Главная страница » Что такое кабельный модем

Что такое кабельный модем

  • автор:

Что такое кабельный модем

Кабельным модемом называется абонентское устройство, обеспечивающее высокоскоростной доступ к Интернету по сетям кабельного телевидения, они используют ассиметричную технологию, которая наиболее оптимально подходит для пользовательского доступа к Интернету. При этом максимально возможная скорость приема данных таким модемом, может достигать порядка 40 Мбит/с и скорость передачи данных порядка 10 Мбит/с. Как и модем, предназначенный для соединения по коммутируемым телефонным линиям, это устройство представляет собой двунаправленный аналогово-цифровой преобразователь данных, использующий в процессе передачи информации принцип наложения на несущую частоту модулированного аналогового сигнала. Существенным отличием данного аппаратного средства от обыкновенного модема является то, что кабельный модем не требует установки каких-либо драйверов, поскольку он подключается к компьютеру посредством сетевой карты и является абсолютно прозрачным для системы: машина считает, что она работает в локальной сети.

Для передачи данных используется один или несколько свободных от телепередач телевизионных каналов. Передача данных и телевизионных программ ведутся одновременно, по одному и тому же кабелю, совершенно не мешая друг другу.

Применение подобных модемов ориентировано прежде всего на домашних пользователей, поскольку линии кабельного телевидения существуют в основном в жилых кварталах, тем не менее в последнее время сети кабельного телевидения начинают охватывать и административно-промышленные районы.

Кабельный модем

Кабельный модем — модем со встроенным сетевым мостом, предоставляющий возможность двусторонней передачи данных по коаксиальному (HFC, англ.  hybrid fibre-coaxial ) или оптическому кабелю (RFoG, англ.  Radio Frequency over Glass ). Кабельные модемы обычно используются в сетях кабельного телевидения для предоставления широкополосного доступа в Интернет.

История

Первая высокоскоростная асимметричная кабельная модемная система была разработана, показана и запатентована компанией Hybrid Networks в 1990 году.

В конце 1990-х годов группа кабельных операторов США создала консорциум MCNS (англ.  Multimedia Cable Network System ) для разработки открытой и интероперабельной спецификации на кабельные модемы. Группа фактически скомбинировала два наиболее популярных в то время проприетарных протокола, взяв физический уровень из системы Motorola CDLP и MAC-уровень из системы LANcity. После создания чернового варианта спецификации консорциум MCNS передал контроль над ней компании CableLabs.

Разработанный CableLabs стандарт получил название DOCSIS (англ.  Data Over Cable Service Interface Specification ). Практически все использующиеся в настоящее время кабельные модемы совместимы с той или иной версией DOCSIS. Ввиду различий между европейской (PAL) и американской (NTSC) системами телевидения существуют две основные версии стандарта — DOCSIS и EuroDOCSIS, отличающиеся шириной полосы радиоканалов (6 МГц в США, 8 МГц в Европе). Третий вариант DOCSIS был разработан в Японии.

Ссылки

  • Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).
  • Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
  • Модемы
  • Кабельное телевидение

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Кабельный модем» в других словарях:

кабельный модем — Модем, предназначенный для сети кабельного телевидения. [Гипертекстовый энциклопедический словарь по информатике Э. Якубайтиса] [http://www.morepc.ru/dict/] Тематики информационные технологии в целом EN cable modem … Справочник технического переводчика

кабельный модем — 3.1.29 кабельный модем: Элемент системы кабельного телевидения, обеспечивающий цифровую модуляцию и демодуляцию радиосигнала. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Кабельный модем — 1. Элемент системы кабельного телевидения, обеспечивающий цифровую модуляцию и демодуляцию радиосигнала Употребляется в документе: ГОСТ Р 52023 2003 Сети распределительные систем кабельного телевидения. Основные параметры. Технические требования … Телекоммуникационный словарь

кабельный модем DOCSIS — Кабельный модем DOCSIS, встроенный в устройство для телевизионного преобразования, обеспечивающий функциональные возможности DSG. (МСЭ Т J.128) [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия… … Справочник технического переводчика

кабельный модем, управляемый через интерфейс CPE — (МСЭ Т J.122). [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN CPE controlled cable modemCCCM … Справочник технического переводчика

встроенный кабельный модем — (МСЭ Т J.128). [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN embedded cable modemECM … Справочник технического переводчика

Модем — Внешние модемы различных марок Модем (акроним, составленный из слов модулятор и демодулятор)  устройство, применяющееся в системах связи для физического сопряжения информационного сигнала со средой его распространения, где он не … Википедия

ГОСТ Р 52023-2003: Сети распределительные систем кабельного телевидения. Основные параметры. Технические требования. Методы измерений и испытаний — Терминология ГОСТ Р 52023 2003: Сети распределительные систем кабельного телевидения. Основные параметры. Технические требования. Методы измерений и испытаний оригинал документа: 3.1.38 «пилотное регулирование»: Способ автоматической стабилизации … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Что такое кабельный модем

Кабельным модемом называется абонентское устройство, обеспечивающее высокоскоростной доступ к Интернету по сетям кабельного телевидения, они используют ассиметричную технологию, которая наиболее оптимально подходит для пользовательского доступа к Интернету. При этом максимально возможная скорость приема данных таким модемом, может достигать порядка 40 Мбит/с и скорость передачи данных порядка 10 Мбит/с. Как и модем, предназначенный для соединения по коммутируемым телефонным линиям, это устройство представляет собой двунаправленный аналогово-цифровой преобразователь данных, использующий в процессе передачи информации принцип наложения на несущую частоту модулированного аналогового сигнала. Существенным отличием данного аппаратного средства от обыкновенного модема является то, что кабельный модем не требует установки каких-либо драйверов, поскольку он подключается к компьютеру посредством сетевой карты и является абсолютно прозрачным для системы: машина считает, что она работает в локальной сети.

Для передачи данных используется один или несколько свободных от телепередач телевизионных каналов. Передача данных и телевизионных программ ведутся одновременно, по одному и тому же кабелю, совершенно не мешая друг другу.

Применение подобных модемов ориентировано прежде всего на домашних пользователей, поскольку линии кабельного телевидения существуют в основном в жилых кварталах, тем не менее в последнее время сети кабельного телевидения начинают охватывать и административно-промышленные районы.

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).

Архитектура кабельной сети и ее реализация в распространенных моделях кабельных модемов

Существует две архитектуры кабельной сети — симметричная и асимметричная. При использовании симметричной архитектуры для передачи данных оба сигнала — прямой и обратный — передаются по одному кабелю. Чтобы разделить прямой и обратный сигналы, их необходимо передавать в различных диапазонах частот. Учитывая это, прямая и обратная передачи происходят с разными скоростями, что, собственно, является существенным недостатком.

Симметричная архитектура имеет ряд существенных недостатков, ограничивающих ее применение:

 Устанавливать высокоскоростную связь через симметричную кабельную сеть сложно и дорого, так как обратная передача сигнала выполняется неэффективно.

 Прямая передача сигнала сильно влияет на обратную, поскольку вся информация передается по одному каналу.

 Маршрутизация и безопасность рассматриваются как внешние элементы системы.

Именно поэтому производители кабельных модемов отдают предпочтение асимметричной архитектуре, которая обладает следующими преимуществами:

 Широко используется в беспроводных сетях, поскольку обратную связь со станцией часто приходится выполнять с помощью телефона или ISDN.

 Можно создать канал с минимальной разницей скоростей прямой и обратной передачи сигнала.

 Минимальные требования к обратной передаче информации.

 Разделение прямого и обратного каналов передачи дает возможность использовать существующее оборудование для передачи данных от станции к пользователю.

 Асимметричные системы могут быть построены достаточно быстро, поскольку уже есть необходимая инфраструктура кабельного телевидения и телефонной сети.

 Гибридная архитектура с раздельными каналами для прямой и обратной передачи сигнала может обеспечить различные способы и скорости передачи информации.

 Асимметричная архитектура обеспечивает хорошую настройку системы на изменение внешних условий, оставаясь при этом надежной и недорогой.

Поэтому некоторые фирмы, выпускающие кабельные модемы, используют для своих устройств более привлекательную, асимметричную архитектуру кабельной сети. Так, например, в кабельных модемах ZENITH предлагается симметричная схема, то есть схема с одинаковой скоростью передачи данных в прямом и обратном направлении на одной из двух скоростей — 4 Мб/с или 500 Кб/с. Модем SUPERSURFR фирмы MOTOROLA обеспечивает асимметричную схему со скоростями 10 Мб/с в прямом направлении и 768 Кб/с в обратном. Кабельный модем LCP (LANCITY, BAYNETWORKS) позволяет настроить передачу как с симметричной, так и с асимметричной схемой с максимальной скоростью 10 Мб/с в обоих направлениях. MAC-подуровень управляет доступом сетевых узлов к среде передачи данных. В ZENITH реализован стандартный ETHERNET-протокол CSMA/CD, и, следовательно, приоритет доступа никак не контролируются. В CYBERSURFR используется детерминированный подход, базирующийся на опросе узлов о необходимости передать данные. LCP использует собственный протокол UNILINK, сочетающий оба подхода и основанный на выделении временных слотов для передачи данных.

Существует два подхода во взаимодействии между головным и пользовательским модемом — первый, когда и головной, и пользовательский модем принимают участие в управлении передачей данных, например, настройкой скорости, адресов, приоритетов и т.д. (PEER-TO-PEER MODEL), и второй, когда все управление сетью кабельных модемов осуществляется с головного модема (MASTER/SLAVE MODEL). Сегодня второй подход постепенно становится преобладающим, поскольку обеспечивает больший контроль за состоянием устройств, управляемость параметрами и секретность передачи данных.

Обе архитектуры — симметрична и асимметричная — могут хорошо дополнять друг друга. Например, вы можете использовать для отправки запросов подключение по коммутируемой телефонной линии, а для приема данных — кабель. Какой же архитектуре 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 Мб/с (LANCITY), то есть сопоставима со скоростью передачи в ETHERNET.

Для подключения домашнего компьютера к Интернету или другой глобальной сети, видимо, придется использовать асимметричную архитектуру. 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 Интернетом 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 видеофайлы из сети, 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. Поэтому передачу обратного сигнала можно выполнять с меньшей скоростью, например по телефонной линии.

Сетевой сервис сетей кабельных модемов

СКМ представляют собой новый тип коммуникационной технологии для сетей городского масштаба (metropolitan area network — MAN). Очень типичной является ситуация, когда к сети подсоединяются разные категории абонентов с различными требованиями к уровню сервиса (скорости доступа, надежности и скорости передачи информации, возможностям передачи частной закрытой информации).

Набор механизмов, позволяющих удовлетворить эти требования, называется сетевыми услугами. Наиболее важными сетевыми услугами являются следующие:

 Управление качеством услуг (QoS):
Эта функция позволяет кабельному оператору задавать различные категории сервиса с гарантированными диапазоном скоростей потока и приоритетами предоставления канала. Это дает кабельному оператору возможность дифференцировать набор предоставляемых услуг (равно как и абонентскую плату) для разных категорий абонентов. Эта функция оптимизирует условия получения прибыли от эксплуатации кабельной сети. Ниже приведены основные механизмы управления качеством услуг:

1. Число уровней сервиса: Уровни сервиса позволяют назначать приоритеты доступа к каналу в зависимости от требуемых услуг.

2. Автоматическая регулировка трафика: Эта функция позволяет перераспределять ресурсы выделенных обратных каналов при их неравномерной загрузке.

3. Гарантированная скорость потока: Разные виды услуг предъявляют неодинаковые требования к постоянству скорости потока. Голос или видео требуют постоянной скорости передачи — CBR (constant bit rate). С другой стороны, Интернет или передача данных нечувствительны к колебаниям скорости передачи. Они могут передаваться по каналам с переменной скоростью — VBR (varaible bit rate). Если в СКМ реализуются разные типы услуг, то она должна поддерживать оба типа передачи — СBR и VBR.

 Поддержка виртуальной частной сети — VPN (virtual private networking):
VPN позволяет кабельным операторам реализовать защиту частной информации от несанкционированного доступа. Такое требование выдвигается высокоприбыльными абонентами с SO-HO (small office-home office), участниками телеконференций и корпоративными абонентами. Реализация этой функции в разных СКМ может существенно отличаться. Различия, в первую очередь, касаются числа поддерживаемых VPN и возможной степени защищенности информации.
Система Сетевого Управления

Все сетевые услуги СКМ, равно как конфигурирование СКМ, а также управление и мониторинг обеспечиваются системой сетевого управления (network management system — NMS).

 дистанционное конфигурирование и мониторинг кабельных модемов

Реализация этой функции обязательно должна быть предусмотрена в NMS. Она особенно полезна при установке кабельных модемов, их реконфигурации (добавлении, сокращении или изменении сервисных услуг), дистанционной загрузке программного обеспечения и т.д.

 работа NMS

1. Ведение статистики. Для выполнения своих функций NMS вынуждена оперировать большими объемами информации. Перерабатываемая информация может представлять и самостоятельный интерес для кабельного оператора. Ввиду огромного объема этой информации, ее обработка вручную вестись не может. Более изощренные NMS обрабатывают эту информацию и выдают результаты в графической форме или в виде таблиц.

2. Механизмы контроля использования частотной полосы. Эти механизмы поставляют операторам информацию об использовании системных ресурсов. Они помогают выявить необходимость добавления ресурсов, определить типовой трафик для каждого ресурса, отследить рост востребованности сетевых ресурсов.

3. Счетные механизмы. Эти механизмы отслеживают использование кабельных модемов, что затем может использоваться при составлении счетов.

4. Механизмы планирования загрузки. Эти механизмы позволяют просчитать реакцию СКМ на различные варианты использования полосы, разнообразные сочетания предоставляемых услуг, различное количество абонентов. Таким образом, механизмы планирования загрузки помогают кабельному оператору вовремя выявить необходимость подключения нового оборудования.

5. Измерение и статистика отношения сигнал/шум (CNR). Как уже отмечалось, наиболее негативным фактором, воздействующим на передачу по обратному каналу, являются шумы ингрессии. Природа возникновения этих шумов затрудняет фиксацию их появления с помощью обычного измерительного оборудования. Наиболее изощренные NMS способны постоянно сканировать полосу обратного канала, измеряя шумы ингрессии. Такие NMS обеспечивают одновременно и мониторинг обратного канала.

 протокол управления NMS и графический интерфейс пользователя

СКМ может быть не единственной телекоммуникационной системой кабельной сети, в которой реализуется управление и мониторинг. В этих случаях отдельные NMS объединяются в интегрированную систему.

Для такого объединения требуется, чтобы во всех NMS использовался одинаковый управляющий протокол. Широко распространен Simple Network Management protocol (SNMP). Системы, использующие SNMP, легко объединяются в одну общую систему управления.

Для облегчения и большего удобства работы оператора в NMS предусматривается графический интерфейс пользователя. Наиболее распространенный интерфейс — H-P Open View visualization SW.

Преимущества кабельных модемов перед другими технологиями высокоскоростной передачи данных

Основным преимуществом кабельных модемов, по сравнению с аналоговыми и ISDN модемами, является высокая скорость принимаемых данных, недостижимая даже для большинства дорогостоящих xDSL модемов.

Если для примера рассмотреть время, необходимое для получения файла размером 10 Мбайт при использовании модемов разных типов, то можно получить примерно следующую таблицу:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *