Доступ в Интернет по сетям кабельного телевидения CATV

Рост числа пользователей в Интернет привел к тому, что максимальная эффективная скорость доступа по коммутируемым телефонным линиям с помощью проводных модемов в настоящее время недостаточна.

Значительно более высокие скорости доступа можно получить с помощью кабельных модемов, используя в качестве передающей среды сети кабельного телевидения (КТВ). Использование кабельного модема позволяет освободить телефонную линию. Сети кабельного телевидения создавались для трансляции программ телевизионных каналов. Это определило однонаправленную архитектуру таких сетей, так как предполагалось, что сигнал по таким сетям будет распространяться в одном направлении – от оператора КТВ к абоненту. При работе в Интернет обмен информацией происходит в обеих в двух направлениях. Каналом прямой передачи (Downstream) называют передачу информации в направлении абонента, обратной передачи (Upstream) – от абонента. Для обеспечения передачи информации в обеих направлениях потребовалась модернизация сетей КТВ. Современные сети КТВ имеют симметричную архитектуру, в которой прямой и обратный каналы организованы с помощью кабельной сети. Для этого прямой и обратный каналы разнесены по частоте. Скорости передачи прямого и обратного каналов при этом также различны. Эти сигналы передаются вместе с телевизионными сигналами.

Полноценный спектр услуг Интернет оператор КТВ может предоставить пользователю, если создаст современную сетевую инфраструктуру. Она включает такое сетевое оборудование, как маршрутизаторы, серверы, средства доступа, защиты информации и мониторинга сети.

В структуре сети КТВ центральное место занимает оконечная станция кабельных модемов CMTS (Cable Modem Termination System), которая взаимодействует с кабельными модемами пользователей. Такая оконечная станция находится на головном узле кабельной сети. CMTS взаимодействует со всеми кабельными модемами, сами же модемы могут взаимодействовать только с оконечной станцией. Обмен данными между двумя кабельными модемами возможен только через CMTS. Телевизионный канал шириной 8 МГц (в Европе) может поддерживать передачу данных в прямом направлении до 27 Мбит/с при использовании модуляции QAM64 и даже до 36 Мбит/с – при модуляции QAM256. Обратный канал (ширина полосы – 2 МГц) обеспечивает скорость от 500 Кбит/с до 10 Мбит/с в зависимости от модуляции QAM16 или квадратурно-фазовой модуляции QPSK. Сети КТВ строятся гибридными, при которых сигнал от CMTS OC поступает на распределительный узел по оптоволоконному кабелю, откуда передается пользователю по коаксиальному кабелю CC (рис. 8.2).

Чтобы защитить информацию в рамках современных стандартов оператор КТВ предусматривает средства защиты информации с помощью алгоритмов шифрования данных. Структура кабельного модема более сложна, чем его проводной аналог. Основными компонентами этого модема являются тюнер, модулятор-демодулятор, блок доступа к среде, микропроцессор и интерфейс. Тюнер подсоединяется непосредственно к сети КТВ. В его состав входит встроенный диплексор для обеспечения передачи прямого и обратного сигнала. Принятый тюнером сигнал обрабатывается демодулятором, состоящим из аналого-цифрового преобразователя, преобразователя QAM64/256, синхронизатора кадров MPEG и блока коррекции ошибок.

Рисунок 8.2

В обратном направлении сигнал поступает в тюнер из модулятора, выполняющего кодирование QPSK/QAМ и преобразование из цифровой формы в аналоговую с помощью ЦАП. В настоящее время комбинированная ИС выполняет роль модулятора-демодулятора. В блоке доступа используется микропроцессор, чаще всего Power PC компании Motorola. Из блока доступа данные поступают на компьютерный интерфейс кабельного модема. Компьютер может быть подключен через USB порт или порт Ethernet. Кабельный модем подключается к сети КТВ через разветвитель для разделения его сигналов от сигналов телевидения. Целесообразно установить в направлении телевизора высокочастотный фильтр.

В настоящее время существует несколько основных стандартов для кабельных модемов, в Украине пользуются стандартом DOCSIS 2.0 (Data Over Cable Service Interface Specification).