CableModem原理上是在電纜的壹個頻率範圍內調制數據並傳輸，接收時解調。傳輸機制和普通調制解調器壹樣，不同的是通過CATV的某個傳輸頻段進行調制解調。普通調制解調器的傳輸介質在用戶和交換機之間是獨立的，即用戶獨享通信介質。CableModem屬於* * *媒體共享系統，其他閑置頻段仍可用於有線電視信號傳輸。
CableModem徹底解決了聲音和圖像傳輸帶來的擁塞，其速率達到了10Mbps以上，下行速率更高。傳統調制解調器雖然開發出了56Kbps速度的產品，但其理論傳輸極限是64Kbps，不可能再提高了。
CableModem也是建立城域網的關鍵設備。混合光纖同軸網(HFC)主幹使用光纖，光節點小區使用分支總線同軸電纜網絡連接用戶，其傳輸頻率可高達550/750MHz。在HFC網絡中傳輸數據需要CableModem。
可見CableModem是未來網絡發展的必需品，但是CableModem並沒有國際標準，不同廠商的產品傳輸速率也不壹樣。因此，在高速城域網中建立寬帶接入網還有待CableModem標準的頒布。
技術原理有線電視系統最初被設計用來有效地將電視節目傳送到用戶家中。為了確保消費者可以用同壹臺電視機從有線電視獲得與空中廣播的原始電視信號相同的服務，CATV運營商必須在同軸電纜上重建無線電頻譜。傳統的同軸電纜系統工作在大約330 MHz或450 MHz，然而，混合光纖/同軸電纜(HFC)系統可以擴展到750 MHz或更高。理論上下載視頻節目信號從50 MHz左右開始，大概是空中廣電的第二頻道，5 MHz到42 MHz的部分通常是留給消費者從家裏上傳數據到頭端的。每個標準電視頻道占用6 MHz (NTSC)或8 MHz (PAL)的射頻頻譜。因此，典型的400 MHz同軸電纜系統可以廣播60(NTSC)或50 (PAL)電視節目，而750 MHz混合光纖/同軸電纜系統可以提供125(NTSC)或90 (PAL)電視頻道。
電纜調制解調器電纜調制解調器接入網絡
利用有線網絡傳輸數據業務，我們會用壹個典型的電視頻道(50~750MHz範圍)將下行數據傳輸到用戶家中，用另壹個頻道(5~42 MHz頻段)傳輸上行數據信號；至於頻道的劃分，有線廣電運營商可以自行規劃。
有線數據頭端系統通過這些通道與用戶家中的有線調制解調器進行通信，然後成為壹個虛擬局域網(virtual local area network)。大多數電纜調制解調器是外部設備，通過標準10BASE-T連接到個人計算機
電纜調制解調器接入網絡在開放系統互連(OSI)參考模型的第壹層(硬件層)和第二層(媒體訪問控制層/邏輯鏈路層)中運行。因此，第三層(網絡層)協議(如IP流量)可以在電纜調制解調器平臺上傳輸給用戶。
采用64QAM技術，可用於單壹電視頻道(NTSC 6MHzPAL 8MHz)可以提供下行數據到30 Mbps的速度，256 QAM也可以用來提升40Mbps的速度。來自用戶的上行信道可以使用QPSK或16 QAM調制技術來提供320 Kbps到10 Mbps的速度。上行和下行帶寬由連接到有線網段的用戶共享。通常，500至5000戶家庭連接到壹個有線網段。
每個單獨的電纜調制解調器用戶可以使用不同的訪問速率-128kbps到幾Mbps，甚至更高，訪問速度取決於網絡體系結構、網絡上的流量、客戶端計算機的處理能力或所需服務的質量。
除了接入速率的優勢，Cable Modem還提供了另壹個優勢:永遠在線。由於Cable Modem采用的是無連接技術，有點類似於以太網，客戶端的電腦壹直連接在網絡上，也就是說用戶不用撥程序就能上網，不用擔心忙。
有線互聯網服務傳輸
為了進入高速互聯網服務市場，有線廣播公司必須在其服務的社區建立壹個對等的IP網絡，並且必須提供數以萬計的客戶端用於數據訪問。有線廣播公司可以專註於提供高速內部服務，而不是提供直接的互聯網服務，原因如下:理想情況下，所有相關網站和數據庫都應該靠近頭端。這個想法可以通過捕獲或復制流行網站的內容並存儲在本地服務器中來實現。因此，當有線調制解調器用戶訪問壹個頁面時，他會以最高的速度被路由到頭端附近的服務器，而不會進入擁擠的互聯網。許多公司已經向有線廣播公司提供了廣泛的網絡設備和系統集成服務，以便它們能夠進入高速互聯網服務市場。
* * *享受網絡平臺的好處。
有線調制解調器系統大多采用* * *接入平臺，與辦公室的局域網非常相似。因為有線調制解調器客戶端* * *享有可用帶寬，當網絡上的用戶數量增加時，有線調制解調器用戶會看到效益越來越差。通常帶寬分配給200個用戶，每個用戶會得到135Kbps左右的速度。乍壹看，和128Kbps的ISDN差不多不遠，其實不然。
因為電纜調制解調器不像電路交換電話網，必須給它壹個專用的連接，用戶上網時不會占用整個固定帶寬。換句話說，它們將互相共享網絡資源。事實上，帶寬只會在接收或發送數據時使用。舉個例子，200個用戶在線，原來給每個用戶分配150 Kbps的算法會被取代，這樣他們就可以在幾微秒內攫取所有可用的帶寬來下載數據——也許是每秒幾百萬比特。
如果過度使用導致的擁塞現象開始出現，有線廣播公司可以很容易地為高速數據服務分配另壹個6 MHz (NTSC)或8 MHz (PAL)視頻頻道，並依次增加頻道的使用。另壹種選擇是將硬件電纜網絡分段以增加帶寬。這也可以減少每個網段中的家庭數量，增加用戶可用的總帶寬。
有線電視網絡的發展現狀及資源潛力
中國擁有世界上最大的有線電視網絡。目前我國有線電視網絡有兩個優勢:最後“壹公裏”帶寬很寬；覆蓋率高於電信網。電信網形成的時候，只是為了壹種服務，就是打電話，只需要64K的帶寬。所以整個網絡的設計僅限於這個64K，包括雙絞線。這樣，電信網絡的“最後壹公裏”就成了瓶頸，限制了網速的提升。電信雖然采用了ISDN(綜合業務數字網)和ADSL(非對稱線性環路)，可以做到10M，8M，6M，但目前價格提升空間不大。再往前，成本會很高。有線電視同軸電纜的帶寬可以輕松達到800M m，就帶寬需求而言，有線電視網絡的最後“公裏”是暢通的。當然，由於CATV網絡本來就是用於廣播電視傳輸的，也就是單向的，所以必須對現有的網絡前端和用戶端進行改造，使其具有雙向傳輸功能，才能用於計算機網絡。壹般來說，有線電視網絡比電信網絡有以下優勢:
1)高傳輸速率；
2)線路始終暢通(無撥號、無忙音)；
3)多個用戶使用壹條線路(包括完整的電視信號)；
4)不占用公用電話線路；
5)提供真實的多媒體功能。
電纜調制解調器的應用
1)電纜調制解調器的速度
有線調制解調器通過有線電視網絡傳輸高速數據，從網絡下載信息的速度比現有的電話調制解調器快1000倍。通過電話線下載作品需要20分鐘，使用有線調制解調器只需要12s。電纜調制解調器的速度範圍可以從500Kbit/s到10 mbit/s。
2)電纜調制解調器的傳輸方式
A.對稱傳輸
對稱傳輸意味著上行鏈路/下行鏈路信號各自占用公共信道的8M帶寬。上行/下行信號可能使用不同的調制方式，但使用相同的傳輸速率(2~10Mbit/s)。在CATV網絡中，5~30(42)MHz作為上行頻段，對應的回程最多可以使用三個標準的8MHz頻段:500~550MHz用於模擬電視信號傳輸，550~650MHz用於VOD(視頻點播)，650~750MHz用於數據通信。使用對稱傳輸，上行鏈路信道(中心頻率26MHz)和下行鏈路信道(中心頻率251MHz)被打開。上行26MHz信號經雙向濾波器檢測後輸入變頻器，上行信號中頻(36~44MHz)經變頻器解算後調制到下行251MHz，形成邏輯環路，從而實現有線電視網絡的雙向互動物理鏈路。
B.不對稱傳輸
由於用戶在互聯網上請求的信息量遠小於下行的信息量，而上行信道又遠小於下行信道，人們發現非對稱傳輸既能滿足客戶的要求，又能避免上行信道帶寬相對不足的矛盾。
頻分復用和時分復用相結合，采用新的調制方式，下行速率可以達到每8MHz帶寬30Mbit/s，上行傳輸速率為512Kbit/s或2？048兆比特/秒.很明顯，非對稱傳輸最大的好處就是提高了下行速率，極大地滿足了互聯網上數萬客戶的應用。不對稱傳輸對應的前端設備更復雜。它不僅有對稱應用中的數字交換設備，還必須有壹個電纜路由器來滿足網絡交換的需要。然而，在對稱傳輸中實現的IEEE802.4令牌網協議，在同壹鏈路用戶較少時仍能達到設計速率，當用戶數量達到壹定數量時，其速率迅速下降，不能滿足客戶對多媒體應用的需求。這時，非對稱傳動比對稱傳動有更多更大的應用範圍。它可以提供電話、高速數據傳輸、視頻廣播、交互式服務和娛樂等服務，並且可以最大限度地利用可分頻譜根據客戶需求提供帶寬。
C.傳輸模式的選擇
顯然，不同的用途，不同的範圍和規模，要註意選擇不同的傳播方式和不同的產品。辦公樓、寫字樓、學校、住宅區主要利用網絡傳輸數據、資料和內部訪問，所以選用對稱模式的cable modem，這類產品使用方便，維護容易，價格低廉。如果網絡節點設計合理(500臺電視終端，200個數據用戶)，利用有線電視網絡，采用對稱傳輸方式建立企業內部通信平臺也是可行的。
3)電纜調制解調器的類型
隨著電纜調制解調器技術的發展，出現了許多類型。根據角度不同，大致可以分為以下幾類。
A.從傳輸方式來看，可分為雙向對稱傳輸和非對稱傳輸。
對稱傳輸速率2~4Mbit/s，最高傳輸速率可達10 mbit/s，非對稱傳輸下行速率30Mbit/s，上行速率500 kbit/s ~ 2.56 mbit/s。
B.從數據傳輸方向看，有單向和雙向。
C.從網絡通信的角度來看，調制解調器可以分為同步(* * *共享)和異步(交換)兩種模式。同步(* * *享受)類似於以太網，網絡用戶* * *享受同樣的帶寬。當用戶數量增加到壹定數量時，其速率急劇下降，碰撞增加，登錄網絡困難。異步(交換)ATM技術和非對稱傳輸正在成為電纜調制解調器技術的主流趨勢。
D.從接入角度來看，可分為個人有線調制解調器和寬帶有線調制解調器(多用戶)。寬帶電纜調制解調器可以具有橋的功能，並且可以訪問計算機局域網。
e從接口上看，可分為外置、內置、互動機頂盒。
外接線纜調制解調器的外接圖像盒是通過網卡連接到電腦上的，所以在連接線纜調制解調器之前需要給電腦加網卡，這也是外接線纜調制解調器的缺點。但好處是可以支持局域網上的多臺電腦同時上網。電纜調制解調器支持大多數操作系統和硬件平臺。內部電纜調制解調器是壹個PCI卡。這是最便宜的解決方案。但也帶來了不便。首先只能用於臺式電腦，MAC，筆記本電腦，但是接口卡需要不同的設計。由於技術或管理原因，有些國家根本無法使用內置電纜調制解調器。
交互式機頂盒的主要功能是在不改變頻率數量的情況下提供更多的電視頻道。通過使用數字電視編碼(DVB ),交互式機頂盒提供了壹個環路，使用戶可以在電視屏幕上直接訪問網絡和收發電子郵件。有線電視網絡上的加密，因為有線電視網絡屬於* * *資源，所以有線調制解調器需要具備加密解密功能。在加密數據時，電纜調制解調器對數據進行編碼和加擾，使黑客竊取數據不那麽容易。通過Inter傳輸數據時，本地電纜調制解調器對數據進行加密，CATV網絡服務器端的電纜調制解調器對數據進行解密後發送給Inter。而在接收數據時，則相反，有線電視網服務器端的有線調制解調器將數據加密後發送到有線網，再由本地電腦上的有線調制解調器將數據解密。與網景的Navigator和微軟的Inter Explorer的加密不同，cable modem只對有線電視網絡兩端的數據進行加密/解碼，數據經過Inter時不加密。
4)電纜調制解調器的標準
電纜調制解調器主要有兩種不同的標準。壹個是美國有線電視運營商成立的行業組織MCNS(Multimedia Cable Network System)起草的J112標準，由ITU批準。還有壹個是IEEE802.14，正在制定中。技術上，IEEE802.14比ITU-J112更先進。
5)電纜調制解調器的連接使用
電纜調制解調器比連接電話和計算機調制解調器的傳統電話線(標準雙絞線)稍微復雜壹些。最基本的有線電視網絡結構包括五個重要部分:前端設備、幹線系統、鄰區分配系統、入戶系統和終端設備。首先，您應該將電纜調制解調器連接到墻上的電視插孔，然後將電視和計算機連接到電纜調制解調器。有線電視網絡的另壹端是CMTS電纜調制解調器終端系統，它是網絡的前端。當然，安裝網卡時必須同時安裝TCP/IP協議。電話調制解調器通常連接到計算機的串行通信端口。近10年來，串口壹直是計算機的標準配置，但串口原本是用於低速通信，無法支持電纜調制解調器等高速設備。因此電纜調制解調器通過網絡適配器卡連接到計算機。網卡插入PCI、ISA或PCMCIA插槽中。網卡提供的速度比串口提供的速度快很多。
6)電纜調制解調器的工作原理
cable modem從下遊的模擬信號中抽取6MHz的頻帶，並將信號轉換成符合以太網協議的格式，從而實現與計算機的通信。用戶需要為他們的計算機配置以太網卡和相應的網卡驅動程序。同軸電纜中的6MHz頻帶用於提供數據通信。電視和電腦可以同時使用，互不影響。有線電視網絡的實際運行過程。射頻信號沿著用戶和前端之間的同軸電纜上行或下行。上行鏈路和下行鏈路信號* * *享受6MHz頻帶，但是被調制在不同的載波頻率上以避免相互幹擾。在壹般速率下，行為10Mbit/s，上行速率786 kbit/s，通信質量由上下行協議和相應的軟硬件配置來保證。
CATV前端在上行方向，cable modem接收來自計算機的數據包，轉換成模擬信號，傳輸到網絡前端設備。該設備負責分離數據信號，將信號轉換成數據包，並將其傳輸到內部服務器。同時，該設備還可以剝離語音(電話)信號，並將其發送到交換機。為了實現上述功能，需要將單向有線電視網絡改造成雙向光纖-同軸電纜混合網絡，以實現寬帶應用。除了前端設備和現有的下行信號放大器外，還需要在幹線上插入上行信號放大器。
國外發展狀況
利用cable modem在CATV混合光纜的同軸網絡上傳輸數據非常有吸引力，具有良好的發展前景。原因是這種方式成本低，頻率寬，是現有有線電視網絡寬帶技術發展的熱點。美國有50個實驗網絡，加州的Ahome網絡已經開始商業運營。1996在2月份舉辦的96Westernshow有線電視展上，有20家公司推出了cable modem產品。壹些大公司，如DEC、飛利浦等。，使用多家公司的產品進行系統集成服務，以HFC網絡為接入網的互聯網系統的OSS軟件也已經出現。總之，電纜調制解調器經過幾年的發展，已經進入實用階段。大多數為家庭用戶接入互聯網而開發的電纜調制解調器都是雙向不對稱的。壹般來說，下行占用NTSC 6MHz信道，使用64QAM調制傳輸速率高達30Mbit/s，而上行信道在5~40MHz頻段選擇幹擾較低的位置，占用1~2MHz帶寬，使用QPSK(或BPSK)調制提供500Kbit/s~2Mbit/s的傳輸速率。第壹代cable modem的標準大致是典型產品，如摩托羅拉的Cybersurfr cable modem，下行30Mbit/s，上行786Kbit/s(占用600kHz帶寬)。IBM推出了雙向有線在線系統。它的下行速率為30Mbit/s，上行速率為2.5 mbit/s，這種電纜調制解調器的輸入按照以太網協議連接用戶，輸出為ATM信號，可以通過前端的ATM交換機進行交換，解決了多個光節點交換數據的問題。上行噪聲是影響電纜調制解調器性能的主要因素。為此，除QPSK(BPSK)公司外，許多公司都在探索抗幹擾能力強的新調制方式，在這方面也有了新的突破。Terayon公司采用S-CDMA同步碼分多址方式取得了良好的效果。這種電纜數據可以在由8個光節點連接的30，000居民的社區中工作。據估計，第二代有線數據未來將采用新的上行調制方式，以增強其抗幹擾能力。
中國有線電視網絡公開* * *。
中國正在建設更大的HFC寬帶接入試驗網。863項目的通信主題還設置了全功能服務網絡的課題。中國數據廣播中心與中科院科建集團合資的廣通聯數據廣播網絡有限公司，主要從事推動有線調制解調器高速上網。
技術比較在從現有的窄帶接入技術向最終的光接入解決方案演進的過程中，會有很多至關重要的過渡技術，其中基於電話線的ADSL技術和基於有線電纜的Cable Modem技術最具潛力。
ADSL具有上下行速率不對稱的特點，因此其應用主要適用於為用戶提供互聯網服務和VOD點播服務，而不適用於本地網絡互聯服務。以“ADSL+ATM/以太網”的形式提供互聯網接入服務。用戶側配ADSL遠端設備，市話側配DSLAM(ADSL本地設備)，兩者用普通電話雙絞線連接。ADSL遠程設備為用戶PC提供以太網接口，DSLAM通過ATM或快速以太網與ISP連接。通過這個網絡，用戶可以實現寬帶上網。DSLAM可以放在ISP機房，通過接入網連接到ISP；也可以直接放在ISP機房，利用局域網直接與ISP接入平臺連接。利用ADSL提供VOD視頻點播服務，可以采用“ADSL+ATM”的模式。
Cable Modem也是壹種上下行帶寬不對稱的技術，適合提供互聯網接入和VOD服務。其中“HFC+Cable Modem+ Ethernet /ATM”可用於提供互聯網接入服務。市話局需要配備壹臺HFC頭端設備，通過ATM或快速以太網與互聯網連接，完成信號調制和混頻的功能。數據信號通過HFC傳輸到用戶家中，Cable Modem完成信號解碼和解調的功能，將數字信號通過以太網連接端口傳輸到PC機。另壹方面，Cable Modem接收來自PC的上行信號，經過編碼和調制後，通過HFC傳輸到前端設備。
ADSL和Cable Modem可以提供多種服務，並且都可以基本滿足寬帶服務的需求。ADSL在帶寬上低於Cable Modem，但使用Cable Modem和HFC組網時，在穩定性、可靠性、供電和運維體系等方面存在壹些問題。此外，由於其網絡線路帶寬為* * *，用戶達到壹定規模後實際上無法提供寬帶數據服務，用戶共享的帶寬非常有限。以下是筆者對這兩種技術的對比。
安全。因為所有Cable Modem用戶的信號都是在同壹根同軸電纜上傳輸的，所以存在被電纜竊聽的危險。解決竊聽問題，首先要保護好電纜，其次要了解線路初始化過程中建立的設定參數，這在技術上是很難解決的。ADSL不會有這個問題。
可靠性。由於CATV是樹形網絡，非常容易造成單點故障，如電纜損壞、放大器故障、發射機故障等，會造成整個節點上用戶業務的中斷。ADSL使用的是星型網絡，壹個ADSL設備的故障只會影響壹個用戶。
穩定。Cable Modem的早期用戶當然可以享受到非常優質的服務，因為在用戶數量較少的情況下，線路的帶寬和頻段非常充裕。但是，每個電纜調制解調器用戶都會增加噪聲，占用信道，降低可靠性，影響線路上現有用戶的服務質量。這將是電纜調制解調器亟待解決的問題。ADSL不受接入網用戶數量和業務量的影響。當然，如果DSLAM的出口帶寬小於所有用戶可能需要的總帶寬，高峰時會出現擁塞，但這個問題可以通過增加出口帶寬來解決。
兼容性。雖然Cable Modem和ADSL都出臺了技術規範和標準，但是不同廠商的產品仍然不兼容，給市場拓展帶來了壹定的困難。
網絡成本。在組網成本上，ADSL設備成本明顯高於Cable Modem，但後者只有在HFC改造完成後才能應用。帶寬。這顯然需要更換所有不合格的同軸電纜。同時，要實現雙向HFC，需要更換有線電視網絡中使用的單向放大器，這部分改造成本也相當高。