1.共用天線電視
有線電視系統最初包括以下幾個部分：一個大天線，一般放在山頂上，一般將電視訊號從空中接收下來；一個放大器，也成為頭端，它可以加強訊號；一根同軸電纜，它將電視訊號送到使用者住宅。如圖。早期階段有線電視稱為共用天線電視。在這樣的系統中，訊號傳輸是單向的，從頭端傳輸到使用者處。

2.線纜上的Internet

• 隨著電視系統的發展，電纜已經被替換成光纖。如果一個系統中長距離使用的是光纖，連線到家庭的是同軸電纜，則這樣的系統稱為混合光纖電纜（HFC）系統。系統的光學部分和電子部分的介面是光電轉換器，稱為光纖節點。因為光纖的頻寬遠超同軸電纜的頻寬，所以一個光纖節點可以連線多個同軸電纜。圖中a顯示了一個HFC系統的一部分。
• 有線電視運營希望進入Internet接入業務，也想涉及電話業務。有線電視裝置和電話裝置技術上的差異對如何實現上述目標有很大影響。一方面，系統中所有的單向放大器必須替換成雙向放大器，才能支援上行流和下行流的傳輸。早期線纜上的Internet利用有線電視網路進行下行流的傳輸，而通過電話網路的撥號進行上行流的傳輸。然而，圖a所示的HFC系統和圖b所示的電話系統之間還存在一個難以克服的差異：在有線電視系統的下游鄰居中，許多使用者共享一根同軸電纜；而在電話系統中，每個住宅都有自己專用的本地迴路。當這根同軸電纜被用於電視廣播時，這種共享是自然的，但是用作Internet接入時，如果一個使用者想要下載一個非常大的檔案，則他很有可能將其他使用者的潛在頻寬都拿過來使用了，電話系統則沒有這個特點。另一方面，同軸電纜的頻寬遠高於雙絞線的頻寬，如果鄰居不在上網或者不常使用網路，那就能很幸運地擁有很大的頻寬。有線電視行業解決這個問題的方法是將長的電纜分解開，然後將每一段直接連線到光纖節點上，現在一根典型的電纜上通常有500~2000戶家庭。

3.頻譜分配

• 有線電視行業採用頻分多路複用讓電視和Internet在同一根電纜上共存。在北美，有線電視訊道通常佔用54~550MHz範圍（除了88~108MHz用於FM無線電臺以外）。這些電視訊道都是6MHz寬，其中包括保護頻段。在歐洲，低端通常在65MHz，由於PAL（一種電視廣播制式）和SECAM（一種彩色電視制式）所要求的解析度較高，所以每個頻道使用7~8MHz寬；除此之外，在其他方面分配方案非常相似。頻帶較低的部分並未使用，5~42MHz頻段引入上行流通道，使用高階頻率作為下行訊號。電纜的頻譜如圖所示。
• 由於電視訊號全部是下行的，所以上行流放大器可以僅工作在5~42MHz區域範圍內，下行流放大器僅工作在54MHz以上。如電話公司一樣，有線電視運營商通常使用更多的頻段分配給下行流，以滿足大多使用者的需求。

4.線纜調變解調器

• 有線電視電纜接入Internet需要一個線纜調變解調器，這是一個具有兩個介面的裝置：一個介面連線計算機，另一個介面連線有線電視網路。在有線電視接入Internet的早期，每個運營商都有自己專用的線纜調變解調器，後來出現了一個標準，稱為線纜資料服務介面規範（DOCSIS）。DOCSIS1.0於1997年問世，很快就被2001年的DOCSIS2.0所取代，該版本增加了上行流速率以便提供更好的對稱服務（如IP電話）。這些標準的歐洲版本稱為EuroDOCSIS。
• 調變解調器與計算機的介面非常簡單，通常是乙太網，偶爾是USB。另一端要複雜一些，因為它要採用FDM、TDM、和CDMA這全部的複用技術來完成使用者對線路頻寬的複用。當插上線路調變解調器並接通電源後，它就掃描下行流通道，尋找一個特殊的資料包；該資料包有頭端定期傳送，頭端通過它向剛剛上線的調變解調器提供系統引數。新的調變解調器找到該資料包後，就在某個上行通道中宣佈自己的存在。頭端立即做出響應，為新的調變解調器分配上行和下行通道。以後，如果頭端認為有必要的話，這些上行和下行通道的分配方案還可以改變。
• 6MHz或8MHz通道的使用屬於FDM部分。每個線纜調變解調器在一個上行流通道和一個下行流通道上傳送資料，如果採用DOCSIS3.0則在多個通道上傳送資料。通常的方案是針對每個6MHz（或8MHz）下行通道採用QAM-64（正交調幅）調製方法；如果通道質量超級好，還可以採用QAM-256調製方法。在6MHz通道採用QAM-64調製方法，可以獲得36Mbps的資料率。去掉開銷，剩餘網路的有效載荷高達39Mbps。歐洲的地區能獲得的有效載荷大概是這個數字的1/3。
• 對於上行流，因為系統最初不是為資料通訊設計的因而存在較多的RF噪聲（射頻噪聲），並且噪聲來自多個往頭端傳送的使用者，所以要採用更為保守方案。保守方案可以從QPSK到QAM-128這些複雜性不同的方案中選出，這些方案的一個共性是都把一些符號用作差錯保護，並且採用了網路編碼調製（TCM）。上行流中的每個符號攜帶較少的位元，上行和下行速率之間的不對稱性遠超過上圖圖示。然後多個使用者以TDM方式來共享上行流的頻寬。時間被細分為迷你槽，不同的使用者在不同的迷你槽中傳送。為了能夠工作，調變解調器必須確定它離頭端有多遠的距離：具體做法是先發送一個特殊的資料包，再看需要多長時間才能得到應答，這個過程稱為測距，測距有助於調變解調器獲得正確的訪問時機。在頭端接收訊號時，每個上行資料包的抵達時間必須符合一個或多個連續的迷你槽。頭端週期性地宣佈新一輪迷你槽的開始，由於沿著電纜傳播的時間並不相同，因而所有的調變解調器不可能同時聽到頭端的發令槍響，通過測距，每個調變解調器就可以計算出第一個迷你槽真正開始的時間，迷你槽的長度與網路有關，典型的有效載荷長為8個位元組。
• 在初始化過程中，頭端為每個調變解調器分配一個迷你槽，用來請求上行流通道的頻寬。當一臺計算機想要傳送資料包時，它將資料包傳輸給調變解調器；然後調變解調器為該資料包請求一定數量的迷你槽。如果該請求被頭端接受，則頭端通過下行通道傳送一個確認，告訴該調變解調器已經為它的資料包保留了哪些迷你槽。然後在所分配的迷你槽開始時，該資料包就可被髮送出去。如果還有其他資料包要傳送，則可以利用頭部的一個欄位來請求。
• 作為一項規則，多個調變解調器將被分配在同一個迷你槽中，從而產生了競爭。針對這種競爭存在兩種不同的可能性。第一個方案是多個使用者利用CDMA來共享迷你槽；這樣就解決了競爭問題，因為擁有各自CDMA碼片序列的所有使用者可以在統一時間傳送，雖然速率會降低。第二個方案是不用CDMA，由於在頭端產生衝突，相應的請求得不到確認，在這種情況下，調變解調器等待一個時間後再次嘗試，每次失敗後，等待再次確認的時間增加一倍。
• 下行通道的管理與上行通道不同。首先，下行通道只有一個傳送者（頭端），所以不會發生競爭，因此不需要迷你槽，實際上上下通道只是一個時分統計多路複用。其次，下行流量通常遠遠大於上行流量，所以下行通道使用了204個位元組的固定資料包長度。在這些位元組中，包含了Reed-Solomon糾錯碼和其他一些開銷，留給使用者的有效載荷只有184個位元組。之所以選擇這些數字，是考慮到與MPEG-2數字電視保持相容，電視通道和下行資料通道使用了相同的格式化方法。從邏輯上講，連線如圖所示。

5.ADSL與有線電視電纜

• ADSL與有線電視電纜哪個更好？答案取決於具體情況。在骨幹網上，兩者都使用了光纖，但在網路邊緣它們使用了不同的介質：有線電纜使用了同軸電纜，而ADSL使用了雙絞線。理論上來講，同軸電纜的容量超過雙絞線幾百倍。然而，有線電視電纜的全部容量並不能被資料使用者使用，因為大部分頻寬被浪費在諸如電視節目這樣的無關素材上。
• 有線電視運營商很難就有效容量一概而論，ADSL運營商可以明確宣告頻寬（例如下行流量1Mbps，上行流量256kbps），而且通常也可以達到其宣告的80％。有線電視運營商可能人為地給每個使用者設定一個頻寬上限，以便幫助他們確定預期的效能，但它們卻無法做出任何頻寬保證，因為有效容量取決於當前有多少人連線在同一段電纜上，有時候它可能比ADSL好，有時候不如ADSL。上一分鐘有很好的服務並不能保證下一分鐘還能得到同樣好的服務，因為鎮上的那個最大頻寬黑洞可能剛剛打開了他的計算機。
• ADSL贏得了更多的使用者，新增加的使用者對原來的使用者幾乎沒有影響，因為每個使用者都有自己的專用連線。在有線電視網路中，當申請Internet服務的使用者越來越多時，原有使用者的效能就會下降。唯一的解決辦法就是運營商將繁忙的電纜拆分成多段，然後將每一段直接連線到光纖節點上，不可避免地耗財耗時。
• 有線電視電纜系統如行動電話系統一樣，都有一個共享的通道。一群使用者共享固定數量的頻寬，我們將這群使用者稱為使用者伴侶。，對於相對平滑的語音流量，行動電話系統利用FDM和TDM把頻寬硬性劃分成固定大小的塊，然後分配給當前的活躍使用者；對於資料流量，因為這群資料使用者經常會空閒，為它們保留的頻寬就被浪費了，這種硬性劃分非常低效。至於有線電纜，採用了一種更為動態的方法來分配共享頻寬。
• ADSL作為一種點到點的傳輸介質，本質上比有線電視電纜安全得多。任何有線電視使用者都可以很容易地讀取同一根電纜上傳輸的所有資料包。出於這個原因，任何正規的有線電視運營商都會對這兩個方向上的所有流量進行加密。電話系統一般比有線電視系統更加可靠，例如它有備份電源，即使停電了它還能繼續工作；而在有線電視系統中，如果沿途任何一個放大器的電源斷了，則所有位於它下游的使用者立即就會被中斷連線。最後，絕大多數ADSL運營商都允許使用者選擇ISP；但是對於有線電視運營商就不一定了。總而言之，兩者的相同性多於差異性。

物理層總結

• 物理層是所有網路的基礎。物理性質給所有通道加了兩個根本限制（尼奎斯特和夏農定理），這些限制決定了它們的頻寬。
• 傳輸介質可以是引導的或非引導的。主要的引導性介質有雙絞線、同軸電纜和光纖。非引導介質包括地面無線電、微波、紅外線、通過空氣傳輸的鐳射和衛星。
• 數字調製方式可以通過引導性和非引導性介質上的模擬訊號來發送位元。線性編碼以基帶的方式執行，通過調節載波的振幅、頻率和相位資訊把訊號放置到一個通帶上。通道可以時分、頻分和碼分複用的方式被多個使用者共享。
• 大多數廣域網的關鍵因素是電話系統。電話系統的主要元件有本地迴路、中繼線和交換機。ADSL在本地迴路上可提供高達40Mbps的資料率，具體做法是將本地迴路分割成許多個可同時執行的子載波。這樣的速度遠遠超過了電話調變解調器的速度。PON將光纖引入住戶，可提供比ADSL還要高的接入速率。中繼線傳送數字資訊，用WDM（波分複用）對光纖進行多路複用就可以在其上提供許多條高容量鏈路，同時通過TDM使得許多使用者共享每條高速鏈路。電路交換和包交換都很重要。
• 行動電話廣泛應用於語音通訊和資料通訊。它們已經經歷了三代（現在是四代，5G時代來臨）。第一代是模擬的，由AMPS主宰。第二代2G是數字化，GSM主宰。第三代3G是數字的並且以CDMA為基礎，現在部署的有WCDMA和CDMA2000。
• 另一種網路接入系統是有線電視系統。它已逐漸從同軸電纜變為混合光纖同軸電纜，從單純的電視演進為電視和Internet。它的潛在頻寬很高，但實際頻寬主要取決於其他使用者，因為它是共享式的。