Кабельные модемы

Рисунок 15.

Подавляющее большинство пользователей до сих пор используют для доступа в интернет модем и коммутируемые телефонные линии, т.е. технологию, которая появилась еще на заре развития персональных компьютеров. Между тем, все большее распространение получают другие виды связи, более быстрые, более надежные, и, что наиболее важно, не лимитированные по времени. О распространенности таких технологий, говорит хотя бы тот факт, что кабельные модемы планируют встраивать даже в игровые консоли, например в нашумевший X-Box от Microsoft. Нашим пользователям остается только с завистью взирать на них, читая их жалобы вроде «скорость скачивания 40 килобайт в секунду, это мало, много, или нормально?», и ждать, когда же инфраструктура каналов связи у нас поднимется до такого уровня, что подобная связь станет и нашей реальностью, причем без сумасшедших затрат. Между тем, каналы связи которые с легкостью могут быть использованы для доступа в интернет на скоростях порядка десятка мегабит в секунду, и даже быстрее, уже давно существуют во многих российских городах. Это сети кабельного телевидения.

Основной принцип лежащий в основе этой технологии прост - кабеля которые используются для передачи телевизионного сигнала способны работать с гораздо большим спектром частот, чем необходимо для телевидения. Эти незадействованные частоты и могут быть использованы для передачи компьютерных данных.

Рассмотрим конкретную реализацию этой технологии, на примере сети кабельного телевидения "Balticum TV" Клайпеда, Литва. Для предоставления услуг интернет по сети кабельного телевидения, в нашем случае было выбрано оборудование производства Bay Networks, из серии LANCity. Из дополнительного оборудования, несвойственного обычным сетям кабельного телевидения, необходимо только одно LСe устройство (Integrated Headend Node), которое устанвливается на центральной станции, и кабельные модемы у каждого из клиентов. С целью снижения первоначальных затрат на оборудование, на головной станции "Balticum TV" вместо полноценного LСe устройства установлен модифицированый LCb модем, который обычно используется для предоставления доступа к LCe устройству рабочей группе. В нашем случае, он доработан так, что сам является LCe устройсвом, и способен обслуживать 512 клиентских модемов. Само собой, с ростом сети LCb модем может быть заменен на полноценное LСe устройство, без какой либо доработки всей остальной сети. Кабельные модемы составляют основу любой подобной сети, поэтому будет полезно остановится на их поподробнее. В Северной Америке подобные технологии развивались довольно давно, и видов кабельных модемов разработано множество. Но, несмотря на обилие стандартов и разнообразие моделей, зачастую абсолютно несовместимых друг с другом, большинство телевизионых кабельных модемов имеют одинаковую структуру, представленную на схеме:

В том, или ином виде, эти блоки можно встретить в любом модеме, который предназначен для работы с сетями кабельного телевидения. Каждый из них выполняет свои задачи.

Tuner. Служит для непосредственного приема и посылки сигнала. Именно через tuner кабельный модем и подключается к телевизионому кабелю.

Demodulator. Получает сигнал с tuner’a, и «расшифровывает» его в понятный для компьютера вид. Кроме этого, иногда он отвечает еще за ряд функций, например за контроль ошибок.

Burst modulator. Выполняет функции обратные демодулятору, переводит данные получаемые с компьютера в формат, который может быть передан тюнером по телевизионому кабелю.

MAC. Media Access Control, механизм контроля доступа данных. Этот блок выполняет несколько важных функций, регулирует скорость работы всего модема, компенсирует временные задержки, что очень важно, в связи с большой длиной кабельных отрезков, которые могут быть использованы в сети кабельного телевидения, компенсирует потери сигнала, занимается перенаправлением сигнала нужному потребителю, определяет диапазон частот, который используется для передачи и приема.

Interface. Интерфейс, который непосредственно соединяет кабельный модем и компьютер. Для разных моделей и производителей может быть различным. Обычно, это PCI или ISA шина, для внутрених моделей, или Ethernet для внешних моделей. В последнее время появились USB модели.

Для работы MAC необходимо иметь определенную вычислительную мощь. Во внутрених моделях эту функцию обычно возлагают на CPU компьютера, по принципам схожим с работой обычных WinModem’мов. Для внешних кабельных модемов, с Ethernet интерфейсом приходится встраивать процессор в сам модем. Как правило это один из RISC процессоров доступных на рынке, наиболее популярным из них является процессоры Motorola, из PowerPC серии.

Как я уже говорил, существует множество моделей и стандартов, зачастую несовместимых друг с другом. Так не могло продолжаться долго, и были предприняты попытки стандартизировать подобное оборудование, что бы сделать возможным использование в одной сети оборудование различных производителей, что способно еще удешевить подобные системы. Наиболее многообещающими стандартами на сегодняшний день являются DOCSIS 1.x и его клон Euro-DOCSIS, и конкурирующий стандарт DVR-RC.

Как видно из таблицы, все эти стандарты предусматривают разную скорость, для передачи и приема, что оправдано, во многих случаях. Кроме этого, DOCSIS имеет прямую поддержку IP протокола, с нефиксированной длиной пакетов. DVR-RC, в свою очередь, для передачи IP пакетов использует ATM Cell transport, то есть, IP пакет сначала переводится в формат ATM, который и передается по кабелю. На другой, стороне, производится обратный процесс. Фиксированый размер ATM пакетов, не позволяет работать таким службам, как Voice over IP (передача голосовой и видеоинформации), недостаток которого лишен DOCSIS. К тому же, большинство IP пакетов немного больше ATM пакетов, поэтому для передачи одного IP пакета приходится использовать два ATM пакета, что приводит к потерям в 30-50%, чем и обусловленна меньшая эффективность и производительность этого стандарта. Что касается доступности, то DVR-RC еще не получил распространения, как доступная, коммерческая система, однако на рынке уже сегодня можно найти более 15 моделей персональных кабельных модемов, которые сертифицированы на соответсвие DOCSIS.