 |
|
5. Особенности организации услуг передачи данных и доступа в Интернет в сетях кабельного телевидения (приложение 1). |
| 5.1. Узел доступа к сети Интернет. |
| С точки зрения кабельного оператора, Узел доступа к сети Интернет представляет собой закрытую систему, имеющую входы и выходы, поддерживающие стандартные интерфейсы. |
| С одной стороны, Узел подключается с помощью терминального сервера кабельных модемов (см. пункт 3.1, стр. 7) к головной станции оператора через Up-конвертор и сумматор. В соответствии со стандартом MCNS DOCSIS 1.0/1.1 для каждого прямого (Downstream) канала используется полоса в 6 МГц, подаваемая на Up-конвертор на промежуточной частоте 44 МГц. Нестандартная для России промежуточная частота, как правило, не является проблемой, так как многие модели терминальных серверов имеют встроенные Up-конверторы. |
| Обратный канал (Upstream) занимает полосу от 0,2 МГц до 3,2 МГц в диапазоне 5 - 42 МГц (для соответствия требованиям ГОСТ может быть ограничен диапазоном 5 - 30 МГц). Как известно, диапазон обратного канала сильно зашумлен - в этот диапазон попадают помехи от компьютерного оборудования, радиостанций Си-Би диапазона и многих других источников. Для обеспечения приемлемого качества обратного канала возможна автоматическая смена частоты (в указанных пределах) при ухудшении отношения сигнал/шум. |
| Взаимовлияние каналов, используемых для передачи данных, и обычных телевизионных каналов, достаточно мало, и им можно пренебречь. |
| С другой стороны, Узел подключается через пограничный маршрутизатор (пункт 3.2, стр. 8) к внешним каналам связи, образующим сеть Интернет. Подключение может осуществляться различными способами, в том числе с помощью высокоскоростных модемов для выделенных линий (подключаемых к пограничному маршрутизатору через порт V.35), по каналам цифровой телефонии E1 (ISDN PRI), по волоконно-оптическим (Gigabit Ethernet, ATM OC-3c/STM-1) и медным (Fast Ethernet) линиям. |
| 5.2. Требования к кабельной сети. |
| Использование кабельной сети для предоставления услуг передачи данных предъявляет определённые дополнительные (по сравнению с передачей обычного телевизионного сигнала) требования к используемому для её построения решению. Все эти требования необходимы, в первую очередь, для полноценной поддержки обратного канала. Кратко, их можно сформулировать следующим образом:
Поддержка в сети всего диапазона частот (от 5 до 862 МГц). Обратный канал, в соответствии со стандартом DOCSIS, находится в диапазоне от 5 до 42 МГц (отечественный ГОСТ накладывает ограничение 5 - 30 МГц).
Серьезное внимание необходимо уделить качеству заделки разъемов. Плохой контакт на высоких частотах позволяет лишь с небольшими потерями передавать телевизионный сигнал через емкостную связь. На частотах обратного канала эта емкость практически не будет проводить сигнал. К тому же подобные неоднородности вызывают появления фазовых искажений, что затрудняет демодуляцию QAM-сигнала, особенно с высокими скоростями потока (64, 256).
Все усилители должны поддерживать обратный канал. Для домовых усилителей достаточно пассивной поддержки, для магистральных и субмагистральных необходима как пассивная, так и активная поддержка. Оптимальным является соотношение ~ 3-4 усилителя с поддержкой пассивного обратного канала на 1 усилитель с активным обратным каналом.
Все пассивные элементы кабельной сети должны обеспечивать необходимое качество передачи сигнала во всём диапазоне 5 - 862 МГц.
Помимо настройки прямого канала, может оказаться необходимым дополнительный расчёт и перестройка обратного канала. Крайне желательно, чтобы разность уровней сигналов, приходящих на вход терминального сервера кабельных модемов от абонентских модемов, была менее 10 дБ. Система продолжает функционировать и при бо'льших разностях, однако снижается скорость передачи данных, поскольку часть времени используется для адаптации системы автоматической регулировки усиления. |
| 5.3. Порядок предоставления услуг передачи данных по кабельной сети. |
| Основным стандартом, описывающим порядок предоставления услуг передачи данных по кабельной сети, является стандарт MCNS DOCSIS 1.0 и его обновлённая редакция, DOCSIS 1.1. Основное отличие версии 1.1 от 1.0 заключается в расширенном механизме обеспечения качества сервиса. Другой разновидностью стандарта DOCSIS является EuroDOCSIS, отличающийся использованием для организации прямого канала полосы в 8 МГц (вместо 6 МГц в стандартах DOCSIS 1.0/1.1). |
| В соответствии с указанным стандартом, для предоставления услуг передачи данных используются модуляции типа 64 QAM и 256 QAM в прямом канале и QPSK и 16 QAM в обратном. Краткая информация о достигаемых при использовании этих типов модуляции сигнала скоростях приведена в таблицах: |
Таблица 1. Скорости, достигаемые в прямом канале, при различных типах модуляции.
| |
Символьная скорость |
Скорость передачи |
Эффективная скорость передачи |
| 64 QAM |
5.06 Mсимв/c |
30.34 Мбит/с |
27 Мбит/с |
| 256 QAM |
5.36 Мсимв/с |
42.88 Мбит/с |
39 Мбит/с |
|
|
Таблица 2. Скорости, достигаемые в обратном канале, при различной ширине канала и типе модуляции.
| Символьная скорость |
Ширина канала |
Скорость передачи QPSK |
Скорость передачи 16 QAM |
Диапазон уровня входящего сигнала |
| 160 Ксимв/с |
0,2 МГц |
290 Кбит/с |
580 Кбит/с |
-6 to +14 дБмВ |
| 320 Ксимв/с |
0,4 МГц |
580 Кбит/с |
1160 Кбит/с |
-13 to +17 дБмВ |
| 640 Ксимв/с |
0,8 МГц |
1150 Кбит/с |
2300 Кбит/с |
-10 to +20 дБмВ |
| 1280 Ксимв/с |
1,6 МГц |
2300 Кбит/с |
4600 Кбит/с |
-7 to +23 дБмВ |
| 2560 Ксимв/с |
3,2 МГц |
4600 Кбит/с |
9200 Кбит/с |
-4 to +26 дБмВ |
|
|
| Прямая передача данных "модем-модем" в сетях кабельного телевидения невозможна, весь трафик идёт через терминальный сервер. Непосредственно процесс передачи данных осуществляется следующим образом:
Включение головного кабельного модема (CMTS). После включения питания CMTS проходит процедуры инициализации, самотестирования и (при необходимости) загрузки программного обеспечения с удалённого сервера.
После успешного окончания процесса инициализации CMTS создаёт прямой канал, в котором непрерывно передаются необходимые для подключения абонентских модемов параметры, в том числе частота обратного канала, образ программного обеспечения для инициализации абонентского модема и т.п. В этом же канале последовательно передаются данные для подключённых абонентских модемов; за корректное упорядочивание данных, адресованных разным модемам, отвечает терминальный сервер.
Передача данных по обратному каналу организована несколько сложнее. Периодически CMTS опрашивает известные ему кабельные модемы с целью определения количества и размера необходимых временны'х ячеек (time-slots, тайм-слоты) для передачи информации от кабельного модема к терминальному серверу. Также одна или несколько ячеек выделяется для регистрации на терминальном сервере новых модемов. После распределения ячеек модемы получают право передавать данные только в назначенный им промежуток времени. Таким образом, удаётся значительно снизить количество коллизий при передаче данных.
После включения подключённого к кабельной сети абонентского модема последний инициализируется, сканирует частотный диапазон, и, после обнаружения сигнала прямого канала, переходит в режим получения информации о кабельной сети. На этом этапе он синхронизируется с головным кабельным модемом, получает содержащуюся в потоке информацию о частотах обратного канала, скачивает образ программного обеспечения и иную информацию, и переходит в режим регистрации. В процессе регистрации модем и терминальный сервер обмениваются рядом сообщений, договариваясь о параметрах сессии (в том числе, терминальный сервер передаёт информацию о конфигурации сети - IP-адрес, выделенный модему (по протоколу DHCP), адрес шлюза, адрес сервера DNS и т.п.) Определяются также параметры, связанные с обеспечением качества сервиса и защитой пересылаемой информации (интерфейс BPI - Baseline Privacy Interface). |
| 5.4. Качество сервиса. |
| Под "качеством сервиса" (QoS - Quality of Service) понимается управление качественными и количественными параметрами сервисов, предоставляемых конкретному абоненту или группе абонентов. Различные тарифные планы, предлагаемые оператором, могут гарантировать обеспечение разных уровней качества сервиса. |
| Стандарт DOCSIS 1.0 предусматривает ряд параметров, позволяющих контролировать уровень качества сервиса, предоставляемого абонентам сети. К этим параметрам относятся максимальная и минимальная гарантированная полосы пропускания в прямом и обратном канале, а также количество тайм-слотов в единицу времени, выделяемых модему для передачи данных по обратному каналу. Стандарт DOCSIS 1.1 определяет ряд дополнительных параметров, влияющих на качество сервиса; в основном эти параметры предназначены для управления специальными видами передачи данных, такими как IP-телефония и видеоконференции. |
| *** |
|
 |