Лекция. Технологии сетей кабельного телевидения

Цель лекции: изучение студентами технологии сетей кабельного телевидения.

Содержание:

- основные понятия сетей кабельного телевидения;

- гибридные оптико-коаксиальные сети;

- реализация сетей кабельного телевидения на FTTB.

Основные понятия сетей кабельного телевидения

Кабельное телевидение (Cable television - сокращённое название от Community Antenna Television, CATV - телевидение с общей антенной) - модель телевизионного вещания (а также иногда и FM-радиовещания), в которой телесигнал распространяется посредством высокочастотных сигналов, передаваемых через проложенный к потребителю кабель [2, 9, 10]. Кабельное телевидение противопоставляется эфирному и спутниковому телевидению.

Долгое время основой кабельных телесетей являлся коаксиальный кабель. Успешное развитие технологий оптической передачи данных привело к внедрению оптического волокна в сети кабельного телевидения в виде так называемых гибридных, или волоконно-коаксиальных сетей (Hybrid Fiber Coaxial - HFC), в которых сочетаются коаксиальные и волоконно-оптические кабели.

Современная сеть кабельного телевидения включает головную станцию, магистральные каналы связи, субмагистральные линии и домовые распределительные сети.

Преимущества кабельного телевидения перед эфирным:

- более высокое качество сигнала;

- высокая помехозащищённость;

- отсутствие проблем с передачей сигнала в городах с плотной многоэтажной застройкой;

- возможность расширения предоставляемых абоненту услуг и количества каналов.

Традиционно аналоговая технология кабельного телевидения успешно осваивает цифровые способы передачи данных, как в прямом направлении к клиентам (DVB-С), так и двусторонние интерактивные (DVB+IP, DOCSIS).

Data Over Cable Service Interface Specifications (DOCSIS) - стандарт передачи данных по коаксиальному (телевизионному) кабелю. Этот стандарт предусматривает передачу данных абоненту по сети кабельного телевидения с максимальной скоростью до 42 Мбит/с (при ширине полосы пропускания 6 МГц и использовании многопозиционной амплитудной модуляции 256 QAM), и получение данных от абонента со скоростью до 10,24 Мбит/с.

Существует несколько версий спецификации DOCSIS:

- DOCSIS 1.0;

- DOCSIS 1.1;

- DOCSIS 2.0;

- DOCSIS 3.0;

- EuroDOCSIS.

EuroDOCSIS регламентирует принятое для Европы распределение частот прямого и обратного канала, оговаривает работу c полосой 8 МГц.

Стандарт DOCSIS 1.1 дополнительно предусматривает наличие специальных механизмов, улучшающих поддержку IP-телефонии, уменьшающих задержки при передаче речи (например, механизмы фрагментации и сборки больших пакетов, организации виртуальных каналов и задания приоритетов).

DOCSIS имеет прямую поддержку IP протокола с нефиксированной длиной пакетов, в отличие от DVR-RC, который использует ATM Cell transport для передачи IP пакетов (то есть, IP пакет сначала переводится в формат ATM, который затем передаётся по кабелю; на другой стороне производится обратный процесс), таблица 9.1.

Таблица 9.1 - Максимальная скорость синхронизации (Максимальная используемая скорость)

Version	DOCSIS	EuroDOCSIS
Прямой канал (Down)	Обратный канал (Up)	Прямой канал (Down)	Обратный канал (Up)
1.x	42,88 (38) Мбит/с	10,24 (9) Мбит/с	55,62 (50) Мбит/с	10,24 (9) Мбит/с
2.0	42,88 (38) Мбит/с	30,72 (27) Мбит/с	55,62 (50) Мбит/с	30,72 (27) Мбит/с
3.0 4channel	+171,52 (+152) Мбит/с	+122,88 (+108) Мбит/с	+222,48 (+200) Мбит/с	+122,88 (+108) Мбит/с
3.0 8channel	+343,04 (+304) Мбит/с	+122,88 (+108) Мбит/с	+444,96 (+400) Мбит/с	+122,88 (+108) Мбит/с

Передача данных «сверху вниз» - к пользователю, или в Downstream-канале - выполняется передающим устройством головного оборудования, называемым CMTS - Cable Modem Termination System. Иначе говоря, вся полоса делится между всеми пользователями, которые в данный момент принимают данные, поэтому доступная в каждый момент времени полоса для конкретного пользователя может «плавать» в очень широких пределах. Передача информации «снизу вверх» (в Upstream-канале) может выполняться кабельным модемом, который отвечает техническим требованиям, предъявляемым предприятием, или сертифицирован на соответствие стандарту DOCSIS, а в качестве протокола доступа реализована процедура МДВР (многостанционный доступ с временным разделением каналов) или МДКР (многостанционный доступ с кодовым разделением каналов). До появления стандарта DOCSIS 3.0 полоса на одного пользователя в Downstream-канале составляла примерно не более 25 Мбит/с, в Upstream-канале - не более 10 Мбит/с. Это обусловлено невозможностью выделения всех тайм-слотов на одно абонентское устройство.

Главное отличие DOCSIS 3.0 от 2.0 в том, что в DOCSIS 3.0 каналы на кабельном модеме можно объединять, тем самым увеличивая скорость доступа. Объединяются до 16 прямых и 8 обратных. Также в DOCSIS 3.0 появилась поддержка multicast, шифрования AES и др.