Устройство кабельного модема

Вопрос 2. Принципы работы модемов

Кабельным модемом называется абонентское устройство, обеспечивающее высокоскоростной доступ к Интернету по сетям кабельного телевидения, они используют ассиметричную технологию, которая наиболее оптимально подходит для пользовательского доступа к Интернету. При этом максимально возможная скорость приема данных таким модемом, может достигать порядка 40 Мбит/с и скорость передачи данных порядка 10 Мбит/с. Как и модем, предназначенный для соединения по коммутируемым телефонным линиям, это устройство представляет собой двунаправленный аналогово-цифровой преобразователь данных, использующий в процессе передачи информации принцип наложения на несущую частоту модулированного аналогового сигнала. Существенным отличием данного аппаратного средства от обыкновенного модема является то, что кабельный модем не требует установки каких-либо драйверов, поскольку он подключается к компьютеру посредством сетевой карты и является абсолютно прозрачным для системы: машина считает, что она работает в локальной сети.

Для передачи данных используется один или несколько свободных от телепередач телевизионных каналов. Передача данных и телевизионных программ ведутся одновременно, по одному и тому же кабелю, совершенно не мешая друг другу.

Применение подобных модемов ориентировано прежде всего на домашних пользователей, поскольку линии кабельного телевидения существуют в основном в жилых кварталах, тем не менее в последнее время сети кабельного телевидения начинают охватывать и административно-промышленные районы

Подключение кабельного модема осуществляется обычно через разделитель. Разделитель, в соответствии со своим названием, делит сигнал между телевизором и кабельным модемом. К одному из выходов разделителя и подключается кабельный модем. Несмотря на многочисленные отличия в конструкции, все модемы имеют одну и ту же базовую архитектуру (см. Рисунок 2).

Рисунок 1. Схема подключения и устройства кабельного модема. 1 – Тюнер, 2 – Демодулятор, 3 – Блок MAC, 4 – Интерфейс, 5 – Модулятор

К разделителю (фактически — телевизионной антенне) модем подключается через тюнер. Обычно тюнер имеет встроенный диплексер для приема и передачи сигналов. Принятый сигнал подается на демодулятор. Данный блок выполняет функции преобразования сигнала из аналоговой в цифровую форму, демодуляции QAM-64/256, синхронизации кадров MPEG и коррекции ошибок в соответствии с кодом Рида-Соломона.

Его двойником является пакетный модулятор; он соответствующим образом модулирует сигнал для его последующей передачи на оконечную станцию и выполняет все те же операции, но в обратной последовательности. Исходящий сигнал пропускается через задающий усилитель для обеспечения требуемой мощности сигнала. Часто и демодулятор, и модулятор реализуются в виде одной микросхемы.

Блок контроля доступа к среде передачи (Media Access Conrol, MAC) служит, с одной стороны, начальной точкой для исходящего пути, а с другой — конечной точкой для входящего пути. Ввиду сложности применяемых алгоритмов реализация функций уровня MAC требует применения микропроцессоров. Для этого используются микропроцессоры PowerPC компании Motorola или другие RISC-процессоры.

MAC протокол:

Протокол MAC уровня управляет доступом к обратному каналу. Иногда данные для передачи имеются у нескольких модемов одновременно. В этих случаях MAC протокол предоставляет критерии, в соответствии с которыми системный терминал определяет последовательность доступа модемов к обратному каналу, а также время доступа для каждого модема.

Если кабельные модемы ведут передачу по очереди, никаких столкновений в обратном канале не возникает, и система работает эффективно. Столкновения вынуждают модемы посылать данные повторно, что снижает эффективность работы системы. Это, в частности, означает, что MAC протокол влияет на эффективность использования полосы обратного канала СКМ.

На сегодняшний день существуют две категории СКМ. Одна категория объединяет системы с индивидуальными версиями MAC протоколов. Некоторые из них предлагают сильные решения, базирующиеся в основном на АТМ протоколе. Другие чаще всего базируются на стандарте IEEE 802.14 для СКМ протоколов MAC уровня. Они имеют ограниченные возможности организации работы обратного канала в области избежания столкновений, обеспечения качества услуг и т.д.

После обработки в блоке MAC данные передаются на компьютер через интерфейс. Помимо Ethernet на 10 Мбит/с это может быть также USB, PCI.

Дата добавления: 2014-01-15