Как работают кабельные модемы

Устройство кабельного модема

Подключение кабельного модема осуществляется обычно через разделитель. Разделитель, в соответствии со своим названием, делит сигнал между телевизором и кабельным модемом. К одному из выходов разделителя и подключается кабельный модем. Несмотря на многочисленные отличия в конструкции, все модемы имеют одну и ту же базовую архитектуру (см. Рисунок 2).

Рисунок 2. Схема подключения и устройства кабельного модема. 1 – Тюнер, 2 – Демодулятор, 3 – Блок MAC, 4 – Интерфейс, 5 – Модулятор

К разделителю (фактически — телевизионной антенне) модем подключается через тюнер. Обычно тюнер имеет встроенный диплексер для приема и передачи сигналов. Принятый сигнал подается на демодулятор. Данный блок выполняет функции преобразования сигнала из аналоговой в цифровую форму, демодуляции QAM-64/256, синхронизации кадров MPEG и коррекции ошибок в соответствии с кодом Рида-Соломона.

Его двойником является пакетный модулятор; он соответствующим образом модулирует сигнал для его последующей передачи на оконечную станцию и выполняет все те же операции, но в обратной последовательности. Исходящий сигнал пропускается через задающий усилитель для обеспечения требуемой мощности сигнала. Часто и демодулятор, и модулятор реализуются в виде одной микросхемы.

Блок контроля доступа к среде передачи (Media Access Conrol, MAC) служит, с одной стороны, начальной точкой для исходящего пути, а с другой — конечной точкой для входящего пути. Ввиду сложности применяемых алгоритмов реализация функций уровня MAC требует применения микропроцессоров. Для этого используются микропроцессоры PowerPC компании Motorola или другие RISC-процессоры.

MAC протокол:

Протокол MAC уровня управляет доступом к обратному каналу. Иногда данные для передачи имеются у нескольких модемов одновременно. В этих случаях MAC протокол предоставляет критерии, в соответствии с которыми системный терминал определяет последовательность доступа модемов к обратному каналу, а также время доступа для каждого модема.

Если кабельные модемы ведут передачу по очереди, никаких столкновений в обратном канале не возникает, и система работает эффективно. Столкновения вынуждают модемы посылать данные повторно, что снижает эффективность работы системы. Это, в частности, означает, что MAC протокол влияет на эффективность использования полосы обратного канала СКМ.

На сегодняшний день существуют две категории СКМ. Одна категория объединяет системы с индивидуальными версиями MAC протоколов. Некоторые из них предлагают сильные решения, базирующиеся в основном на АТМ протоколе. Другие чаще всего базируются на стандарте IEEE 802.14 для СКМ протоколов MAC уровня. Они имеют ограниченные возможности организации работы обратного канала в области избежания столкновений, обеспечения качества услуг и т.д.

После обработки в блоке MAC данные передаются на компьютер через интерфейс. Помимо Ethernet на 10 Мбит/с это может быть также USB, PCI.

Как работают кабельные модемы

В настоящее время в мире существует 2 класса оборудования для передачи данных через сети кабельного телевидения. Эти классы сформировались исторически и отличаются способом организации приема данных от абонента.

Первые попытки использовать сети кабельного телевидения для доступа к Интернету были предприняты довольно давно. Сети кабельного телевидения в то время строились на основе коаксиального кабеля по технологии которая обеспечивала только однонаправленную передачу информации (ведь задачи организации обратной связи от абонента в сети CATV в то время не ставилось).

Поэтому первые кабельные модемы использовали технологию, при которой абонент получал данные по высокоскоростному каналу сети CATV, а исходящий поток данных к интернет-провайдеру организовывался с использованием обычного коммутируемого соединения по телефонной линии (например, с использованием дополнительного аналогового или ISDN-модема).

Данная технология получила название TELCO-Return и широко используется в настоящее время.

К достоинствам технологии TELCO-Return можно отнести:

· отсутствие необходимости изменять существующую кабельную инфраструктуру оператора CATV;

· минимальные начальные затраты для ISP при любой кабельной инфраструктуре оператора CATV.

К недостаткам можно отнести:

· наличие соединения по коммутируемой линии, что снижает общую надежность, т.к проблемы с передачей данных по телефонной линии отразятся и на высокоскоростном приеме данных;

· затруднительно организовать постоянное подключение (24 часа в сутки) по коммутируемой линии;

· низкоскоростной поток данных от пользователей (до 33,6 Кбит/с при использовании аналогового модема на обратном канале).

В настоящее время наибольшее распространение получают гибридные сети, состоящие из участков оптического и коаксиального кабеля (так называемые "сети HFC").

В таких сетях, при использовании двунаправленных промежуточных усилителей достигается возможность не только передавать поток данных к абоненту, но и получать обратный поток (данные от абонента). При этом можно сказать, что абонент получает возможность интерактивной работы.

Это открывает новые возможности для организации передачи данных и доступа к Интернету, позволяет использовать кабель системы кабельного телевидения уже для двунаправленной передачи данных пользователя. При этом как высокоскоростной входящий поток, так и более медленный исходящий поток передаются по одному и тому же коаксиальному кабелю.

Данная технология получила название Cable-Return

К достоинствам технологии Cable-Return можно отнести:

· отсутствие трафика через коммутируемую телефонную сеть;

· высокоскоростной поток данных от пользователя (до 10 Мбит/с);

· высоконадежная связь с возможностью организации доступа в течение 24 часов в сутки.

К недостаткам можно отнести:

· необходимость изменять традиционную однонаправленную кабельную инфраструктуру и обеспечивать переход к двунаправленной технологии;

· ограничено количество подключенных в каждом сегменте пользователей из-за дополнительных шумов, вносимых в кабель при каждом дополнительном подключении и ограниченности диапазона частот выделенного дл организации обратных каналов.

Обе эти технологии позволяют пользователю получать высокоскоростной поток данных со скоростью порядка 40 Мбит/с. Но реальная скорость принимаемых данных обычно не превышает 10 Мбит/с, в связи с ограничением, накладываемым максимальной скоростью для интерфейса Ethernet 10BASE-T, и количеством пользователей, одновременно работающих на данном канале (чем больше пользователей в сегменте одновременно использует этот частотный канал, тем меньше итоговая скорость поступления данных к каждому конкретному пользователю). Например, при 5 пользователях, одновременно принимающих файлы, скорость поступления данных к каждому отдельному пользователю будет порядка 40/5=8 Мбит/с (что в любом случае значительно превышает скорость, обеспечиваемую аналоговыми или ISDN-модемами, и делает применение кабельных модемов очень перспективным).

Дата добавления: 2015-07-11