Коммуникации, доступные пользователям домашних и малых офисов, и более быстрые, чем коммутируемые линии, цивилизованным миром уже осваиваются. Оказывается, что данные можно передавать по сети кабельного телевидения КТВ САТV (Cable Television Network).

 

Мы не задумываемся, что телевизионный кабель, который в наших квартирах вечно валяется под ногами, это - широкополосная коммуникационная магистраль, по которой на вход ТВ приемника поступает полный телевизионный сигнал. В сети КТВ он преобразуется в групповой радиосигнал, состоящий из звукового и видео компонентов. Для преобразований используется специальное оборудование - возбудитель частот (эксайтер) и модулятор.

 

Спектр частот сигналов, приходящих по коаксиалу (или оптоволокну) чрезвычайно широк. Несущие частоты телевизионных каналов распределены в диапазоне 50-450 МГц для коаксиала и до 850 МГц для гибридных систем. Сигналы каждой из них занимают в этом спектре полосу частот шириной приблизительно 6.5 МГц. Через коаксиальный кабель транслируется до 60 телевизионных программ, а через гибридные линии связи около 110. Гибридные линии (комбинированный коаксиал) HFC (Hybrid Fiber Coaxial) представляют собой коммуникации смешанного типа на коаксиале и оптоволокне. В столь широкой полосе частот совместно с теле- и радиопрограммами могут быть переданы также и данные. В этом случае работа с приложениями мультимедиа, видеоконференций, интерактивных игр возможна без временных задержек. Эта хорошая идея требует для воплощения в жизнь модернизации оборудования сети КТВ (СКТВ), задуманной для трансляции программ телевидения только к абоненту по прямому каналу. Если внедрение СКТВ в высокоразвитых странах завершено, то отечественным абонентам КТВ придется немного подождать, пока online услуги постучатся в их двери - это процесс длительный и требует серьезных капиталовложений.


Проблемы и решения

 

Обычная телевизионная аппаратура позволяет передавать теле- и радиопрограммы только в одну сторону - к абоненту. Для пересылки данных как в нисходящем потоке (download stream) к абоненту, так и в восходящем (upload stream) от абонента требуется дополнительное оборудование, а также программное обеспечение (ПО). Скорость передачи данных из сети Интернет в нисходящем потоке зависит от ширины полосы пропускания, поскольку пользователь получает запрашиваемую аудио-, виео-информацию, файлы данных.

 

Начало освоения Сетей Данных КТВ (СДКТВ) связывают с расширением в середине 90-х годов Интернет. Доступ к Интернет через аналоговые линии прост, но требует от пользователя долготерпения... Например, чтобы выгрузить из гиперпространства на экран изображение размерами 9x12 см с использованием аналогового модема V.34 (28.8 Кбит/с) затрачивается, приблизительно 20 мин. Первые СДКТВ были ориентированы на работу в диалоговом режиме и нацелены на сервис прямого канала веб-источников. По обратному каналу (от абонента) передается не много информации. В восходящем потоке пересылаются клавиатурные команды либо данные электронной почты, не требующие широкой полосы частот. Поэтому первые прототипы СДКТВ были "условно" двунаправленными. Пользователь получал информацию по кабелю, а в качестве обратного канала использовал телефонную сеть. Обратный канал может быть организован также через цифровой канал ISDN, выделенную линию или радиочастотный канал. Такое "однобокое" и сложное решение было нежизнеспособно. Поэтому были разработаны аппаратно-программные средства, позволяющие абоненту передавать данные по кабелю в частотном диапазоне 5-42 МГц. Ширина полосы частот каждого из обратных каналов длительное время устанавливалась между 100 кГц и 6 МГц. В настоящее время используются ступенчато изменяемые полосы частот в диапазоне 0.2-3.2 МГц.

 

Архитектура системы передачи данных КТВ (СПДКТВ), позволяющая передавать данные в прямом и обратном направлеиях с различными скоростями называется асимметричной. Для прямого направления принят диапазон частот 50-862 МГц, а для обратного 5-42 МГц. Данные прямого канала обычно передаются в полосе частот, шириной б МГц, а обратного 0.2-6 МГц, в зависимости от числа каналов. Таким образом, групповая скорость передачи данных в прямом направлении составляет 10-30 Мбит/с, а в обратном 2.5-10 Мбит/с. Индивидуальная же скорость обмена данными зависит от числа пользователей,одновременно работающих на данной частоте несущей (приема или передачи). Приведем некоторые сравнительные данные для времени передачи файла размером 5 Мб через различные линии связи.

 

Имеет право на существование и архитектура симметричой связи СДКТВ. В этом случае абоненты для приема и передачи используют один и тот же канал. Таким образом, в обоих направлениях требуются частотные полосы одинаковой ширины. Симметричная архитектура имеет множества недостатков, в частности, неэффективное использование канала для обратной передачи, взаимовлияние информации прямой и обратной передачи, отсутствие инфраструктуры для организации связи по симметричному каналу.

 

Существующее на приемопередающих центрах (ППЦ) СКТВ оборудование может быть использовано для организации СПДКТВ несимметричной архитектуры. При создании СПДКТВ существует проблема несовместимости: оборудования, ПО, протоколов стандартов и т. д. Дополнительное оборудование ППЦ решает следующие основные задачи: обеспечивает прохождение радиосигналов в диапазоне 5-42 МГц восходящего потока данных. При этом предусматривается выделение в этом диапазоне нескольких каналов(поликанала) и эффективная расфильтровка и усиление радиосигналов восходящего и нисходящего потоков. Это позволяет организовать дуплексную связь; посредством соответствующих протоколов организовывает доступ к поликаналу с учетом того, что при обмене данными доступ к информации не широковещательный, а адресный.


Скорость передачи данных СПДКТВ зависит от способа модуляции сигналов. Поскольку прямой канал менее чувствителен к помехам, то для него получила распространение многопозиционная квадратурно-амплитудная модуляция QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Обратный канал имеет меньшую помехоустойчивость и для него может быть использована более помехозащищенная, но и менее эффективная многопозиционная фазоразностная модуляция QPSK (Quadrature Phase Shift Keying).


"Мирное сосуществование" ТВ и ПК

 

Основным аппаратным средством, позволяющим абоненту ТВ программ быть одновременно и пользователем ПК, является кабельный модем. Эти устройства издавна использовались для спецсвязи и стали доступны человечеству благодаря конверсии и инициативе операторов СКТВ США. С аналоговым модемом его роднит способность модулировать-демодулировать сигналы. Однако кабельные модемы имеют дело не с аналоговыми, а РЧ-сигналами и содержат высокочастотный тракт и сетевой интерфейс.

 

Через кабельный модем могут передаваться несколько типов информации для множества фазоразделенных между собой каналов связи (моноканалов).

 

Такая общая магистраль, объединяющая моноканалы носит название - поликанал. Кабельный модем имеет несколько трактов, позволяющих абоненту одновременно принимать программы телевидения и пользоваться услугами КИС. Перед тем, как направить сигнал в ТВ-приемник и кабельный модем, он предварительно расфильтровывается в специальном фильтре или ответвителе (cable splitter). Фильтр отделяет сигналы ТВ-программ, которые следуют на ТВ-приемник от радиосигналов данных, направляемых в модем. Трансивер данных (приемопередающий блок) содержит тюнеры (избирательные и усилительные узлы). Тюнеры настраиваются на передачу и прием данных. Конроллер преобразует входные и исходящие сигналы: модулирует и демодулирует их, конвертирует в аналогово-цифровом - АЦП (Analog Digital Converter - ADC) и цифро-аналоговом - ЦАП (DAC) преобразователях. Коррекция ошибок принимаемых данных осуществляется средствами ITU-T J.83-B, а для передаваемых используется алгоритм Рида-Соломона. Модем хранит во флэш-памяти ПО для организации связи между "абонентским" и "центральным" аппаратным обеспечением. Модем содержит программы-агенты поддержки протоколов AppleTalk, IP, IPX, NetBEUI. Если аналоговые модемы подключаются к ПК посредтвом интерфейса RS-232C, то кабельные используют для подключения сетевой протокол Ethernet 10Base-T. В модеме имеется модуль, предназначенный для упаковки (распаковки) потока битовой информации в пакеты Ethernet и их маршрутиации. Модем располагает контроллером Ethernet, адаптер аналогичного протокола устанавливается и на ПК.

 

При использовании метода модуляции 64 QAM кабельные модемы позволяют получать данные со скоростью от 23 до 40 Мбит/с, а при использовании метода 256 QAM - от 30 до 42 Мбит/с. Скорость передачи данных при использовании модуляции QPSK, составляет приблизительно от 0.1 до 5 Мбит/с, а метода 16 QAM 0.6-10 Мбит/с.


Подключение

 

Для того чтобы стать пользователем СДКТВ, необходимоподключить к ПК кабельный модем, установить в ПК карту Ethernet, подсоединить модем к ответвителю. Если вы организуете в офисе или совместно с соседями по лестничной клетке групповую работу в ЛВС, то ПК подсоединяется к концентратору (коммутатору, групповому модему или маршрутизатору).

 

Абоненты СПДКТВ имеют адресный доступ в сеть Интернет. Все кабели группы пользователей объединяются в концентраторе и направляются к оператору на ППЦ. Для доступа к Интернет групповые сигналы объединяются и обрабатываются в ретрансляторе и IP-маршрутизаторе. Ретранслятор (или интеллектуальный концентратор) интегрирует телевизионные и компьютерные радиосигналы, проводит их диспетчеризацию и пересылает в сеть поставщика услуг Интернет. IP-маршрутизатор служит интерфейсом между сетями TCP/IP и КТВ. Пропускная способность канала связи существенно зависит от числа пользователей, работающих в СКТВ. Потенциально, пользователь может работать как в пределах всей полосы в 6 МГц (если он на линии один), так и разделять ее. Если канал перегружен, то имеется возможность удвоить полосу пропускания для нисходящего потока, добавлением дополнительного канала.

 

С ростом числа пользователей Интернет (как из числа абонентов КИС КТВ, так и традиционных коммутируемых линий) возрастает нагрузка на магистрали Интернет, что может вызвать заторы и увеличение времени реакции на запросы пользователей. Для того чтобы избежать потери скорости информационного обмена применяется очень ловкий трюк, который состоит в следующем.

 

Известно, что информационно-развлекательным наполнением КИС служит содержимое определенных сайтов. Для таких узлов имеет смысл поддерживать систему серверов, на которых хранились бы различного рода материалы, представляющие для пользователей наибольший интерес. Такая информационная база накапливается на серверах кэширования. Система кэширования Интернет-данных позволяет сократить количество обращений абонентов в сеть Интернет. Во многих случаях реальные потребности могут быть удовлетворены информацией с серверов кэширования. Таким образом, быстродействие магистрали СКТВ поддерживается на достаточно высоком уровне.


Законодатели мод

 

Вопросами стандартизации сетей передачи данных КТВ ведают несколько компетентных органов. Группа Cable Labs, например, является контролирующим органом. Она тестирует абонентское оборудование и аппаратуру ППЦ на соответствие стандартам функциональной совместимости.

 

Комиссия IEEE, разработчик протоколов, предложила ряд положений по стратегии развития СДКТВ, которые вошли в спецификацию 802.14. Разработка представляет собой развернутый проект действий по становлению СДКТВ. Проект разделен на ряд этапов. В частности, должны быть реализованы программы по выбору наиболее приемлемых интерфейсов между ПК и модеом (10Base-T), между кабельными сетями и глобальной сетью - предположительно, предпочтение будет отдано интерфейсу ATM. Рассмотрена и структурная организация ППЦ, а также остальных компонентов сети.

 

Ведущие корпорации-изготовители компонентов СДКТВ объединены в несколько групп, одна из которых (AT&T, HP, Hybrid Networks, Intel и т. д.) называется MCNS (Multimedia Cable Network Systems). Группа подготавливает проекты решений по открытым спецификациям для оборудования передачи данных по оптическим и коаксиальным линиям СКТВ. Одна из разработок группы - спецификация DOCSYS (Data Over Cable Service Interface Specification). Спецификация базируется на основе протоколов ITU-T J.I 12 и J.83 и представляет единый международный стандарт, одобренный большинством производителей оборудования СДКТВ. В частности, спецификацией определяется способ передачи данных в пакетах нефиксированной длины, соответствующих особенностям IP-трафика. Этот стандарт предусматривает получение данных по прямому каналу СДКТВ с максимальной скоростью до 42 Мбит/с (при ширине полосы пропускания 6 МГц модуляции 256 QAM) и передачу данных по обратному каналу со скоростью до 10.24 Мбит/с. Стандарт должен гарантировать совместимость аппаратуры различных производителей. Он включает приложения, учитывающие специфические особенности американского, европейского и японского рынков услуг КТВ и используемые в этих регионах стандарты (NTSC, PAL, SECAM). Приложение EuroDOCSIS, например, регламентирует работу с полосой 8 МГц.

 

Стандарт постоянно дополняется документами, расширяющими возможности СПДКТВ. Одним из таких расширений является система CMTS (Cable Modem Termination System). Система CMTS представляет собой спецификацию архитектурных решений, нацеленных на создание аппаратного обеспечения для распределенной обработки данных. Аппаратные средства системы поддерживают ширину прямого канала 8 МГц и диапазон частот обратного канала 5-65 МГц. Система обеспечивает постепенную расширяемость сети, наращивание услуг КИС.

 

Кто же диктует "моду" в области производства аппаратно-программных средств СПДКТВ? Это хорошо известные фирмы. В частности:

  • Корпорации Microsoft, Netscape, Oracle, Tivoli, OSI и др. поставляют серверное, клиентское, управляющее, сервисное ПО, применяемое как на ППЦ, так и на абонентской стороне кабеля.
  • Компании Cisco, Sun, IBM, Motorola, Intel, Hewlett-Packard и др. обеспечивают поддержку сетевым аппаратным обеспечением.
  • Кабельные модемы поставляются многими компаниями. Большинство из них "набили руку" на производстве аналоговых модемов.
    Становление

Компьютерные сети КТВ "пришли" из Канады, где в декабре 1995 г. были организованы первые КИС, поддерживаемые операторами СКТВ. Технология КИС КТВ со скоростью распространения вируса гриппа летом 1996 г. достигла Австралии, а в сентябре - США. Именно здесь, на американском континенте, ей был придан тот размах, который и позволяет считать технологию КИС КТВ поистине массовой. Широкому внедрению этого типа услуг Интернет предшествовало введение в опытную эксплуатацию трех мощных КИС-узлов, обслуживаемых крупнейшими операторами США: TCI, Time Warner и Continental Cablevision. Корпорация TCI, в частности, является учредителем самой крупной в мире КИС-компании @Home Network. Второе место в этом списке в 1999 г. занимал оператор Time Warner Cable с КИС Road Runner, а за ней следовала КИС Media One Express корпорации US WEST Media Group. Интересна статистика. Из 300 тыс. кабельных модемов, работающих в мире, две трети установлены в США и Канаде, причем, свыше 85% абонентов пользуются услугами двухсторонних сетей. Не все поставщики услуг Интернет имеют возможность полностью переоснастить свои ППЦ новым оборудованием и ПО. Многие пользователи для организации обратного канала по-прежнему применяют аналоговые линии связи и звуковые модемы. Организация двухсторонней связи требует от операторов тесного сотрудничества с корпорациями-поставщиками аппаратно-программного обеспечения. Таким образом, удается полностью переоснастить имеющееся на ППЦ и узловых станциях оборудование КТВ. Примером киевской КИС служит проект интернет-сервис провайдера Глобал Юкрейн (www.gu.net) - TV Gate.Система двусторонней связи высокоскоростного доступа в Интернет развернута в пределах Печерской районной СКТВ компанией Глобал Юкрейн Телко(www.tvgate.kiev.ua), подразделением Глобал Юкрейн. Эта ПДКТВ предоставляет пользователям интерактивный сервис, аналогичный обслуживанию Интернет через коммутируемые телефонные линии. Скорость обмена данными составляет 10 бит/с.

2004.04.07
19.03.2009
В IV квартале 2008 г. украинский рынок серверов по сравнению с аналогичным периодом прошлого года сократился в денежном выражении на 34% – до $30 млн (в ценах для конечных пользователей), а за весь календарный год – более чем на 5%, до 132 млн долл.


12.03.2009
4 марта в Киеве компания Telco провела конференцию "Инновационные телекоммуникации", посвященную новым эффективным телекоммуникационным технологиям для решения задач современного бизнеса.


05.03.2009
25 февраля в Киеве компания IBM, при информационной поддержке "1С" и Canonical, провела конференцию "Как сохранить деньги в условиях кризиса?"


26.02.2009
18-19 февраля в Киеве прошел юбилейный съезд ИТ-директоров Украины. Участниками данного мероприятия стали ИТ-директора, ИТ-менеджеры, поставщики ИТ-решений из Киева, Николаева, Днепропетровска, Чернигова и других городов Украины...


19.02.2009
10 февраля в Киеве состоялась пресс-конференция, посвященная итогам деятельности компании "DiaWest – Комп’ютерний світ" в 2008 году.


12.02.2009
С 5 февраля 2009 г. в Киеве начали работу учебные курсы по использованию услуг "электронного предприятия/ учреждения" на базе сети информационно-маркетинговых центров (ИМЦ).


04.02.2009
29 января 2009 года в редакции еженедельника "Computer World/Украина" состоялось награждение победителей акции "Оформи подписку – получи приз!".


29.01.2009
22 января в Киеве компания "МУК" и представительство компании Cisco в Украине провели семинар для партнеров "Обзор продуктов и решений Cisco Small Business"

 

 
 
Copyright © 1997-2008 ИД "Комиздат".