Кабельное телевидение. Распределение спектра. Кабельные модемы. Сравнительная характеристика ADSL и кабеля.

Кабельное телевидение в Северной Америке традиционно занимает частоты с 54 до 550 МГц (за исключением диапазона с 88 до 108 МГц, отданного FM-pa-дио). Ширина полосы каждого канала составляет 6 МГц, включая защитные полосы. В Европе нижний предел обычно ограничен 65 МГц, а каналы имеют ширину полосы 6-8 МГц, что позволяет увеличить разрешение, требуемое сис­темам PAL и SECAM, однако это не очень принципиально. Нижняя часть спек­тра не используется. Современные кабели хорошо работают на частотах свыше 550 МГц, часто до 750 МГц и выше. Было принято решение выделить под исхо­дящие каналы частоты 5-42 МГц (чуть выше в Европе), а высокие частоты ис­пользовать для входящих каналов. Распределение спектра в кабельных системах показано на рис. 2.42.

Обратите внимание: поскольку телевизионный сигнал целиком идет только в одном направлении (входящем), можно использовать исходящие усилители, работающие только в диапазоне 5-42 МГц, а входящие — в диапазоне 54 МГц и вы­ше, как показано на рисунке. Итак, входящий и исходящий спектры имеют силь­ный дисбаланс благодаря тому, что основная доля трафика приходится на телеви­дение и входящие интернет-каналы.

Кабельные модемы

Для доступа в Интернет нужен кабельный модем — устройство, имеющее два ин­терфейса: один к компьютеру, второй — к кабельной сети.

Модемы появившегося стандарта DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification — спецификация передачи данных по кабельному интерфейсу) сейчас только начинают заменять собственные модемы операторов. Европейская версия стандарта называется EuroDOCSIS.

Интерфейс между модемом и компьютером довольно традиционен. Обычно это Ethernet со скоростью 10 Мбит/с (иногда USB). Кабельные модемы скоро будут напоминать обычные внутренние модемы и размерами, и способом уста­новки.

Второй интерфейс более сложный. Немалая часть стандарта посвящена радио­инженерным решениям, но обсуждение этого вопроса выходит за рамки данной книги. Единственное, что необходимо отметить, это то, что, как и ADSL-модемы, кабельные модемы находятся на постоянном подключении. Они устанавливают соединение сразу же после подачи питания и постоянно поддерживают его, по­скольку операторы кабельных сетей не взимают плату за время на линии.

Чтобы лучше понять, как происходит работа кабельного модема, рассмотрим, что происходит при его включении. Модем начинает прослушивать входящий канал в поисках специального пакета, время от времени посылаемого распреде­лителем. В нем сообщаются системные параметры для модемов, только что вклю­чившихся в работу. После обнаружения данного пакета новый модем объявляет о своем появлении по одному из исходящих каналов. Распределитель отвечает, присваивая модему входящий и исходящий каналы. Впрочем, исходное распре­деление каналов может быть динамически изменено распределителем, если он решит, что необходимо сбалансировать нагрузку.

Затем модем определяет, на каком расстоянии от распределителя он находит­ся. Для этого посылается специальный пакет и высчитывается время, через кото­рое приходит ответ. Этот процесс называется измерением дальности. Модему необходимо знать эти данные, чтобы настроить работу исходящих каналов и пра­вильно синхронизироваться. Время работы делится на мини-интервалы. Каж­дый исходящий пакет должен умещаться в один или несколько соседних мини-интервалов. Распределитель анонсирует каждое начало цикла мини-интервалов, однако этот «стартовый выстрел» модемы слышат не одновременно, поскольку они находятся на разных расстояниях. Зная свое удаление от распределителя, модем может вычислить, когда на самом деле был послан принятый им сигнал начала мини-интервала. Длина мини-интервала зависит от сети. Обычно объем полезной информации в нем равен 8 байт.

Во время инициализации распределитель также присваивает модему мини-интервал для запроса пропускной способности исходящего канала. Как правило, одному и тому же мини-интервалу запроса соответствует несколько модемов, что приводит к конкуренции между ними. Когда компьютер хочет отослать па­кет данных, он передает его модему, который запрашивает необходимое количе­ство мини-интервалов для него. Если запрос принят, то распределитель посыла­ет подтверждение по входящему каналу. В подтверждении модему сообщается, какие мини-интервалы зарезервированы для него. После этого пакет отправля­ется, начиная с первого «своего» мини-интервала. Используя специальное поле заголовка, можно сообщить о необходимости передать дополнительные пакеты.

Если же один и тот же мини-интервал хотят получить несколько станций одновременно, то никакого подтверждения не высылается, а эти станции могут повторить попытку только через случайный промежуток времени. Если при по­вторной попытке снова возникла коллизия, то случайный промежуток удваива­ется.

ADSL и кабеля

И та, и другая система в качестве магистрального но­сителя использует оптическое волокно, однако на его концах используются раз­ные типы носителей. В кабельных сетях это коаксиал, в ADSL — витая пара. Тео­ретически, пропускная способность коаксиального провода в сотни раз выше, чем у витой пары. Тем не менее, полная пропускная способность все равно недоступ­на пользователям кабельных систем, потому что большая часть полосы пропуска­ния занята совершенно бесполезными вещами — телевизионными программами. На практике довольно трудно говорить о реальной эффективной емкости кана­лов. Провайдеры ADSL заявляют некоторую пропускную способность (напри­мер, 1 Мбит/с по входящему каналу, 256 Кбит/с по исходящему) и обычно до­стигают примерно 80 % от нее. Провайдеры кабельных сетей не делают никаких заявлений относительно скорости, поскольку все зависит от того, сколько поль­зователей находится в данном сегменте кабеля. Иногда скорость будет выше, чем в ADSL, иногда — ниже. Раздражает в данном случае, на самом деле, непредска­зуемость. Если сейчас все «летает», это не означает, что через минуту будет так же, потому что не исключено, что именно сейчас самый большой свинтус в райо­не, занимающий своим трафиком всю пропускную способность сегмента, вклю­чает свой компьютер.

По мере привлечения в ADSL все большего числа пользователей качество об­служивания практически не снижается, поскольку каждый абонент имеет выде­ленное соединение. В кабельной системе каждый новый пользователь сегмента снижает качество обслуживания в целом. Единственный выход из данной ситуа­ции — разбивать загруженные участки на более мелкие и подсоединять их на­прямую к оптическому кабелю. Это стоит довольно дорого, поэтому операторы всячески стараются избежать таких ситуаций.

Доступность — это параметр, по которому ADSL и кабельные сети отличают­ся друг от друга. У каждого есть телефон, но не каждый живет достаточно близ­ко к оконечной ADSL-станции, чтобы установить соответствующую систему. С другой стороны, не у всех есть кабель в доме или в районе, но если уж он есть, то удаленность от оптоузла или распределительного устройства большой роли не играет.

Будучи двухточечной системой, ADSL является более защищенной, чем ка­бельная сеть. Любой абонент последней может запросто считывать все пакеты, проходящие мимо него. По этой причине любой приличный оператор кабельной сети предлагает шифрование трафика обоих направлений. И все же, даже если пакет перехвачен в зашифрованном виде, это менее безопасно, чем полное отсут­ствие возможности перехвата.

Телефонная система, вообще говоря, надежнее кабеля. Например, существует система резервного питания, которая позволяет телефонной сети работать даже при временных отключениях электричества. Если же отключится питание како­го-либо усилителя кабельной сети, все пользователи, находящиеся в его веде­нии, сразу потеряют соединение.

Наконец, существует большой выбор провайдеров ADSL. Иногда это даже фор­сируется специальными законодательными актами. Этого не скажешь про опера­торов кабельных сетей. Далеко не всегда есть какой-либо выбор.

Вывод такой: ADSL и кабельные сети имеют много общего и отличаются друг от друга не так уж сильно. Они предлагают сравнимое качество обслуживания и, по мере роста конкуренции между ними, по-видимому, будут предлагать срав­нимые цены.