Широкосмуговий доступ через систему САTV

Кабельне телебачення (САTV) є однією з телекомунікаційних послуг, для якої створено власну інфраструктуру абонентських мережевих закінчень, кількість котрих наближається до кількості абонентських закінчень телефонної мережі.

Систему САTV призначено для широкомовного поширення телевізійних програм до телевізійних приймачів абонентів з джерела інформації, розташованого в точці присутності провайдера. Для цього займається діапазон частот від 50 до 868 МГц. Кожній програмі САTV виділено в цьому діапазоні смуга 6 – 8 МГц, сигнал якої шифрується й може бути дешифрованим приймачами тих абонентів, які передплатили прийом окремих програм. Якщо телеприймач абонента не може приймати всі пропоновані канали через несумісність кабелів або кодування сигналів, то між кабельною мережею та телеприймачем додатково налаштовують конвертор. Це дає змогу більш ефективно та економно передавати весь набір телепередач від станції до абонента.

Типова система САTV складається з таких елементів:

опорного комутатора, кабельної магістралі, розподільчих кабельних мереж, які прокладають у кожному будинку чи офісі, відгалужувачів (ВІД), які з'єднують магістраль з розподільчими кабельними сегментам и, обладнання, яке приймає сигнали кабельного телебачення (побутова електроніка).

Ураховуючи, що коаксіальний кабель системи САTV, у порівнянні з абонентською телефонною лінією, має більш широку смугу пропускання (700 – 800 МГц) можна стверджувати, що абонентське мережеве закінчення САTV може цілком справлятися з одночасним передаванням телевізійного, голосового та комп'ютерного трафіку. Однак для повноцінної роботи з телефонною мережею та Інтернетом необхідним є зворотний зв'язок між користувачем і вузлами відповідних мереж, який у даному випадку відсутній. Цю проблему вирішує кабельний модем.

Для організації широкосмугового доступу за допомогою САTV у будинок прокладається кабель від найближчого відгалужувача (ВІД). Роль точки присутності для дому виконує спеціальна модемна термінальна станція (Cable Modem Termination Station, CMTS) (див. рис. 10.3).

У приміщенні абонентів налаштовують розподільники й кабельні модеми. Таку організацію абонентської мережі називають "деревом з відростками". До коаксіального кабелю під’єднуються одночасно декілька абонентів, тому абонентське закінчення CMTS є класичним розподільчим середовищем, яке застосовували, наприклад, у мережах Ethernet на коаксіальному кабелі.

Сучасні системи САTV будують також з використанням гібридної волоконно-коаксіальної технології (Hibrid Fiber Coax, HFC). Поєднання різних кабелів дає змогу досягти дуже широкої зони покриття, зберігаючи при цьому високі характеристики сигналів.

Кабельні модеми призначено для роботи через мережі кабельного телебачення, які використовують широкосмуговий коаксіальний кабель з імпедансом 75 Ом. Передавання даних відбувається паралельно з відеотрансляцією. Як і АDSL, кабельні модеми асиметричні. Швидкість до користувача може досягати десятки мегабіт в секунду, від користувача бути значно нижчою. Кабельні модеми можуть бути симплексними: модем користувача приймає тільки спадний потік даних від модема оператора кабельного TV. При цьому висхідний потік даних від користувача повинен передаватися іншим каналом (наприклад, комутованим телефонним).

Для двобічного передавання комп'ютерних даних кабельні модеми користувачів і станція CMTS займають невикористані телевізійними програмами частоти. Звичайно, це діапазон відносно низьких частот (5 – 50 МГц), розташований нижче частот телевізійних програм, а також діапазон високих частот (вищих від 550 МГц).

Діапазон низьких частот використовують для менш швидкісного висхідного каналу (до 10 Мбіт/с), а діапазон високих частот – для високошвидкісного спадного каналу (30 – 40 Мбіт/с).

Станція CMTS використовує спадний канал для передавання кадрів даних усім абонентам, використовуючи адресацію Ethernet і розподіл середовища передавання в часі.

Модеми абонентів можуть взаємодіяти тільки зі станцією CMTS.

Висхідний канал працює в режимі множинного доступу всіма кабельними модемами. Множинний доступ до каналу здійснюється за принципом розподілу загального ресурсу за часом (Time Division Multiple Access, TDMA). У цьому розподільчому середовищі станція CMTS відіграє роль арбітра, тому кожен модем починає передавання тільки після того, як отримає дозвіл. Для того, щоб один модем не займав довго канал, CMTS призначає кожному кабельного модему тайм-слот обмеженого розміру. Тайм-слоти розподіляють тільки між активними модемами, що дає змогу ефективно витрачати обмежену пропускну здатність. Для новопід’єднаних кабельних модемів призначено спеціальні тайм-слоти. У момент під’єднання кабельний модем використовує тайм-слот для оповіщення CMTS про своє приєднання до мережі. Далі він очікує, коли йому буде виділено тайм-слот на однакових умовах з іншими кабельними модемами.

Кабельний модем може мати роз'єм для під’єднання звичайного телефонного апарату, для якого також виокремлюється смуга 4 МГц у нижньому діапазоні частот.

Комп'ютер може під’єднуватися до кабельного модему кількома способами. Найпоширеніший – технологія Ethernet 10BaseT. У цьому випадку модем має вбудований адаптер Ethernet, який під’єднується до комп'ютера або локальної комп'ютерної мережі. Передаючи інформацію за допомогою кабельного модему, використовують стандарти фізичного та МАС-рівня, тому поверх них можуть працювати всі протоколи, застосовувані в Інтернеті. Використовуючи усі можливості кабельного модему, абонент отримує від одного провайдера доступ трьох типів: телефонний, комп'ютерний та телевізійний.