物理层的基本概念
物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流。
可以将物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性
- 机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列。
- 电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压范围。
- 功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压的意义。
- 过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
数据通信的基本知识
数据通信系统的模型
一个数据通信系统可以划分为三大部分，即源系统、传输系统和目的系统。
源系统一般包括以下两个部分：
- 源点：产生主要传输的数据
- 发送器：通常源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。
目的系统一般也包括以下两个部分：
- 接收器：接受系统传来的信号，并把它转换为能被目的设备处理的信息。
- 终点：从接收器获取传送来的数字比特流，然后把信息输出。
通信的目的是传送消息。数据是运送消息的实体。信号是数据的电气或电磁的表现。
信号可分为以下两大类：
- 模拟信号，或连续信号——代表消息的取值是连续的。
- 数字信号，或离散信号——代表消息的取值是离散的。
有关信道的几个概念
许多情况下，我们要使用信道这个词。信道和电路并不等同。信道一般都是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。因此，一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道。
从通信的双方信息的交互方式来看，可以有以下三种基本方式。
- 单向通信：又称单工通信，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
- 双向交替通信：又称半双工通信，即通信双方都可以发送信息，但不能同时发送。
- 双向同时通信：又称全双工通信，即通信的双方可以同时发送信息。
单向通信只需要一条信道，而双向通信则需要两条信道。
来自信源的信号通常称为基带信号。计算机输出的各种文字或图像文件都属于基带信号。基带信号往往有很多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信号并不能传输这种低频分量或直流分量。为了解决这一问题就要对基带信号进行调制。
调制可分为两大类
- 一类是仅仅对基带信号的波形进行变换，使它能够适应。变换后的信号仍是基带信号，这类调制称为基带调制。也成为编码。
- 另一类调制则需使用载波进行调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号，这样就能够更好地在模拟信号中传输。经过调制的信号称为带通信号，而使用载波的调制称为带通调制。
常用的编码方式
- 不归零制：正电平代表1，负点平代表0。
- 归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0。
- 曼彻斯特编码：位周期中心的向上跳代表0，位周期中心的向下跳代表1。
- 差分曼彻斯特码：每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表0，而位开始界面没有跳变代表1。
从信号波形中可以看出，曼彻斯特编码产生的信号频率不比归零制高。从同步能力来看，不归零制不能从信号波本身提取信号时钟频率（这叫没有自同步能力），而曼彻斯特码具有自同步能力。
基本的带通调制方法
- 调幅：即载波的振幅随基带数字信号而变化。
- 调频：即载波的频率随基带数字信号而变化。
- 调相：即载波的初始相位随基带数字信号变化而变化。
信道的极限容量
几十年来，通信领域的学者一直在努力寻找提高数据传输速率的途径。这个问题很复杂，因为任何实际的信道都不是理想的，都不可能以任意高的速率进行传送。
我们知道，数字通信的优点就是：虽然信号在信道上传输时会不可避免地产生失真，但在接收端只要我们从失真的波形中能够识别出原来的信号，那么这种失真对通信质量就没有影响。
例如，图2-4(a)表示信号通过实际的信道传输后虽然有失真，但在接收端还可识别并恢复出原来的码元。但图2~4(b)就不同了，这时信号的失真已很严重，在接收端无法识别码元是1还是0。码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，或噪声干扰越大，或传输媒体质量越差，在接收端的波形的失真就越严重。
从以上不难看出，对于频带宽度已确定的信道，如果信噪比不能再提高了，并且码元传输速率也达到了上限值，还可以通过编码的方法让每个码元携带更多的信息。
物理层下面的传输媒体
传输媒体也称为传输介质或传输媒介，它就是数据传输系统中在发收器和接收器间的物理通路。传输媒体可分为两大类，即导引型传输媒体（电磁波被导引沿着固体传播）和非导引型传输媒体（自由传输）。
导引型传输媒体
双绞线
双绞线也称为双扭线，是最古老但又是最常用的传输媒体。把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合(twist)起来就构成了双绞线。绞合可减少对相邻导线的电磁干扰。使用双绞线最多的地方就是到处都有的电话系统。几乎所有的电话都用双绞线连接到电话交换机。这段从用户电话机到交换机的双绞线称为用户线或用户环路(subscriberloop)。
通常将一定数量的这种双绞线捆成电缆，在其外面包上护套。模拟传输和数字传输都可以使用双绞线，其通信距离一般为几到十几公里。距离太长时就要加放大器以便将衰减了的信号放大到合适的数值(对于模拟传输)，或者加上中继器以便对失真了的数字信号进行整形(对于数字传输)。导线越粗，其通信距离就越远，但导线的价格也越高。在数字传输时，若传输速率为每秒几个兆比特，则传输距离可达几公里。由于双绞线的价格便宜且性能也不错，因此使用十分广泛。为了提高双绞线抗电磁干扰的能力，可以在双绞线的外面再加上一层用金属丝编织成的屏蔽层。这就是屏蔽双绞线，简称为STP (Shielded Twisted Pair)。它的价格当然比无屏蔽双绞线UTP (Unshielded Twisted Pair)要贵一些。图2-6是无屏蔽双绞线和屏蔽双绞线的示意图。
同轴电缆
同轴电缆由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞合线）、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层（也可以是单股的）以及保护塑料外层所组成（图2-7）。由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆具有很好的抗干扰特性，被广泛用于传输较高速率的数据。
在局域网发展的初期曾广泛地使用同轴电缆作为传输媒体。但随着技术的进步，在局域网领域基本上都釆用双绞线作为传输媒体。目前同轴电缆主要用在有线电视网的居民小区中。同轴电缆的带宽取决于电缆的质量。目前高质量的同轴电缆的带宽已接近1 GHz。
光缆
光纤通信就是利用光导纤维传递光脉冲进行通信。
光纤不仅具有通信容量大的优点，还有其他的一些优点
- 传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济。
- 抗雷电和电磁干扰性能好。
- 无串音干扰，保密性好，不易被窃听或截取数据。
- 体积小，重量轻。
非引导型传输媒体
前面介绍了三种导引型传输媒体。但是，若通信线路要通过一些高山或岛屿，有时就很难施工。即使是在城市中，挖开马路敷设电缆也不是一件很容易的事。当通信距离很远时，铺设电缆既昂贵又费时。但利用无线电波在自由空间的传播就可较快地实现多种通信。由于这种通信方式不使用上一节所介绍的各种导引型传输媒体，因此就将自由空间称为“非导引型传输媒体”。
特别要指出的是，由于信息技术的发展，社会各方面的节奏变快了。人们不仅要求能够在运动中进行电话通信(即移动电话通信)，而且还要求能够在运动中进行计算机数据通信(俗称上网)。因此在最近十几年无线电通信发展得特别快，因为利用无线信道进行信息的传输，是在运动中通信的唯一手段。
无线传输可使用的频段很广。从前面给出的图2-5可以看出，人们现在已经利用了好几个波段进行通信。紫外线和更高的波段目前还不能用于通信。图2-5的最下面一行还给出了ITU对波段取的正式名称。例如，LF波段的波长是从1 km到10 km (对应于30 kHz ~ 300kHz)。LF, MF和HF的中文名字分别是低频、中频(300 kHz〜3 MHz)和高频(3 MHz〜30MHz)。更高的频段中的V U, S和E分别对应于Veiy, Ultra, Super和Extremely,相应的频段的中文名字分别是甚高频(30 MHz~ 300 MHz)、特高频(300 MHz〜3 GHz)、超高频(3 GHz~30 GHz)和极高频(30 GHz〜300 GHz),最高的一个频段中的T是Tremendously,目前尚无标准译名。在低频LF的下面其实还有几个更低的频段，如甚低频VLF、特低频ULF、超低频SLF和极低频ELF等，因不用于一般的通信，故未画在图中。
短波通信(即高频通信)主要是靠电离层的反射。但电离层的不稳定所产生的衰落现象和电离层反射所产生的多径效应，使得短波信道的通信质量较差。因此，当必须使用短波无线电台传送数据时，一般都是低速传输，即速率为一个标准模拟话路传几十至几百比特/秒。只有在釆用复杂的调制解调技术后，才能使数据的传输速率达到几千比特/秒。
无线电微波通信在数据通信中占有重要地位。微波的频率范围为300 MHz-300 GHz(波长Im〜1mm)，但主要使用2〜40GHz的频率范围。微波在空间主要是直线传播。由于微波会穿透电离层而进入宇宙空间，因此它不像短波那样可以经电离层反射传播到地面上很远的地方。传统的微波通信主要有两种方式，即地面微波接力通信和卫星通信。
由于微波在空间是直线传播的，而地球表面是个曲面，因此其传播距离受到限制，一般只有50 km左右。但若采用100 m高的天线塔，则传播距离可增大到100 km。为实现远距离通信必须在一条微波通信信道的两个终端之间建立若干个中继站。中继站把前一站送来的信号经过放大后再发送到下一站，故称为“接力”。大多数长途电话业务使用4~6 GHz的频率范围。
微波接力通信可传输电话、电报、图像、数据等信息。其主要特点是：
- 微波波段频率很高，其频段范围也很宽，因此其通信信道的容量很大。
- 因为工业干扰和天电干扰的主要频谱成分比微波频率低得多，对微波通信的危害比对短波和米波(即甚高频)通信小得多，因而微波传输质量较高。
- 与相同容量和长度的电缆载波通信比较，微波接力通信建设投资少，见效快，易于跨越山区、江河。
当然，微波接力通信也存在如下的一些缺点：
- 相邻站之间必须直视(常称为视距LOS (Line Of Sight)),不能有障碍物。有时一个天线发射出的信号也会分成几条略有差别的路径到达接收天线，因而造成失真。
- 微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响。
- 与电缆通信系统比较，微波通信的隐蔽性和保密性较差。
- 对大量中继站的使用和维护要耗费较多的人力和物力。
卫星通信
一个特点：传播时延较大。在250－300ms之间，取270ms。
地面微波通信的传播时延为 3 µs/km；
同轴电缆传播时延为 5 µs/km。
信道复用技术
频分复用、分时复用和统计分时复用
复用(multiplexing)是通信技术中的基本概念。在计算机网络中的信道广泛地使用各种复用技术。下面对信道复用技术进行简单的介绍。
图2-13(a)表示A1、B1和C1分别使用一个单独的信道和A2、 B2和C2进行通信，总共需要三个信道。但如果在发送端使用一个复用器，就可以让大家合起来使用一个共享信道进行通信。在接收端再使用分用器，把合起来传输的信息分别送到相应的终点。图2-13(b)是复
用的示意图。当然复用要付出一定代价(共享信道由于带宽较大因而费用也较高，再加上复用器和分用器)。但如果复用的信道数量较大，那么在经济上还是合算的。
最基本的就是频分复用（FDM）和时分复用（TDM）。
频分复用最简单，用户在分配到一定的频带后，在通信的过程中始终都占用这个频带。可见频分复用的用户在同样的时间占用不同的带宽资源（这里的“带宽”指的是频率带宽而不是数据的发送速率）
而时分复用是将时间划分成一段段等长的时分复用帧（TDM帧），TDM信号也称为等时信号。每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙，每一个用户占用的时隙周期性出现。时分复用的用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。
分时复用更有利于数字信号的传输。
在使用频分复用时，若每一个用户占用的带宽不变，则当复用的用户数增加时，复用后的信道的总带宽就跟着变宽。例如，传统的电话通信每一个标准话路的带宽时4KHz，若有1000个用户进行频分复用，则复用后的带宽是4MHz。
在使用时分复用时，每一个时分复用帧的长度是不变的，若有1000个用户进行时分复用，时隙宽度的范围就非常窄。
在进行通信时，复用器和分用器是同时使用的。在分用器和复用器之间是用户共享的高速通道。
当使用时分复用系统传送数据时，由于计算机数据的突发性质，一个用户对已经分配到的子信道的利用率一般是不高的。当用户在某一段时间暂无数据传输时，那就只能让已经分配到手的子信道空闲着，而其他用户也无法使用这个暂时空闲的子信道。
图2-15说明了这一概念。这里假定 有4个用户A, B, C和D进行时分复用。复用器按A->B->C->D的顺序依次对用户的时 隙进行扫描，然后构成一个个时分复用帧。图中共画出了4个时分复用帧，每个时分复用帧 有4个时隙。请注意，在时分复用帧中，每一个用户所分配到的时隙长度缩短了，在本例 中，只有原来的1/4。可以看出，当某用户暂时无数据发送时，在时分复用帧中分配给该用户的时隙只能处于空闲状态，其他用户即使一直有数据要发送，也不能使用这些空闲的时 隙。这就导致复用后的信道利用率不高。
统计时分复用STDM (Statistic TDM)是一种改进的时分复用，它能明显地提高信道的利
用率。集中器(concentrator)常使用这种统计时分复用。图2-16是统计时分复用的原理图。一
个使用统计时分复用的集中器连接4个低速用户，然后将它们的数据集中起来通过高速线路
发送到一个远地计算机。
集中器常使用这种统计时分复用。
统计时分复用使用STDM帧来传送复用的数据。但每一个STDM帧中的时隙数小于连接在集中器上的用户数。各用户有了数据就随时发往集中器的输入缓存，然后集中器按顺序依次扫描输入缓存，把缓存中的输入数据放入STDM帧中。没有数据的缓存就跳过去，当一个帧满了就发送出去。
STDM帧不是固定的分配时隙。因此统计时分复用可以提高线路的利用率，假定所有用户都在不间断的向集中器发送数据，那么集中器肯定无法应付，它内部设置的缓存都将溢出。所以集中器能正常工作的前提是假定各用户都是间歇地工作。
在输出线路上，某一用户所占的时隙并不是周期性地出现，因此统计复用又称异步时分复用。
由于STDM帧中的时隙并不是固定分配给某一个用户，因此在每个时隙中还必须有用户的地址信息，这是不可避免的开销。
波分复用
波分复用WDM就是光的频分复用。现在人们用传统的波载电话的频分复用的概念，就能做到使用一根光纤来同时传输多个频率很接近的光载波信号。这样就能使光纤的传输能力成倍地提高。由于光载波的频率很高，因此习惯上用波长而不是频率来表示所用的光载波。这样就得出了波分复用这一词。现在已经能在一根光线上复用几十路或更多路数的光载波信号。于是就使用了密集波分复用DWDM这一名词。
例如，每一路的数据率是40Gbit/s，使用了DWDM后，如果在一根光纤上复用了64路，就能获得2.56Tbit/s的数据率。
图2-17表示8路传输速率均为2.5 Gbit/s的光载波（其波长均为1310 nm）。经光的调 制后，分别将波长变换到15541557 nm，每个光载波相隔1nm。（这里只是为了说明问题 的方便。实际上，对于密集波分复用，光载波的间隔一般是0.8或1.6 nm。）这8个波长很 接近的光载波经过光复用器（波分复用的复用器又称为合波器）后，就在一根光纤中传输。 因此，在一根光纤上数据传输的总速率就达到了 8 x 2.5 Gbit/s = 20 Gbit/so但光信号传输了 一段距离后就会衰减，因此对衰减了的光信号必须进行放大才能继续传输。现在已经有了很 好的推饵光纤放大器EDFA （Erbium Doped Fiber Amplifier）。它是一种光放大器，不需要像 以前那样复杂，先把光信号转换成电信号，经过电放大器放大后，再转换成为光信号。 EDFA不需要进行光电转换而直接对光信号进行放大，并且在1550 nm波长附近有35 nm （即4.2THZ）频带范围提供较均匀的、最高可达40~50dB的增益。两个光纤放大器之间的 光缆线路长度可达120 km,而光复用器和光分用器（波分复用的分用器又称为分波器）之 间的无光电转换的距离可达600km （只需放入4个EDFA光纤放大器）。
码分复用
码分复用CDM是另一种共享信道的方法。实际上，更常用的名词时码分多址CDMA。每个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此各用户之间不会造成干扰。码分复用最初用于军事，因为这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。
在CDMA中，每一个比特时间再划分为m个短的间隔，称为码片(chip)。通常m的值 是64或128。在下面的原理性说明中，为了画图简单起见，我们设m为8。
使用CDMA的每一个站被指派一个唯―的mbit码片序列(chip sequence)。一个站如果 要发送比特1，则发送它自己的m bit码片序列。如果要发送比特0,则发送该码片序列的 二进制反码。例如，指派给S站的8 bit码片序列是OOOllOllo当S发送比特1时，它就发 送序列00011011,而当S发送比特0时，就发送11100100。为了方便，我们按惯例将码片 中的0写为-1,将1写为+1。因此S站的码片序列是(-1 -1-1+1+1 _1+1+1)。
现假定S站要发送信息的数据率为b bit/s。由于每一个比特要转换成m个比特的码 片，因此S站实际上发送的数据率提高到mb bit/s，同时S站所占用的频带宽度也提高到原 来数值的m倍。这种通信方式是扩频(spread spectrum)通信中的一种。扩频通信通常有两大 类。一种是直接序列扩频DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)，如上面讲的使用码片序 列就是这一类。另一种是跳频扩频 FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum)。
CDMA系统的一个重要特点就是这种体制给每一个站分配的码片序列不仅必须各不相 同，并且还必须互相正交(orthogonal)。在实用的系统中是使用伪随机码序列。
数字传输系统
早期的数字传输系统存在着许多缺点，其中最主要的是以下两个：
- 速度标准不统一
- 不是同步传输
为了解决上述问题，美国在1988年推出了一个传输标准，叫做同步光纤网SONET。
整个同步网络的各级时钟都是来自于一个非常精准的主时钟。
SONET为光纤传输定义了同步传输的线路的等级结构，其传输速率以51.84Mbit/s为基础。大约对应了T3/E3的传输速率，此速率对电信号称为第1级同步传送信号，即STS-1：对光信号则称为第1级光载波，即OC-1.现已定义了从51.84Mbit/s一直到9953.289Mbit/s的标准。
ITU-T以美国标准SONET为基础，制定了国际标准同步数字系列SDH。一般可认为SDH和SONET是同义词，但其主要的不同点是：SDH的基本速率为155.52Mbit/s，称为第一级同步传递模块，即STM-1，相当于SONET体系中的OC-3速率。
表2-2为SONET和SDH的比较。
SDH/SONET标准的意义
- 使不同的数字传输体制在STM-1等级上获得了统一。
- 第一次真正实现了数字传输体制上的世界标准。
- 已成为公认的第一代理想的传输网体制。
- SDH标准也适合与微波和卫星传输的技术体制。
宽带接入技术
用户要连入互联网，必须先连接到某个ISP，以获得上网所需的IP地址。
在互联网的发展初期，用户都是利用电话的用户线通过调制解调器连接到ISP的，电话用户线接入到互联网的速率最高仅达到56 kbit/s。
美国联邦通信委员会FCC原来认为只要双向速率之和超过200 kbit/s 就是宽带。但 2015 年重新定义为：
- 宽带下行速率要达到 25 Mbit/s
- 宽带上行速率要达到 3 Mbit/s
从宽带接入媒体来看，可以划分为两大类
- 有线宽带接入
- 无线宽带接入
ADSL技术
非对称数字用户线 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) 技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。
标准模拟电话信号的频带被限制在 300~3400 Hz 的范围内，但用户线本身实际可通过的信号频率仍然超过 1 MHz。
ADSL 技术就把 0~4 kHz 低端频谱留给传统电话使用，而把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。
DSL 就是数字用户线 (Digital Subscriber Line) 的缩写。
ADSL 的传输距离取决于数据率和用户线的线径（用户线越细，信号传输时的衰减就越大）。
DSL 所能得到的最高数据传输速率与实际的用户线上的信噪比密切相关。
例如：0.5 毫米线径的用户线，传输速率为 1.5~2.0 Mbit/s 时可传送5.5公里，但当传输速率提高到 6.1 Mbit/s 时，传输距离就缩短为 3.7 公里。如果把用户线的线径减小到 0.4 毫米，那么在 6.1 Mbit/s 的传输速率下就只能传送 2.7 公里。
ADSL的特点
- 上行和下行带宽做成不对称的。上行指从用户到 ISP，而下行指从 ISP 到用户。
- ADSL 在用户线（铜线）的两端各安装一个 ADSL 调制解调器。
我国目前采用的方案是离散多音调 DMT (Discrete Multi-Tone)调制技术。这里的“多音调”就是“多载波”或“多子信道”的意思。
DMT 调制技术采用频分复用的方法，把 40 kHz 以上一直到 1.1 MHz 的高端频谱划分为许多子信道，其中 25 个子信道用于上行信道，而 249 个子信道用于下行信道，并使用不同的载波进行数字调制。这种做法相当于在一对用户线上使用许多小的调制解调器并行地传送数据。
由于用户线的具体条件往往相差很大（距离、线径、受到相邻用户线的干扰程度等都不同），因此 ADSL 采用自适应调制技术使用户线能够传送尽可能高的数据率。
当 ADSL 启动时，用户线两端的 ADSL 调制解调器就测试可用的频率、各子信道受到的干扰情况，以及在每一个频率上测试信号的传输质量。这样就可以使用ADSL能够选择的调制方案以尽可能获得更高的数据率。
ADSL 不能保证固定的数据率。对于质量很差的用户线甚至无法开通 ADSL。
基于ADSL的接入网由以下三部分组成：数字用户接入复用器，用户线和用户家中的一些设施。
数字用户复用器包括许多ADSL调制调节器。ADSL调制调节器又称为接入端单元ATU。
ADSL最大的好处就是可以利用现有电话网中的用户线，而不需要重新布线。
ADSl借助于在用户线的两端安装的ADSL调制器对数字信号进行了调制，使得调制后的数字信号的频谱更适合在原来的用户线上传输。用户线本身并没有变化。
第二代ADSL改进的地方主要是：
- 通过提高调制效率得到了更高的数据率。ADSL2 要求至少应支持下行 8 Mbit/s、上行 800 kbit/s的速率。ADSL2+ 则将频谱范围从 1.1 MHz 扩展至 2.2 MHz，下行速率可达 16 Mbit/s（最大传输速率可达 25 Mbit/s），而上行速率可达 800 kbit/s。
- 采用了无缝速率自适应技术 SRA (Seamless Rate Adaptation)，可在运营中不中断通信和不产生误码的情况下，自适应地调整数据率。
- 改善了线路质量评测和故障定位功能，这对提高网络的运行维护水平具有非常重要的意义。
光纤同轴混合网（HFC网）
HFC (Hybrid Fiber Coax) 网是在目前覆盖面很广的有线电视网 CATV 的基础上开发的一种居民宽带接入网。HFC 网除可传送电视节目外，还提供电话、数据和其他宽带交互型业务。最早的有线电视网是树形拓扑结构的同轴电缆网络，它采用模拟技术的频分复用对电视节目进行单向传输。HFC 网对有线电视网进行了改造。
HFC 网将原 CATV 网中的同轴电缆主干部分改换为光纤，并使用模拟光纤技术。
模拟光纤从头端连接到光纤结点 (fiber node)，即光分配结点 ODN (Optical Distribution Node)。在光纤结点光信号被转换为电信号，然后通过同轴电缆传送到用户家庭。
HFC 网具有双向传输功能，扩展了传输频带。
设备连接在同轴电缆和用户的电视机之间。但为了使用户能够利用HFC网接入到互联网，以及在上行信道中传送交互数字电视所需的一些信息，我们还需要增加一个为HFC网使用的调制解调器，它又称为电缆调制解调器(cable modem)。电缆调制解调器可以做成一个单独的设备(类似于ADSL的调制解调器)，也可以做成内置式的，安装在电视机的机顶盒里面。用户只要把自己的计算机连接到电缆调制解调器，就可方便地上网了。
电缆调制解调器最大的特点就是传输速率高。
- 下行速率一般在 3 ~ 10 Mbit/s之间，最高可达 30 Mbit/s。
- 上行速率一般为 0.2 ~ 2 Mbit/s，最高可达 10 Mbit/s。
电缆调制解调器比在普通电话线上使用的调制解调器要复杂得多，并且不是成对使用，而是只安装在用户端。
FTTx技术
FTTx 是一种实现宽带居民接入网的方案，代表多种宽带光纤接入方式。
FTTx 表示 Fiber To The…（光纤到…），例如：
- 光纤到户 FTTH (Fiber To The Home)：光纤一直铺设到用户家庭，可能是居民接入网最后的解决方法。
- 光纤到大楼 FTTB (Fiber To The Building)：光纤进入大楼后就转换为电信号，然后用电缆或双绞线分配到各用户。
- 光纤到路边 FTTC (Fiber To The Curb)：光纤铺到路边，从路边到各用户可使用星形结构双绞线作为传输媒体。
其实，现在信号在陆地上长距离的传输，基本上都已经实现了光纤化。在前面所介绍 的ADSL和HFC宽带接入方式中，用于远距离的传输媒体也早都使用了光缆。只是到了临 近用户家庭的地方，才转为铜缆(电话的用户线和同轴电缆)。我们知道，一个家庭用户远 远用不了一根光纤的通信容量。为了有效地利用光纤资源，在光纤干线和广大用户之间，还 需要铺设一段中间的转换装置即光配线网ODN (Optical Distribution Network)，使得数十个 家庭用户能够共享一根光纤干线。图2-25是现在广泛使用的无源光配线网的示意图。“无 源”表明在光配线网中无须配备电源，因此基本上不用维护，其长期运营成本和管理成本都 很低。无源的光配线网常称为无源光网络PON (Passive Optical Network)。
