Доступ через сети CATV

Ключевые слова: модемная терминальная станция, кабельное телевидение, коаксиальные абонентские окончания, кабельный модем, восходящий и нисходящий частотные каналы, разделение канала во времени, арбитр, тайм-слот.

Кабельное телевидение является одной из телекоммуникационных услуг, для кото­рой была создана собственная разветвленная инфраструктура абонентских окон­чаний. Хотя кабельное телевидение и уступает по распространенности телефонной сети, тем не менее количество коаксиальных абонентских окончаний, соединяю­щих дома и квартиры с точками присутствия поставщиков услуг, в некоторых странах стало приближаться к количеству абонентских телефонных окончаний.

Учитывая, что коаксиальный кабель обладает гораздо более широкой полосой пропускания (как минимум, 700-800 МГц), абонентское окончание CATV мо­жет вполне справиться с одновременной передачей телефонного, компьютерного и телевизионного трафиков.

Схема использования линий CATV в качестве универсальных окончаний для доступа в Интернет, телефонную сеть и сеть кабельного телевидения нами в об­щих чертах уже рассматривалась. Именно окончание CATV было выбрано в ка­честве примера на рис. 23.2. Теперь мы остановимся на некоторых деталях этого вида доступа.

Отличием абонентского окончания CATV является то, что к коаксиальному ка­белю по схеме монтажного ИЛИ подключаются одновременно несколько або­нентов (рис. 23.13). Это может быть несколько десятков домов или же сотен квартир многоквартирного дома. Поэтому абонентское окончание CATV пред­ставляет собой классическую разделяемую среду, которая используется, напри­мер, в сетях Ethernet на коаксиальном кабеле.

В отсутствии кабельных модемов оборудование CATV используется для широко­вещательного распространения телевизионных программ до телевизионных при­емников абонентов CATV из источника информации, расположенного в точке присутствия поставщика услуг. Для этого занимается диапазон частот от 50 до 550-868 МГц (точное значение зависит от национальной политики выделения частот). Каждой программе CATV выделяется в этом диапазоне полоса в 6 или 8 МГц, сигнал которой шифруется и может быть дешифрирован приемниками тех абонентов, которые подписались на прием определнной программы.

Для использования такого абонентского окончания в помещении каждого або­нента высокоскоростного доступа устанавливается распределитель и кабельный модем, а в точке присутствия — головной модем, который еще называют модем­ной терминальной станцией (Cable Modem Termination Station, CMTS).

Для двунаправленной передачи компьютерных данных кабельные модемы поль­зователей и станция CMTS занимают неиспользуемые телевизионными програм­мами частоты. Обычно это диапазон относительно низких частот от 5 до 50 МГц, расположенный ниже частот телевизионных программ, а также диапазон высо­ких частот выше 550 МГц.

Диапазон низких частот используется для менее скоростного восходящего кана­ла, а диапазон высоких частот — для высокоскоростного нисходящего канала. Скорость передачи данных в восходящем направлении может доходить до 10 Мбит/с, а в нисходящем — до 30-40 Мбит/с. Модемы пользователей могут взаимодействовать только со станцией CMTS.

Так как восходящий и нисходящий каналы разделены по частотам, абонентское окончание CATV образует две разделяемые среды.

Для нисходящего канала CMTS является единственным передатчиком инфор­мации, поэтому здесь не возникает конкуренции за доступ к среде. Станция CMTS использует нисходящий канал для передачи по нему кадров данных всем абонентам, используя адресацию Ethernet и разделение канала во времени.

Восходящий канал задействуется в режиме множественного доступа всеми ка­бельными модемами, подключенными к данному абонентскому окончанию. В этой разделяемой среде CMTS играет роль арбитра. Каждый абонентский модем на­чинает передачу только после того, как получит разрешение на это от головного модема по прямому каналу. Для того чтобы один абонентский модем не занимал канал надолго, CMTS назначает каждому абонентскому модему тайм-слот ограни­ченного размера. Тайм-слоты распределяются только между активными модемами — это позволяет расходовать ограниченную пропускную способность максимально эф­фективно. Для вновь подключаемых абонентских модемов предназначены специаль­ные тайм-слоты. При включении абонентский модем использует такой тайм-слот, чтобы оповестить CMTS о своем присутствии в сети. Далее он ожидает, когда ему бу­дет выделен тайм-слот на равных основаниях с другими модемами.

Кабельный модем абонента может иметь разъем для подключения обычного те­лефона, для которого также выделяется полоса в 4 МГц в нижнем диапазоне час­тот. В этом случае абонент получает от одного поставщика услуг доступ трех ти­пов — телефонный, компьютерный и телевизионный.