Cable TV Access

متخصصان شبكه بیش از هر كس اهمیت ارتباطات پر سرعت را دریافته اند . مردم دیگر از سرعت های عادی دسترسی به اینترنت خسته شده اند . آنها ارتباط سریع تر ، صدای با كیفیت ، تصویر واضح و هزاران سرویس دیگری را می خواهند كه فقط با افزایش سرعت انتقال اطلاعات می توان به آن دست یافت . در این نوشتار سعی بر آن است كه یكی از راهكارهای ارائه خدمات پر سرعت به منازل مورد بررسی قرار گیرد .
● معرفی :
ارائه كنندگان سرویس های محلی ( LSP ) درحال حاضر سرویس ISDN را برای حل مشكل سرعت در دسترسی به اینترنت پیشنهاد می كنند .
متأسفانه این سرویس توانایی ایجاد سرعت های بالای ۱۲۸Kbs را ندارد . از این رو LSP ها برای حصول سرعت بالاتر به تكنولوژی هایی نظیر DSL دریافت مستقیم از ماهواره ( DBS ) ، سیستم های Wireless و مودم های كابلی روی آورده اند .
هم اكنون چیزی در حدود ۱۰۵ میلیون خانه در آمریكای شمالی دارای كابل Broad Band كواكسیال می باشند كه از این تعداد بیش از ۷۵ میلیون خانه از تلویزیون كابلی استفاده می كنند . این سطح وسیع پوشش و سرعت بالا ، شبكه كابل كواكسیال را به گزینه ای مناسب جهت جایگزینی سرویس های دسترسی متداول ، تبدیل می كند .
سیستم های كابلی برای انتقال سیگنال های تلویزیونی به منازل طراحی شده اند و دقیقاً از همان طیف فركانسی ( RF Spectrum ) كه برای پخش زمینی در نظر گرفته شده است ، استفاده می كند . لذا مشتركان می توانند با همان دستگاه تلویزیون معمولی خود سیگنال های تلویزیون كابلی را دریافت كنند .
برای فراهم كردن امكان انتقال دیتا بر روی شبكه تلویزیون كابلی ، كابل های یك طرفه ( one _ way ) تلویزیون كابلی بایستی به شبكه های دو سویه ( TWO _ WAY ) تبدیل شود .
در ضمن تمام تقویت كننده های موجود در شبكه كابلی نیز باید به تقویت كننده های دو طرفه تغییر داده شوند .
در ضمن تمام تقویت كننده های موجود در شبكه كابلی نیز باید به تقویت كننده های دو طرفه تغییر داده شوند . زیر ساخت اكثر شبكه های تلویزیون كابلی ( CATV ) تركیبی از fiber و coaxial هستند . سیگنال ها ( اعم از تصویر و … ) سیگنال های ارسالی از End _ Head بر روی كابل های كواكسیالی كه تا منزل هر مشترك امتداد دارد ، قرار می گیرد .
آنچه از طرف End _ Head به سمت مشترك ارسال می گردد ( DOWN Stream ) بر روی فركانس بالاتر و آنچه از سمت مشترك به سوی End _ HEAD منتقل می شود ( Up Stream ) بر روی فركانس پایین تر قرار می گیرد
● معماری شبكه های كابلی ( cable plant Architecture )
برای ایجاد یك ارتباط پر سرعت بر روی كابل ، چند عنصر اساسی مورد نیاز است . یك Cable plant شامل یك هاب ( Hub ) باحلقه ای از هاب ها است ( Ring ) كه معمولاً یك یا چند عدد از این هاب ها به عنوان نقاط جمع آوری مورد استفاده قرار می گیرند ( Points Collection )
Head _ END Hub سیگنال های تلویزیونی را از منابع مختلفی ( عموماً Transponder های ماهواره ) دریافت می كند كه این سیگنال های تلویزیونی پس از جمع آوری و دیكد شدن به كانال مربوطه Down Convert می گردد .
كانال های بعد از تركیب بر روی یك شبكه Local فیبر نوری ( برای توزیع محلی ) و یا بر روی شبكه بر ظرفیت نوری كه در میان Regional Hob ها موجود است ، قرار می گیرند . یك یا چند عدد از این Head _ END hOB ها به عنوان رابط اصلی شبكه كابلی با اینترنت در نظر گرفته می شوند . این hOB ها خود از طریق خطوط پر سرعت نوری به اینترنت متصل می گردند .
هر كدام از Hob ها موجود در حلقه خود دارای یك Head _ End هستند كه با بهره جستن از آن ، سیگنال تلویزیونی را مابین تقویت كننده های كوچكتر شبكه توزیع می كنند . این تقویت كننده ها كه Amplifier Local Distribution نام دارند برای توزیع سیگنال تلویزیونی در سطح Local مورد استفاده قرار می گیرند .
در انتهای شبكه ، پالس های نوری منتقل شده توسط فیبر ، به سیگنال های الكتریكی قابل انتقال بر روی كابل كواكسیال تبدیل می گردد . این روش ، یعنی تركیب شبكه توزیع كواكسیال و فیبر نوریhfc ( hybrid fiber _ coax ) نام دارد ، پیش از این ، شبكه ای كه سیگنال ها را از head _ end به مشتركین منتقل می كرد تماماً كابل كواكسیال بود .
اما امروزه با پیشرفت تكنولوژی ، تمام سرویس دهندگان از جمله mso ها زیر ساخت شبكه خود را به HFC ارتقاء داده اند . با بهره گیری از تكنولوژی می توان بدون انجام هیچگونه تغییری در كابل كشی موجود تا منازل مشتركین ، یك سرویس پر سرعت و با كیفیت در اختیار آنها قرار داد .
برای حصول بستری مناسب جهت ارادئه خدمات Data ، یك زیر ساخت بایستی به سیستم موجود اضافه گردد . اتصال به Backbone اینترنت از طریق مسیر یاب ها و خطوط پر سرعت نوری ( به خصوص OCB ) صورت می پذیرد .
این اتصالات معمولاً در Head _ End ها انجام می گیرد و از طریق Router ها . و Optical ها به تمامی HUB های موجود در شبكه منتقل می گردد .
شبكه IP از طریق یك ADAPTPR مخصوص به نام CMTS به شبكه كابلی متصل می گردد . CMTS خود از یك یا چند CMLC تشكیل شده است .CMLS ها وظیفه تبدیل Data های Down _ Streamو سیگنال های UP _ STREAM RF را بر عهده دارند .
سیگنال های UP _ STREAM بعد از جمع آوری به HEAD _ END منتقل می گردند . سیگنال های DOWN _ STREAM هم از طریق UP _ CONVERTOR ها در كانال های فركانسی مربوطه قرار گرفته و پس از تركیب با دیگر سیگنال های استاندارد تلویزیونی به سمت مشتركان ارسال می شوند .
به علت سرعت بسیار پایین UP _ STREAM ، در طراحی شبكه های كابلی به ازای هر كانال DOWN _ STREAM ، چندین كانال UP _ STREAM در نظر گرفته می شود . ترافیك شبكه باید به گونه ای ساماندهی شود كه تمامی كاربران از سرویس مناسب بهره مند شوند .
صدا ، تصویر و سرویس های مربوط به سرگرمی ( Games ) بیشترین حجم از پهنای باند را اشغال می كند .
سرعت down _ stream در حدود ۳۰ تا ۴۰ مگابیت در ثانیه است كه می تواند به ۵۰۰ تا ۲۰۰۰كاربر سرویس دهد . هر كانال UP _ STREAM هم ظرفیتی معادل ۸MBS دارد . بدیهی است با استفاده از Proxy server ها و یا cache server ها در hodهای محلی ، راندمان سیستم به طرز چشمگیری افزایش خواهد یافت .
ارائه دهندگان سرویس های كابلی در آمریكای شمالی و اروپا از استاندارد های متفاوتی در مورد پهنای باند down _ stream ، up _ stream فركانس مركزی كانال ها و توان ارسال در هر كانال ، استفاده می كنند .
پس از تصویب DOCSIS در آمریكای شمالی و اروپا ، بیشتر تولید كنندگان ، محصولات كابلی خود را با DOCSIS و بسیاری از مشخصات تعیین شده توسط END _ DOCSISتطبیق دادند . END _ DOCSIS توسط تولید كنندگان محصولات كابلی ، ISP ها و END _ USER ها در اروپا مورد استفاده قرار می گیرد .
● the Cable Modem Termination System
▪ یك شبكه CATV از شش قسمت اصلی تشكیل می شود :
۱. یك سیستم Termination مودم كابلی CMTS
۲. trunk cable
۳. سیستم توزیع ( Distribution System )
۴. Drop _ Cable ( به سمت خانه و كابل كشی داخلی )
۵. یك مودم كابلی كه در میان كابل كواكسیال و فیبر نوری قرار می گیرد .
۶. CPE ( Customer Premises Eguipment )
شكل (۲) یك دیاگرام ساده یك سیستم انتقال دیتا بر روی شبكه كابلی را نشان می دهد .
همان طور كه در شكل نشان داده شده است NSI ( interface Network Side ) رابط شبكه WAN و CMTS می باشد . CMTS و مودم كابلی از طریق RFI ( interface Radio Freguency ) و همچنین مودم كابلی و CPE از طریق CMCI ( SPE Stream Cable Modem to ) به هم متصل می شوند . همان طور كه بیش از این گفته شد ، در این سیستم ، up _ stream و Down _ stream هر دو از یك محیط انتقال ( media ) استفاده می كنند . این معماری دارای دو شكل اساسی است :
۱. لزوم اعمال كنترل در دسترسی به منابع مشترك ( shared Resources ) به خصوص در مورد پهنای باند up _ Stream
۲. مشكل تداخل با نویز در مسیرهای UP _ Stream
فركانس سیگنال های ارسالی از سمت CMTS به سوی مودم های كابلی از ۵۰MHZ آغاز می شود كه معادل كانال دوم پخش زمینی تلویزیون می باشد . به همین صورت محدوده فركانس مابین ۵ تا ۴۲ مگاهرتز معمولاً برای UP _ STREAM مورد استفاده قرار می گیرد . در آمریكای شمال هر كانال تلویزیون پهنای باندی در حدود ۶MHZدارد ( در اروپا این عدد چیزی در حدود ۷ تا ۸ مگاهرتز است ) .
بنابراین تلویزیون های كابلی قدیمی با پهنای باند ۴۰۰ Down _ Stream مگاهرتز می توانند حداكثر ۵۰ تا ۶۰ كانال تلویزیونی را منتقل كنند كه این عدد در سیستم های HFC جدید با پهنای باند ۷۰۰ مگاهرتز Down _ stream ، در حدود ۸۰ تا ۱۱۰ كانال می باشد .
البته بسته به تعداد كانال های خالی موجود ، می توان تعداد User ها را با اختصاص تعداد بیشتری از كانال های تلویزیون به Data ، افزایش داد . بدیهی است كه اگر كانالی برای انتقال دیتا استفاده شود ، دیگر نمی توان از آن برای عرضه خدمات بعدی بهره جست .
شكل (۳) نوع مدولاسیون و دمدولاسیون و همچنین محدوده فركانسی ، پهنای باند و Bit Rate مربوط به تلویزیون های كابلی را نشان می دهد با بهره گیری از مدولاسیون ۶۴QAM در انتقال دیتا ، پهنای باند ۶MHZ كانال تلویزیون به ورودی ( THROUGH PUT ) معادل ۲۷Mbs دست می یابد كه این سرعت با استفاده از مدولاسیون ۲۵۶QAM به ۳۶Mbs افزایش می یابد .
بسته به طیف فركانسی در نظر گرفته شده برای UP _ Stream ، كانال های UP _ Stream با استفاده از مدولاسیون ۱۶QAM یا QPSKاطلاعات ارسالی از منازل مشتركین را با سرعتی در حدود ۰.۵ تا ۱۰ مگابیت در ثانیه منتقل می كنند و با توجه به آنچه گفته شده بسته به نوع معماری و ترافیك شبكه ، یك مشترك شبكه كابلی می تواند به سرعت دسترسی از ۵۰۰Kbs تا ۱.۵Mbs دست یابد كه در مقایسه با تكنولوژی Dial _ Up كاملاً قابل ملاحظه می باشد .

منبع : مرکز اطلاع رسانی خانواده شمیم