Организация доступа в Internet по существующим сетям кабельного телевидения
стемам кабельного телевидения, в которых используются специальные кабели
- коаксиальные или оптоволоконные.
Каждый телевизионный сигнал передается по кабелю на своей частоте (набор
таких несущих частот и создает спектр телевизионных каналов), поэтому
кабельное телевидение имеет свой собственный частотный спектр. Таким
образом, можно смотреть телепрограммы даже там, где невозможно принимать
сигнал через эфир. Головная станция кабельного телевидения получает
различные телепрограммы из эфира, при необходимости преобразовывает их
(конвертирует), суммирует, усиливает и подает в кабельную магистраль.
Обычно магистралей бывает несколько (2-4). Это зависит от количества домов
в микрорайоне, а так же от места расположения головной станции. Чтобы
поддерживать нужный уровень сигнала в магистрали, через определенное
расстояние (порядка 300 метров) ставятся магистральные усилители. Через
специальные ответвители сигнал из магистрали попадает на домовую разводку,
где окончательно усиливается и подается к абонентам.
Большая
кабельная магистраль обычно проходит через весь микрорайон. Кабельные
отводы, которые имеют меньший диаметр, передают сигналы из магистрали в
локальную кабельную сеть, «пронизывающую» жилые и
производственные здания. Когда клиент хочет подключиться к кабельному
телевидению, работники станции прокладывают в его дом кабель от ближайшего
отвода и подключают к телевизору. Если телевизор не может
принять все каналы из-за несовместимости кабелей или кодировки сигналов,
то между кабельной сетью и телевизором устанавливается специальный
конвертор. Такая организация сети, называемая «древовидной с отростками»,
позволяет наиболее эффективно и экономично передавать весь набор
телепередач от станции к клиентам.
Для организации доступа в интернет посредством существующих сетей
кабельного телевидения необходимы специальные устройства – кабельные
модемы. Кабельные модемы располагаются на отводе кабельной магистрали и
выполняют функции различных устройств: модема, шифратора-дешифратора
информации, маршрутизатора, сетевого адаптера, SNMP-агента и даже
концентратора Ethernet. Однако такое устройство все равно остается модемом,
поскольку, прежде всего оно модулирует и демодулирует сигналы.
Обычно передача и прием информации с помощью кабельного модема
осуществляется разными способами. При передаче информации от станции к
кабельному модему (downstream) цифровые данные модулируются
стандартной для телевизионных сигналов частотой (6 МГц), на которую
накладывается несущая частота (от 42 до 750 МГц).
Рис. 1. Устройства для обеспечения доступа в интернет посредством сетей
кабельного телевидения.
Такой сигнал передается кабельной системе вместе с сигналами кабельного
телевидения и не мешает телепередачам. Есть несколько схем модуляции, но
наиболее популярны из них две - QPSK
(обеспечивает скорость передачи 10 Мбит/с) и QAM64 (до 36 Мбит/с).
Обратный сигнал от модема к станции (upstream) передавать сложнее. Это
связано с тем, что в обычной дуплексной кабельной сети обратный сигнал
(Upstream) может передаваться на частотах от 5 до 40 МГц. Такому сигналу
могут помешать радиошумы и радиопередачи, а также неподключенная антенна
или плохое соединение коаксиальных кабелей. Поскольку кабельная сеть имеет
древовидную форму, все шумы из всех ответвлений собираются вместе и
препятствуют распространению обратного сигнала. Большинство производителей
планирует использовать QPSK или аналогичную схему модуляции для передачи в
прямом направлении, поскольку этот метод лучше подходит для сильно
зашумленной окружающей среды, чем высокочастотные методы модуляции.
Недостаток же QPSK очевиден - более низкая скорость передачи, чем при
использовании схемы модуляции QAM. Если кабельная сеть не может передать
обратный сигнал, (это случается из-за плохих проводов и качества
соединений), то это можно сделать с помощью сети ГТС или ISDN.
Кабельный модем работает как приемник и передатчик телевизионных сигналов.
Импульсы от станции по коаксиальному кабелю поступают в кабельный модем,
который передает их компьютеру или в локальную сеть.
Есть несколько методов подключения модема к компьютеру. Самый
распространенный из них - технология Ethernet 10BaseT. В этом случае модем
имеет встроенный адаптер Ethernet, который подключается к локальной сети
или компьютеру. Естественно, на персональном компьютере также должен быть
установлен адаптер Ethernet и программное обеспечение, обслуживающее
протокол TCP/IP. Установка кабельного модема внутри
компьютера, возможно, обошлась бы дешевле, но для этого необходимо
разработать набор плат для всех существующих платформ.
Эра компьютерных интерактивных служб (КИС) [16] на базе сетей кабельного
телевидения (КТВ) началась в конце 1996 года, когда в коммерческую
эксплуатацию были запущены сразу три службы крупнейших в США операторов КТВ
- TCI, Time Warner и Continental Cablevision. Первые КИС были открыты в
Канаде в декабре 1995 года и в Австралии летом 1996 года, но грандиозная
эпопея по массовому внедрению данной технологии началась в сентябре 1996
года. На сегодняшний день из 300 тыс. работающих в мире кабельных модемов
две трети установлены в США и Канаде. Из 300 тыс. абонентов КИС 85%
пользуются услугами двухсторонних сетей (с обратным каналом), а остальные -
односторонними (обратным каналом служит телефонная линия). На сегодняшний
день крупнейшей в мире КИС является @Home компании @Home Network.
Учредителями этого предприятия являются крупнейший оператор КТВ в США -
корпорация TCI, которая в настоящее время имеет 17 млн. подписчиков по всей
стране и инвестиционная компания Kleiner Perkins Caufield & Byers.
Совладельцами и с операторами службы являются еще семь американских и
канадских компаний, в том числе четвертый и пятый по величине операторы КТВ
в США, компании Comcast и Cox Communications. По состоянию на 1 мая 1999
года @Home имела более 160 тыс. подписчиков. Потенциально же услугами этой
КИС могут воспользоваться 6-7 млн. абонентов КТВ. На втором месте (64 тыс.
пользователей) находится КИС Road Runner.
3. Требования, предъявляемые к оборудованию доступа в Internet
3.1 Архитектуры передачи upstream данных [2, 13]
Существует две архитектуры передачи upstream данных это симметричная и
асимметричная архитектуры.
В случае симметричной архитектуры оба сигнала - прямой и обратный
передаются по одному кабелю. Чтобы разделить прямой и обратный сигналы, их
необходимо передавать в различных диапазонах частот. Из-за этого
прямая и обратная передачи происходят с разными скоростями. Стандартная
симметричная архитектура имеет и другие недостатки, которые будут
рассмотрены ниже. Поэтому некоторые фирмы, выпускающие кабельные
модемы, используют для своих устройств асимметричную архитектуру кабельной
сети, которая в свою очередь имеет ряд недостатков, во первых - скорость
upstream канала оставляет желать лучшего, во вторых - в связи возможным
введением поминутной оплаты телефонных линий, данная архитектура может
оказаться не рентабельной, именно последний аргумент сильно склоняет в
сторону симметричной архитектуры. В случае несимметричной архитектуры
обратный канал предоставляется с помощью других сетей, зачастую ГТС. Обе
системы - симметричная и асимметричная могут хорошо дополнять друг друга.
В скором времени асимметричная архитектура будет постепенно вытеснена
симметричной архитектурой. Рассмотрим вопрос о том, какой архитектуре можно
отдать предпочтение.
Передача информации по кабельным сетям может использоваться для различных
целей. В промышленности, где кабельная сеть создается самим предприятием
для пересылки информации, разумно использовать
симметричную архитектуру, поскольку в этом случае скорость обратной и
прямой передачи одинакова. Для существующих модемов она составляет примерно
10 Мбит/с (LANcity), т. е. сопоставима со скоростью передачи в Ethernet.
Существующая кабельная сеть, к которой можно подключить
домашний компьютер, предназначена для телевизионных сигналов и не позволяет
передавать обратный сигнал с достаточно высокой скоростью. Обычно
пользователи домашнего компьютера используют связь с Internet для доступа к
WWW и телеконференциям, а для этого требуется передача большего количества
данных от станции к пользователю, а не наоборот. Чтобы получать
графические, звуковые и видео файлы из Internet, требуются большие скорости
передачи от станции к клиенту. Выполнение же URL-запросов или передача
электронной почты не порождают большого потока данных от пользователя к
станции.
Тем не менее, для подключения домашнего компьютера к Internet тоже нужно
использовать симметричную архитектуру, модернизация кабельных сетей для
организации обратного канала не так уж дорога, и в конечном итоге составит
лишь сто долларов США на клиента (в достаточно больших сетях(50>
абонентов)), как уже было упомянуто выше, в пользу этой архитектуры
говорит, прежде всего, тот факт что, с Июля 2001 работникам
ГТС вводится повременная оплата предоставляемых ими услуг.
На рис. 2, 3 изображена симметричная и асимметричная архитектуры передачи
данных. [3]
Рис. 2. Симметричная архитектура
Рис. 3. Асимметричная архитектура.
3.2 Стандарты модемов [7, 8]
Двумя основными стандартами на кабельные модемы являются MCNS/ DOCSIS и
DVB/DAVIC. Однако если первый, американский, стандарт пользуется
безоговорочной поддержкой американских производителей и операторов, то
второй, европейский, стандарт сталкивается с все более жесткой конкуренцией
европейского аналога DOCSIS — так называемого EuroDOCSIS (основное различие
между американской и европейской версией DOCSIS связано с раз
| |  скачать работу |
Организация доступа в Internet по существующим сетям кабельного телевидения |
