Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл - Компьютерные сети (1114668), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Вместо латентного усилителя нужно поставить интеллектуальное цифровое вычислительное устройство с высокоскоростным оптоволоконным интерфейсом к провайдеру. Иногда обновляется даже имя этого устройства:вместо распределителя его называют CMTS (Cable Modem Termination System —Оконечное устройство кабельного модема). Далее мы воздержимся от столь значительного обновления и будем по-прежнему называть распределитель распределителем.2.8.4. Кабельные модемыДля доступа в Интернет нужен кабельный модем — устройство, имеющее два интерфейса: один к компьютеру, второй — к кабельной сети. В первые годы существованиякабельного Интернета у оператора связи были свои модемы, которые устанавливалисьу абонента специалистом службы технической поддержки.
Однако затем стало понятно, что открытый стандарт может позволить создать рынок конкурентоспособныхкабельных модемов, снизить цены на них и тем самым привлечь клиентов. Более того,возможность купить кабельный модем в обычном магазине и установить его самостоятельно (как пользователи всегда устанавливали беспроводные точки доступа)позволит избежать больших расходов на оплату выезда специалиста.В результате многие операторы кабельных сетей объединились с фирмой CableLabsс целью выработки стандарта на кабельные модемы и тестирования продукции насовместимость.
Модемы появившегося стандарта DOCSIS (Data Over Cable ServiceInterface Specification — Спецификация передачи данных по кабельному интерфейсу) практически заменили собственные модемы операторов. Версия DOCSIS 1.0вышла в 1997 году, и скоро, в 2001 году, за ней — DOCSIS 2.0. Она увеличила скоростизагрузки, чтобы лучше поддерживать симметричные сервисы, такие как IP-телефония.Наиболее современная версия стандарта — DOCSIS 3.0 — вышла в 2006 году.
Она использует бо´льшую полосу пропускания, чтобы увеличить скорости в обоих направлениях. Европейская версия стандарта называется EuroDOCSIS. Однако не всем операторам нравится идея свободной продажи стандартных кабельных модемов — слишкомуж хорошие деньги они получают за сдачу в аренду модемов своим захваченным в пленклиентам. Открытый стандарт, породивший десятки фирм-производителей кабельныхмодемов, продающих их в магазинах, ведет к концу подобной практики.Интерфейс между модемом и компьютером довольно традиционен. Обычно этоEthernet или, иногда, USB. Второй интерфейс более сложный, так как он используетFDM, TDM и CDMA для разделения между пользователями пропускной способностикабеля.При включении кабельного модема он начинает прослушивать входящий каналв поисках специального пакета, время от времени посылаемого распределителем,чтобы получить системные параметры для модемов, только что включившихсяв работу.
После обнаружения данного пакета новый модем объявляет о своем появлении по одному из исходящих каналов. Распределитель отвечает, присваиваямодему входящий и исходящий канал. Это распределение каналов может быть дина-2.8. Кабельное телевидение 207мически изменено распределителем, если он решит, что необходимо сбалансироватьнагрузку.Использование каналов на 8 МГц или на 6 МГц — дело частотного уплотнения.Каждый кабельный модем посылает данные по одному восходящему и одному нисходящему каналу или по нескольким каналам при DOCSIS 3.0. Обычная схема состоитв том, чтобы взять каждые 6 (или 8) МГц нисходящего канала и промодулировать ихQAM-64 или, если качество кабеля исключительно хорошо, QAM-256. С каналом на6 МГц и QAM-64 мы получаем приблизительно 36 Мбит/с. За вычетом служебныхсигналов, полезная нагрузка сети — приблизительно 27 Мбит/с.
С QAM-256 полезнаянагрузка сети — приблизительно 39 Мбит/с. Европейские значения на 1/3 больше.Для восходящих каналов имеется больше радиочастотного шума, потому что система не была первоначально разработана для данных, и шум от многих пользователейнаправляется к распределителю, поэтому используется более консервативная схема.Она колеблется от QPSK до QAM-128, где некоторые из символов используются длязащиты от ошибок с решетчатой кодированной модуляцией (Треллис-модуляцией).С меньшим количеством битов на символ для восходящих данных, асимметрия междускоростью восходящего и нисходящего каналов намного выше, чем показано рис. 2.46.Чтобы совместно использовать полосу пропусканя для восходящих данных многихпользователей, используется уплотнение с разделением времени.
Иначе их передачистолкнулись бы в распределителе. Время работы делится на мини-слоты (minislots),и разные пользователи отправляют данные в разные мини-слоты. Для этого модемопределяет, на каком расстоянии от распределителя он находится. Для этого посылается специальный пакет и высчитывается время, через которое приходит ответ. Этотпроцесс называется измерением дальности (ranging). Модему необходимо знать этиданные, чтобы правильно синхронизироваться. Каждый исходящий пакет долженумещаться в один или несколько соседних мини-слотов.
Распределитель анонсируеткаждое начало цикла мини-слотов, однако этот «стартовый выстрел» модемы слышатне одновременно, поскольку они находятся на разных расстояниях. Зная свое удалениеот распределителя, модем может вычислить, когда на самом деле был послан принятый им сигнал начала мини-слота. Длина мини-слота зависит от сети. Обычно объемполезной информации в нем равен 8 байт.Во время инициализации распределитель также присваивает модему мини-слотдля запроса полосы пропускания восходящего канала. Когда компьютер хочет отослатьпакет данных, он передает его модему, который запрашивает необходимое количествомини-слотов для него.
Если запрос принят, то распределитель посылает подтверждение по нисходящему каналу. После этого пакет отправляется, начиная с первого«своего» мини-слота. Используя специальное поле заголовка, можно сообщить о необходимости передать дополнительные пакеты.Как правило, одному и тому же мини-слоту запроса соответствует несколькомодемов, что приводит к конкуренции между ними. Для решения этой проблемысуществует две возможности.
Первая — использовать множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA), чтобы пользователи совместно использовалимини-слот. Это решает проблему конкуренции, потому что все пользователи с помощью CDMA могут посылать данные одновременно, хотя и с меньшей скоростью.Вторая возможность — не использовать CDMA, в этом случае может не быть никакого208 Глава 2.
Физический уровеньподтверждения запроса, из-за столкновения. Тогда модем может повторить попыткутолько через случайный промежуток времени. Если при повторной попытке сновавозникла коллизия, то случайный промежуток удваивается. (Для читателей, уженемного знакомых с сетевыми технологиями: это интервальный метод ALOHA с экспоненциальной двоичной отсрочкой передачи. Ethernet не может использоватьсяв качестве кабельного интерфейса, поскольку станции не могут прослушивать линию.Мы вернемся к этим вопросам в главе 4.)Нисходящие каналы управляются не так, как восходящие. Во-первых, отправитель в этом случае только один — распределитель, поэтому не возникает никакойборьбы за линию и нет необходимости в мини-слотах, которые, на самом деле, являются разновидностью статистического временного уплотнения.
Во-вторых, трафикнисходящего канала обычно гораздо выше, чем восходящего, поэтому используютсяпакеты фиксированного размера — 204 байта. Часть пакета — код коррекции ошибокРида—Соломона, плюс еще некоторая служебная информация. Собственно данныезанимают в пакете 184 байта. Эти числа были выбраны из соображений совместимостис цифровым телевидением, использующим ��������������������������������������MPEG����������������������������������-2, так что телевизионный и входящий информационный каналы имеют один и тот же формат.
Логическая структурасоединения показана на рис. 2.47.Рис. 2.47. Типичная схема входящего и исходящего каналов, принятая в США2.8.5. ADSL или кабель?Что лучше, ADSL или кабельная сеть? С тем же успехом можно спорить о том, какаяоперационная система лучше. Или какой язык. Или какая религия. Ответ зависит оттого, кого вы спрашиваете. Давайте сравним ADSL и кабельные сети по несколькимпараметрам. И та и другая система в качестве магистрального носителя используетоптическое волокно, однако на его концах используются разные типы носителей.В кабельных сетях это коаксиал, в ADSL — витая пара.
Теоретически пропускнаяспособность коаксиального кабеля в сотни раз выше, чем у витой пары. Тем не менееполная пропускная способность все равно недоступна пользователям кабельных систем, потому что большая часть полосы пропускания занята совершенно бесполезнымивещами — телевизионными программами.2.8. Кабельное телевидение 209На практике довольно трудно говорить о реальной эффективной емкости каналов. Провайдеры ADSL заявляют некоторую пропускную способность (например,1 Мбит/с по нисходящему каналу, 256 Кбит/с по восходящему) и обычно достигаютпримерно 80 % от нее. Провайдеры кабельных сетей могут искусственно ограничиватьпропускную способность каждому пользователю, чтобы помочь предсказать качество работы, но они не могут действительно дать гарантии, потому что эффективнаяемкость зависит от того, сколько людей в настоящее время активно на кабельномсегменте пользователя.
Иногда скорость будет выше, чем в ADSL, иногда — ниже.Раздражает в данном случае непредсказуемость. Если сейчас все «летает», это не означает, что через минуту будет так же, потому что не исключено, что именно сейчассамый большой свинтус в районе, занимающий своим трафиком всю пропускнуюспособность сегмента, включает свой компьютер.По мере привлечения в ������������������������������������������������������ADSL��������������������������������������������������все большего числа пользователей, качество обслуживания практически не снижается, поскольку каждый абонент имеет выделенноесоединение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
