲信号；多点向一点汇聚；回传光发射机的输入电平要求一致；多个信号源至前端回传光接收机的增益要一致；带通通道内各频点的电平要求一致。

由上可知，其最大的区别在于：

下行信号是通过“唯一”的前端、光传输链路、放大器级联、电缆分配网向无数个终端用户分配信号功率。网络设计时依照国标要求，将系统输出口各项指标根据网络覆盖规模、传输方式及所选择设备的指标，按照一定的比例分配并加以控制，就可以满足用户的收视效果。比如，某些或某个节点指标劣化，电视屏幕上模拟信号就以雪花点或条纹、网纹等的形式来提醒你，数字信号则通过卡壳、马赛克或干脆罢工来警告你。但无论如何，这仅仅是单个或是一小片用户的问题。

上行信号则艰难许多。首先是，系统中所有通电的CM都相当于是一个前端调制器或干脆就是一个微型前端，即使不考虑所有外界的干扰因素，任何一个CM所发出的信号到达CMTS的历程是个“混合汇聚”的过程，某种程度上类似于原先的高考制度，几千万莘莘学子竞争有限的百万大学生录取名额而择优录取。不同的是，如果双向HFC网络系统设计不合理或出现故障时，CM就不是优胜劣汰的问题，而是某一台CMTS下挂的所有CM的反应都会变得迟钝或干脆集体罢工(掉线)，这就是维修人员最为头疼的问题所在。

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这些由众多用户家中CM发出的上行信号由多条电缆汇集而至光节点，继而又通过多条光纤汇集最后在CMTS输入端口集合。在信号的传输和汇集过程中，同样汇集了用户室内和沿线的噪声与干扰，形成了所谓的“噪声漏斗”或称之为“汇集干扰”，同时，由于众多用户的上行信号路由长短远近各不同，传输增益（衰减）的不同使汇集后的信号电平差别很大，由此而产生了“汇聚均衡”的问题；再者，由于每个用户的上行物理通道是公共使用的，由某一用户引入的异常强干扰可能会造成信号通道堵塞而引出了“通道安全性”问题。总而言之——噪声和干扰的问题，这些东西最终汇聚在机房的CMTS输入端口之前，严重影响了整个上行系统的载噪比，误码率上升从而影响了CM系统的正常运行。

解决的办法就是通过正确的设计、施工与调试、维护等，提高上行系统的载噪比，降低数据传输的误码率。

噪声与干扰

1999年由中国广播电视出版社引入翻译的《有线电视宽带HFC网络回传系统》一书中，作者对回转系统的噪声源与干扰做了详细的分析，具体如下：

1、热噪声。热噪声由系统中的有源设备产生，包括放大器和CM设备等；

2、光纤链路噪声。由回传激光器、光纤和上行光接收机产生，经计算证明，在整个回传系统中，光纤链路所产生的噪声最多。（所以，在只有一台CMTS的系统中，在总的用户数量不变的情况下，增加光节点并不能降低系统的噪声，反而会劣化载噪比）；

3、侵入噪声。一是用户室内电视机输入端等电器产生的强干扰，主要集中在5～30MHz频段；二是空间环境电磁干扰，如短波电台、大型配电设备、某些电器设备产生的冲击型短脉冲干扰等。侵入途径可以是入户线缆、接头，新电缆也不能提供100%的屏蔽，如果电缆被折扭和磨损则更可能会产生“接收天线”效应，如图9.1所示。

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图9.1从家中接线到分支分配之间的噪声侵入源

图9.2 从分支分配到前端之间的侵入噪声源

4、激光器的削波噪声。如果回传通道的设置和调试差错，激光器产生削波失真从而产生大量的噪声，但可通过合理的设置和调整消除。16QAM以上的调制方式对激光削波很敏感，在回传通道中难以使用。

5、公共路径失真。如果在设备内或者设备、器材之间起连接作用的机械触点处形成氧化层，触点就会形成一个电势差，其功能类似一个微型二极管，由于二极管的非线性，将导致正向信号间的

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相互混频，其差拍产物会落入回传频段。因为上、下行信号都要经过这些同一导体，故称为公共路径失真。并且在这些触点处，下行电平高而上行电平低，所以影响相当明显。此类失真出现在这些触点受到腐蚀或松动时，防范的办法只能是尽量确保所有接点是同一种金属制造，同时非常清洁、牢固、防水等。

图9.3 公共路劲上有问题的地方

6、哼声调制与电源干扰。一种是上行信号被直流电源中残余的交流成分所调制；一种是直流电源中的寄生辐射。这种问题只能是设备故障或不良所导致。

这可能是国内第一本关与HFC回传系统的专注，书中虽然详细分析了各种噪声与干扰，也提供了一些解决的办法以及回传系统的设计考虑，但过于麻烦，并且实施起来也比较困难，这可能是由于国内外业务应用的不同或技术发展不同步所致。此后国内开发了多种双向HFC模式。

减少光节点所带用户数，采用四屏蔽电缆模式；

较少放大器级联、光接收机高电平输出、无源分配入户； 用户接入集中分配模式等。

但许多都没有解决实际问题。最后一致的意见相对集中在了集中分配的模式上。在这个问题上，康特公司龙永庆先生于2000年4月基于当时的具体条件，提出了双向HFC系统设计、调试的三大原则：

按下行传输确定放大器间距原则；

按上行传输进行回传电平（增益）设计原则； 按下行传输进行系统调试原则。

此基本上解决了前面提到的“汇聚干扰”、和“汇聚均衡”等问题，并提供了确实可行的技术和设备，基本上实现了双向HFC回传通道无调试设计、开通，同时解决了当时有线电视网络面临的HFC双向改造难和收费难的问题。此谓一举两得，既符合HFC网络的发展趋势又解决了网络运营商的现实问题，在当时极大的促进了双向HFC宽带网络的改造和建设，这可以说是我国双向HFC网络建设发展的第一个转折点。另一个则是前面提到的DOCSIS2.0的发布，促进了已改造建设完成的双向HFC网络真正实现了商用化。

龙永庆先生关于双向HFC回传通道无调试设计的理论依据如下：

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1、用户端的噪声对汇集噪声的贡献。上行系统属于多点到一点汇聚方式的网络结构，由于网络结构不同，导致不同链路汇聚于一点时呈现不同损耗。不同损耗的链路对总的合成噪声的贡献不同，损耗最小的路由对汇集噪声贡献最大，损耗大的链路贡献小。此可以通过集中分配设计保证分配网络的路由以解决。如图9.4所示为网络路由对汇集噪声的贡献图，其中L4链路损耗小则在A点所贡献的噪声最大。

图9.4 网络路由对汇集噪声的贡献图

2、双向放大器回传RF放大部分在上行频段指标余量很大，在NPR（噪声功率比）大于30dB时的动态范围大于30dB。放大器按照0dB增益设计，补偿上行链路的损耗。

3、在整个回传系统中，光纤链路所产生的噪声最多，而光链路噪声最严重的削波失真都可以通过合理的设计来解决，同时上行传输路由增益差在光节点处要保证≤±3dB。如图9.5为正常波形与削波后的波形。

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图9.5 正常波形与削波后的波形

a、光站标准GYT194-2003中对于NPR大于30dB时上行光发激光器NPR曲线动态范围为DFB:15dB，FP:10dB。根据激光器的参数，确定上行光发的激励电平，选择一个激光器最佳工作范围。康特光站进入激光器的最佳通道功率为30-35dBmV；

b、5～65MHz回传，按照加给上行光发射机的总功率：35dBmV，总加载带宽BW：60MHz，每Hz功率＝35dBmV-10lg（60*10）＝－43dBmV；

c、对3.2 MHz的CM业务的加载功率为22dBmV，每Hz功率=－43dBmV ＋ 10lg（3.2*10 ）＝22dBmV；

d、如果相当长一段时间，回传频段只有部分业务，考虑噪声，回传频段总加载带宽60MHZ只会用到30MHz，3.2 MHz的CM业务的加载功率为25dBmV；

e、如果3.2 MHz的CM业务用户发射电平设计为45dBmV，那么相对传输增益为－20dB； f、功率法的调试就简化为通道增益法；

g．由回传光发射机的相对噪声强度（RIN）指标可以知道，反向光接收机在接收光功率＋1dBm～－8dBm范围内变化时，反向激光发送机的链路NPR值与反向光接收机的接收光功率基本无关。选择AGC功能回传光接收机，保证这部分传输增益不会变化；

4、通过合理设计的双向HFC网络，按照下行进行调试，上行只需要选取部分网络进行简单的回传增益调试来验证施工是否按照设计要求。如图9.6是上行网络调试图。

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图9.6 上行网络调试图

此方案证实可行。

前面提到的较少放大器级联、光接收机高电平输出、无源分配入户方案经改良后，随着光传输系统的不断普及应用，升级为光接收机高电平输出、无源集中分配入户+高通滤波器（门头盒）方式。高通滤波器以阻断用户端侵入噪声，集中分配减少接头数量以减少外界的侵入干扰，汇聚均衡则根据用户终端的距离远近使用不同型号的电缆和在光站端口分别调试各路回传信号的方法加以控制，将CM信号的最大衰减控制在30dB之内并且所有CM信号的回传损耗差异不超过6dB。2008年阳泉市区和平定改造即如此。存在的问题是，随着CM用户的增多，拆除的门头盒越多，用户家中和外界的侵入噪声会进入上行通道形成干扰降低上行通道的载噪比，可行的办法是在保证拆除门头盒对接F头的同时，一定要拆出门头盒中的高通滤波器继续串接在分配器的电视机端口，否则由此引入的噪声干扰会影响整台CMTS的上行载噪比且干扰源头查找困难。需要注意的是如果用户家中是多台电视终端，则其余的端口应该串接高通滤波器之后，一是避免电视机噪声干扰侵入，另外是如果CM信号衰减过大有可能会超出CM系统的大环路AGC控制范围而使CM掉线。再就是在需要的时候采用PON+RFOG或单独采用RFOG技术的光站加以改造，也可随着光节点的小型化逐步改造成EPON+EOC的模式。如果是采用双向集线器的网络，CM系统运行应该是没有问题，晋东有线3000户的网络2003年开通的CM系统目前拥有超过30%的CM 用户，并且CMTS采用的是国产设备；南煤有线2300户的网络2006年开通CM系统现在CM接入率几近30%。所以，CM系统运行的关键是网络质量而不是CM系统本身。

双向HFC+CMTS系统可能会被HFC+EPON+EOC模式所取代，有关其指标设计、验算等不再赘述，在以后的章节中选择了两篇具有代表意义的双向HFC+CMTS系统调试文章供大家学习参考。

RFOG技术及其设备简介

双向HFC网络中，每一个光节点都是2芯结构，一根是下行信号传输光纤，另一根则是上行信号传输光纤。这2芯光纤呈星形结构从机房连接到光节点。机房出纤数量是光节点数量的2倍以上。

如果网络中光节点覆盖用户很少，则网络中光节点数量巨大，机房出现数量必然巨大甚至出现管道工程难以实现（问题主要发生在机房附近范围的管理干线部分）。机房内部也难以处理和管理数量巨大的光纤接头和配线条件。

如果干线室外光缆的光纤结构采用树枝型的无源光纤分配结构（以下简称PON），若干光节点共用一对干线光纤（2芯干线光纤），则可以大大减少干线光纤的数量，才使得“光纤到楼”（FTTB）成为可能。原来光节点覆盖由500户减少到50户，光节点数量增加到10倍，使得网络中不再需要

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放大器。并且由于采用光缆取代-9以上的大口径同轴电缆，网络的线缆成本部分进一步减低。

但是，如果干线光纤结构采用树枝型的PON结构，那么每一根上行到机房的光纤则汇聚了10台左右的上行光发射机发出的光纤信号，会导致新的问题产生。

以10路等功率光信号汇聚为例。在多路连续光信号汇聚传输情况下，光分路器对每一路光信号产生大约12dB的损耗，虽然10倍光信号汇聚合成后总合光功率变化并不大。但是，由于有用光信号的功率只有总的合成光功率的十分之一，相当于信号的调制度减少10dB，上行光接收机输出信号电平降低20dB。虽然电平降低可以通过放大增益确保信号电平，但这样处理也放大了光链路的汇聚合成本底噪声。加上上行光发射机功率普遍较小（1mw，0dBm）的实际情况，对于有用的光信号上行接收机已经处于-12dBm以下的超低功率接收状态，这对系统信噪比更加不利。本来减小光节点是为了减少每一个光节点的汇集噪声，但是由于若干光链路汇聚的作用，汇聚噪声不仅没有因为光节点减少而减少，反而大大增加。

以上的分析是建设多路上行发射机虽都处于同一波段（如都为1310nm），但是其波长一般不会完全一致（波长差大于0.1nm），因而没有考虑激光同波长干涉的影响，也不可能专门作不同波长的安排。普通的上行激光器由于没有恒温设计，其波长往往会在一个小范围内漂移，随着合成光信号路数的数量增加，在某一时刻，某两台发生光波波长基本相同的概率也在增加。一旦发生同波干涉，将导致严重的干扰而中断传输。

光缆网络的光纤路由采用树枝型无源分配（PON）结构，传统的双向HFC+CMTS的应用方案条件时，因为同一台CMTS覆盖下的Cable Moden按照Docsis协议严格划分上行工作时隙，不会同时发送上行电信号，只要让上行光信号与上行电信号同步出现，在技术上则可以保障没有两路或以上的光信号同时汇聚的可能性，则可避免前面讨论的多路连续光信号汇聚产生的不利影响。RFOG技术就是这样一项技术。

RFOG技术应用在先进的双向传输的HFC网络广工作站产品设备中。以国外提出专项技术的国外公司为例，都倾向性地应用在“小型化”“微型化”的双向光工作站产品中。值得大家思考这个现象。

具有RFOG功能的双向光工作站在实际应用中的效益是非常明显的。虽表面上RFOG功能增加了每台光站的成本，但因为支持了双向HFC网络传输光缆化到楼、到单元，光缆不仅全部取代了-7以上的同轴电缆，并且光缆干线的光纤总数大大减少，总成本大大减少（关键是主干线管道资源问题）。用光站取代放大器，可靠性和性能指标都大大提高。

RfoG的工作原理简述：

1、RfoG回传（上行）发射工作在突发模式，与CM上行信号功率同步。如同HFC网络中CMTS控制CM一样，在任何时间段只允许一个CM发送信号，即任何时间段只有一台上行光发射机由光信号上行传输。

2、RfoG回传发射机精确监测用户驻地设备（CM）的RF发送信号的发送时刻，并立即打开反向通道激光器，当用户设备RF信号完成发射时，激光器立即关闭。

3、上行光信号的定时与时隙由CMTS准确控制CM上行信号而准确控制。 采用RfoG技术的优势

1、明显减少汇聚噪声。指标裕量增加，网络调试要求可以降低。

2、多个光节点对于一台上行光接收机，前端机房的建设规模减少、总功耗减少、机房光纤出纤

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数量减少、管理费用大幅减少。

3、干线光纤用量显著减少，光缆管道及其敷设费用明显降低。 4、结构更加灵活，星、树形光纤网络一样适用。

5、可以平滑过渡升级，网络路由结构与HFC+EPON的结构一致，可以与EPON系统混合使用。 RfoG设备/产品的特殊要求：

超低光功率接收，光接收功率自适应。 低功耗、小型化。

与CM终端的上行信号严格同步且快速响应（微秒级），不能破坏CMTS时隙安排。 RfoG应用要点：

1、一台上行光接收机要覆盖少于32台RfoG光站，推荐8台或16台。 2、每个上行光接收机对应一台CMTS上行射频端口。

3、可直接使用现有的上行光接收机。上行光接收机应工作非AGC模式。当RfoG光站汇集太多，使到达前端机房上行光接收机光功率较低时（一般指计算低于-12dBm接收条件时），应考虑采用专用低功率接收上行光机。

双向HFC与CM系统的传输容量和户均带宽

现在广电城域网的接入趋势似乎在向EPON+EOC的方式发展，这本无可厚非。但有人提出了现在就把CM系统直接作废而重新搭建EPON+EOC系统，除了前面说过的两个原因外，就是有关双向HFC与CM系统传输容量的问题。

下行传输容量

HFC网络的下行传输容量与采用的调制方式和网络规划的数据传输带宽有关，户均带宽则与光发射机所覆盖的用户数有关。

1、同一台光发射机所覆盖的用户共享该发射机的下行数据容量；

2、系统设置的下行数据频带带宽。以标准8MHz带宽为一个传输频道的数量；

3、下行数据调制方式，在一个标准8MHz频道内，64/256QAM所对应的传输数据率为38/51Mbit。 如果一个光发射机带四个光节点，每个光节点250户；采用64QAM调制，频带规划使用8×10=80MHz带宽，则下行数据传输率为38×10=380Mbit。如果这1000户同时上网，则户均带宽为0.38Mbps。现实情况是所有用户不可能同时在线。

现在的CMTS有一个输出端口，对应一个标准8MHz频道，数据率38Mbps，为该CMTS所带用户所共享。

上行传输容量

1、同一台光接收机所覆盖的用户共享系统设置的上行数据带宽，即单用户带宽取决于每个光接收机所带用户数；

2、系统设置的上行数据频带带宽，即5～65MHz带宽。考虑到干扰问题，一般选用其中20～60MHz范围的40MHz频带范围；

3、上行数据调制方式和设置带宽。DOCSIS标准所规定的不同信道带宽所对应的符号率和信道传输速率如表：

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QPSK调制速率 320 640 1280 2560 5120 16QAM调制速率 640 1280 2560 5120 10240 符号率 160 320 640 1280 2560 频带带宽KHz 200 400 800 1600 3200 如果整个上行带宽为40MHz，调制方式16QAM，上行信道带宽1.6MHz，那么整个上行的传输容量为：40MHz/1.6MHzX5.12Mbps=128Mbps。

我们现在的CMTS是四个输入端口，采用1.6MHz带宽、QPSK调制相应的速率为2.56Mbps，由该光接收机所带用户共享。

上行通道所设置的调制方式及带宽视上行通道的噪声情况可做不同选择。

新建小区网络质量好，可选16QAM调制或者QPSK调制设较高的带宽，以提高上行数据传输速率； 对于回传通道较差的网络，可选较窄的上行带宽，以提高通道的抗干扰能力改善上行通道的载噪比，此虽然降低了传输速率但可以保证网络的正常运行。

十、双向HFC网络调试

本节摘录了两篇关于双向HFC网络和CM系统调试的文献，仅供大家学习、参考。

第一篇、HFC的回传通道系统模型和技术要求

作者：周 强

发表于2007年7月的《广播与电视技术》杂志 1.引言

在HFC网络上开展双向业务是从上世纪6O年代末期7O年代初期开始的。当时的回传目的是企图将用户的点播信息回传到前端， 以便于开展像PPV (付费收看)和IPPV (即兴付费收看)这类可以获得更高利润的业务。后来逐渐发现将用户的信息回传到前端可以带来更多的好处，例如可以进行收视率的调查(比抽样填表的方式更加准确和科学)，可以进行增值业务的缴费(可类比于目前流行的手机购物和缴费) 可以开展交互式电子节目菜单(IPG／EPG) 可以进行定向的广告链接(与用户的需要紧密联系的广告才是优质的广告)和气象服务 甚至可以开展在电视机上上网这样激动人心的业务。

以上类型的回传数据量都不是很大，使得HFC回传系统出现革命性变化的是宽带数据业务在有线电视网络上的开展和兴盛。宽带数据业务对于回传的要求要远远高于上面所述的以“交互式”机顶盒为平台的增值业务，宽带数据依赖的是CMTS／CM这样的平台 其中《有线电视宽带HFC网络的回传系统》这本书⋯的问世和DOCSIS标准的国际化功不可没。

自从《有线电视宽带HFC网络的回传系统》一书发表以后，HFC网的回传技术可以说已经成熟，至少业界的工程技术人员可以比较从容地将HFC网改造成为一个运行良好的双向系统。但是在国内情况似乎不是很乐观，我们在是否应该建设双向HFC的问题上一直争论不休，实际上很多人都在问着一

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个相同的问题：为什么在北美如此成功的经验拿到中国来就出现了 “水土不服”？

目前国内在HFC双向网建设上所面临的问题大致有： (1)设备的正确使用问题； (2)施工工艺问题； (3)网络的调试问题； (4)网络的维护问题。

可能以上每个问题都可以展开很大的篇幅进行详细的讨论，并且业内很多人士认为以上的诸多问题是无法很好解决的。或者说对国内的情况，上述问题的解决具有较大的困难。根据笔者自己的体会“抵触一个东西 往往是对它不了解，只看到表面上的困难”。实际上回传的困难只是“纸老虎”而已。

我们欣喜地看到国内有很多的从业人员仍然在坚持不懈地努力，进行着双向HFC网络的研究和实践工作，也出现了这样那样的理论“其中不乏真知灼见，然而是不是具备系统性和全面性”？其理论是不是具备“普适性”？其中可能还存在一定的问号。本文就试图从这一角度出发，试图建立一个恰当的HFC双向网的完整模型，并在此基础上论述双向HFC的技术要点。

2.HFC的回传通道系统模型

HFC网络的回传通道是指以用户家的设备为起点，经由用户分配网络回传，射频同轴回传到达光节点处，中间可能还会经过一级或若干级双向放大器。该回传信号在光节点处会由节点内的回传光发射模块转换为光信号，传输回到前端系统。在前端通常还会有一个无源的混合／分配网络，分别将信号发送到给定的业务接收设备(如CMTS的上行端口)。图1给出了一个比较适合国内大部分情况的HFC回传通道的物理模型。

设定回传网络模型的目的是为了更好地和更科学地进行回传通道的分析、设计、调试以及网络的优化。从用户家中的设备开始至前端的应用接收机的整个回传通道可以分为几个段落：前端混合分配、回传光链路、节点内部增益、同轴干线、用户分配系统、户内分配网．其中，回传光链路、节点内部增益、 同轴干线 、用户分配系统是可以为HFC网络的设计和调试人员所控制的。用户端和前端混合／分配是两个“末端”，而且用户端的质量通常是由用户所控制,前端的混合／分配通常是由各项业务(例如Cable Modem业务)所确定并进行质量控制。

无论是哪一方对所在的段落进行质量控制,都必须满足所规定的要求。即需要满足相应的增益(或衰减)、电平以及射频特性中对反射、频响和群延迟等方面的要求。所选择器件、设备是否符合要求，以及施工工艺是否恰当决定了射频指标(通常作为网络施工建设单位应遵循一定的建设标准 )以保证射频技术指标。而这些段落的增益(或衰减)以及电平的要求是由网络设计和网络的调试而实现的。这也是本文要重点谈的问题。

为了达到设计和调试的要求。必须对模型中各段落之间的界面定义清楚。现将模型(图1)中各界面的定义如下：

(1)AR：应用接收机(application receiver) (2)R0：光接收输出(return opt receiver output) (3)TD：激光器驱动电平(Transmitter driving leve1) (4)UG：单位增益点(unit gain point)

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(5)cP： 用户端入口(customer premise input)

在下面的几个小节中，我们将分别从长环路AGC“单位增益和每Hz功率”等概念出发对每一个界面的电平要求进行分析。

3.长环路AGC和单位增益

关于长环路AGC的概念还应该从某种业务的工作原理入手。我们仅以目前应用最普遍的Cable Modem业务入手进行相应的说明。

当Cable Modem扫描并锁频到CMTS的下行频点以后Cable Modem会逐个提取“同步信息”、“UCD(上行信道描述)信息”和MAP包。DOCSIS的上行被分为一个个的时间槽，而在MAP包中CMTS已经对上行时间槽的使用进行了合理的分配，其中包含Cable Modem发起初始申请的“初始维护间隙”。在这一段时间间隙中，Cable Modem尝试着发出初始请求信息， 当CMTS收到某个Cable M0dem的初始请求信息以后，CMTS与CableModem之间就要进行测距过程。测距包括对时间偏移的校正．以及对Cable Modem发射电平的调整。在Cable Modem上线以后，每隔一定的时间，CMTS与Cable Modem之间还要不断地进行如此的测距。

对电平的测距实际上是CMTS给Cable Modem分配本站维护间隙。Cable Modem在该间隙发送测距请求。发出一定强度的上行信号。CMTS在收到该请求信号。对其强度进行测量并与配置中所规定的要求相比较(模型中对AR界面一即CMTS上行端口的要求)。如果不满足所规定的要求。CMTS会通知Cable Modem做出相应的调整。直到符合CMTS上行端口的接收电平要求，这就是所谓的“长环路AGC的概念”。

长环路AGC保障了网络上所有在线的Cable Modem都工作在合适的电平。使得各个Cable Modem的上行信号在到达CMTS的上行端口时。其电平刚好等于所期望的电平值(例如常见的CMTS上行端口配置为0dBmV。即60dB V接收)。

根据图10.1所示的回传通道模型。如果在CMTS上行端口处(AR界面)电平可以维持一定(例如60dBV)。由于模型中各个段落的增益／衰减固定，所以各个界面上AR、R0、TD、UG (不含CP，因不同用户介入而定)的电平就相对固定下来．并对该区域内所有Cable Modem都有效。

图10.1 HFC回传通信的物理模型 第 54 页 共 81 页

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首先谈一下最主要的UG电平。正向信号从光站的端口输出到末级放大器站点的输出我们将这一段称为“同轴骨干”。对于回传而言，则是在末级放大器将各个Cable Modem的回传信号分别集中起来，也进入所谓的同轴骨干传输。由于在正向系统中常采用单位增益的方法。例如，可以将所有的站点，包括光站和各级放大器的输出都保持在97／107dBV的输出水平。故而将回传系统全部设定为单位增益的方法也是一个很自然的结果。(可能在某些地方，网络并不是按照单位增益设计的)回传单位增益的结果就是所有的站点(光站和放大器)的端口电平一致，也就是说UG=UG′=UG″。

4.总功率和每Hz功率法

在回传模型确定以后．回传系统的工作重点实际上就是对各界面的电平进行规定，从而在设计及调试中明确各点的工作电平。然而，回传工作电平的确定一直是困扰业界的问题。并不是因为这些界面的电平有多难以确定，而是由于我们在对什么是“工作电平”的理解方面产生了很大的分歧。

我们知道，即便是单单列举Cable Modem的回传工作带宽，DOCSIs标准中就规定了2OOkHz， 4OOkHz，800kHz，1.6MHz， 3.2MHz，乃至DOCSIS 2.0所扩展到6.4MHz的工作带宽。根据通信原理，正常的通信需要传输系统至少要达到一定的载噪比，而带宽越宽，进入系统的噪声功率越大，因此为了达到同样的载噪比，就需要更高的工作电平。在实际的系统中，可能会采用不同的工作带宽(以及调制方式)。这样当我们谈到回传工作电平时就很容易引起混淆— — 是3.2MHz带宽上的工作电平还是1.6MHz带宽上的工作电平？在诸多文献中，给出了一个很好用的方法，叫做“每Hz固定功率法”。当系统中所使用的电子设备(主要是光站中的回传激光器／模块)确定以后，系统的可用回传总功率就可以相应地确定(实际上在正向系统中也有“总功率”的概念，正向发射机的总驱动功率是一个固定的值，其道理相同)。这里首先假设在回传通道模型的各个界面的总功率都已经确定：

· PRO 前端回传接收机的输出总功率； · PTD光站的激光发射模块的驱动总功率； · PUG单位增益点的总功率。

这里我们把两个“末端”的界面排除在外，是因为系统的末端会更多地与末端设备(特别指CMTS和CableModem)发生关系，此时，采用Cable Modem的实际工作电平则更加明晰和方便。

其中PRO 和PTD 是一对儿，取决于设备供应商的产品。例如表1是GI／Motorola所推荐的其部分设备的 最佳 P⋯而对应的前端回传接收机的输出总功率P 则还要依赖于所有光链路长度的 集合 的中间值。例如有这样一个光链路长度集合(公里)：2，10，6，9，1 8，5，7，5，43，8，1，2，7其中间值为：(最长18公里+最短2公里)／2=10公里对于131Onm，1O公里的链路衰减可估计为1O公里的光纤衰减1O×O.35dB+2个光接头损耗2×0.5dB=4.5dB的损耗。为保险起见，选择5dB的链路作为参考，所有的光站都要依照5dB的链路损耗为基准，调整到统一的前端回传接收机的输出总功率P以最常见的SG2000的SG2-1FPT激光器为例，在5dB的参考链路下，前端回传光接收机GX2-RX2OOBx2的输出总功率为48dBmV (即108dBV)。

而单位增益点的总功率P 则更多依赖于用户分配网络的组成情况。对于绝大多数网络和目前全球主流设备而言这个PuG通常选择为88dBV 。这样三个主要界面的工作电平(总功率)都已经确定下来，见表3。

顺便说一句，这三个值也就是我们在进行系统调试时应该采用的电平值。切记这些值我们称作 “总功率” ，以区别于Cable Modem实际的工作电平。那么Cable Modem实际的工作电平是什么？

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这里就要用到“每Hz固定功率法”。

命题：已知总功率P ，求工作带宽为BW 的业务的工作电平。

表1 回传激光模块的最佳RF驱动总功率

Platform Type Laser Model Input Level（dBmv） MBR and BTN SG2000 OmniStar AM-MB-RPTD AM-BTN-RPTV1 AM-TC-RPT SG2-DFBT SG2-IFPT AM-OMNI-RPT 40 45

45 15 15 15 表2 回传光链路损耗所对应的光接收机RF输出

Optical Link AM-MB-RPTD Loss 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 54 54 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 AM-BTN-RPTV1 54 54 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 AM-TC-RPT 54 54 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34

SG2-DFBT 54 54 54 54 53 51 49 47 45 43 41 39 37 SG2-IFPT 54 54 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 AM-OMNI-RPT N/A N/A N/A 54 54 54 54 53 51 49 47 45 43 表3 三个主要界面的工作电平

PRO 108dBμV PTD 75dBμV 第 56 页 共 81 页

PUO 88dBμV 广电宽带城域网

表4 Cable Modem 的实际工作电平

BW（kHz） 200 400 800 1600 3200 6400 步骤：

delte 10log（60M/BW） 25 22 19 16 13 10 PRO108dBμV 83 86 89 92 95 98 PTD75dBμV 50 53 56 59 62 65 PUO88dBμV 63 66 69 72 75 78 (1)回传频带为5～65MHz，即总共6OMHz的回传总带宽

(2)计算每Hz功率 PT／6OMHz。用对数表示P (dB)=P(dB)一1Olog(6OMHz) (3)计算Cable Modem工作电平Pcm(dB)=PH(dB)+1Olog(BW ) 综合上述步骤，可得Pcm(dB)一P(dB)=1Olog(60M／BW)。

表4总结了不同的Cable Modem工作带宽，在各界面上的CableModem的实际工作电平。 举例来说，假设我们的CabIe Modem 的工作带宽是3.2MHz， 则在单位增益点上，该业务的实际工作电平应为75dBV，而到了前端光接收机输出。该Cable表4 Cable Modem的实际工作电平Modem业务的工作电平应该为95dBV。根据这样的结果，可以相应设置前端“混合／分配”部分的衰减量，以及知道如何控制用户分配部分的衰减量。

前端“混合／分配 部分的衰减量=95dBV”—CMTS上行端口的电平通常CMTS上行端口的电平设为60dBV接收。这样该衰减量应精确等于35dB。即从前端回传光接收机输出端口到CMTS上行端口的总衰减应精确等于35dB。同理，用户分配网络部分也应有所控制．这就是下节介绍的6dB准则和30dB准则。

5.“6dB准则”、“30dB准则”

从用户家中的终端设备Cable Modem～lJ单位增益点所经过的路径可以分为两段：用户户内网络和用户分配系统。如前所述，用户户内网络的控制权在用户手中，譬如用户的室内装修会影Plan 用户的室内走线。对于一般的情形，我们只能假设用户室内的回传损耗可以控制在7dB以内。

Cable Modem所能保证的最高输出电平约为116dBV。为了达到在单位增益点的75dBV (注意3.2MHz的工作带宽)的要求，从Cable Modem到单位增益点的总衰减在任何情况下不能超过41dB。除去用户室内的7dB损耗，以及至少4dB的系统余量／误差．用户分配网所剩下的衰减不应超过30dB(30dB+7dB+4dB=41dB)．这就是30dB准则的由来。

以上是针对3.2MHz的工作带宽得到的结果。对于较窄的带宽，可以适当超过30dB，而如果开展最宽的6.4MHz带宽业务，则最大的衰减不能超过27dB。也就是说．较窄带宽的业务比较容易开展，而较宽带宽的业务，则对网络要求比较苛刻。建议在新设计网络时， 为了适应最宽的6.4MHz业务，

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分配网络(指CP界面到UG单位增益点)的最大回传路径损耗不要超过27dB(也许过一段时间，该叫27dB准则了)。但是需要指出的是，如果要满足“27dB准则”的要求。通常会增加不少的网络建设成本。在同时兼顾业务水平和网络成本考虑的基础上，我们可依然维持“30dB准则”。

如果损耗最大的用户的回传路径损耗被控制在30dB以下，那么对其他用户的路径损耗有什么要求？我们知道，绝大部分噪声是从用户家中的户内网络侵入的。在诸多文献中对用户回传路径损耗差异所引起的侵入噪声的变化进行了详尽的分析。其结果表明用户的回传路径损耗差异越大，侵入噪声的作用越明显；反之，用户回传路径损耗差异越小，侵入噪声的作用越小，不过随之网络的建设难度也可能会加大。折衷考虑，目前比较公认的结果是将用户的回传路径损耗差异控制在6dB以内。(国内常见的术语叫做“汇聚均衡”)

图10.2 终端设备到单位增益点的回传路径损耗以及Cable Modem的工作电平示意图

图10.2是从用户家的终端设备到单位增益点的回传路径损耗以及Cable Modem的工作电平示意图。我们看到绝大部分Cable Modem的发射电平应在103～112dB“V的比较合理的范围内。

6.结束语

“一引其纲，万目皆张”。本文推荐了一个HFC回传通道模型。希望通过这样一个模型，我们业界的同仁志士可以抓住建设HFC双向网的关键技术。归纳一下．应正确确定三个重要界面的总功率电平(同时也是调试电平)：P P P并正确地调试网络：应采用30dB和6dB准则设计用户分配系统应采用每Hz功率法准确确定前端混合／分配网络的衰减。笔者有足够的理由相信，HFC双向网完全可以成为一个稳定的、可靠的、高速的、适应广泛的物理基础网络。

第二篇、DOCSIS工程调试（摘录）

作者：高宗敏

摘自《 DOCSIS3.0—第三代电缆数据传输系统》，国家广播电影电视总局《有线电视技术》杂志社2009年出版。

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DOCSIS工程调试的特点

一、DOCSIS工程调试的对象

系统工程的调试对象并不主要指对DOCSIS的诸多协议本身，这些协议只涉及两个器件，即CMTS和CM。所谓工程调试，即野外现场技术人员的调试目标、手段。CMTS和CM分别位于前端和用户端两个位置上，中间夹着一个HFC网络。即使CMTS和CM的协议设计得再好，产品做得再好，如果中间的HFC网络不能保证CMTS的工作电平，则也是枉然，CMTS和CM也不能正常工作。

DOCSIS工作调试的主要对象，就是对HFC网络物理参数的设置，如图10.3所示。

图10.3 DOCSIS工作调试图

HFC网络，光纤的长度可达10km以上，工程调试的目的说的更具体一点，就是如何将CM A点出发的上行信号，使其在CMTS入口处B点达到标称值。这里有两个问题必须解决。

（1）CMTS入口处，B点的标称电平值是如何规定的。 （2）如何才能达到这个标称值。

第一个问题涉及CMTS的设置，第二个问题涉及调试方法。

HFC的调试方法本质上是一个模拟信号的调试方法。有人会想，模拟电视我们搞了几十年，为什么不会调试呢？这就要从上行信号与模拟信号的差别谈起，让我们首先解决第2个问题。

顺便提及，DOCSIS是一个双向系统，下行信号的调试不存在严重的问题，下面主要谈的是上行调试问题，因为下行信号只要安标准要求，数据信号的载波电平比模拟信号的载波低10dB，在频响起伏在标准范围内，一般不会出现什么问题，例如模拟电视的载波电平在系统输出口为70 dBμV，则数据载波电平为60dBμV，即0dBμV，是CM的标称输入电平。CM的输入规范为输入电平0±15dBmV。当然，数字信号的QAM调制是载波抑制的，其载波电平是功率的折算结果，应该用数字电平表来测量，而不能用场强仪等模拟测量仪器来测量。

二、上行信号与模拟电视信号的差别

（1）首先从模拟信号与数字信号的差别谈起，这里指的是基带信号，如表所示。 项目 定义 幅度x（t） 时间 t 质量判据 模拟信号 信息以波形表示 连续 连续 波形失真 第 59 页 共 81 页

数字信号 信息包含在码元的组合之中 离散 离散 误码率（BER） 广电宽带城域网

对数字信号，码元脉冲的波形允许失真但要求判决无误。

（2）上行信号的调制采用QPSK或QAM调制，是载波抑制的，无所谓载波电平是从功率折算出来的，因为P=V/R,P代表功率，V代表电压。

在此功率的单位为dBmV，V(电压)在此时分贝化的电压，即代表电平。对于载波电平有几点需要说明：

① 载波电平是虚拟的，是从功率折算出来的，实际上没有载波，因此不能用场强仪等模拟测量仪器来测量，必须用数字电平表等数字测量仪器来测量。

② 载波电平与信号的带宽相关联，实际上载波电平是在通频带内的功率的折算值，这一点与模拟信号截然不同。

③ 上行信号时突发的，而模拟信号是连续的。因此不能采用CM发出的信号来进行测量，等你把仪器连接好，CM的发送早已结束，什么也测不到。

④ 上行信号的带宽有六种，即200kHz、400kHz、800kHz、1.6MHz、3.2MHz、6.4MHz，对应有六种不同的载波电平，这和模拟电视完全不同。模拟电视信号的带宽是一致的，因此要求用户端的电平也是一致的，而上行信号要求他们不一致。如果不同带宽的信号，其载波电平一致则无疑是出错了。

⑤ 上行信号的频谱是平坦的，即每赫兹的功率是相等的，而模拟信号的频谱能量主要集中在载波附近。

⑥ 模拟信号的复用为频分复用，而数字信号采用时分复用、码分复用。

由于上行信号与模拟电视信号有这么多的差别，因此如何测量应加以研究。首先要搞清楚被测信号的带宽，否则完全没有意义。其次，测量仪器是平均值检波、峰值检波还是有效值检波，不同的检波方式，误差是很大的。本章将逐一解决以上的疑难问题。

三、调试时测量什么参数

我们知道，上行信号时数字调制的载波信号，经射频检波后仍为数字信号，数字信号的质量判据是误码率BER。

在数字电视系统中，误码率应该达到10，但测量BER有一定困难，尤其在现场调试中也没有必要。因为QPSK或QAM射频信号在CMTS模块中检波，BER只有在基带信号状态下才能测量。因此，DOCSIS标准规定不测BER而改测载噪比。

下行信号的载噪比应优于30dB； 上行信号的载噪比QPSK应优于10dB。

但在工程现场，测量载噪比也是一件复杂的事情，因为没有载波，只有噪声，由于是突发信号很难捕捉到上行信号。因此在工程现场连载噪比也不测而改测载波电平，其关系是，在系统正常工作时（即无干扰时），如果设置的电平正确，就能保证载噪比的要求，载噪比合格就能保证BER合格。下面就如何设置电平展开讨论。

四、CMTS入口电平范围

DOCSIS3.0规定上行频道解调器（CMTS）的输入功率入表所示。

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2

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调制数度（ksy/s） 160 320 640 1280 2560 5120 带宽（kHz） 200 400 800 1600 3200 6400 最大范围（dBmV） -13～+17 -13～+17 -13～+17 -13～+17 -10～+20 -7～+23 应用 CMTS可以支持 CMTS可以支持 CMTS可以支持 CMTS可以支持 CMTS可以支持 CMTS可以支持

调试的理论根据

一、每Hz固定功率法的设计原则

上行信号采用每Hz固定功率来设计，频谱是平坦的，每种带宽的信号，在CMTS入口处的功率与其带宽的关系如下：

信号功率（P）=功率密度（D）+10lgW W为带宽，单位Hz，功率密度单位是功率/Hz

例如，假设3.2MHz信号，功率为0dBmV，则功率密度： D=P-10lgW=0-10lg（3.2x10）=65（dBmV/Hz） 则其它带宽信号的功率可求出： P=D+lgW，计算结果如表所示。

因此，我们可以得出如下结论：只要一种带宽信号调试准确，其余带宽的信号，CMTS会根据 表 自动调整其电平，而无需对每种带宽都加以考虑，更无需综合考虑从200KHZ到6.4MHz求出平均值来调试，那样做既麻烦，又违背了调试原则。

在CMTS入口处（假设3.2MHZ信号为0dBmV）各种信号的功率。 带宽（KHz） 200 400 800 1600 3200 6400 二、如何确定CMTS入口电平

根据美国Arris公司C3 CMTS的用户手册，有如下设置，上行参数设置如下： (1)上行带宽：3.2MHz (2)上行频率：25MHz (3)调制类型：QPSK

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功率（dBmV） -12 -9 -6 -3 0 3 广电宽带城域网

(4)输入功率电平：0dBmV

因为在我国，前端的设置和现场工人调试往往是脱节的。程序员把设置指令敲进去以后，就万事大吉，并不向总工程师汇报，也不知道这几段指令是干什么用的。总工程师也不过问这些细节，但这些细节往往就是系统不稳定的根源。工人们不知道CMTS是怎样设置的，而自己煞费苦心的创造出五花八门的调试方法，但不合乎原理。

指令文中说的很清楚，在测距期间使用的，CMTS正是通过测距信息报文来周期性的调整CM的输出电平，30秒钟调整一次，使其达到在CMTS入口处标称值，这种电平调整的精度是很高的，可达0.1dB精度。这种电平调整和保持的过程俗称为长距离AGC(long loop AGC)。

或许有人提出疑问，设置3.2MHz信号为0dBmV，不是中间值，200kHz的信号过小，希望改变设置，例如设置800kHz信号为0dBmV，这样做原理上是可以的，但是必须CMTS的设置与HFC网络调式相匹配。

需要指出的是，上述设置（3.2MHz，0dBmV），虽然不是DOCSIS标准，但已是事实上的厂家通用的标准。要知道DOCSIS系统与其它通信系统是不一样的，DCOSIS是按业务流来传输信息的，不同的业务流要求的载噪比和误码率是不一样的。例如图像的质量也许误码率要求达10,而电话的误码率仅为10。上述设置标准也有大量和长时间的实践经验，证明是可行的，建议大家还是不要更改的为好。

同时上述的电平设置与DOCSIS版本无关，从DOCSIS1.0到DOCSIS3.0均适用。

需要进一步说明的是，虽然工程调试时，针对3.2MHz宽带的信号，在CMTS入口处必须设置为0dBmV，设置其它值不方便调试工作。

（1）对其它带宽的信号，CMTS能计算出相应的标称输入电平，例如对1.6MHz的信号，其标称电平为-3dBmV。只要3.2MHz信号箝位在0dBmV。，1.6MHz信号在CMTS入口自动会达到-3dBmV，并不是所有带宽的电平均达到0dBmV。这样的话带宽越窄，信噪比越好，是不公平的。同时没有必要设置所有的信号的带宽，只要设置一种信号电平值为0dBmV即可。

（2）必须设计3.2MHz带宽信号为0dBmV。这样在以后的调试例子中可以看出，信号链路上任意一点的电平即为该信号至CMTS的损耗值。要知道现场工作的工人一般不带计算器，计算的东西越简单越好，心算立即就可得出结果是最佳的调试方法，同时不易出错。

三、上行链路的总损耗

CM的最大输出电平均为115dBμV，即55dBmV。为了控制AGC的范围，实际输出电平应取为45dBmV，即105BμV。从这里可以看出设置3.2MHz信号的优点，因为绝大多数信号的幅度将减小，有更大的输出电平控制范围。如果选取带宽较窄的信号作为调试的基准信号，例如选200KHz的信号作为调制的基准信号，则6.4MHz的信号提高15dB，超出了CM的控制范围，导致掉线。

CM输出电平为45dBmV，CMTS的输入电平为0dBmV，故上行链路的总损耗为45dB。调试时只要把握住总损耗为45dB，这时线路必将工作在long loop AGC的可控制范围，而确保线路的工作稳定性。

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损耗调式法

一、损耗调试法的优越性

要想模拟一个真实的3.2MHz带宽的QPSK信号是相当不容易的。首先要有一个2.56MHz符号率

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的基带信号，分为两路调制在QPSK的I,O轴上，互成90度相位角，然后再合并成，并抑制掉载波。检测仪器也要用专门的数字测量仪器，实际上在现场工地上，应该使用简单、便宜的仪器和信号源，这样工人也能轻装上阵，装备的成本较少。损耗调试法就应运而生。

损耗测量法，只要在25MHz处产生一个单频信号，而不必是多波群信号。测量损耗值，即衰减量就可精确的确定CMTS的输入电平，排除了平均值检波、峰值检波和有效值检波等带来的测量偏差。其原理为：不论何种波形或何种调制信号，通过一个衰减器，其衰减值与一个单频信号通过这个衰减器的衰减值是相等的。

二、调试举例

图10.4 一个反向通道链路图

在图10.4中，CM发出的信号电平为45dBmV，不会自然形成在CMTS的入口处电平为0dBmV，这就是调试的任务。调试从CMTS端开始，因为越靠前端涉及的用户面越大。光链路调好了，分配区就可大面积展开，有利于提高调试效率。 (1)关键点的电平要求：

①L1 点，即CMTS的入口电平，这一点是特别重要的。由于 long loop AGC 的作用，这一点在箝位在0dBmV上。

②L2 ,反向光接收机的输出电平，这一个电平点是可变的。因为光发机的功率是固定的，不因光节点的远近而有所变化。光发射机应工作在最佳输出电平上，以保证最佳的载噪比。这一点在下面将作解释。L2的输出电平与光钎的长短和衰减量有关，可以根据光设备的特性查出。如果知道光发射机的输出电平和光钎的衰减量，则光接收机的输入光功率就可求得，从而光接收机的输出电平就可得到。

③L3，光发射机模块的输入电平，这一点是为光模块不过载、工作在最佳载噪比而设置的。 ④L4光节点的输入电平，例如假设为17dBmV。 ⑤L5双向放大器的输入电平，假设为20dBmV。

⑥L6，CM的输出电平，假设45dBmV,这一点也是必须坚持的。

要说明一点，这些电平均指的是信道电平，即一个CM发出的信号的电平，因为载噪比只与一个信道的信号电平与带内的噪声电平有关。

（2）调式步骤

①设置CMTS上行参数：

上行带宽：3.2MHz，上行频率：25MHz，调制类型：QPSK，CMTS的入口电平：0dBmV。其中上行带宽和CMTS的入口电平是关键点。将这种设置通报给所有的调试人员。

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②确定反向光接收机的输出电平L2。在获得反向光发机的输出光功率和光钎链路损耗情况下，反向光接收机的输入光功率就可由产品说明书查得。在调试前，产品已经过入库验收，产品的数据是知道的，应该分发给调试人员。但实际上很多地方没有做到这一点，只能靠调试人员自己摸索。这是值得改进的地方。CMTS的设置、产品性能和调试应为一个整体，而不能各管各的，互不通气。这样调式人员就可凭光纤的衰减查出L2。

③调整反向混合器分配网的衰减量。例如已查得反向光接收机的输出电平为20dBmV，则反向混合器分配网的衰减量应为20dBmV。在L2点送入一个20dBmV、25MHz的单频信号，L1的电平应为0dBmV，只要调整衰减量为20dB即可。

④光节点的调试。如果L4点的输入电平为17dBmV，则L4到L1的衰减量应为17dB。如过L4的输入电平为17dBmV，而L1点的电平不为0BmV，略有偏差，则微调反向光接收机的输出电平，使L1点达到0dBmV。

⑤放大器的调试。放大器的调试是大家熟知的，要注意两点。一是放大器的输入电平不应过低，以保证载波比。二是放大器的输出电平要能调节，使各个放大器到光节点的电平趋于一致，这是会聚调整的一部分。所谓会聚调整，就是控制离散性。一般放大器的放大模块的输入电平能保证20dBmV，就不会对载噪比产生太大的影响。

⑥CM的输出电平设置在45dBmV（105dBμV）。 三、不正确的调试举例

不正确的调试方法很多，现举一个例子来说明其弊端。例如：将表10-2的CMTS的输入电平取平均值，CMTS的输入电平范围从-13dBmV至20dBmV(暂时不考虑6.4MHz）取平均值为+3dBmV。这样，从线路的袋一点插入一个测试信号来检测CMTS的输入电平是否为3dBmV，这样做有以下几点不妥。

（1）如果CMTS设置为3．2MHz，0dBmV，测试人员不知道而是还按3dBmV来调试，结果CMTS还是置于0dBmV，并通过Long loop AGC力求维持这个0dBmV的设置值，这样势必造成3dB的控制范围的损失。

（2）这样调试方法费时、费神，不准确，有时还要用多波群信号。这佯做完全没有必要。因为不论用什么测量仪器、用什么检波方式都会造成误差，完全没有体现信号带宽的因素。如果说用这样的调试方法，系统尚满意的话，完全是碰运气，因为目前我国使用的信号类型还不多，出问题的条件还未完全呈现。试想一下，根据前表，3dBmV大约对应1.6MHz带宽的信号。调试工人的这种设想能起什么作用呢？CMTS的设置为3.2MHz、0dBmV，CMTS知道调试工人的设想吗?不知道。CMTS每隔30秒发出一个维护测距信号，CM也回复一个测距信号，这个信号为3.2MHz。QPSK调制．中心频率为25MHz．在CMTS入口处箝位于0dBmV，即如果有任何偏差，就调整CM的输出电平，迫使CMTS的人口电平为0dBmV。只有调试按这个要求来配置链路的衰减值，才能使系统工作在标准状态。所谓标准状态即CM的输出为45dBmV，CMTS输入电平为0dBmV，线路的总损耗为45dB．任何脱离CMTS的设置。自行搞一套的调试方法．都是徒劳的，只能起坏作用，只能减小控制范围，因为链路损耗偏离了标称值。另外，如果不按链路损耗来调试，而是企图测信号的绝对值。那会引起更大的偏离。试想一下，在链路中插入一个信号，这个信号能代表3.2MHz QPSK的信号吗?信号的电平是与带宽有关的，QPSK并不存在载波，测量的仪器是峰值检波，有效值检波还是平均值检波差别非常大，峰值检波与平均值检波大约相差6dB。

环境温度的变化亦将导致动控制范围的变化。温度变化了，电缆的衰减必然变化，这是一个不以人们意志而转移的客观事实，当夏季高温时，电缆的衰减量变大，欲控制CMTS入口的电平为0dBmV，

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只有再提高CM的输出电平才能达到这一要求。

会聚误差也会造成动态控制范围的缩小。一个光节点只调试一个CM的信号，即调试达到以CMTS入口电平为0dBmV，一个光节点有若干个放大器支路输入，需调整其输出电平，使光节点的入口电平趋于一致，例如17dBmV。但是分支误差一般难以完全避免。输入到一个放大器的信号中，只有取一个CM信号来达到光节点所要求的输入电平。但一个放大器的信号是由若干个CM的信号合成的，这个CM信号在时间上是隔开的．即TDMA时分复用，但它的电平是有差别的，即所调的会聚误差。假设某一个CM的信号比标称值低5dB，那么这个CM工作时，CMTS只有通过测距指令使CM电平再升高5dB，才能达到CMTS的入口电平为0dBmV，这又损失了5dB的动态控制范围。

总结以上原因，为了保持合理的动范围，使CM工作在正常状态，需要考虑如下几个方面的误差： （1）CMTS的电平与调试人员的设想电平的偏差，在此我们提“设想”两字。是要指出任何偏离CMTS的设置。这种设置只是一个虚假的设置，是不能实现的。

（2）会聚误差。

（3）调试误差，在此的含义是指任何测量电平绝对值的企图，将带来带宽的设定、仪器检波误差等等困扰。只有损耗法才能避免上述因素的干扰。

（4）环境误差，例如温度引起的电平漂移。

这些误差，在某种场合，对某个具体的CM可能叠加起来，而超出了CM的控制范围。一旦超出了CM控制范围意味着什么？不像模拟信号那样只是使信号质量变劣、非线性失真严重、图像质量受损，但还是能观看。在DOCSIS环境中，一旦超出了CM的控制范围，在初始化期间要使CMTS入口电平达到设定值才能完成初始化，否则初始化失败，CM不能发送任何数据，这就是常说的“掉线”现象，即通信中断。

不要在CMTS设置时随意更改参数，例如更改带宽，将3.2MHz改为 800kHz，看起来似乎接近带宽的中间值，但后果严重。800kHz，0dBmV，那么在传输3.2MHz信号时，电平将增加6dB (见表 10-3)。也就是说，CM的输出电平，由于AGC 的作用，上升6dB，输出电平为45dBmV+6=51dBmV，再加上可能的会聚误差、测误差和温度漂移待因素，很快输出电平将超过55dBmV，这是输出电平的技大值。再要增加输出电平已不可能，这时在注册期间由于电平不到位，注册失败，将导致CM不能发送请求数据包，信号中断。实践出真知，3.2MHz，0dBmV这个参数是经过实践考验而行之有效的，不应该任意改动。CM的输出电平的调整范围是8～55dBmV，上调空间较小而下调空间很大，这也是设置3.2MHz 的重要根据。

另外，我们再来看看 CMTS这一边的输入电平。解调器必须工作在其性能范围内，接收突发电平与指定电平相差在±6dB 的范围内，所有上述误差的积累都不应该超过±6dB，否则解调器性能不能保证，信噪比劣化，造成误码增加，导致信号不稳定。

不正确的调试方法还有很多，例如用多波群信号，采用三个频率来调试，既浪费时间又没有必要。要知道在 CMTS测距设置时，有频率这一参数的规定，频率为 25MHz，也就是告诉你只需测25MHz这一频点。当然，25MHz只是测距时CMTS发出的信号的频率，在现场的调试工人也不一定非25MHz不可，只要在上行频段的中心频率附近即可，不一定要十分准确。因为频率差一点，对损耗没有影响，我们采用损耗测量法可避免对频率准确度的要求。但有一点是肯定的，那就是只测一个频点，没有必要测量多个频点，在一个频点上损耗值确定了，如衰减器的衰减量确定了，就能保证 CMTS输入电平在控制规范的范围之内。

正确的调试方法往往只有一种，而不正确的调试方法五花八门。各种不正确的的调试方法看起

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来想得很周到，却完全违背了DOCSIS的工作原理。实际上没有那么复杂，按DOCSIS的原理来调试要简单得多，并且准确。

四、信道功率与总功率

上面讲的电平，均指信道的功率电平，即一个CM发出的信号的功率电平。因为载噪比只与信道本身的信号与噪声有关，但作为一个器件，例如光发射机和 CMTS，其处理的信号不只来自一个CM 的信号，而是众多信号叠加的结果，因此有一个极限值的问题。超过这个极限值，则器件将处于严重的非线性区域，即常说的过载，使信号质量严重损伤。下图为FP激光器的功率与载噪比关系图。CMTS 的总功率(一个输人口)不得超过35dBmV，从上面设置的例子可以看出总功率远远低于 35dBmV，大约只有 l0dBmV 左右，但反向激光器的总功率不能太低，总功率太低和太高都对噪声比不利。

图10.5是 NPR为噪声功率比，噪声中包含了各种非线性产物。输入的总功率过大，会使NPR下降。NPR 即广义的栽噪比。

图10.5 反向FP激光器的最佳功率图

上行激光器有两种类型：FP型(法布里-珀罗)和 DFB 型(分布式反馈激光器)。图10.6为激光器的特性曲线，该曲线摘自哈雷公司的产品手册，其中 NTM3244为 FP型激光器NTM3245为光屏蔽DFB激光器，NTM3246为冷却光屏蔽DFB激光器。FP激光器价格较低而DFB激光器的价格较贵。现将 NTM3244 FP激光器与NTM3246 DFB激光器在性能上作一比较。射频输入以功率密度来表示，即 dBmV/Hz，其带宽可达200MHz，可以折算出总功率。

图10.6 射频输入dBmv/Hz图

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（1）FP激光器 NTM3244

动态范围的输入总功率为 23～30dBmV。

动态范围为 7dB左右。所谓动态范围，即在这个输入总功率范围内，输出信噪比较好。在动态范围内，输出的信噪比优于35dB。

输出光功率为0dBm。 (2)DFB激光器 NTM3245

动态范围：28～38dBmV，动态范围达 l0dB。 信噪比优于 45dB。 输出光功率为+6dBm。

从以上比较中可以得出如下结论：

（1）DFB的输出光功率大于FP，DFB为 6dBm，FP为 0dBm。DFB可传输更远的距离。 （2）DFB的动态范围大于FP，DFB为 l0dB，FP为 7dB。 （3）输出信噪比DFB优于FP，DFB 为 45dB，FP为 35dB。

上述DFB和FP均工作于 l310nm波长窗口。从性能比较上看，DFB全面优于FP。

但是上行通道工作于数字信号模式，要求的信噪比低，TDMA大于25dB，SCDMA 只要求大于10dB 即可。同时上行光接收机的输入光功率也要求很低，反向光接收机的输入光功率在0～-l8dBm 的范围，因此在DOCSIS双向网中常用的是FP激光器。

下面是哈雷公司的反向光接收机的一些参数。

若上行光发射机的输出光功率为 0dBm及 16%光调制时，光接收机本身的载噪比与链路损耗的对照表如下 。

链路损耗与载噪比表

链路损耗（dB） 4 6 8 12 12 14 16 距离（km） 10 15 20 25 30 35 40 载噪比（CNR）（dB） 54 53 52 50 48 45 42 由表可见，FP的传输距离已足够远了，无需用DFB激光。 光功率输入范围：0～-l8dBm

射频输出电平：40dBmV(输入光功率为-l0dBm(最小值)以及光调制度为 16%(最小值)时。 射频输出调节范围：l0dB(可变)

由此可见在调试步骤中，光接收机的输出电平可以预先假设一个数值，例如 35dBmV。最后通过调节光接收机的输出电平可达到在CMTS人口处为 0dBmV，是很容易做到的。

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还要说明一点。图10.6中所示的 S/(N+1)是加载后，并经网络传输到终端测出的。实际光发射机本身输出的载噪比要比S/(N+1)高许多。NTM3244本身载噪比为 45dB，NTM3246载噪比可达56dB。

功率密度和功率的关系为：

功率（dBmV）=功率密度（dBmV/Hz）+10lgB。式中B为带宽，单位Hz。

例如，在3.2,MHz带宽时，功率密度为-35dBmV/Hz，则3.2MHz信号的功率为：P=-35+10lg（32x106）=30dBmV。

总功率的设定可通过图10.7的R3的调节来达到，这一点就是关键点L3的电平。

图10.7 光节点的调试

对于一个反向激光器，输入总功率是其固有的性能，是一个物理参数。而功率密度是与带宽有关的，需设计和调整的。激光器的输入总功率过大，将导致严重的非线性失真，信噪比严重劣化，误码率将严重恶化，将导致信号不稳定。如果超出纠错范围，也会造成信号的中断。

会聚均衡的调试

一、汇聚误差

会聚误差是上行通道特有的问题。从各个CM发出的信号，经过分支分配网络会聚到放大器，各个放大器的输出信号又会聚到光节点，各光链路的信号又会聚到 CMTS。所谓会聚误差就是各会聚点的各种信号的离散程度。反向链路的会聚误差共有三类：

(1)分配网络的会聚误差 (2)各放大器的会聚误差 (3)各光链路的会聚误差

以上所述的反向链路的调整，如果说每条光链路的电平在CMTS人口处为 0dBmV，则已消除了光链路的会聚误差；如果说每个放大器通过输出电平的调整在光节点入口处达到了l7dBmV，则也消除了各放大器的会聚误差，剩下的只有分配网络的会聚误差。消除会聚误差的方法称为会聚均衡。

二、分配网络的会聚均衡调整方法

分配网络的设计一般是以下行信号为准的。例如，从一个放大器经过分支分配器到达系统输出口(用户盒)的电平要求如果是70dBμV左右，如图10.8所示。

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A点的电平为97dBμV，则经过27dB 的分支衰减B点电平为70dBμV，C点为72dBμV，D点为 71dBμV，E点为70dBμV。-5、-7、-11 为电缆在高频端的损耗值。

但上行信号的频率低，电缆衰减量减小，分别为-1.2、-1.6、-2.5dB，这样从B、C、D、E各点所接的CM上行信号将会聚到A点，设CM 的输出电平为lO5dBμV，则B点到A点的电平78dBμV，C 点到 A点的电平为 83.8dBμV，D 点到 A点的电平为 88.2 在dBμV，E点到A点的电平为 95.7 dBμV。如图10.9所示。

图10.8 下行信号电平

图10.9 上行信号电平

会聚误差为 17.7dB。

当然这种例子是很特殊的。可能特殊的别墅结构的建筑有会出现这种情况。会聚误差不应超过±5dB，否则可能导致失控。一般说来，并联分配网络，如集线器类型的分配网，其会聚误差会小一些，一般可控制在±5dB 内，不需要进行会聚均衡调整，串接式网络的会聚误差较大，图10.10的过大的会聚误差，可串接适当的衰减器，越到末端，串接的衰减量越大。这样，B点到达A点的电平为78dB dBμV，C点到 A点的电平为 77.2dBμV，D点到A点的电平为76.2在dBμV，E点到A点的电平为 75.7dBμV，会聚误差缩小到2.3dB。

图10.10 汇聚均衡方法

上述例子是一个极端情况，目的在于提醒工作人员注意会聚误差问题。一般说来会聚误差控制

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在5dB之内，可以不加均衡或者只在个别地方加均衡。

十一、故障案例

Cable modem业务维护

以摩托SB5101E为例。 前 面 板 1 Power指示灯 电源指示灯。当指示灯闪烁时，表示SB5101E正在做启动检测。当其常亮时表示SB5101E的电源时正常接通的。 该指示灯闪烁时，表示SB5101E正在搜索下行通道，当其变为常亮时表示已成功锁定一个下行通道。 该指示灯闪烁时，表示SB5101E正在查找上行通道，当其变为常亮时表示已成功测定和锁定上行通道 该指示灯闪烁时，表示SB5101E在做以下两个工作： ① 向DHCP服务器请求IP地址； 4 Oline 指示灯 ② 通过tftp下载配置文件和获取网络时间（TOD）； 当其变为常亮时表示已顺利完成DHCP/TFTP/TOD请求过程，即CM已注册成功。 5 PC/LAN 指示灯

Cable Modem指示灯判断举例

1、power（电源指示灯）

故障现象：Cable Modem（EOC）灯全部不亮

检查电源，可能电源损坏或电源插座未插好。CM上灯全灭正常情况只有两种可能（1）CM电源问题；（2）CM本身存在问题。但也会发生用户自家电源插座有问题，或是CM根本没有通电这样可气可笑的问题。

2、receive（下行信号接收指示灯）

故障现象：搜索不到下行信号receive指示灯闪烁 （1）无下行信号

应检查室内有线电视电缆及电视信号。除非出现CMTS故障（或调整）否责不会出现数据信号中断，一般连电视信号也会中断，要用户观察是否有电视信号即可，若有电视信号，则重点检查连接Cable Modem电缆。

（2）信号太强或太弱

Cable modem的正常工作电平幅度在45—78dB，当出现偏差较大时会出现不能锁频下行，应在本地用场强仪检查下行功率电平信号值。

3、send （上行信号发射灯）

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2 Receive指示灯 3 Send 指示灯 当有上下行数据传输时该指示灯就会闪烁，如果没有数据流量该指示灯就不会闪烁。 广电宽带城域网

故障现象： receive灯常亮，send灯闪烁

排查方法：登录CMTS观察同一通道下其它modem状态，正在同步的modem数量比例，出现反向问题的modem数量多不多，观察是否存在噪声引起的modem无法同步。

反向噪声：通道SNR值低

反向调试：大部分modem处在init（r1）、init（r2）、init（rc）,SNR值不低。 反向通道：通道占用率90%，SNR，大部分modem正反向电平正常。

故障解析：SNR值低及通道拥塞主要还是靠解决上行通道噪声问题来解决，SNR值提高后可以通过调整带宽来解决拥塞问题。

用频谱仪检测观察噪声状态，在用户端用上行信号发生器调整反向通道信号情况。 （具体调试步骤参见双向HFC反向通道调整） 4、online （上线指示灯） 故障现象：指示灯闪烁无法锁定

故障分析：主要是modem无法完成与DHCP/TFTP连接过程

前端DHCP服务器故障，可通过电话询问机房网管查看服务器是否正常工作。 5、PC或LAN指示灯（以太网接口，与电脑的网卡连接，用于与电脑间传输数据。） 故障现象：PC灯灭或LAN灯灭

（1）由网卡引起的，但有时也不排除CM引起此类现象，但相对来讲发生这种情况的概率不大，仅作提醒。

（2）计算机网卡被设置为禁用。

单一用户端故障

这类故障的故障点判断一般以 CM指示灯为依据。以 CM为 MOTOROLA ( SB5101E型 )。 1、仅“power”亮 ,其它灯不亮 故障原因 :无下行信号。

故障排除方法 :用场强仪从末端开始向上逐级测试下行信号 ,直至找到故障点 ,然后妥善排除故障。

2、MOTO型 CM的“ receive”灯亮 ,“ send”灯闪烁 ; TERA型 CM的 CABLE灯慢闪

故障原因 :下行信号正常 ,由上行通道传回到CMTS的信号偏低或上行通道S/N (信噪比 )偏低。该类故障通俗的说法可以表述为上行信号不通畅。

故障排除方法 :该类故障的形成原因有两种 ,一是由上行通道回到CMTS的信号偏低 ,二是上行通道的S /N (信噪比 )偏低。由上行回到 CMTS的信号偏低可能是由于气温变化使得传输网络的某些工作参数发生变化造成的。一般气温上升或下降后 ,放大器等设备的增益需要适时调节 ,这时把具有增益调节功能的相关设备 (如放大器 )的增益适度升高 ,可以达到理想的维修调试效果 ,从而使CM上线。在上线后 ,可以登录 CMTS,查看该 CM上线后的相关参数 ,参数中最重要的是电平和信噪比 ,然后根据参数的具体情况 ,对放大器等设备的增益或调制比等进行更细致的调整 ,以达到更理想的效果。

群体性用户端故障

某一台光机下较大范围内的 CM不能上线

故障点的判断：当出现较大范围内客户端 CM不能上线时,首先要找到该范围内用户所共用的网

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络链路。在该点 (一般为放大器或光机 ),取一路双向的测试信号,携带 CM一台。将该信号接入CM ,看该 CM能否上线。若不能上线 ,故障应该在前面一级。考虑到级数不多,可以逐级向上检查,直至找到有故障的一级。一般说来反向信号对信号质量较为敏感,如有故障会较快地反映出来。因此,反向故障多为单一故障,一次出现一个故障点的情况较为常见。

故障的排除：这类故障一般是由接头进水或发生物理形变而引起的。此时将接头恢复正常，网络状况即可恢复正常。

噪声源的判断与查找

噪声源的查找一般以排除法为主。以某处网络中光机噪声源的查找为例。某处光机为带4路输出的光站。当确认故障点来自某光机后 ,就应该首先找到噪声源来自其中的那路的反向衰减插片短暂地取出。方法是:先将其中一路中断。观察光机的工作状态，如发生改变，则可判断出噪声的来源。

Cablemodem同步，出现不能上网

A．用户电脑没请求ip（动态ip）,一般由于用户先开电脑，再开modem。 本地判断：ipconfig（win2k/XP），winipcfg（win9x） 解决办法：重起电脑即可。

不重起电脑，ipconfig/release，ipconfig/renew； winipcfg-全部释放-全部更新 B．用户网卡问题

本地判断：ipconfig（win2k/XP），winipcfg（win9x），ping <用户ip>

分析：用户网卡驱动程序安装失败，硬件故障等引起电脑请求ip失败，或ping不通ip等。需要重装网卡驱动。

C．网线问题

本地判断：网卡灯不亮

分析：检查网线及计算机，可能是网线没接好或计算机出现软硬件故障；若都正常，则可能是CM的网口损坏，需要检查CM。

注：有时网线灯亮也会出现连接问题，通常是接触不良，拔插网线即可解决。 D．用户电脑配置问题

本地判断：ipconfig（win2k/XP），winipcfg（win9x），ping<用户ip> 分析：静态ip，通常是用户配错ip，DNS，网关等参数，需要与用户核对参数。

动/静态ip：双网卡配置错误；动态用户设置了固定ip；用户电脑防火墙等软件配置错误；用户操作系统故障等等。

系统服务器问题

故障现象：modem同步，各参数正常，用户电脑能ping通，无丢包。 1）DNS服务器（202.99.192.68 / 202.99.192.66）

分析：全网共用DNS服务器，自己尝试在IE中用域名（如：www.yqrtv.com）访问，用ip（如：172.18.0.11）访问。若ip可以访问，域名不能访问，则是DNS问题。若只是个别用户出现此问题，则是用户无设置好DNS（静态ip用户）。

2）出口问题

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分析：可以访问内网（如：www.yqrtv.com），不能访问外网（如：www.baidu.com）。若办公网也出现此情况，多为出口问题。

上网速度慢 1）噪声问题

分析：ping modem设备ip，丢包率大或延时大。检查modem的正反向参数，通道SNR，通道占用率。

2）用户电脑问题

分析：ping modem设备ip，正常，ping用户ip，丢包率大或延时大。检查网线连接情况，电脑情况。

3）出口问题

分析：访问内网速度正常，外网速度很慢。

有源EOC故障案例

故障现象1：个别用户终端时常断线、速度很低、丢包严重。

据经验，我们认为一般因为该EOC终端至局端之间的衰减接近了最大值（75dB左右）。为此，工作人员首先从理论上确认终端至局端之间的分支分配网络的衰减是否在EoC正常工作范围（低频衰减<55dB），用场强仪分别在局端和终端处测试某频点的场强，相减得链路上的实际衰减。比照测得的衰减值与理论计算值，如果测得的值大出理论值很多，如大于10dB，检查中间的分支分配网络，可用传统的排除法来找出故障点，一般是接头接触不良故障或分支分配器故障（主要是分支分配器的端口坏了，导致数据衰减很大）。

故障现象2：单个局端下多个用户常集体掉线。这种现象主要可能源于网络噪声，通常网络噪音集中在10MHz以下的频带，不会影响EoC使用，并且因为EoC设备自带一个高性能高通滤波器，所以EoC用户一般不会干扰网络，但有些异常噪音出自于某些非EoC用户使用的不合格的家用电器，尤其是某些劣质电视机的高频头会产生较强的低频噪音恰好落入EoC工作频带，导致EoC系统工作不稳定，此时需要排查和处理噪声源，可依照以下方法进行：首先是定位噪音源，简单的方式是通过排除法逼近式定位，发生故障的时候，在EOC局端处，断开局端，将局端RF输出端连接场强仪观察EoC工作频段的噪声，然后逐个断开输出支路，如果断开某支路时发现噪声消失，说明该噪音源产生于该支路。依次类推，用上述方法往其下级分支分配网络排查，至追查到产生噪音的点。排查到噪音源后，在噪音源接入处加一个高通滤波器以阻断低频噪音，再重新接入局端。

另外，如果场强仪发现噪声不是太强，那也可能是由于局端设备本身不稳定造成的，更换局端设备试试；

如果当单个局端下接入用户数太多时，因带宽限制，也会造成用户经常掉线现象。解决方法是增加头端数量，减少单一头端下所带用户数太多的问题。

故障现象3：用户家中安装后，EOC终端的Cable灯不亮。

这种现象可能由以下原因引起：（1）是否用户面板处连接不紧密，从而造成了虚头连接，检查用户面板与EOC终端连接；（2）从EOC终端至EOC局端衰减值太大，超过了EOC终端的接收阀值，可检查此段线路，调整分支分配器配置。

故障现象4：用户EOC终端的四个灯均亮但是就是上不了线。

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这种出现情况，首先看用户家里是否有家用放大器，然后看链路上的放大器是否调整好（单向放大器需要跳接，双向需要反向直通）。

（1）如果此时用户的DATA灯一直都在闪，说明链路上某个分支分配器的接头没有接好使它一直处于通与不通，当然最有可能发生的就是用户家里的接头。

（2）如果用户终端的DATA灯是快要灭但是没有灭的时候，很大的可能就是链路的衰减过大。衰减过大的可能原因一是因为有有用户家私拉乱接而且直接用铜丝掺起来的，即所谓的“并线”现象；第二个可能就是链路上的分支分配接的多了需要调整线路。

故障现象5：在用户家发现只有一个power灯亮。

此种情况可能用户家里“猫”有漏电现象。如果把“猫”直接和电源接起来不接同轴线看是否正常(system灯亮)，如果正常，说明就是漏电，此时只需把分支分配更换成带电容的分支分配，或者把用户面板里面的一根同轴线拉出来接个双通然后和“猫”接就好了。当然还有种可能就是用终端确实出现个别故障。

故障现象6：用户家里发现有几个频道出现不清楚或者有几个频道直接就没有。

针对这种现象，第一检查用户CATV电平相对低了的话需要调整线路分支分配或者增加光机电平。第二就是看用户家的面板里面可能没有接好或者在猫前面加高低通隔离。

故障现象7：光机处放两个EOC头端，用户家发现时通时不通。

此种现象主要为EOC头端之间发生了串扰，解决方法将光机调整为独立输出的光机，然后确保头端下面没有发生串接。

故障现象8：用户家的点播或上网正常但客厅的电视有些频道不清楚。 此种现象主要是属于用户家里的分支分配器不好，更换。

EPON/ONU故障现象

EPON/ONU故障监测流程图如图11.1所示。

初步定位故障位置 检查光纤检查ONU侧光及光功率 开 始 状况 检查ONU状态 检查设备检查ONU设备状态 行状态 检查设备计信息 检查设备数据配置 检查上层设备状态 结 束 第 74 页 共 81 页

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图11.1 EPON/ONU故障监测流程图

ONU的指示灯

指示灯名称 状态 长亮 电源供电正常。 POWER  请检查电源连接是否正确； 熄灭  请检查电源适配器是否匹配；  如果电源正常，所有指示灯都熄灭，请更换ONU。 LINK(EPON链路指示灯) 长亮 PON 端口链路状态正常。 熄灭 检查光纤是否插好（太紧或太松都不行）。 长亮 设备认证成功。 AUTH(EPON注册指示灯) 设备认证失败； 熄灭 检查OLT上是否添加了该ONU； 检查配置的ONU的MAC 地址与ONU实际MAC地址是否一致。 常见故障分类及原因 序号 常见故障分类    1 ONU不能 正常注册         2 无法上网     

指示灯含义及处理方法 可 能 原 因 ONU光口不正常。 连接ONU的光纤故障。 ONU侧的光功率不在正常范围内。 没有添加ONU。 OLT端口配置的逻辑最远距离与实际不一致。 OLT端口没有使能自动发现开关。 添加ONU时配置的MAC与ONU实际的MAC 不一致。 OLT上已经存在相同MAC的ONU。 用户终端或者外线发生故障。 EPON端口发生故障。 上层设备的数据配置有问题。 EPON单板发生故障。 光路出现问题。 主控板或者是上行单板发生故障。 存在网络攻击。 上行设备出现问题。 典型案例——ONU长发光导致系统瘫痪

故障现象：发现某个PON口下面只有一个ONU在线。 故障分析：

1、从局端看，某个PON口下只有一个ONU终端。

2、断开该终端ONU（要断开线路或切断该终端ONU电源），如果此时该PON口下其它用户都能

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正常工作，一般可以断定是该终端ONU长发光或者该线路有一个长发光的1310nm的光源（属于恶意入侵系统）。

操作步骤：

1、更换为正常的ONU或切断该终端线路。 2、验证发现其它ONU在线，问题解决。 总结：

如果某个ONU的光模块故障，处于常发光状态，则会占用全部上行时隙，导致和此ONU位于同一PON口下的其它ONU全部瘫痪。这类现象只有在ONU光模块出现异常或者个别用户恶意入侵系统才会发生。

典型案例——光衰减过大导致ONU无法自动发现

故障现象:ONU各指示灯正常，打开OLT端口的自动发现功能，OLT无法自动发现ONU。 故障分析：

1、OLT已打开ONU自动发现功能； 2、ONU故障； 3、光路问题。 操作步骤：

1、ONU各指示灯正常，排除光路不通的可能性。

2、用光功率逐段检测各个连接点的光功率，发现从机房配线架到分光器的一段光纤的光衰达到了-13db。这导致通过分光器后的光衰达到-30db，低于ONU的最低激活光衰（-27db），从而导致ONU无法自动发现。更换光纤后故障解决。

总结：网络情况及光路质量往往是处理问题时容易忽略的地方。

系统正常运行的条件： 1、ONU电源指示灯常绿；

2、ONU的光纤指示灯保持常绿（ONU成功在OLT上注册）

3、该ONU没有在同一OLT下别的PON上成功注册过（或注册记录已被删除） 4、相应的ONU 接口配置了正确的VLAN ID；

5、相应的VLAN ID在OLT上联接口正确配置了TRUNK上传（也就是VLAN配置正确无误）； ONU 光纤指示灯的含义：

1、一明一暗闪烁：ONU没有收到OLT的光，可能原因有：光缆不通，分光器故障，OLT故障，ONU接收光功率不够,ONU本身故障；

2、一红一绿闪烁：ONU不能正确地在OLT进行注册，可能原因有：ONU ID已经被占用，距离超长，ONU接收光功率不够，ONU本身故障；

3、 ONU光纤指示灯绿灯但无法PING通： 1. 查看OLT上该ONU是否成功注册。

2. 如果成功注册，检查VLAN配置和IP地址配置。

3.如果没有重复ONU MAC地址存在，怀疑ONU注册的PON口位置错误。既分光器链路跳接有误。 4、新拿一个未使用的ONU接入到该用户点，到OLT上查看该与该ONU MAC地址相对应的ONU

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注册ID是多少。是否注册到其它PON口下了。

5、如果注册ID 不在指定的PON口下，则检查分光器上行光路跳接位置。 网络出现丢包进行的检查：

1. ONU下联网线是否正常，更换一根试试。

2. ONU输入光功率是否不在－18dBm～－26dBm之间。 3.是否其它ONU也出现丢包。

4.如有可能在OLT空闲的上联端口配置可以上网的VLAN，测试是否丢包。

故障现象：光纤连接好后，打开开关，auth闪烁，闪烁30秒后灭，但有时闪烁后可以常亮。（常亮为正常）

解决方法：去掉跳纤直接和尾纤连接，基本可以闪烁后常亮。 故障分析：

1、该点是由于线路较长，ONU侧光功率基本等于接收灵敏度，造成光信号无法识别。 2、该点使用溶纤方式，皮线光纤跟尾纤进行连接，由于尾纤订货未使用G.856型号，纤芯粗细和皮线光缆不同，在熔纤时很难做到低衰耗。 说明：工程实施后尽量用光功率计对所有光纤进行一次测试。

计算机及网线故障

网线故障

主要是针对PC灯灭或lan灯灭的情况来讨论的。 1、网线没插或插错 2、网线损坏

整条网线中有断裂的痕迹或网线的水晶头损坏。 3、网线松动

可能是CM或网卡的网线插口不规范造成，也可能网线的水晶头大小超标引起，可尝试更换相应硬件。

常见现象为：任务栏上显示“网络电缆没插好”

这种情况只有在WIN2K/XP/NT下有，用户在使用过程中会碰到桌面任务栏上显示“网络电缆没插好”的提示，时好时坏，如图11.2所示情况，多数为CM问题造成，应更换CM尝试。

图11.2 网络电缆未插好

4、计算机故障

能获取到IP地址但是不能上网的案例。

故障现象：能够自动获取到ip地址，但是不能上网

故障分析：指导用户查看本地连接的状态-支持-详细信息，看到获得的ip地址是别的网段的

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ip，网关并不是路由器的ip地址，DHCP服务器也并不是路由器的ip地址，这就说明路由器的内网有别的设备也开启了DHCP服务器的功能。如图11.3所示。

图11.3网络连接详细信息图

故障现象：可以ping通IP地址，但是不能上网表现如下。 C:\\ >ping 202.115.14.151

Reply from 202.112.14.151: bytes=32 time<1ms TTL=254 Reply from 202.112.14.151: bytes=32 time<1ms TTL=254 Reply from 202.112.14.151: bytes=32 time<1ms TTL=254 Reply from 202.112.14.151: bytes=32 time<1ms TTL=254 Ping statistics for 202.112.14.151:

Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss), Approximate round trip times in milli-seconds: Minimum = 0ms, Maximum = 0ms, Average = 0ms

解决方法：在控制台输入“netsh winsock reset”命令重置winsock文件。极少数无法用命令修复的就需用一些小的修复软件了。例如：winsockfix，如果仍无效则需要重装系统。

原因分析：

网络上有很多病毒，经常会破坏系统的Winsock文件。比方说曾经瑞星杀毒软件就会和学校的登陆客户端起冲突，并且破坏Winsock文件，导致无法上网。WinSock是windows系统提供的一种网络文件传输协议。是一个库文件，具体位置在C:\\WINDOWS\\system32目录下。

CM没有问题，可以连上,但不能上网？

询问客户：什么时候出现这样的情况的？ 回答：“昨天晚上还可以好好上网的，第二天启动电脑就这样了。”问“昨天上网干什么了？”客户也说不出什么有价值的回答。

网络环境：“猫”连接路由器---接二台电脑（A、B）二台电脑都不能上网。 解决方法：

A台电脑上：运行---CMD---ipconfig 查看电脑TCP/IP网络配置。

不是路由器分配的IP地址，PING一下路由器地址192.168.1.1，一定是不通的，这是由于电

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脑网络设置问题。

B台电脑上：同上操作，可以PING通路由。由于他们自己进过路由里面：（http://192.168.1.1）用户名和密码都是：guest （或者admin）自己设置过WAN很快路由就设置好了再在B台电脑上ping www.baidu.com过了B台电脑是可以上网了。

回到A台电脑看看任务管理器里，有没有非法的病毒随便就要我看到A电脑的任务栏中，还杀毒软件都没有只看电脑的运行速度应该没有病毒。在“msconfig”中，看看启动项中有没有非法的进程，都没有。再看看网络邻居的属性自动获得IP地址和DNS地址的。

路由的DHCP服务也开着（因为B电脑现在是可以正常上网的），出现这类问题的一个原因是电脑网卡驱动的问题。

在我的电脑---属性---硬件---设备管理器中找到网络适配器，右击网卡属性驱动程序---更新驱动程序，要求重启电脑，这里不用重启直接把网卡禁用一下，再启动就算是重启电脑了。

在命令行中，执行IPCONFIG命令查看网络配置IP地址是否为192.168.1.XX； 执行ping 192.168.1.1(路由的IP地址)，显示连接通过； ping www.baidu.com也就通了。

再给他安装上360安全卫士和360免费杀毒软件（升级病毒库）。

数字电视机顶盒简介

图11.4机顶盒框架图

一般的有线数字机顶盒由6个主要功能模块组成，它们分别是调谐器，解调器 解复用器，解密/解扰单元，解码器，编码器/数模转换器，如图11.4所示。

为了保证这些主要模块正常工作，还需要其他模块，包括电源、FLASH，CPU，SDRAM，EEPROM模块等。

来自HFC网络的经QAM调制的RF信号，其频率范围在50MHZ到860MHZ，该信号进入调谐器后，经可变本振率fo（=RF+IF）混频后得到固定的中频信号（IF），IF信号经滤波，放大后进入解调器。

解调器根据RF的参数（包括调制方式和符号率等）对IF信号进行取样、解调等一系列的处理（匹配滤波，差分解码，符号到字节映射，去卷积，RS解码，同步翻转等），得到传输流（TS）后送入解复用单元。

解复用器根据用户的指令选择用户希望的一组服务（包括电视节目，音频广播，数据广播等）并判断是否是加扰节目，进行解密和解扰或直接送入解码器单元。

如果节目是加扰节目，解密器根据智能卡和FLASH的信息通过一定的算法得到密钥，将密钥送入解码器对加扰节目进行解扰。

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解码器中一般都集成了MPEG解码单元，它对来自解扰器或解复用器的数据进行音、视频解码，解码后得到数字音、视频信号，数字视频信号送入视频编码器，音频信号送入数模转换器。进入视频编码器的数字视频信号，根据用户的指令将视频信号编码成希望制式的（PAL NTSC SECAM）模拟视频信号后输出给电视机。而进入数模转换器的数字音频信号经D/A后变换成模拟音频信号后送入电视机或音响设备。

机顶盒中的存储器主要有三类：分别是 FLASH 、SDRAM 和 EEPROM。FLASH存储器主要存放保证机顶盒正常运行的软件代码；SDRAM主要存放断电后不需要存的程序运行的临时结果和数据以及解码的临时数据；EEPROM存储器主要存放用户使用中的设置资料，可能随用户的使用状态而改变。

CPU是机顶盒的核心单元，几乎所有的功能和用户操作的执行都离不开CPU的参与，包括控制、计算、调度等。

电源也是机顶盒中重要的部件，为其它单位模块的工作提供必须的能源。 维护人员无需让用户到维修站的几种状况：

一、跑台：按一下要遥控器换台按键，节目自动换若干个，一般为电视机显像管电磁泄露所致，不属于机顶盒故障。（有时是用户家里的电器故障干扰所致）

二、音量大小不受遥控器控制，原因同上。

三、无人操作，自动跑台或音量发生变化，原因同上。

四、用户交费后，出现节目未购买字样，应与客服联系，重新刷新。（有时是用户正在使用的机顶盒与整转安装申请表登记的信息不符）

五、“节目未购买”字样有规律的时隐时现，这种情况应与机房或用户部联系，查明故障原因。 六、出现“信号异常请耐心等待”，但伴音无任何异常（加扰节目应无伴音），一般为用户使用的智能卡与机顶盒不符，应查明。

七、电视伴音有交流声干扰。一般为用户家里的电源(故障)有关，可让用户断开电源控制箱的公用接地线试一下。

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参 考 文 献

说 明：

本手册为阳泉广播电视台网络中心内部员工技术普及、学习手册，诸多内容摘录、整编于如下专业书籍与资料，同时此书录也是想继续深入学习者之推荐书录：

1．《有线电视宽带HFC网络技术》，作者：唐明光 金乃辉 周 东，中国广播电视出版社 2．《有线电视宽带HFC网络回传系统》，作者：【美】唐纳德•拉斯金 迪恩•斯通贝克；译者： 张文生 周强，中国广播电视出版社

3．《双向HFC网络设置与调试》，作者：李桂久 王 朔 刘 波，中国广播电视出版社 4．《广电宽带城域网技术》，陈百年 林宝成编著，中国广播电视出版社 5．《思科网络技术学院教程》，【美】Vito Amato编著，人民邮电出版社

6．《完全精通局域网》，作者：刘 鹏 万 征，责任编辑：严 力。《电脑爱好者》杂志社 7．《DOCSIS3.0—第三代电缆传输系统》，高宗敏编著，总局《有线电视技术》杂志社 8．《网管员世界》，《网管员世界》杂志社 2011年第3、4期

9．《EPON和EOC在广电网双向改造中的应用》，高宗敏编著，《有线电视技术》杂志社 10．《EPON网络及其在广电网络中的应用技术》，唐明光编著，中国广播电视协会技术研究委 员会

11．《国际传输与覆盖研讨会论文集》2007-2010年，中国广播电视协会技术工作委员会 12．《康特信息交流》

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