Технологии быстрого интернета

Описание технологии DOCSIS 2.0

Уже несколько лет операторы кабельного телевидения переходят от традиционного основного направления трансляции развлекательных программ к предоставлению интерактивных услуг, таких как видео, голос и передача данных. В настоящее время самым успешным и рентабельным средством для обеспечения услуг такого рода стали кабельные модемы, отвечающие стандарту DOCSIS (Data-Over-Cable Service Interface Specification).

DOCSIS - технологический стандарт, который первоначально был создан для предоставления высокоскоростной передачи данных по гибридным опто-коаксиальным сетям Северной Америки. DOCSIS стал весьма популярным стандартом и получил известность по всему миру как самая высокоскоростная технология доступа за последние несколько лет.

С января 2003 по всему миру разошлись более 25 миллионов DOCSIS-совместимых кабельных модемов.
DOCSIS 2.0 - последний на сегодняшний день представитель семейства стандартов DOCSIS. Его главная цель - достичь существенного увеличения полосы пропускания в потоке upstream, сохраняя при этом высокий уровень помехозащищенности в канале. Это было достигнуто, прежде всего, благодаря использованию дополнительных возможностей физического уровня (PHY), которые позволяют поддерживать более глубокую модуляцию сигнала с возможностью коррекции ошибок (FEC).

Эволюция DOCSIS.

Первая версия стандарта DOCSIS - DOCSIS 1.0 была создана для подтверждения идеи о возможности высокоскоростного доступа по североамериканской кабельной HFC сети. Беспокойство вызывали 2 фактора: своевременность выхода на рынок и пути взаимодействия между производителями, кроме того, возникли сложности, связанные с введением абсолютно новой технологией. Например, DOCSIS 1.0 гарантировал наилучшие показатели производительности в режиме "not-real-time", такие как статические классы обслуживания, но не поддерживал контроль надежности соединения в реальном времени или услуг, чувствительных к таким соединениям.
После успеха стандарта DOCSIS 1.0 разработчики решили включить в стандарт ряд дополнений, позволяющих работать с услугами реального времени, такими как голос и видеопоток. Эти услуги стали доступны во второй версии стандарта DOCSIS - DOCSIS 1.1, которая теперь содержала не только усовершенствованные основных функций, но и службу QoS (качество обслуживания).
Первоначально кабельная сеть разрабатывались как односторонняя среда передачи, поэтому распределение спектра для downstream (к клиенту) и upstream (к оператору) кабельной сети оказалась асимметрична. Спектр Upstream, который лежит в радиочастотном диапазоне (РЧ), является довольно узким по сравнению со спектром downstream. Эта асимметрия потоков соответствует асимметрии требований, статистически обоснованных для пользователей кабельных сетей, использующих доступ только для Web-серфинга. Но времена меняются. На сегодняшний день приложения все больше и больше используют upstream-поток для передачи мультимедиа-информации. Кроме того, бизнесмены могут требовать симметрической связи с Интернет, например, для подключения отдаленно расположенных служащих к виртуальной частной сети (VPN). Для таких приложений как телефония, видео телефония, видео конференция, и т.д. симметричные полосы пропускания необходимы для корректной работы. Все эти факторы указывают на необходимость увеличения емкости upstream-потока.
Чтобы существенно увеличить емкость upstream-потока, была разработана третья версия стандарта DOCSIS, основанная на достоинствах первых двух версий. Известный как DOCSIS 2.0, новый стандарт расширяет возможности физического уровня системы DOCSIS:
· значительное увеличение полосы пропускания upstream-потока,
· высокая помехоустойчивость на РЧ,
· обратная совместимость с DOCSIS 1.x,
· возможность одновременной работы стандартов DOCSIS 2.0 и DOCSIS 1.x на одном и том же канале.

Таблица 1: преимущества DOCSIS 2.0 перед DOCSIS 1.x.

 

Max Channel BW

Max Spectral Efficiency

Max Data BW/Channel

DOCSIS 1.0

3.2 MHz

1.6 bps/Hz

5.12 Mbps

DOCSIS 1.1

3.2 MHz

3.2 bps/Hz

10.24 Mbps

DOCSIS 2.0

6.4 MHz

4.8 bps/Hz

30.72 Mbps



Существенный выигрыш соотношения "полоса пропускания/спектральная эффективность" был достигнут благодаря использованию возможностей расширенного физического уровня (PHY), который поддерживает более глубокую модуляцию по сравнению с доступной в DOCSIS 1.x технологии.
DOCSIS 2.0 обеспечивает не только значительное увеличение емкости потока, но также и лучшую помехоустойчивость в канале. Это было достигнуто благодаря таким особенностям версии, как более эффективная система исправления ошибок, перемежение байт, и более длинная последовательность эквалайзера. Кроме того, большинство производителей разработали усовершенствованные алгоритмы, исключающие затухание по входу. Типичные ухудшения, которые DOCSIS 2.0 способен компенсировать, включают аддитивный "белый" Гауссовский шум, импульсные шумы, узкополосный вход, общее искажение спектра, микроотражения, и интермодуляция шумом.

DOCSIS Standards.

От версии к версии стандарт DOCSIS (DOCSIS 1.0, DOCSIS 1.1, и DOCSIS 2.0) демонстрировал всё новые и новые способности и технические решения, вместе с тем, сохраняя полную совместимость как "вниз", так и "вверх".
· первое поколение стандарта, DOCSIS 1.0, стандартизованное Международным Телекоммуникационным Союзом как (ITU)-T Rec. J.112-B (от 03/98), включает лучшую в своем направлении технологию, доступную в период с 1995 по 1996 годы.
· второе поколение - DOCSIS 1.1, стандартизированное как ITU-T Rec. J.112-B (от 03/01), обеспечивает более совершенную системную гибкость, безопасность, и широкие возможности качества обслуживания (QoS), позволяющие предложить подписчику услуги реального времени, такие как телефония Voice-over-IP и интерактивные программы.
· третье поколение - DOCSIS 2.0, стандартизированное как ITU-T Rec. J.122 (12/02), обеспечивает существенное увеличение пропускной способности upstream-потока для предоставления симметричных услуг.
Все версии стандарта DOCSIS содержат два варианта исполнения для того, чтобы соответствовать частотному плану региона. Первый вариант, известный как североамериканский DOCSIS (North American DOCSIS), или просто DOCSIS, предназначен для систем, использующих канал передачи downstream-потока шириной 6 МГц, и полосу для формирования upstream-потока в диапазоне 5-42 МГц. Второй вариант, известный как Euro-DOCSIS, предназначен для систем, использующих канал передачи downstream-потока шириной 8 МГц, и полосу для формирования upstream-потока в диапазоне 5-65 МГц.
Так же, рекомендации ITU включают и третий вариант исполнения, разработанный специально для предоставления услуг в Японии, он используют 6 Мегагерцовый канал передачи downstream-потока и полосу в диапазоне 10-55 МГц для формирования upstream-потока.

Кабельные Модемы.

Цифровые информационные сигналы передаются по кабельной системе на РЧ несущей. Для обеспечения двухсторонней связи один из сигналов передает данные в направлении от оператора к пользователю (downstream), другой - от пользователя к оператору (upstream). Кабельный модем - устройство на стороне пользователя, которое преобразует цифровой поток в модулированный РЧ сигнал в направлении оператора, а сигнал РЧ - в цифровой поток в направлении пользователя. Головная станция кабельных модемов (CMTS) выполняет обратные операции и работает одновременно с каждым пользователем, устанавливается CMTS на стороне кабельного оператора.
Как правило, несколько сотен пользователей могут разделить между собой один downstream-поток и один или несколько upstream-потоков. Downstream-поток занимает место равное ширине одного единственного телевизионного канала в частотном плане кабельного оператора; это может обеспечить до 40 Мб/с (для каналов шириной 6 МГц), или 55 Мб/с (для каналов шириной 8 МГц). В стандарте DOCSIS 1.0 и 1.1 предусмотрено увеличение полосы для upstream-потоков до 3.2 МГц, что позволило передавать до 10 МБ/с в каждом канале (для DOCSIS 1.0 скорость ограничена 5 МБ/с). В DOCSIS 2.0, upstream-поток может нести до 30 МБ/с в каждом канале шириной 6.4 МГц. MAC-уровень (Media access control) координирует доступ к полосе upstream-потока.

Распределение полосы пропускания.

Поскольку полоса пропускания upstream- и downstream-потока разделена между всеми пользователями, то использование этой полосы намного более эффективно, чем альтернативная ей связь типа точка-точка. Так как большую часть времени линии связи оказываются не задействованными, то путем разделения и объединения общей полосы пропускания можно распределять потоки данных между пользователями, что позволит активным пользователям использовать по своему усмотрению всю доступную емкость потоков, освобожденную от неактивных пользователей. Для определения информационных услуг служит термин "статистическое мультиплексирование" и часто используется для описания роста эффективности за счет разделения полосы пропускания. Преимущества статистического мультиплексирования тем больше, чем больше полос пропускания удается объединить. Например, удвоение емкости канала влечет за собой увеличение эффективной емкости в 2.5 раза. Этот фактор по существу умножает выгоды от перехода на DOCSIS 2.0 для кабельных операторов.

Безопасность и Секретность.

Несмотря на то, что физическое расположение и кабельная разводка означают, что данные от любого пользователя неминуемо проходят через компьютеры пользователей, расположенных в том же секторе разводки, стандарты DOCSIS гарантируют, что данные каждого пользователя сохранят конфиденциальность, это достигается благодаря процедуре шифрования. Кроме того, DOCSIS 1.1 и 2.0 обеспечивают дополнительные инструменты безопасности, включающие механизмы предотвращения воровства услуг, новые процедуры подтверждения подлинности (цифровое свидетельство), безопасный способ загрузки нового программного обеспечение для модема, а так же методы шифрования конфиденциального широковещательного сообщения и передачи ключей декодирования только тем клиентам, которые подтвердили свою подлинность.

 

SocButtons v1.5

Добавить комментарий

Обращайтесь к посетителям сайта так, как вы хотите чтобы они обращались к вам

Защитный код
Обновить

Допрос

Сколько вы готовы платить за качественный интернет для личного пользования 100 Мбит/c на загрузку и отдачу?

Вы здесь: Главная Технологии быстрого интернета Описание технологии DOCSIS 2.0