Dla milionów gospodarstw domowych telewizor to coś więcej niż tylko urządzenie rozrywkowe. To jest Twój portal do świata wiadomości, edukacji i niekończących się treści. Większość tych domów odbiera sygnał za pośrednictwem telewizji kablowej (CATV). Dzieje się tak dlatego, że telewizja CATV zapewnia wyraźniejszy obraz i większy wybór kanałów w porównaniu z nadawaniem naziemnym. Jednak kabel koncentryczny wprowadzany do salonu służy dwóm celom. Przesyła zarówno sygnał wideo, jak i szybkie łącze internetowe.
Dzięki tej integracji technologia modemu kablowego stała się standardem dla połączeń domowych. Dostawcy usług reklamują te usługi jako oferujące większą prędkość niż tradycyjne opcje połączeń telefonicznych. Internet kablowy stanowi bezpośrednią konkurencję dla ADSL (asymetrycznej cyfrowej linii abonenckiej). Różnica polega nie tylko na szybkości, ale także na podstawowej infrastrukturze. Jeden z nich wykorzystuje miedziane przewody telefoniczne, drugi wykorzystuje istniejące telewizyjne kable koncentryczne.
Być może zastanawiasz się, jak pojedynczy kabel może jednocześnie obsługiwać dziesiątki kanałów telewizyjnych i złożone połączenia sieciowe bez zakłóceń. Odpowiedź leży w sposobie segmentacji, modulacji i routingu danych. Przyglądamy się szczegółowo działaniu modemów kablowych i odkrywamy, jak można przesyłać strumieniowo 100 różnych kanałów telewizyjnych i ulubionych stron internetowych za pośrednictwem jednego połączenia fizycznego.
Połączenie koncentryczne
Podstawą systemu jest kabel koncentryczny. Jest to gruby, okrągły kabel, który zwykle kończy się w gniazdku ściennym w domu. Kabel ma miedziany rdzeń otoczony izolacją, metalowy ekran i płaszcz zewnętrzny. Taka struktura chroni sygnał przed zakłóceniami i pozwala na transmisję danych o wysokiej częstotliwości na duże odległości.
Internet kablowy działa w ten sposób, że dzieli tę przepustowość z usługą telewizyjną. Dostawcy rezerwują określone pasma częstotliwości dla różnych typów danych. Niższe częstotliwości są zwykle zarezerwowane dla danych przesyłanych w górę (z Internetu). Dane przesyłane dalej (z Internetu do Twojego domu) są przesyłane częściej. Pomiędzy nimi znajdują się kanały telewizyjne.
Ta separacja zapobiega zakłócaniu transmisji strumieniowej 4K z lokalnymi transmisjami informacyjnymi. Aby zachować klarowność sygnału, wymagane jest precyzyjne planowanie.
Modulacja i przesyłanie strumieniowe
Modem kablowy to urządzenie pełniące rolę pomostu pomiędzy komputerem a siecią kablową. Konwertuje dane cyfrowe z komputera na sygnały, które można przesyłać liniami koncentrycznymi i odwrotnie. Proces ten nazywa się modulacją.
W przeciwieństwie do DSL, który zapewnia dedykowaną linię do Twojego domu, Internet kablowy wykorzystuje sieć współdzieloną. Twój obszar łączy się z węzłem lokalnym. Wiele gospodarstw domowych korzysta z tego węzła. Oznacza to, że przepustowość nie jest przeznaczona tylko dla Ciebie. Jeśli wszyscy w Twojej okolicy przesyłają strumieniowo wideo, Twoja prędkość może być niska. Na tym polega główna różnica pomiędzy usługą modemu kablowego a linią telefoniczną.
Modem jest na stałe podłączony do głównego koncentratora firmy kablowej. Dostosowuje siłę i częstotliwość sygnału do warunków sieciowych. To dynamiczne ustawienie zapewnia stabilne połączenie nawet wtedy, gdy łączą się nowi użytkownicy.
Dlaczego jest to ważne dla użytkowników
Przejście z połączenia telefonicznego na łącze szerokopasmowe zmieniło sposób, w jaki ludzie korzystają z Internetu. Wiele osób może to zrobić, ponieważ modemy kablowe korzystają z istniejącej infrastruktury. Nie ma potrzeby instalowania nowych linii telefonicznych. Wszystko czego potrzebujesz to złącze kablowe.
Ta dostępność sprzyja przyjęciu technologii. Użytkownicy mogą teraz szybko pobierać pliki, przesyłać strumieniowo filmy i wymieniać wiadomości w czasie rzeczywistym. Technologia ewoluowała od prostego przeglądania stron internetowych do obsługi inteligentnych urządzeń domowych, rozmów wideo i usług w chmurze.
Zrozumienie działania systemu może pomóc użytkownikom w rozwiązywaniu problemów. jeśli
Ludzie często myślą, że kanały telewizyjne zużywają dużo energii. To jest błędne. Każdy sygnał odbiera dokładnie 6 megaherców (MHz) całkowitego pasma kabla. To 6 milionów cykli na sekundę. Sam kabel koncentryczny jest w stanie obsługiwać częstotliwości setek megaherców. Miejsca jest więcej niż wystarczająco.
Linie światłowodowe są zwykle układane od dostawcy usług internetowych do pobliskich obszarów. Na tym się kończą. Kabel koncentryczny zapewnia „ostatnią milę” do Twojego domu.
W jaki sposób internet kablowy dystrybuuje sygnał?
Zamawiając Internet kablowy, Twój dostawca nie korzysta z osobnego kanału transmisji danych. Korzysta z tej samej infrastruktury. Przepływ danych przesuwa się w dół, z Internetu do Twojego komputera. System kompresuje go do kanałów o szerokości 6 MHz. Na kablu wygląda dokładnie tak, jak sygnał telewizji naziemnej. Te same warunki. Te same ograniczenia.
Inaczej jest w przypadku ruchu wychodzącego (upstream). Wymaga tylko 2 MHz. Dlaczego? Opiera się to na założeniu, że użytkownicy pobierają znacznie więcej niż przesyłają. Oglądasz filmy, a nie je publikujesz.
Ten podział pracy opiera się na dwóch kluczowych komponentach sprzętowych. Potrzebujesz modemu kablowego. Dostawcy muszą zainstalować po swojej stronie System terminacji modemu kablowego (CMTS). Wszystko inne (sieć, bezpieczeństwo, zarządzanie ruchem) dzieje się pomiędzy tymi dwoma punktami.
Elementy wewnętrzne modemu kablowego
Modemy kablowe pełnią rolę tłumaczy. Konwertują sygnały elektryczne na liniach koncentrycznych na format cyfrowy zrozumiały dla komputerów. Pobierają również dane cyfrowe, modulują je z powrotem na sygnał elektryczny i przesyłają linią.
Nowoczesne modemy mogą efektywnie obsługiwać ten dwukierunkowy ruch. Wykorzystują oddzielne pasma częstotliwości dla ruchu wychodzącego i przychodzącego, aby nie kolidowały ze sobą. Łącze w dół o częstotliwości 6 MHz znajduje się w wyższym zakresie częstotliwości. Łącze w górę o częstotliwości 2 MHz znajduje się na najniższym końcu widma. Ta separacja częstotliwości umożliwia współistnienie głosu, obrazu i danych na tej samej linii fizycznej.
Ale jest problem. Kabel koncentryczny jest medium współdzielonym. Twoja przepustowość nie jest przydzielana indywidualnie. Jest dzielony z sąsiadami. Jeśli wszyscy w domu zaczną pobierać duże pliki o 20:00, prędkość spadnie. Modem musi negocjować z CMTS, aby zająć jego miejsce w kolejce. To jest system best-effort. To nie jest gwarantowany kanał.
Z powodu tego ogólnego charakteru prędkości Internetu kablowego są różne. To wyjaśnia również, dlaczego przydział 6 MHz łącza w dół wydaje się tak hojny w porównaniu z limitem 2 MHz łącza w górę. Właściwości fizyczne linii koncentrycznych faworyzują jeden kierunek. Technologia jest zmuszona ciężej pracować, aby wycisnąć prędkość pobierania z części o mniejszej przepustowości.
Modem kablowy możesz podłączyć bezpośrednio do komputera lub pozostawić go jako osobne urządzenie. W niektórych przypadkach może być wbudowany bezpośrednio w odbiornik. Jeśli posiadasz cyfrową telewizję kablową, ten odbiornik prawdopodobnie będzie w stanie zapewnić Ci dostęp do Internetu bez dodatkowych kosztów. Sprzęt zewnętrzny może być inny, ale elementy wewnętrzne są takie same. Sercem każdego modemu kablowego jest pięć kluczowych komponentów:
- tunera
- demodulator
- modulator
- urządzenie kontroli dostępu do multimediów (MAC).
- mikroprocesor
Rola tunera w wyborze sygnału
Tuner jest pierwszym etapem przetwarzania informacji. Znajduje się przy wejściu. Jego zadanie jest proste, ale niezwykle ważne. Oddziela określone częstotliwości radiowe przenoszące sygnały internetowe od reszty szumu sieci przewodowej. Wyobraź sobie pokrętło do strojenia radia, tylko ten proces jest szybszy i dokładniejszy.
Bez dobrego tunera nic nie dostaniesz. Ponadto mogą wystąpić błędy. Firmy kablowe przesyłają dane na określonych częstotliwościach downstream. Tuner blokuje tę częstotliwość i odrzuca resztę. To rozróżnienie jest kluczowe. Zapobiega konfliktom między transmisją strumieniową Netflix a rozmową wideo Zoom sąsiada na tym samym kablu.
Dlaczego tunery są ważne dla stabilności połączenia
Tuner może być niewidoczny. Nie możesz tego dotykać. Jednak to on decyduje o tym, czy połączenie jest ważne. Słaby tuner oznacza niższą prędkość. Jeśli jest uszkodzony, tracisz dostęp do Internetu. Filtruje zakłócenia. Jest to bardzo ważne w budynkach wielomieszkaniowych, gdzie setki modemów korzystają z jednego fizycznego kabla.
Tunery potrafią więcej niż tylko wybieranie sygnałów. Przygotuj się na następny krok: wybierz częstotliwość nośną. Oryginalny sygnał elektryczny jest następnie przesyłany do demodulatora. Jeśli tuner ulegnie awarii, cały kolejny obwód zawali się. Brak sygnałów wejściowych i danych wyjściowych. To proste.
Tuner vs Demodulator: jaka jest różnica?
Ludzie często mylą tunery z demodulatorami. To nie to samo. Tuner wybiera częstotliwość. Demodulator przetwarza sygnał. Obydwa komponenty są wymagane.
Tuner jest portierem w klubie. Sprawdza Twoje „przepustkę” (ID) i przepuszcza prawidłowy sygnał. Demodulator jest konwerterem wewnętrznym. Zamienia zakodowane informacje w dane zrozumiałe dla komputera. Jeśli pominiesz tuner, demodulator nie będzie miał czego konwertować. Jeśli ominiesz demodulator, komputer będzie widział tylko szum statyczny.
Wybierz modem kablowy z najlepszym tunerem
Nie wszystkie mody są sobie równe. Niektóre z nich mają lepsze tunery niż inne. Lepsza konfiguracja oznacza mniej zerwanych połączeń. Połączenie staje się bardziej stabilne. Prędkość pozostaje wysoka nawet wtedy, gdy sieć jest przeciążona. Kupując modem, sprawdź specyfikacje funkcji tunera. Nie wszystkie marki publikują te informacje. Ale to ważne.
Dobry tuner obsługuje szerszy zakres częstotliwości. Ma lepszą zdolność przeciwzakłóceniową. Dostosowuje się do wahań sygnału. Jest to szczególnie ważne, jeśli kable są stare lub przebiegają w obszarach o wysokim poziomie hałasu. Tuner wykonuje większość pracy związanej z przetwarzaniem sygnału, zanim dane dotrą do routera.
Uzgadnianie sprzętu zaczyna się od ściany. Podłącz tuner do złącza koncentrycznego i ewentualnie rozgałęźnika, aby oddzielić szybki strumień danych od zwykłej telewizji kablowej. To fizyczny „konsjerż”, który zapobiega mieszaniu przepustowości Netflix z wydarzeniami sportowymi na żywo.
Zadanie tunera jest proste. Monitoruje określone, często pomijane zakresy częstotliwości na liniach koncentrycznych, które przesyłają modulowane dane cyfrowe. Gdy przechwycimy sygnał, przekazujemy go do demodulatora. To wszystko. Nie wymaga magii. Trzeba tylko złapać sygnał.
Podział częstotliwości i zwrotnica
Nie wszystkie ustawienia są sobie równe. Niektóre tunery mają zwrotnicę wewnątrz obudowy. Urządzenie to pełni funkcję kontrolera ruchu. Przekazuje ruch downstream (dane przychodzące od dostawcy do użytkownika) pojedynczym zestawem kanałów (zwykle 42–850 MHz). Jednocześnie kieruje ruch typu upstream (odpowiedzi odsyłane do dostawcy usług internetowych) na inną grupę częstotliwości, zazwyczaj 5–42 MHz.
Separacja ta umożliwia komunikację dwukierunkową. Możesz przesyłać duże pliki, wysyłając żądania bez konfliktów strumieni danych.
Jednak ograniczenia przepustowości mogą zmusić Cię do korzystania z mniej wyrafinowanych rozwiązań. W systemach z ograniczoną liczbą dostępnych kanałów można zastosować podejście hybrydowe. Tunery modemów kablowych obsługują większość odbioru danych w dół, podczas gdy tradycyjne modemy telefoniczne wdzwaniane obsługują ruch w górę. Jest tu pewna sprzeczność: chociaż kabel zapewnia pobieranie danych, prędkość wysyłania opiera się na starszej infrastrukturze podobnej do VoIP.
Rola demodulatora jest prosta, ale ważna. Konwertuje surowy szum cyfrowy na dane, które komputery mogą faktycznie zrozumieć.
Niezależnie od tego, czy system wykorzystuje zwrotnicę, czy wspólną linię telefoniczną, proces zbiega się w jednym punkcie. Gdy tuner podzieli i przechwyci sygnał wejściowy, jest on natychmiast przekazywany do następnego etapu. Demodulator wchodzi w grę. Nie chodzi tylko o otrzymywanie informacji. Demoduluje, usuwa modulację i konwertuje złożone przebiegi na binarny język komputerów.
Wewnątrz modemu kablowego: Demodulator.
Spójrzmy na drugą stronę medalu. Jeśli demodulator jest słuchaczem, to modulatorem jest głośnik. Znajduje się w niewielkim urządzeniu na ścianie i odpowiada za przesyłanie danych.
Modulatory QAM pobierają dane z komputera i kompresują je do postaci sygnału RF. Nie chodzi tylko o nadanie prostego tonu. Informacje są kodowane poprzez zmianę amplitudy i fazy fal. W ten sposób dane są przesyłane z powrotem do dostawcy usług internetowych.
Zanim jednak sygnał trafi do kabla, musi wydarzyć się coś jeszcze. Twój komputer komunikuje się za pomocą bitów. Sieć kablowa wykorzystuje fale analogowe. Potrzebujemy mostu.
Od bitów do fal
Proces rozpoczyna się od informacji cyfrowej. Twój komputer wysyła strumień jedynek i zer. Wewnętrzny procesor modemu kablowego pobiera te bity i formatuje je. W większości przypadków dane są pogrupowane w ramki sieciowe. Ramki te są zwykle w formacie MPEG. Znasz format MPEG z plików wideo. Tutaj służy do organizacji przepływu danych i utrzymania ich synchronizacji.
Następny jest modulator QAM. Konwertuje te cyfrowe ramki na sygnały analogowe. Odbywa się to poprzez regulację wysokości (amplitudy) i położenia w cyklu (fazie) fali. Powstały połączony sygnał jest wystarczająco silny, aby można go było przesłać do dostawcy za pomocą kabla koncentrycznego.
Modulatory potrafią więcej niż tylko przesyłać dane. Kodują je, zmieniając amplitudę i fazę, i przekształcają bity cyfrowe w częstotliwości radiowe, które można przesyłać kablami.
Korekcja błędów – ulica dwukierunkowa
Możesz pomyśleć, że korekcja błędów jest potrzebna tylko podczas odbierania danych. To jest błędne. Modem sprawdza również dane przed opuszczeniem domu.
Moduł korekcji błędów przeprowadza kontrolę, zanim modulator wyśle sygnał. Gwarantuje integralność ram. Jeśli w danych wystąpi błąd, zanim jeszcze dotrą do kabla, modem może go poprawić. Zapobiega to pobraniu uszkodzonych danych. Oszczędza przepustowość. Zapobiega zawieszaniu się rozmów wideo.
Synchronizator MPEG odgrywa tutaj ważną rolę. Utrzymuje porządek w grupach danych. Bez tego materiał filmowy byłby nieuporządkowany. Odbiorca nie będzie wiedział, która część danych została wysłana jako pierwsza. Standard MPEG zapewnia, że wszystko jest ułożone we właściwej kolejności. To jest prosta zasada. Zapewnia działanie całego systemu.
Dlaczego jest to dla Ciebie ważne
Nie ma widocznych oznak występowania modulacji QAM. Po prostu widzisz prędkość pobierania. Jednak wydajność modulatora wpływa na rzeczywiste wrażenia użytkownika.
Im lepszy modulator, tym mniej danych zostaje utraconych. Oznacza to bardziej stałe prędkości. Oznacza to mniej przerw podczas przesyłania strumieniowego filmów lub grania w gry. Technologia zastosowana w małym chipie modemu zapewnia szybkie połączenie z Internetem za pośrednictwem starych przewodów miedzianych.
To nie magia. To po prostu połączenie fizyki i matematyki. Amplituda. Faza. Personel. Błędy. Wszystko jest przetwarzane w milisekundach.
Demodulator umożliwia korzystanie z Internetu. Modulator go wysyła. Razem utrzymują aktywne połączenie.
Modulator sygnału impulsowego: konwertuje dane na sygnał o częstotliwości radiowej (RF).
Kablowy ruch internetowy do linii upstream nie jest przesyłany w sposób ciągły. Jest nierówna i nieprzewidywalna. Dlatego sprzęt musi poradzić sobie z tą złożonością.
Na scenę wchodzi modulator sygnału impulsowego.
Ten element znajduje się wewnątrz modemu kablowego. Zadanie jest proste, ale trudne technicznie. Pobiera dane cyfrowe z komputera i przekształca je w sygnał o częstotliwości radiowej (RF), który można przesłać z powrotem do dostawcy usług internetowych (ISP) za pomocą kabla koncentrycznego. Nazywa się to modulatorem „impulsowym”, ponieważ pakiety danych docierają w postaci impulsów, a nie ciągłego strumienia.
Modulator składa się z trzech różnych części pracujących szeregowo.
- Wstaw korekcję błędów : Modulator wstawia informację o korekcji błędów przed wysłaniem sygnału. Pomaga to stronie odbiorczej (stacji czołowej operatora telewizji kablowej) wykryć i skorygować błędy transmisji.
- Modulator QAM : Na tym etapie dane są modulowane przy użyciu modulacji kwadraturowej (QAM). QAM to standardowa metoda kodowania danych cyfrowych na nośniku RF w sieciach kablowych.
- Przetwornik cyfrowo-analogowy (DAC) : Na koniec zmodulowany sygnał cyfrowy jest konwertowany na analogowy sygnał RF, dzięki czemu można go przesyłać kablem koncentrycznym.
Wewnątrz modemu kablowego: warstwa MAC
Kolejną ważną częścią jest warstwa MAC (Media Access Control). Znajduje się pomiędzy protokołami sieciowymi wyższego poziomu a sprzętem modemu fizycznego. Jego główną funkcją jest kontrolowanie, kiedy i w jaki sposób modem wysyła dane do łącza zwrotnego.
Wielu użytkowników nie może przesyłać danych w tym samym czasie, ponieważ korzystają z tej samej infrastruktury stacjonarnej. Warstwa MAC koordynuje ten proces. Zapewnia to, że każdy modem przesyła dane w przydzielonym mu przedziale czasowym i zapobiega kolizjom.
MAC współpracuje również ściśle z modulatorem impulsów. Formatuje pakiety danych, dodaje niezbędne nagłówki i informuje modulator, kiedy rozpocząć i zakończyć transmisję. Bez warstwy MAC modulator impulsów nie wie, kiedy wysłać dane ani jak je ustrukturyzować w całej sieci.
To właśnie w tej warstwie rezyduje „inteligencja” modemu kablowego. Zajmuje się planowaniem, synchronizacją i kontrolą dostępu. Jeśli warstwa MAC ulegnie awarii, modem nie będzie mógł przesyłać danych do łącza nadrzędnego, nawet jeśli połączenie fizyczne będzie doskonałe.
Ukryty broker
MAC to nie tylko most pasywny. Znajduje się pomiędzy ruchem wychodzącym i odbierającym modemu kablowego i zapewnia interfejs pomiędzy rzeczywistością sprzętową a logiką oprogramowania. Każde urządzenie sieciowe ma swój własny adres MAC, ale zadanie modemu kablowego jest jeszcze bardziej złożone. Obsługuje asymetryczne przepływy danych, marginesy szumów i funkcje taktowania, z którymi nie radzą sobie standardowe karty sieciowe (NIC). Obciążenie jest tak duże, że MAC rzadko wykonuje całą pracę samodzielnie.
Zamiast tego funkcje są dystrybuowane. Niektóre zadania są przenoszone na wewnętrzny procesor samego modemu. Pozostałe zadania przekazywane są do procesora systemowego użytkownika. Ze względu na tę dystrybucję połączenie kablowe różni się od połączenia DSL lub światłowodu. Proces negocjowania parametrów połączenia jest chaotyczny. MAC kontroluje ten chaos.
Dlaczego niektóre zadania są przekazywane do procesora głównego?
Być może zastanawiasz się, dlaczego modem nie może sobie z tym wszystkim poradzić sam. Proste: koszt i ciepło. Tworzenie oddzielnych chipów dla każdej warstwy protokołu jest kosztowne. Małe plastikowe pudełko na ścianie również generuje więcej ciepła. Przenosząc część logiki MAC na komputer użytkownika, producenci mogą zaoszczędzić pieniądze i zapewnić chłód modemów. Jaka jest cena takiego kompromisu? Za każdym razem, gdy negocjowane jest połączenie, procesor jest obciążany niewielkim obciążeniem.
Nie jest to standardowa karta sieciowa
Standardowe karty interfejsu sieciowego (NIC) wymagają stosunkowo stabilnego środowiska. Wyślij ramkę. Poczekaj na potwierdzenie (ACK). Kontynuuj pracę. Kabel Ethernet to inna sprawa. Medium transmisji danych jest powszechne. Wielu użytkowników konkuruje o ten sam kanał. MAC musi koordynować dostęp, zapobiegać kolizjom i zarządzać alokacją przepustowości w czasie rzeczywistym. Nie chodzi tylko o przekazywanie informacji. To jest kontrola ruchu.
Ta złożoność oznacza, że adaptery MAC modemu kablowego są inteligentniejsze. Rozumieją standardy DOCSIS. Wiedzą, jak nadać priorytet przesyłaniu strumieniowemu wideo przez e-mail. Obsługują transmisję pakietową łącza zwrotnego, co czyni Internet kablowy wyjątkowym. Bez tej inteligencji połączenia mogą być powolne, niestabilne lub w ogóle nie istnieć.
W tym miejscu zaciera się granica pomiędzy sprzętem i oprogramowaniem. Chociaż stos protokołów MAC jest zawarty w oprogramowaniu sprzętowym, do działania zazwyczaj wymaga znacznej mocy obliczeniowej. Widać więc, że zadania związane z MAC są podzielone pomiędzy krzem modemu i rdzeń komputera. To jest wspólny wysiłek. Jedna strona jest odpowiedzialna za fizykę, druga za politykę.
Rola mikroprocesora różni się w zależności od architektury. Niektóre modemy kablowe zaprojektowano tak, aby działały jako samodzielne bramy. Inne są przeznaczone do łączenia się z większymi systemami komputerowymi. Nawet w tym drugim przypadku wewnętrzny chip realizuje większość funkcji kontroli dostępu do multimediów (MAC). Dzieli obciążenie z oddzielnym modułem MAC. Ten podział pracy utrzymuje efektywność systemu.
Jeśli jedynym urządzeniem potrzebnym do uzyskania dostępu do Internetu jest modem, dynamika zmienia się całkowicie. Tutaj główną pracę przejmuje mikroprocesor. Wykonuje dodatkowe zadania MAC. Jest to konieczne, ponieważ nie masz gospodarza, który mógłby Ci pomóc. W obu przypadkach procesory PowerPC firmy Motorola są popularnym wyborem programistów. Jeśli modem działa autonomicznie, ma wystarczającą moc, aby obsłużyć dodatkowe obciążenie.
System terminacji modemu kablowego (CMTS)
CMTS to front-end sieci kablowej. Pełni funkcję pomostu pomiędzy infrastrukturą kablową a szerszym Internetem. Modemy komunikują się z tym systemem centralnym w celu negocjowania przepustowości i kontrolowania przepływu danych. Zrozumienie interakcji mikroprocesora z systemem CMTS jest kluczem do rozwiązania problemów z łącznością. Jeśli modem nie może poprawnie przetworzyć poleceń MAC z CMTS, połączenie zostanie zerwane. Dlatego moc procesora jest bardzo ważna.
Pomyśl o systemie terminali modemu kablowego (CMTS) jak o potężnym, ciężkim urządzeniu, które działa jako centralny węzeł Twojej firmy kablowej. Wykonuje podobne zadania jak DSLAM w przypadku dial-up połączenia internetowego, ale działa w oparciu o infrastrukturę kabla koncentrycznego. CMTS odbiera losowy strumień ruchu od dziesiątek lub setek użytkowników za pomocą jednego łącza i kieruje go do dostawcy usług internetowych (ISP). Bez tego Twoje dane nie mogą zostać przesłane do sieci globalnej.
Dostawca telewizji kablowej jest właścicielem lub dzierżawi przestrzeń od zewnętrznych dostawców Internetu w centralnym węźle. Tutaj znajdziesz serwery, które wykonują nudne, ale ważne zadania, takie jak księgowanie, rejestrowanie i serwer dynamicznej konfiguracji hosta (DHCP). Te serwery DHCP są bardzo ważne, ponieważ przypisują i zarządzają adresami IP dla wszystkich urządzeń w systemie kablowym. Wykorzystywany jest także serwer zarządzający dla modemów kablowych z certyfikatem CableLabs zgodnych ze standardami DOCSIS. DOCSIS, wcześniej znany jako specyfikacja interfejsu usług kablowych, pozostaje podstawowym zbiorem zasad dotyczących obsługi Internetu kablowego w Stanach Zjednoczonych.
Jak dane przemieszczają się w górę i w dół
Ruch downstream zachowuje się jak sygnał rozgłoszeniowy. Podobnie jak w przypadku Ethernetu, dane są przesyłane z CMTS do wszystkich podłączonych użytkowników jednocześnie. Urządzenia w domu odpowiadają za filtrowanie tego strumienia i określanie, które pakiety są dla nich przeznaczone, a które można zignorować.
Pod prądem jest inaczej. Dane przesyłane są wyłącznie z modemu do CMTS. Inni sąsiedzi na tej samej linii w ogóle nie widzą Twoich informacji. Aby rozwiązać ten problem, wąska szerokość pasma łącza zwrotnego jest dzielona na małe przedziały czasu mierzone w milisekundach. Każdy użytkownik ma swoje własne, specyficzne okno do wysyłania serii danych. Ta metoda podziału czasu jest idealna w przypadku większości czynności wykonywanych w Internecie, takich jak krótkie polecenia, zapytania i prośby o adres.
Wąskie gardło przepustowości
CMTS może obsłużyć do 1000 użytkowników na jednym kanale 6 MHz. Łącze to zapewnia całkowitą przepustowość 30–40 megabitów na sekundę (Mbps). Chociaż jest to znacznie szybsze niż staromodne połączenie telefoniczne, obnaża podstawową wadę architektury Internetu kablowego. Cały obszar dzieli jedną rurę o przepustowości 30–40 Mbit/s.
Jeśli łączysz się po raz pierwszy w godzinach szczytu, możesz wykorzystać prawie całą dostępną przepustowość. Jednak w miarę logowania się większej liczby użytkowników, zwłaszcza tych, którzy przesyłają strumieniowo filmy 4K lub pobierają duże pliki, dostępna przepustowość maleje. W rezultacie w okresach wzmożonego ruchu produktywność może spaść znacznie poniżej teoretycznego maksimum. Rozwiązanie nie jest magiczne. To jest infrastruktura. Firmy kablowe mogą złagodzić ten problem, dodając nowe kanały i rozszerzając między nimi bazę użytkowników, ale wymaga to inwestycji kapitałowych i czasu.
Odległość nie ma tutaj znaczenia
W przeciwieństwie do ADSL, którego wydajność maleje wraz ze wzrostem odległości od centrali, wydajność modemu kablowego nie zależy od odległości. Systemy cyfrowej telewizji kablowej zostały zaprojektowane tak, aby zapewnić stałą jakość sygnału w każdym domu. Modulator impulsu łącza zwrotnego modemu kablowego jest dostosowywany w zależności od odległości od stacji czołowej. Dostosowuje siłę sygnału, aby zapewnić dokładną transmisję, niezależnie od tego, czy jesteś oddalony o trzy domy, czy o trzy mile.
Często zadawane pytania
Co to jest modem kablowy w prostych słowach?
Urządzenie łączące komputer z Internetem przy użyciu tych samych koncentrycznych linii kablowych, co telewizja kablowa.
Do czego służy modem kablowy?
Zapewnia szybki dostęp do Internetu dla domów i małych firm, konwertując sygnały cyfrowe z komputerów na sygnały kompatybilne z sieciami telewizji kablowej koncentrycznej.
Dodatkowe przydatne linki
- Powiązane artykuły : Jak działają modemy, jak działa DSL, jak działa Ethernet, jak działają sieci domowe
- Podręcznik : Przewodnik Navas po konfiguracji modemów kablowych/DSL, Cable-Modems.org: Co znajduje się w modemie?
- Narzędzia : test szybkości Internetu, poprawki prędkości dla sieci kablowych/DSL
- Wiadomości : Wiadomości Cable Datacom, magazyn CableWorld
