Організація доступу в Internet по існуючих мереж кабельного телебачення

Організація доступу в Internet по існуючих мереж кабельного телебачення
(Диплом)

Зміст

Стор.
1.
Вступ ................................................. ...................< br>....................................... 3
2. Загальні дані систем доступу в Internet
........................ ... .............. ... ... ... 4 < p> 3. Вимоги, що пред'являються до обладнання доступу в Internet ..... ... ... .. 9

3.1 Архітектури передачі upstream даних .................... ........ ... ... ... .9

3.2 Стандарти модемів ........................... ................................ ... ...

....... .12

3.3 Стек протоколів
Docsis ... ... ... ......................................... ... .... ....... 13

3.4 підрівень
Maс ... ... ... .............................................. .......... ... ......... 15

5. Організація захисту ... ... ... ............................................. . ... ..........

3.6 Голос по кабелю .................. ... ... ... .................................... ... ...... < p> .... 17

3.7 Вимоги стандартів (зведенатаблиця) ... ... ... ...... ... ......... ... ... 20
4. Плануваннямережі ... ... ... .............................................. ..................... ....
...... 20

4.1 Аналіз виробників модемів ................................ ........ ... .... ... 21

4.2 Пристрій і функції кабельного модему ... ... .............. ... ... .... .. 26

3. Пристрій мережі ................................................ ..............

...... ... ........ 28

4. Налаштування мережі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 32

4.5 Програмне забезпечення ............... .................................... ... .......

.33
5. Розрахунок витрат та економічної ефективності планованої мережі ... ... ... 42
6. Безпека життєдіяльності ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 46
7. Висновок ...........................................< br>............................................... ... .. ... .. 62
8. Бібліографічнийсписок ... ... ... ... ... ... ... ... ......................................... ... 63
9. Додаток 1

Технічні характеристики деяких кабельних модемів ... ... ... ... .. 64
10. Додаток 2

Перспективи та проблеми застосування КТВ для доступу в Internet ... ... .. 71

10.1 Переваги кабельних модемів.
...................................... ... ... 71

10.2 Проблеми кабельних модемів.

...................................... . ... ... .... 73 10.3 Застосування кабельних модемів. .................................. ... ... ....... 74

4. Кабельні модеми в Росії.

... ..................................... ......... ... .. 78

1.Вступ

Ідея використання існуючих ліній зв'язку для передачі цифрових сигналівне нова. Саме так працює звичайний модем, що передає інформацію потелефонної лінії. Але можливості такого зв'язку обмежені, і це змушуєпровайдерів Internet шукати нові шляхи до будинків своїх клієнтів. Якщоподивитися, скільки кабелів підходить до кожній окремій квартирі, то можнапомітити, що їх зазвичай три: силовий (220 В), телефонний і телевізійний.
Силову мережу використовувати важко (хоча в цій галузі є вже певнінапрацювання). Можливості телефонної лінії поступово вичерпуються. Залишаєтьсятелевізійний кабель. Але як його використовувати?

Передавати дані по телевізійним каналам - гарна ідея, але дляповноцінної роботи в Internet необхідна зворотній зв'язок між користувачемі головний станцією (де знаходиться телевізійне обладнання, а так самоустаткування для виходу в Internet), яка в звичайних умовахвідсутній, але при відповідній апаратної модифікації ця проблемаможна вирішити. Проте телевізійні сигнали поширюються не тільки поповітрю, але і через кабельну мережу. Кабельне телебачення може бутигарною середовищем для передачі цифрової інформації. Ця ідея і лежить в основітехнології кабельних модемів. Метою даної роботи є дослідженнятехнології доступу в інтернет за допомогою існуючих мереж кабельноготелебачення, а також планування мережі в окремо взятому мікрорайоні, набазі цієї технології. Мета роботи передбачає вирішення наступних завдань:

- аналіз існуючих на даний момент розробок у цій галузі;

- вивчення архітектури пристроїв, призначених для надання таких послуг, так званих, «Кабельних модемів »;

- вивчення стандартів цих пристроїв;

- аналіз характеристики модемів деяких виробників;

- аналіз компонентів, необхідних для створення мережі на базі цієї технології;

- планування та налаштування мережі в житловому мікрорайоні;

- виділення переваг і недоліків цієї технології, а також методів просування досліджуваноїтехнології на російський ринок.
Дана робота проводилася за пропозицією і у співпраці з ТОВ "Мережа-
Сервіс ". Пропонована модель мережі вже запущена в експлуатацію тамає комерційний успіх.

2.Общіе дані систем доступу в інтернет.

Альтернативні технології

ISDN [6]
Однією, з одержали поширення, технологій високошвидкісного доступув інтернет, є технологія ISDN, що надає доступ доІнтернет за допомогою телефонних мереж.
ISDN доставляє інформацію від цифрового комутатора через два типикористувацьких інтерфейсів: Basic Rate Interface (BRI) і Primary Rate
Interface (PRI). Кожен з інтерфейсів складається з декількох каналів зшвидкістю 64Kb/s, або каналів B. Канали У пов'язані в одні дані і утворюютьканал D. За визначенням, канали B є 64Kb/s сполуками і можутьвикористовуватися для комутованого з'єднань даних та голосу. Канал Dвизначений для пакетно-комммутіруемого виклику, установки і сигналізаціїз'єднань, доступний всім користувачам ISDN.
Це дійсно перспективна технологія, але основною перешкодою для їїрозвитку на Уралі служить, відсутність в нашому регіоні АТС підтримують цютехнологію, а так само висока ціна подібного обладнання.

ADSL [12]
Іншим конкурентом технології CATV є технологія ADSL. ADSLзабезпечує швидкості передачі даних до 8 Мбіт/с у напрямку докористувачу (downstream) і до 1 Мбіт/с у зворотному напрямку (upstream).
Конкретні значення швидкостей передачі даних сильно залежать від відстаніміж користувачем і телефонною станцією. Смуга пропускання 8 Мбіт/сзабезпечується користувачам, які знаходяться на відстані до 2,7 км відтелефонної станції; відстані 2,7-3,5 км відповідає межу в 6 Мбіт/с;якщо ж користувач віддалений від телефонної станції на 3,5-5,5 км, він повинензадовольнятися швидкістю до 1,5 Мбіт/с. На відстані понад 5,5 км зв'язокпо ADSL не гарантується. Не так давно московська компанія Plus
Communications провела випробування устаткування для ADSL від фірми 3Com. Нафізичній лінії довжиною 4 км була зафіксована швидкість 2 Мбіт/с понапряму від провайдера до клієнта і 1 Мбіт/с - в протилежномунапрямі.
Для передачі даних за технологією ADSL використовується діапазон частот,що знаходиться вище смуги частот, відведеній для передачі голосу, томудані і звичайний телефонний трафік можна передавати по одній і тій желінії. Для цього, щоправда, з кожного боку доводиться встановлювати такзваний частотний розділювач (POTS splitter). Він забезпечує передачунизькочастотного голосового сигналу на обладнання ТфОП (з боку клієнта
- На телефонний апарат, з боку телефонної станції - на комутатор), ависокочастотного сигналу передачі даних - на обладнання ADSL.
Стандарт на ADSL (T1.413) був затверджений ANSI ще в 1995 р., проте данатехнологія до цих пір не отримала широкого розповсюдження. Причина цього взначною мірою пов'язана зі складністю встановлення пристроїв ADSL; вонивимагають серйозної настроювання на конкретну абонентську лінію (як правило, зучастю технічного працівника компанії - оператора мережі). Крім того,потрібно окремо встановлювати частотний розділювач; нерідко доводитьсячастково міняти телефонну кабельну проводку. Все це в кінцевому підсумкупризвело до занадто великою ціною підключення, тому важко очікувати, щопослуга доступу до Internet по ADSL стане масовою.

Технологія доступу за допомогою КТВ (CATV) [3,4,5]

Для початку розглянемо сутність і основні особливості кабельноготелебачення. Станція кабельного телебачення одержує й обробляєрізні сигнали радіопередач, супутникових програм і передач місцевихтелевізійних студій. Теле сигнали - це електромагнітні імпульси, або

хвилі, і вони займають відведений їм місце в частотному спектрі. Длярозповсюдження теле сигналів необхідний деякий носій, з якого вонипроходять від станції до телевізорів клієнтів. Сигнали звичайного телебаченняможуть передаватися через повітря на різних частотах і поширюватися посистем кабельного телебачення, в яких використовуються спеціальні кабелі
- Коаксіальні або оптоволоконні.

Кожен телевізійний сигнал передається по кабелю на своїй частоті (набіртаких несучих частот і створює спектр телевізійних каналів), томукабельне телебачення має свій власний частотний спектр. Такимчином, можна дивитися телепрограми навіть там, де неможливо прийматисигнал через ефір. Головна станція кабельного телебачення отримуєрізні телепрограми з ефіру, при необхідності перетворює їх
(конвертує), підсумовує, підсилює і подає в кабельну магістраль.
Зазвичай магістралей буває кілька (2-4). Це залежить від кількості будинківв мікрорайоні, а також від місця розташування головної станції. Щобпідтримувати потрібний рівень сигналу в магістралі, через певнийвідстань (близько 300 метрів) ставляться магістральні підсилювачі. Черезспеціальні відгалужувачі сигнал з магістралі потрапляє на домову розведення,де остаточно посилюється і подається до абонентів.

Великакабельна магістраль зазвичай проходить через весь мікрорайон. Кабельнівідводи, які мають менший діаметр, передають сигнали з магістралі влокальну кабельну мережу, «пронизливий» житлові і

виробничі будівлі. Коли клієнт хоче підключитися до кабельноготелебаченню, працівники станції прокладають в його будинок кабель від найближчоговідводу і підключають до телевізора. Якщо телевізор не може

прийняти всі канали через несумісність кабелів або кодування сигналів,то між кабельної мережею і телевізором встановлюється спеціальнийконвертор. Така організація мережі, яка називається «деревоподібній з відростками»,дозволяє найбільш ефективно та економічно передавати весь набіртелепередач від станції до клієнтів.

Для організації доступу в Інтернет за допомогою існуючих мережкабельного телебачення необхідні спеціальні пристрої - кабельнімодеми. Кабельні модеми розташовуються на відвід кабельної магістралі івиконують функції різних пристроїв: модему, шифратора-дешифратораінформації, маршрутизатора, мережевого адаптера, SNMP-агента і навітьконцентратора Ethernet. Однак такий пристрій все одно залишається модемом,оскільки, перш за все воно модулює і демодулірует сигнали.

Зазвичай передача і прийом інформації за допомогою кабельного модемуздійснюється різними способами. При передачі інформації від станції докабельного модему (downstream) цифрові дані модулюється

стандартною для телевізійних сигналів частотою (6 МГц), на якунакладається несуча частота (від 42 до 750 МГц).

Рис. 1. Пристрої для забезпечення доступу в Інтернет за допомогою мереж кабельного телебачення.

Такий сигнал передається кабельній системі разом з сигналами кабельноготелебачення і не заважає телепередач. Є декілька схем модуляції, аленайбільш популярні з них дві - QPSK

(забезпечує швидкість передачі 10 Мбіт/с) і QAM64 (до 36 Мбіт/с).

Зворотний сигнал від модему до станції (upstream) передавати складніше. Цепов'язано з тим, що у звичайній дуплексної кабельної мережі зворотний сигнал
(Upstream) може передаватися на частотах від 5 до 40 МГц. Такому сигналуможуть перешкодити радіошумів і радіопередачі, а також непідключеним антенаабо погане з'єднання коаксіальних кабелів. Оскільки кабельна мережа маєдеревоподібну форму, всі шуми з усіх відгалужень збираються разом іперешкоджають розповсюдженню зворотного сигналу. Більшість виробниківпланує використовувати QPSK або аналогічну схему модуляції для передачі впрямому напрямку, оскільки цей метод краще підходить для сильнозашумлене навколишнього середовища, ніж високочастотні методи модуляції.
Недолік же QPSK очевидний - більш низька швидкість передачі, ніж привикористанні схеми модуляції QAM. Якщо кабельна мережа не може передатизворотний сигнал, (це трапляється через погані проводів і якостіз'єднань), то це можна зробити за допомогою мережі ГТС або ISDN.

Кабельний модем працює як приймач і передавач телевізійних сигналів.
Імпульси від станції по коаксіальному кабелю надходять у кабельний модем,який передає їх комп'ютера або в локальну мережу.

Є кілька методів підключення модему до комп'ютера. Самийпоширений з них - технологія Ethernet 10BaseT. У цьому випадку модеммає вбудований адаптер Ethernet, який підключається до локальної мережічи комп'ютера. Природно, на персональному комп'ютері також має бутивстановлений адаптер Ethernet і програмне забезпечення, що обслуговуєпротокол TCP/IP. Установка кабельного модему всередині

комп'ютера, можливо, обійшлася б дешевше, але для цього необхіднорозробити набір плат для всіх існуючих платформ.

Ера комп'ютерних інтерактивних служб (КІС) [16] на базі мереж кабельноготелебачення (КТБ) почалася в кінці 1996 року, коли в комерційнуексплуатацію були запущені відразу три служби найбільших у США операторів КТВ
- TCI, Time Warner і Continental Cablevision. Перші КІС були відкриті в
Канаді в грудні 1995 року і в Австралії влітку 1996 року, але грандіознаепопея з масового впровадження даної технології почалася у вересні 1996року. На сьогоднішній день з 300 тис. працюючих у світі кабельних модемівдві третини встановлені в США і Канаді. З 300 тис. абонентів КІС 85%користуються послугами двосторонніх мереж (із зворотним каналом), а решта --односторонніми (зворотним каналом служить телефонна лінія). На сьогоднішнійдень найбільшої в світі КІС є @ Home компанії @ Home Network.
Засновниками цього підприємства є найбільший оператор КТБ в США --корпорація TCI, яка в даний час має 17 млн. передплатників по всійкраїні та інвестиційна компанія Kleiner Perkins Caufield & Byers.
Співвласниками і з операторами служби є ще сім американських іканадських компаній, у тому числі четвертий і п'ятий за величиною оператори КТБв США, компанії Comcast та Cox Communications. Станом на 1 травня 1999року @ Home мала більше 160 тис. передплатників. Потенційно ж послугами цієї
КІС можуть скористатися 6-7 млн. абонентів КТБ. На другому місці (64 тис.користувачів) знаходиться КІС Road Runner.

3. Вимоги, що пред'являються до обладнання доступу в Internet

3.1 Архітектури передачі upstream даних [2, 13]

Існує два архітектури передачі upstream даних це симетрична іасиметрична архітектури.

У випадку симетричної архітектури сигнали - прямий і зворотнийпередаються по одному кабелю. Щоб розділити прямий і зворотний сигнали, їхнеобхідно передавати в різних діапазонах частот. Через це

прямий і зворотній передачі відбуваються з різними швидкостями. Стандартнасиметрична архітектура має й інші недоліки, які будутьрозглянуті нижче. Тому деякі фірми, що випускають кабельні

модеми, використовують для своїх пристроїв асиметричну архітектуру кабельноїмережі, яка в свою чергу має ряд недоліків, по-перше - швидкістьupstream каналу залишає бажати кращого, у других - у зв'язку можливимвведенням похвилинної оплати телефонних ліній, дана архітектура можевиявитися не рентабельною, саме останній аргумент сильно схиляє всторону симетричною архітектури. У разі несиметричної архітектуризворотний канал надається за допомогою інших мереж, часто ГТС. Обидвісистеми - симетрична та асиметрична можуть добре доповнювати один одного.
Незабаром асиметрична архітектура буде поступово витісненасиметричною архітектурою. Розглянемо питання про те, який архітектурі можнавіддати перевагу.

Передача інформації по кабельних мережах може використовуватися для різнихцілей. У промисловості, де кабельна мережа створюється самим підприємствомдля пересилки інформації, розумно використовувати

симетричну архітектуру, оскільки в цьому випадку швидкість зворотної тапрямої передачі однакова. Для існуючих модемів вона становить приблизно
10 Мбіт/с (LANcity), тобто порівнянна зі швидкістю передачі в Ethernet.

Існуюча кабельна мережа, до якої можна підключити

домашній комп'ютер, призначена для телевізійних сигналів і не дозволяєпередавати зворотний сигнал з досить високою швидкістю. Зазвичайкористувачі домашнього комп'ютера використовують зв'язок з Internet для доступу до
WWW і телеконференцій, а для цього потрібна передача більшої кількостіданих від станції до користувача, а не навпаки. Щоб отримуватиграфічні, звукові і відео файли з Internet, потрібні великі швидкостіпередачі від станції до клієнта. Виконання ж URL-запитів або передачаелектронної пошти не породжують великого потоку даних від користувача достанції.

Тим не менше, для підключення домашнього комп'ютера до Internet теж потрібновикористовувати симетричнуархітектуру, модернізація кабельних мереж дляорганізації зворотного каналу не так вже й дорога, і в остаточному підсумку складелише сто доларів США на клієнта (в досить великих мережах (50>абонентів)), як вже було згадано вище, на користь цієї архітектуриговорить, перш за все, той факт що, з липня 2001 працівникам

ГТС вводиться погодинна оплата наданих ними послуг.

На рис. 2, 3 зображена симетрична та асиметрична архітектури передачіданих. [3]

Рис. 2. Симетрична архітектура

Рис. 3. Асиметрична архітектура.

3.2 Стандарти модемів [7, 8]

Двома основними стандартами на кабельні модеми є MCNS/DOCSIS і
DVB/DAVIC. Однак якщо перше, американський, стандарт користуєтьсябеззастережної підтримкою американських виробників і операторів, тодруге, європейський, стандарт стикається з усе більш жорсткою конкуренцієюєвропейського аналога DOCSIS - так званого EuroDOCSIS (основна відмінністьміж американською та європейською версією DOCSIS пов'язано з різною шириноютелевізійних каналів у США і Європі і зачіпає тільки фізичнийрівень).
Спочатку ці стандарти були розраховані на підтримку різних додатків.
Якщо Рада з цифрового аудіо та відео (Digital Audio Visual Council, DAVIC)розробляв стандарт для надання інтерактивних послуг на базітелевізійних приставок, то американські кабельні оператори (Multiservice
Cable Operator, MCO), які об'єдналися в MCNS, орієнтувалися, насамперед,на надання в якості додаткової послуги передачі даних покабелю.
Звідси і їх основні відмінності. Стандарт DVB/DAVIC спирається на використанняфіксованих комірок ATM і стандартних для ATM методів забезпечення якостіпослуг. Підтримка передачі даних, зокрема TCP/IP, забезпечується задопомогою AAL5. Стандарт DOCSIS передбачає використання стандартнихкадрів Ethernet і тому краще всього підходить для передачі пакетнихданих.
При порівнянні конкуруючі групи виробників часто вдаються до одногоі того ж трюку, а саме - зіставляють останню версію свого стандартуз попередньою версією конкуруючі з ним. Так, наприклад, прихильники
DVB/DAVIC напирають на підтримку якості обслуговування, хоча схожіможливості були включені у версію 1.1; а прихильники DOCSIS говорять провідсутності в DVB/DAVIC захисту інформації, хоча відповідні коштибули визначені вже в DVB/DAVIC 1.4.
Звичайно ж, об'єктивні відмінності між стандартами існують. Наприклад,для зворотного каналу DVB/DAVIC передбачає тільки модуляцію QPSK, тодіяк DOCSIS - ще й 16-QAM. В результаті першого підтримує меншумаксимальну пропускну здатність при доступі абонентів. Однакмаксимальна швидкість в 10,24 Мбіт/с у випадку 16-QAM рідко коли досяжнана практиці внаслідок зашумленості каналів і конкуренції за доступ.
Взагалі, продовжувати порівняння двох стандартів можна було б досить довго,але справа не в реальних перевагах конкурентів, а в широті підтримки,якою вони користуються, так що, мабуть, DVB/DAVIC уготована та самадоля, що і Token Ring, 100VGAnyLAN і ATM в локальних мережах. Втім,хоча і не можна говорити безпосередньо про об'єднання двох стандартів,розробляється OpenCable стандарт для телевізійних приставок спирається на
DOCSIS, але включає і компоненти DAVIC.
Крім двох названих є і ще один, міжнародний, стандарт IEEE 802.14.
Однак через тривалу відсутність прогресу в розробці він не отримавскільки-небудь помітної підтримки, і зараз відповідна робоча групаза участю компаній Broadcom і Terayon працює над фізичним рівнемнаступного покоління з високою - до 30 Мбіт/с - швидкістю передачі даних взворотному напрямку (від кабельного модему до станції). Іноді цей ще нещо з'явився стандарт неофіційно називають DOCSIS 1.2.
3.3 Стек протоколів DOCSIS [14, 7]
Зважаючи на домінуючого положення на ринку обладнання на базі DOCSIS микоротко розглянемо саме цю специфікацію (скорочення DOCSIS перекладаєтьсяяк специфікація інтерфейсу сервісу передачі даних по кабелю - Data Over
Cable Service Interface Specification, а вживається взаємозамінне зним MCNS як мультимедійна система на базі кабельної мережі - Multimedia
Cable-Network System). Взагалі кажучи, стандарт включає 12 документів,визначають інтерфейс між кабельним модемом і кінцевим обладнанням,інтерфейс між кінцевої системою (Cable Modem Termination System, CMTS) ізовнішньою мережею, радіочастотний інтерфейс, інтерфейс для зворотноготелефонного з'єднання, захист і інтерфейс з системою управління.
Як написано в стандарті DOCSIS, головна функція кінцевої системи іобслуговується нею кабельних модемів полягає в прозорій передачі трафіку
TCP/IP між кінцевим обладнанням передплатника і розподільними вузлом.
Під словосполученням «прозорої передачі» мається на увазі те що, нікористувач, ні ПЗ працює в операційній системі не підозрюють, що докомп'ютера підключено кабельний модем (якщо не брати до уваги того,що модем стоїть поруч з комп'ютером, і його можна банально побачити), вонилише користуються стандартним TCP/IP інтерфейсом, наданими їмопераційною системою. Таким чином, кабельні модеми можуть підтримувативсі стандартні додатки на базі TCP/IP.

Рис. 4. Стек протоколів DOCSIS в порівнянні з моделлю OSI.

Канальний рівень ділиться на три підрівня, а саме: стандартнийпідрівень контролю каналу LLC відповідно до IEEE802.2 (пізнішамодифікація IEEE802.14), підрівень захисту канального рівня і залежить віднапрямки передачі підрівень контролю доступу до середовища передачі.
Специфікація фізичного рівня також залежить від напрямку передачі ірозрізняється виділеними діапазонами частот і вживаними методамимодуляції, а також форматами пакетів.
3.4 підрівень MAC [10]
Системи передачі на базі кабельних модемів мають несиметричнуархітектуру: один крайова станція може обслуговувати сотні і навіть тисячікабельних модемів. Це, звичайно ж, пов'язано з особливостями топології мереж
КТВ.
Всі кабельні модеми слухають передачу кінцевої станції на своєму каналі іберуть кадри, призначені їм самим або підключеним до них кінцевимпристроїв. Таким чином, при передачі в прямому напрямку будь-якаконкуренція за середовище передачі відсутній, і тут виникає лише одинсерйозна проблема - захист інформації, тому що передача здійснюєтьсяшляхом широкомовлення.
Інша справа, коли декільком модемам потрібно надіслати запит, дані іт. д. кінцевої станції. У цьому випадку через розділяється середовища передачі вонинеминуче змушені конкурувати один з одним за доступ до неї. Однакконкуренція може виникнути тільки при запиті з боку модему провиділення йому подканала (інтервалу часу) для передачі (загалом кажучи,конкуренція може виникнути також, коли потрібно надіслати короткеповідомлення, для якого модем вирішить не запитувати виділення інтервалучасу).
Для забезпечення множинного доступу з поділом за часом (Time
Division Multiple Access, TDMA) зворотний канал ділиться на інтервали часу
(кванти або слоти). За своїм призначенням ці інтервали поділяються на три види
- Зарезервовані (reserved), колізійні (contention) і ранжири
(ranging).
Будь-який кабельний модем може спробувати передати запит або дані вколізійні інтервали часу. У випадку, якщо дві або більше модемівзроблять таку спробу одночасно, то пакети накладуться один на одного ібудуть зіпсовані, про що головна станція негайно повідомить їм поширокомовному каналу. Після цього кожен з модемів спробуєповторити спробу через випадковий інтервал часу. Вирішення конфліктівздійснюється відповідно до усіченим бінарним експоненціальнималгоритмом відкату.
Зазвичай колізійні інтервали часу використовуються для відправлення короткихзапитів про виділення зарезервованих інтервалів часу для передачіданих. При отриманні такого запиту головна станція надаєвільні зарезервовані інтервали часу відповідно до алгоритмувиділення пропускної здатності. Цей алгоритм не визначаєтьсястандартом і реалізується виробником відповідно до йоговподобаннями. Після резервування за ним інтервалу кабельний модем можебезперешкодно передавати у відведений йому час свої дані.
Ранжирують слоти служать цілям синхронізації годин і узгодження рівнясигналу. Перше завдання виникає у зв'язку з тим, що довжина кабелівможе значно відрізнятися, через що різниця у затримці надходженнясигналів від різних кабельних модемів може досягти декількохмілісекунд. У результаті сигнал може виходити за запропонований йомучасовий інтервал і накладатися на сусідній сигнал.
Щоб компенсувати відмінності у затримці при передачі сигналів, івикористовуються ранжирують слоти. Зазвичай це три послідовних інтервалучасу. На вимогу кінцевої системи кабельний модем передає сигнал усередньому з трьох інтервалі (два сусідніх інтервалу утворюють «захиснийінтервал »для запобігання конфліктів з іншим трафіком). CMTS вимірюєзатримку і повідомляє модему, на яку величину він повинен зрушити свій годинниквперед або назад.
Друге призначення полягає в узгодженні рівнів потужностей сигналу, щобвсе що надходять на крайових систему сигнали мали один рівень. УІнакше CMTS не зможе виявити колізію сильно розрізняються запотужності сигналів.
3.5 Організація захисту [10]
Операторам кабельних мереж доводилося приймати захисні заходи і раніше принадання таких послуг, як «платний перегляд». Однак високошвидкіснапередача даних ставить набагато більш серйозні проблеми з точки зорузахисту.
Головна з них пов'язана з широкомовної природою мереж КТБ: будь-якапередача по мережі може бути легко підслухати. Тому трафік слід впершу чергу захистити від перехоплення. Для цього вже в самій першій версіїстандарту DOCSIS 1.0 було передбачено шифрування даних для передачі.
Діючий DOCSIS базовий інтерфейс забезпечення конфіденційності
(Baseline Privacy Interface, BPI) підтримує шифрування відповідно дорежимом зчеплення шіфруемих блоків (Cipher Block Chaining, CBC) стандарту
DES з 56-розрядних ключем, а також обмін ключами із застосуванням 768 --розрядного шифрування RSA.
Однак BPI і DOCSIS 1.0 не забезпечували захисту від двійників, тому в
DOCSIS 1.1 була включена розширена версія BPI. BPI +, так вона називається,підтримує аутентифікацію за допомогою сертифікатів. Кабельний модем повиненнадати сертифікат, який засвідчує, що MAC-адресу і відкритий ключ RSAдійсно належать йому.
Забезпечуючи конфіденційність передачі та ідентифікацію передплатників, BPI і
BPI + не в змозі захистити, наприклад, від атак типу «відмова вобслуговуванні », коли який-небудь зловмисний користувач забиває шумомабо сміттям весь зворотний канал.

3.6 Голос по кабелю [5,11]

Як і інші конкуруючі технології, такі, як DSL, завдяки високимпідтримуваним швидкостей кабельні модеми відкривають потенційнуможливість для надання голосових послуг. Однак для їх надання зналежною якістю операторам і виробникам належить подолати рядпроблем. Частина з них є спільною для всіх альтернативних технологійпередачі мови по пакетних мереж, частина ж специфічна для мережі КТВ.
Одна з таких специфічних проблем характерна не тільки для передачіголоси, а й взагалі для передачі даних за допомогою кабельних модемів - цеодноспрямований широкомовна природа мережі КТБ. Однак якщо у випадкупередачі даних через несиметричності доступу в Internet її можна обійтиза допомогою організації зворотного каналу по телефонній лінії, то длянадання голосових послуг перетворення мережі КТБ в двонаправлену середупередачі за допомогою заміни підсилювачів є обов'язковою умовою.
Типовою проблемою для пакетних мереж є велика (і варіюються)затримка при передачі пакетів. Ця затримка складається з затримки навибірку, затримки на оцифрування і затримки на передачу по мережі. У кабельнихмережах до цієї суми додається ще затримка на опитування. Вона пов'язана зособливостями передачі пакетів кабельними модемами. Щоб відправитиголосові пакети, агентові доводиться чекати, поки, крайова станція опитаєвсіх інших агентів про наявність у них пакетів для передачі. Тому, вметою мінімізації затримки, обладнання з підтримкою голосових послугмусить уміти прогнозувати момент наступного опитування і готувати доцього часу голосові пакети.
, Що з'явилася в 1999 р. версія DOCSIS за номером 1.1 передбачає заходи позабезпечення QoS і надання пріоритету певним видам трафіку.
Однак вона не вирішує всіх технічних питань, пов'язаних з наданнямголосових послуг на базі кабельних модемів. Щоб заповнити наявніпрогалини, консорціум американських кабельних операторів розробивспецифікацію протоколу сигналізації дзвінки по мережі (Network-Based Call
Signaling, NCS). Вона базується на існуючому протоколі керування шлюзомміж різними середовищами (Media Gateway Control Protocol, MGCP), тому їїіноді називають також MGCP NCS. Крім того, NCS передбачаєдодаткові заходи захисту, крім прийнятих в DOCSIS 1.0 і 1.1 длязабезпечення конфіденційності розмов, зокрема використання IPSec.

Таблиця 1

3.7 Вимоги стандартів [7, 8]

4. Планування мережі

4.1Аналіз виробників модемів [2]

Hybrid Networksкабельні модеми компанії Hybrid Network марки Series 2000 використовують HFCмережа, щоб передавати дані клієнтам, і припускають, що upstream даніпередаються за допомогою, телефонного кабелю (асиметрична архітектура).
Downstream передається зі швидкістю 10 Mbps на 2Mhz каналі, замість звичайного
6Mhz каналу. Модем Hybrid Networks використовує алгоритм оптимізації IPпакетів, щоб звести нанівець ризик уповільнення upstream при великійпродуктивності downstream.Ето дозволяє 10 Mbps для downstreamінтерполювати до 56.6 Kbps для upstream.
З двостороннім використанням кабелю (симетрична архітектура
(знадобиться лише невеликий модуль апгрейда)), за допомогою QPSK можназбільшити швидкість upstream з 56.6 Kbps до 5Mbps
Модем Hybrid Networks, має великі переваги при використанніасиметричною архітектури.
Схеми Series 2000 мінімізують потребу в заводській модернізації. Hybrid
Networks заявляє, що при використанні їх схем модуляції у великомубізнесі можна перетворити інфраструктуру бізнес комп'ютерів до кабельнихмодемів їх компанії, і збільшити тим самим майбутнє зростання іудосконалення компанії (не точний переклад)
Один багатокористувацький кабельний модем router компанії Hybrid Networksможе обслуговувати цілих двадцять комп'ютерів, що означає малу цінупослуги на абонента. На базі Series 2000 цілком можна організуватибезпечну мережа кокой або не дуже великої компанії, причому будь-якийспівробітник зможе отримати доступ до цієї мережі прямо з будинку використовуючи модем
Series 2000.

Motorola

Компанія Motorola також доклала зусиль, щоб створити кабельний модем,який назвала Cybersurfer цей модем - частина програми Motorola Cable
Data. Програма Motorola Cable Data була розроблена для наданняшвидкодіючих комунікацій для on-line послуг, таких як: доступ до
Інтернет, телеконференції і інших послуг для домашнього та діловоговикористання.
CyberSURFER, як і багато інших модеми оснащений 10 Base T Ethernetз'єднанням. За допомогою Ethernet wiring hub інтерфейсу, один CyberSURFERможе давати IP адреси відразу декільком персональним комп'ютерам.
Передавач RF та приймає в CyberSURFER забезпечують з'єднання через HFCмережу.
Дані від абонента (upstream) передаються на швидкості 768 kbps по 600 кГцканалу. downstream - 30 Mbps канал, який використовує 6 MHz діапазон ізабезпечує максимум 10 Mbps продуктивність кожному абоненту.
Системи модуляції використані в CyberSURFER - DQPSK для upstream, і 64
QAM для downstream.
Phasecom
SpeedDemon Phasecom як і більшість інших модемів використовує Ethernet
10Base T

Інтерфейс, для з'єднання з HFC. Модем використовує QAM модуляцію дляdownstream і QPSK модуляцію для upstream. У SpeedDemon застосована Time
Division Multiple access (TDMA) технологія, за допомогою якої досягаєтьсяшвидкість до 30 Mbps downstream, і 2.56 Mbps для upstream.Модем вимагаєширину діапазону в 6 MHz для downstream і 2 MHz upstream. Цей модем буврозроблений для використання в малих офісах і для домашніх комп'ютерів.
Також модем може функціонувати як міст, таким чином, дозволяючидекільком користувачам отримати з'єднання, використавши лише одинклієнтський модем.

BayNetwork LANcity (останнє - підрозділ BayNetwork)компанія BayNetworks має широкий діапазон виробів, що включаютькабельні модеми, апаратні маршрутизатори switchі. Їх кабельні модемизабезпечують 10 Mbps для downstream і досить великий upstream. Цішвидкості можуть стабільно підтримуватися на відстані до 200 миль, безбудь-яких втрат даних. Модеми компанії BayNetwork LANcity підтримуютьтехнологію plug and play (в операційних системах windows98 і старші невимагають встановлення будь-яких спеціальних драйверів, а можуть зажадатилише перезавантаження, для того щоб операційна система "побачила" їх), вонивикористовують SNMP-агента і мають вбудовану Operations Support Systems/
Business Support System (OSS/BSS). Роблячи такий крок, компанія
BayNetworks намагалася забезпечити низьку ціну на встановлення та обслуговування їхвиробів.
Кабельний модем LANcity підтримує до 16 користувачів.

3COM [1]

Системні та комунікаційні возможності.Поддержівает різністандартні мережеві протоколи, включаючи, IPX, AppleTalk і
NETBEUI.Поддержівает будь-які додатки, які взаємодіють зпідтримуваними рівнями TCP або UDP
Фізичні інтерфейси

Комп'ютер: RJ-45 (10BASE-T) і USB

Абонентська лінія кабельного телебачення: роз'єм F-типу, гніздо

Живлення: від зовнішнього джерела постійного струму (в комплекті)

Світлодіодні індикатори: харчування, встановлення з'єднання, передача даних,багатофункціональний індикатор для функцій, заданих оператором (FCN)
Вхідна зв'язок

Діапазон частот: 91-857 МГц

Смуга частот каналу: 6 МГц

Модуляція: 64 QAM або 256 QAM

Швидкість передачі: 5.056 млн. символів/с або 5.361 млн. символів/с

Швидкість передачі інформації: 23.96 Мбіт/с або 30.8 Мбіт/с

Робочий діапазон приймача: від 15 до -15 дБмВ

Номінальний рівень вхідного сигналу: 0 дБмВ

Импеданс: 75 Ом (номінальне значення)

Корекція помилок: ITU J.83-B по MCNS-RFI

Частота помилок з урахуванням корекції (BER): 10-8 при відношенні сигнал/шум 23.5дБ для 64 QAM, 10-8 при відношенні сигнал/шум 30.0 дБ для 256 QAM
Вихідна зв'язок

Діапазон частот: 5-42 МГц

Смуга частот каналу: 200-3200 КГц

Модуляція: QPSK або 16 QAM

Швидкість передачі символів: 160-2560 тис. символів/c

Швидкість передачі інформації: 128 - 9000 Кбіт/с

Діапазон сигналів передавача: Від 8 до 58 дБмВ

Импеданс: номінал 75 Ом

Корекція помилок: Код Ріда-Соломона

Частота помилок з урахуванням корекції (BER): 10-8 при відношенні сигнал/шум 16дБ
Відповідність стандартам

Електромагнітне