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电缆调制解调器的工作原理
可能认为电视频道会占据有线电缆相当大的电路“空间”或带宽。事实上,在有线电缆中,每个电视信号都分配有一个6兆赫兹(MHz)的信道。而用于传输有线电视信号的同轴电缆可以传输好几百兆赫兹的信号,足够您收看各种频道和其他内容。
在有线电视系统中,系统为每个频道的信号都分配了6MHz的电缆可用带宽,然后将电缆铺设到您家中。在某些系统中,同轴电缆是用于传输信号的唯一介质。而另外一些系统则采用光纤电缆,光纤电缆从有线电视公司接入邻近地区或其他区域。然后用同轴电缆接替光纤电缆,将信号传输给各个家庭。
电缆调制解调器既可以存在于计算机的内部,也可以存在于计算机的外部。有时候,它包含在有线电视机顶盒中,您只需添加键盘和鼠标就可以访问互联网。事实上,如果您的有线电视系统已升级为数字有线电视,则不管是否通过CATV连接访问互联网,您都可以使用有线电视公司提供的新机顶盒连接到互联网。不管外观怎样,所有电缆调制解调器都包含某些主要组件:
调谐器
解调器
调制器
介质访问控制(Media Access Control, MAC)装置
微处理器
当有线电视公司提供通过电缆访问互联网这项服务时,也可以使用同一电缆来传输互联网信息,这是因为电缆调制解调器系统将下行数据(从互联网送往单个计算机的数据)输入一个6MHz信道。在电缆中,这些数据看起来就像是一个电视频道。因此,互联网下行数据所占据的电缆空间与单个节目频道占据的空间相同。上行数据(从单个计算机送回互联网的数据)所需电缆带宽则更少,只有2MHz,这是因为我们认为大多数人下载的信息要比上载的多得多。
在有线电视系统中传输上行和下行数据需要以下两种设备:客户这一端的电缆调制解调器和有线电视提供商这一端的电缆调制解调器终端系统(Cable Modem Termination System, CMTS)。人们正是在这两种设备之间构建起了所有计算机网络,并制定了通过有线电视访问互联网的安全规则和管理措施。
调谐器连接着有线电视插头,有时候还附加有用于分离互联网数据信道和普通CATV节目信道的分线器。由于互联网数据通过未使用的有线电缆信道传输进来,因而调谐器只需接收经调制的数字信号然后将其传输给解调器。
在某些系统中,调谐器包含双工器,它使调谐器可使用一组频率(通常在42-850MHz之间)来进行下行通信,使用另一组频率(通常在5-42MHz之间)来传输上行数据。其他系统(通常是信道容量更加有限的系统)则使用电缆调制解调调谐器来传输下行数据并使用拨号电话调制解调器来进行上行通信。不管是哪种系统,调谐器在收到信号后都会将信号传输到解调器。
最普通的解调器有四种功能。正交幅度调制解调器(Quadrature Amplitude Modulation, QAM)接收通过改变波的幅度和相位来对信息进行编码的射频信号,然后将其转变为可由模拟-数字(Analog-to-Digital, A/D)转换器处理的简单信号。A/D转换器接收这些电压不同的信号,然后将其转化为由1和0组成的数字序列。接着,纠错模块按照已知标准对收到的信息进行检查,以便可以找到并解决传输中出现的问题。在大多数情况下,网络帧或数据组为MPEG格式,因此往往使用MPEG同步器来确保数据组符合标准且顺序正确。