Реферат: Организация доступа в Internet по существующим сетям кабельного телевидения

Организация доступа в Internetпо существующим сетям кабельного телевидения (Диплом)

Содержание

Стр.

1. Введение...........................................................................................................3

2. Общие данные систем доступа в Internet........................…..............……...4

3. Требования, предъявляемые к оборудованиюдоступа в Internet.....……..9

3.1 Архитектуры передачи upstreamданных............................……….9

3.2 Стандартымодемов...........................................................…...........12

3.3 Стек протоколов Docsis……….........................................…...........13

3.4 Подуровень Maс………........................................................….........15

3.5

Организациязащиты………..............................................…..........16

3.6 Голос по кабелю..................………....................................…..........17

3.7 Требования стандартов (сводная таблица)………......….........…...20

4. Планированиесети………...................................................................….......20

4.1 Анализ производителеймодемов........................................…....…21

4.2 Устройство и функции кабельногомодема……..............……......26

4.3

Устройствосети....................................................................…........28

4.4

Настройка сети……………………………………………………..32

4.5 Программноеобеспечение...................................................…........33

5. Расчет затрат и экономической эффективностипланируемой сети……...42

6. Безопасностьжизнедеятельности…………………………………………...46

7. Заключение…...............................................…..…..62

8. Библиографическийсписок……………………............................................63

9.Приложение 1

Технические характеристики некоторых кабельныхмодемов…………..64

10.Приложение 2

Перспективы и проблемы применения КТВ длядоступа в Internet……..71

10.1 Преимуществакабельных модемов. ......................................…...71

10.2 Проблемы кабельных модемов........................................……....73 10.3 Применение кабельных модемов...................................…….......74

10.4

Кабельные модемы вРоссии. …..............................................…..78

1.Введение

Идеяиспользования существующих линий связи для передачи цифровых сигналов не нова.Именно так работает обычный модем, который передает информацию по телефоннойлинии. Но возможности такой связи ограниченны, и это заставляет провайдеровInternet искать новые пути к домам своих клиентов. Если посмотреть, сколькокабелей подходит к каждой отдельной квартире, то можно заметить, что их обычнотри: силовой (220 В), телефонный и телевизионный. Силовую сеть использоватьтрудно (хотя в этой области есть уже определённые наработки). Возможностителефонной линии постепенно исчерпываются. Остается телевизионный кабель. Нокак его использовать?

Передавать данные потелевизионным каналам — хорошая идея, но для полноценной работы в Internetнеобходима обратная связь между пользователем и головной станцией (гденаходится телевизионное оборудование, а так же оборудование для выхода в Internet), которая в обычных условиях отсутствует, но присоответствующей аппаратной модификации эта проблема разрешима. Однакотелевизионные сигналы распространяются не только по воздуху, но и черезкабельную сеть. Кабельное телевидение может быть хорошей средой для передачицифровой информации. Эта идея и лежит в основе технологии кабельных модемов.Целью данной работы является исследование технологии доступа в интернет спомощью существующих сетей кабельного телевидения, а так же планирование сети вотдельно взятом микрорайоне, на базе этой технологии. Цель работы предполагаетрешение следующих задач:

- анализ существующих на данный момент разработок в этой области;

-

изучение архитектуры устройств,предназначенных для оказания подобногорода услуг, так называемых, «Кабельных модемов»;

-

изучение стандартов этих устройств;

-

анализ характеристикимодемов некоторых производителей;

-

анализ компонентов,необходимых для создания сети на базе этой технологии;

-

планирование и настройка сети в жиломмикрорайоне;

- выделение преимуществ и недостатков этой технологии, а также методов продвижения исследуемой технологии на российский рынок.

Данная работа проводилась попредложению и в сотрудничестве с ООО “Телесеть-Сервис”. Предлагаемая модельсети уже запущена в эксплуатацию иимеет коммерческий успех.

2.Общие данные систем доступа в интернет.

Альтернативные технологии

ISDN[6]

Одной,из получивших распространение, технологий высокоскоростного доступа в интернет,является технология ISDN, которая предоставляет доступ винтернет при помощи телефонных сетей.

ISDNдоставляет информацию от цифрового коммутатора через дватипа пользовательских интерфейсов: BasicRate Interface (BRI) и Primary RateInterface (PRI). Каждый из интерфейсов состоит из нескольких каналов соскоростью 64Kb/s, или каналов B. Каналы В связаны в одни данные и образуютканал D. По определению, каналы B являются 64Kb/s соединениями и могутиспользоваться для коммутируемого соединений данных и голоса. Канал D определендля пакетно-комммутируемого вызова, установки и сигнализации соединений,доступный всем пользователям ISDN.

Это действительноперспективная технология, но основным препятствием для её развития на Уралеслужит, отсутствие в нашем регионе АТС поддерживающих эту технологию, а так жевысокая цена подобного оборудования.

ADSL [12]

Другим конкурентом технологии CATVявляется технология ADSL.ADSL обеспечивает скорости передачи данных до 8 Мбит/с по направлению кпользователю(downstream)и до 1 Мбит/с в обратном направлении(upstream). Конкретные значения скоростей передачи данных сильнозависят от расстояния между пользователем и телефонной станцией. Полосапропускания 8 Мбит/с обеспечивается пользователям, находящимся на расстоянии до2,7 км от телефонной станции; расстояниям 2,7-3,5 км соответствует предел в 6Мбит/с; если же пользователь удален от телефонной станции на 3,5-5,5 км, ондолжен довольствоваться скоростью в 1,5 Мбит/с. На расстоянии свыше 5,5 кмсвязь по ADSL не гарантируется. Не так давно московская компания PlusCommunications провела испытания оборудования для ADSL от фирмы 3Com. Нафизической линии длиной 4 км была зафиксирована скорость 2 Мбит/с понаправлению от провайдера к клиенту и 1 Мбит/с — в противоположном направлении.

Дляпередачи данных по технологии ADSL используется диапазон частот, находящийсявыше полосы частот, отведенной для передачи голоса, поэтому данные и обычныйтелефонный трафик можно передавать по одной и той же линии. Для этого, правда,с каждой стороны приходится устанавливать так называемый частотный разделитель(POTS splitter). Он обеспечивает передачу низкочастотного голосового сигнала наоборудование ТфОП (со стороны клиента — на телефонный аппарат, со сторонытелефонной станции — на коммутатор), а высокочастотного сигнала передачи данных- на оборудование ADSL.

Стандарт на ADSL (T1.413) былутвержден ANSI еще в 1995 г., однако данная технология до сих пор не получилаширокого распространения. Причина этого в значительной степени связана сосложностью установки устройств ADSL; они требуют серьезной настройки наконкретную абонентскую линию (как правило, с участием технического сотрудникакомпании — оператора сети). Кроме того, нужно отдельно устанавливать частотныйразделитель; нередко приходится частично менять телефонную кабельную проводку.Всё это в конечном итоге привело к слишком большой цене подключения, поэтомутрудно ожидать, что услуга доступа к Internet по ADSL станет массовой.

Технология доступа с помощью КТВ(CATV)[3,4,5]

Для начала рассмотримсущность и основные особенности кабельного телевидения. Станция кабельноготелевидения получает и обрабатывает различные сигналы радиопередач, спутниковыхпрограмм и передач местных телевизионных студий. Теле сигналы — этоэлектромагнитные импульсы, или
волны, и они занимают отведенное им место в частотном спектре. Дляраспространения теле сигналов необходим некоторый носитель, по которому онипроходят от станции к телевизорам клиентов. Сигналы обычного телевидения могутпередаваться по воздуху на разных частотах и распространяться по системамкабельного телевидения, в которых используются специальные кабели — коаксиальные или оптоволоконные.

Каждый телевизионный сигнал передается по кабелю на своей частоте (набор такихнесущих частот и создает спектр телевизионных каналов), поэтому кабельноетелевидение имеет свой собственный частотный спектр. Таким образом, можносмотреть телепрограммы даже там, где невозможно принимать сигнал через эфир.Головная станция кабельного телевидения получает различные телепрограммы изэфира, при необходимости преобразовывает их (конвертирует), суммирует,усиливает и подает в кабельную магистраль. Обычно магистралей бывает несколько(2-4). Это зависит от количества домов в микрорайоне, а так же от местарасположения головной станции. Чтобы поддерживать нужный уровень сигнала вмагистрали, через определенное расстояние (порядка 300 метров) ставятсямагистральные усилители. Через специальные ответвители сигнал из магистралипопадает на домовую разводку, где окончательно усиливается и подается кабонентам.
Большая кабельная магистраль обычно проходит через весь микрорайон. Кабельныеотводы, которые имеют меньший диаметр, передают сигналы из магистрали влокальную кабельную сеть, «пронизывающую» жилые и
производственные здания. Когда клиент хочет подключиться к кабельномутелевидению, работники станции прокладывают в его дом кабель от ближайшегоотвода и подключают к телевизору. Если телевизор не может
принять все каналы из-за несовместимостикабелей или кодировки сигналов, то между кабельной сетью и телевизоромустанавливается специальный конвертор. Такая организация сети, называемая«древовидной с отростками», позволяет наиболее эффективно и экономичнопередавать весь набор телепередач от станции к клиентам.

Для организации доступав интернет посредством существующих сетей кабельного телевидения необходимыспециальные устройства – кабельные модемы. Кабельные модемы располагаются наотводе кабельной магистрали и выполняют функции различных устройств: модема,шифратора-дешифратора информации, маршрутизатора, сетевого адаптера,SNMP-агента и даже концентратора Ethernet. Однако такое устройство все равноостается модемом, поскольку, прежде всего оно модулирует и демодулируетсигналы.
Обычно передача и прием информации с помощью кабельного модема осуществляетсяразными способами. При передаче информации от станции к кабельному модему(downstream) цифровые данные модулируются
стандартной для телевизионных сигналов частотой (6 МГц), на которуюнакладывается несущая частота (от 42 до 750 МГц).

<img src="/cache/referats/8603/image002.gif" v:shapes="_x0000_s1139">
Рис. 1. Устройства для обеспечения доступа в интернет посредствомсетей кабельного телевидения.

Такой сигнал передаетсякабельной системе вместе с сигналами кабельного телевидения и не мешаеттелепередачам. Есть несколько схем модуляции, но наиболее популярны из них две- QPSK
(обеспечивает скорость передачи 10 Мбит/с) и QAM64 (до 36 Мбит/с).
Обратный сигнал от модема к станции (upstream) передавать сложнее. Это связанос тем, что в обычной дуплексной кабельной сети обратный сигнал (Upstream) может передаватьсяна частотах от 5 до 40 МГц. Такому сигналу могут помешать радиошумы ирадиопередачи, а также неподключенная антенна или плохое соединениекоаксиальных кабелей. Поскольку кабельная сеть имеет древовидную форму, всешумы из всех ответвлений собираются вместе и препятствуют распространениюобратного сигнала. Большинство производителей планирует использовать QPSK илианалогичную схему модуляции для передачи в прямом направлении, поскольку этотметод лучше подходит для сильно зашумленной окружающей среды, чемвысокочастотные методы модуляции. Недостаток же QPSK очевиден — более низкаяскорость передачи, чем при использовании схемы модуляции QAM. Если кабельнаясеть не может передать обратный сигнал, (это случается из-за плохих проводов икачества соединений), то это можно сделать с помощью сети ГТС или ISDN.

Кабельный модем работает какприемник и передатчик телевизионных сигналов. Импульсы от станции покоаксиальному кабелю поступают в кабельный модем, который передает ихкомпьютеру или в локальную сеть.
Есть несколько методов подключения модема к компьютеру. Самый распространенныйиз них — технология Ethernet 10BaseT. В этом случае модем имеет встроенныйадаптер Ethernet, который подключается к локальной сети или компьютеру.Естественно, на персональном компьютере также должен быть установлен адаптерEthernet и программное обеспечение, обслуживающее протокол TCP/IP. Установкакабельного модема внутри
компьютера, возможно, обошлась бы дешевле, но для этого необходимо разработатьнабор плат для всех существующих платформ.

Эра компьютерных интерактивных служб (КИС)[16] на базе сетей кабельного телевидения (КТВ) началась в конце 1996 года,когда в коммерческую эксплуатацию были запущены сразу три службы крупнейших вСША операторов КТВ — TCI, Time Warner и Continental Cablevision. Первые КИСбыли открыты в Канаде в декабре 1995 года и в Австралии летом 1996 года, нограндиозная эпопея по массовому внедрению данной технологии началась в сентябре1996 года. На сегодняшний день из 300 тыс. работающих в мире кабельных модемовдве трети установлены в США и Канаде. Из 300 тыс. абонентов КИС 85% пользуютсяуслугами двухсторонних сетей (с обратным каналом), а остальные — односторонними(обратным каналом служит телефонная линия). На сегодняшний день крупнейшей вмире КИС является @Home компании @Home Network. Учредителями этого предприятияявляются крупнейший оператор КТВ в США — корпорация TCI, которая в настоящеевремя имеет 17 млн. подписчиков по всей стране и инвестиционная компанияKleiner Perkins Caufield & Byers. Совладельцами и с операторами службыявляются еще семь американских и канадских компаний, в том числе четвертый ипятый по величине операторы КТВ в США, компании Comcast и Cox Communications.По состоянию на 1 мая 1999 года @Home имела более 160 тыс. подписчиков.Потенциально же услугами этой КИС могут воспользоваться 6-7 млн. абонентов КТВ.На втором месте (64 тыс. пользователей) находится КИС Road Runner.

3. Требования,предъявляемые к оборудованию доступа в Internet

3.1 Архитектуры передачи upstreamданных [2, 13]

Существует две архитектурыпередачи upstream данныхэто симметричная иасимметричная архитектуры.

В случае симметричнойархитектуры оба сигнала — прямой и обратный передаются по одному кабелю. Чтобыразделить прямой и обратный сигналы, их необходимо передавать в различныхдиапазонах частот. Из-за этого
прямая и обратная передачи происходят с разными скоростями. Стандартнаясимметричная архитектура имеет и другие недостатки, которые будут рассмотреныниже. Поэтому некоторые фирмы, выпускающие кабельные
модемы, используют для своих устройств асимметричную архитектуру кабельнойсети, которая в свою очередь имеет ряд недостатков, во первых — скорость upstreamканалаоставляет желать лучшего, во вторых — в связи возможным введением поминутнойоплаты телефонных линий, данная архитектура может оказаться не рентабельной,именно последний аргумент сильно склоняет в сторону симметричной архитектуры. Вслучае несимметричной архитектурыобратный канал предоставляется с помощью других сетей, зачастую ГТС. Обесистемы — симметричная и асимметричная могут хорошо дополнять друг друга. В скором времени асимметричнаяархитектура будет постепенно вытеснена симметричной архитектурой. Рассмотримвопрос о том, какой архитектуре можно отдать предпочтение.

Передача информации покабельным сетям может использоваться для различных целей. В промышленности, гдекабельная сеть создается самим предприятием для пересылки информации, разумноиспользовать
симметричную архитектуру, поскольку в этом случае скорость обратной и прямойпередачи одинакова. Для существующих модемов она составляет примерно 10 Мбит/с(LANcity), т. е. сопоставима со скоростью передачи в Ethernet.
Существующая кабельная сеть, к которой можно подключить
домашний компьютер, предназначена для телевизионных сигналов и не позволяетпередавать обратный сигнал с достаточно высокой скоростью. Обычно пользователидомашнего компьютера используют связь с Internet для доступа к WWW ителеконференциям, а для этого требуется передача большего количества данных отстанции к пользователю, а не наоборот. Чтобы получать графические, звуковые ивидео файлы из Internet, требуются большие скорости передачи от станции кклиенту. Выполнение же URL-запросов или передача электронной почты не порождаютбольшого потока данных от пользователя к станции.
Тем не менее, для подключения домашнего компьютера к Internet тоже нужноиспользовать симметричную архитектуру, модернизация кабельных сетей дляорганизации обратного канала не так уж дорога, и в конечном итоге составит лишьсто долларов США на клиента (в достаточно больших сетях(50> абонентов)), какуже было упомянуто выше, в пользу этой архитектуры говорит, прежде всего, тотфакт что, с Июля 2001 работникам

ГТСвводится повременная оплата предоставляемых ими услуг.

На рис. 2, 3 изображена симметричная иасимметричная архитектуры передачи данных. [3]

<img src="/cache/referats/8603/image004.jpg" v:shapes="_x0000_s1091">
Рис. 2. Симметричнаяархитектура

upstream

<img src="/cache/referats/8603/image007.gif" v:shapes="_x0000_s1184">Рис. 3. Асимметричнаяархитектура.

3.2 Стандарты модемов[7, 8]

Двумяосновными стандартами на кабельные модемы являются MCNS/ DOCSIS и DVB/DAVIC. Однакоесли первый, американский, стандарт пользуется безоговорочной поддержкойамериканских производителей и операторов, то второй, европейский, стандартсталкивается с все более жесткой конкуренцией европейского аналога DOCSIS — такназываемого EuroDOCSIS (основное различие между американской и европейскойверсией DOCSIS связано с разной шириной телевизионных каналов в США и Европе изатрагивает только физический уровень).

Изначальноэти стандарты были рассчитаны на поддержку разных приложений. Если Совет поцифровому аудио и видео (Digital Audio Visual Council, DAVIC) разрабатывалстандарт для предоставления интерактивных услуг на базе телевизионныхприставок, то американские кабельные операторы (Multiservice Cable Operator,MCO), объединившиеся в MCNS, ориентировались, прежде всего, на предоставление вкачестве дополнительной услуги передачи данных по кабелю.

Отсюдаи их основные отличия. Стандарт DVB/DAVIC опирается на использованиефиксированных ячеек ATM и стандартных для ATM методов обеспечения качествауслуг. Поддержка передачи данных, в частности TCP/IP, обеспечивается с помощьюAAL5. Стандарт DOCSIS предусматривает использование стандартных кадров Ethernetи поэтому лучше всего подходит для передачи пакетных данных.

Присравнении конкурирующие группы производителей часто прибегают к одному и томуже трюку, а именно — сопоставляют последнюю версию своего стандарта спредыдущей версией соперничающего с ним. Так, например, сторонники DVB/DAVICнапирают на поддержку качества обслуживания, хотя схожие возможности быливключены в версию 1.1; а сторонники DOCSIS говорят об отсутствии в DVB/DAVICзащиты информации, хотя соответствующие средства были определены уже вDVB/DAVIC 1.4.

Конечноже, объективные различия между стандартами существуют. Например, для обратногоканала DVB/DAVIC предусматривает только модуляцию QPSK, тогда как DOCSIS — ещеи 16-QAM. В результате первый поддерживает меньшую максимальную пропускнуюспособность при доступе абонентов. Однако максимальная скорость в 10,24 Мбит/св случае 16-QAM редко когда достижима на практике вследствие зашумленностиканалов и конкуренции за доступ.

Вообще,продолжать сравнение двух стандартов можно было бы довольно долго, но дело не вреальных достоинствах конкурентов, а в широте поддержки, которой они пользуются,так что, по-видимому, DVB/DAVIC уготована та же судьба, что и Token Ring,100VGAnyLAN и ATM в локальных сетях. Впрочем, хотя и нельзя говоритьнепосредственно об объединении двух стандартов, разрабатываемый OpenCableстандарт для телевизионных приставок опирается на DOCSIS, но включает икомпоненты DAVIC.

Помимодвух названных есть и еще один, международный, стандарт IEEE 802.14. Однакоиз-за долгого отсутствия прогресса в разработке он не получил сколько-нибудьзаметной поддержки, и сейчас соответствующая рабочая группа при участиикомпаний Broadcom и Terayon работает над физическим уровнем следующегопоколения с высокой — до 30 Мбит/с — скоростью передачи данных в обратномнаправлении (от кабельного модема к станции). Иногда этот еще не появившийся стандартнеофициально называют DOCSIS 1.2.

3.3 Стекпротоколов DOCSIS [14, 7]

Ввидудоминирующего положения на рынке оборудования на базе DOCSIS мы краткорассмотрим именно эту спецификацию (сокращение DOCSIS переводится какспецификация интерфейса сервиса передачи данных по кабелю — Data Over CableService Interface Specification, а употребляемое взаимозаменяемо с ним MCNS какмультимедийная система на базе кабельной сети — Multimedia Cable-NetworkSystem). Вообще говоря, стандарт включает 12 документов, определяющих интерфейсмежду кабельным модемом и конечным оборудованием, интерфейс между оконечнойсистемой (Cable Modem Termination System, CMTS) и внешней сетью, радиочастотныйинтерфейс, интерфейс для обратного телефонного соединения, защиту и интерфейс ссистемой управления.

Какнаписано в стандарте DOCSIS, главная функция оконечной системы и обслуживаемойею кабельных модемов состоит в прозрачной передаче трафика TCP/IP междуконечным оборудованием подписчика и распределительным узлом. Подсловосочетанием «прозрачной передаче» подразумевается то что, ни пользователь,ни ПО работающее в операционной системе не подозревают, что к компьютеруподключен кабельный модем (если не принимать во внимание того, что модем стоитрядом с компьютером, и его можно банально увидеть), они лишь пользуютсястандартным TCP/IPинтерфейсом,предоставленным им операционной системой. Таким образом, кабельные модемы могутподдерживать все стандартные приложения на базе TCP/IP.

Рис.4. Стек протоколов DOCSISв сравнении с моделью OSI.

Канальныйуровень делится на три подуровня, а именно: стандартный подуровень контроляканала LLC в соответствии с IEEE802.2(болеепоздняя модификация IEEE802.14),подуровень защиты канального уровня и зависящий от направления передачиподуровень контроля доступа к среде передачи. Спецификация физического уровнятакже зависит от направления передачи и различается выделенными диапазонамичастот и применяемыми методами модуляции, а также форматами пакетов.

3.4 Подуровень MAC [10]

Системыпередачи на базе кабельных модемов имеют несимметричную архитектуру: однаоконечная станция может обслуживать сотни и даже тысячи кабельных модемов. Это,конечно же, связано с особенностями топологии сетей КТВ.

Всекабельные модемы слушают передачу конечной станции на своем канале и принимаюткадры, предназначенные им самим или подключенным к ним конечным устройствам.Таким образом, при передаче в прямом направлении какая-либо конкуренция засреду передачи отсутствует, и здесь возникает лишь одна серьезная проблема —защита информации, так как передача осуществляется путем широковещания.

Другоедело, когда нескольким модемам требуется передать запрос, данные и т. д.оконечной станции. В этом случае ввиду разделяемой среды передачи они неизбежновынуждены конкурировать друг с другом за доступ к ней. Однако конкуренция можетвозникнуть только при запросе со стороны модема о выделении ему подканала(интервала времени) для передачи (вообще говоря, конкуренция может возникнутьтакже, когда требуется передать короткое сообщение, для которого модем решит незапрашивать выделение интервала времени).

Дляобеспечения множественного доступа с разделением по времени (Time DivisionMultiple Access, TDMA) обратный канал делится на интервалы времени (кванты илислоты). По своему назначению эти интервалы делятся на три вида —зарезервированные (reserved), коллизионные (contention) и ранжирующие(ranging).

Любойкабельный модем может попытаться передать запрос или данные в коллизионныеинтервалы времени. В случае если два или более модемов предпримут такую попыткуодновременно, то пакеты наложатся друг на друга и будут испорчены, о чемголовная станция немедленно сообщит им по широковещательному каналу. Послеэтого каждый из модемов попробует повторить попытку через случайный интервалвремени. Разрешение конфликтов осуществляется в соответствии с усеченнымбинарным экспоненциальным алгоритмом отката.

Обычноколлизионные интервалы времени используются для отправки коротких запросов овыделении зарезервированных интервалов времени для передачи данных. Приполучении такого запроса головная станция предоставляет свободныезарезервированные интервалы времени в соответствии с алгоритмом выделенияпропускной способности. Данный алгоритм не определяется стандартом иреализуется производителем в соответствии с его предпочтениями. Послерезервирования за ним интервала кабельный модем может беспрепятственнопередавать в отведенное ему время свои данные.

Ранжирующиеслоты служат целям синхронизации часов и согласования уровня сигнала. Перваязадача возникает в связи с тем, что протяженность кабелей может значительноотличаться, из-за чего разница в задержке поступления сигналов от разныхкабельных модемов может достигнуть нескольких миллисекунд. В результате сигналможет выходить за предписанный ему временной интервал и накладываться насоседний сигнал.

Чтобыкомпенсировать различия в задержке при передаче сигналов, и используютсяранжирующие слоты. Обычно это три последовательных интервала времени. Потребованию оконечной системы кабельный модем передает сигнал в среднем из трехинтервале (два соседних интервала образуют «защитный интервал» дляпредотвращения конфликтов с другим трафиком). CMTS измеряет задержку и сообщаетмодему, на какую величину он должен сдвинуть свои часы вперед или назад.

Второеназначение состоит в согласовании уровней мощностей сигнала, чтобы всепоступающие на оконечную систему сигналы имели один уровень. В противном случаеCMTS не сможет выявить коллизию PRIVATE «TYPE=PICT;ALT=<»сильноразличающихся по мощности сигналов.

3.5 Организациязащиты[10]

Операторамкабельных сетей приходилось принимать защитные меры и ранее при предоставлениитаких услуг, как «платный просмотр». Однако высокоскоростная передача данныхставит намного более серьезные проблемы с точки зрения защиты.

Главнаяиз них связана с широковещательной природой сетей КТВ: любая передача по сетиможет быть без труда подслушана. Поэтому трафик следует в первую очередьзащитить от перехвата. Для этого уже в самой первой версии стандарта DOCSIS 1.0было предусмотрено шифрование передаваемых данных. Применяемый в DOCSIS базовыйинтерфейс обеспечения конфиденциальности (Baseline Privacy Interface, BPI)поддерживает шифрование в соответствии с режимом сцепления шифруемых блоков(Cipher Block Chaining, CBC) стандарта DES с 56-разрядным ключом, а также обменключами с применением 768-разрядного шифрования RSA.

ОднакоBPI и DOCSIS 1.0 не обеспечивали защиты от двойников, поэтому в DOCSIS 1.1 былавключена расширенная версия BPI. BPI+, так она называется, поддерживаетаутентификацию с помощью сертификатов. Кабельный модем должен предоставитьсертификат, удостоверяющий, что MAC-адрес PRIVATE «TYPE=PICT;ALT=<»и открытый ключRSA действительно принадлежат ему.

Обеспечиваяконфиденциальность передачи и идентификацию подписчиков, BPI и BPI+ не всостоянии защитить, например, от атак типа «отказ в обслуживании», когдакакой-либо злонамеренный пользователь забивает шумом или мусором весь обратныйканал.

3.6 Голос по кабелю [5,11]

Каки другие конкурирующие технологии, такие, как DSL, благодаря высокимподдерживаемым скоростям кабельные модемы открывают потенциальную возможностьдля оказания голосовых услуг. Однако для их предоставления с надлежащимкачеством операторам и производителям предстоит преодолеть ряд проблем. Частьиз них является общей для всех альтернативных технологий передачи речи попакетным сетям, часть же специфична для сети КТВ.

Однаиз таких специфических проблем характерна не только для передачи голоса, но ивообще для передачи данных с помощью кабельных модемов — это однонаправленнаяшироковещательная природа сети КТВ. Однако если в случае передачи данных ввидунесимметричности доступа в Internet ее можно обойти посредством организацииобратного канала по телефонной линии, то для оказания голосовых услуг преобразованиесети КТВ в двунаправленную среду передачи посредством замены усилителейявляется обязательным условием.

Типичнойпроблемой для пакетных сетей является большая (и варьирующаяся) задержка припередаче пакетов. Эта задержка складывается из задержки на выборку, задержки наоцифровку и задержки на передачу по сети. В кабельных сетях к этой суммедобавляется еще задержка на опрос. Она связана с особенностями передачи пакетовкабельными модемами. Чтобы отправить голосовые пакеты, агенту приходится ждать,пока, оконечная станция опросит всех остальных агентов о наличии у них пакетовдля передачи. Поэтому, в целях минимизации задержки, оборудование с поддержкойголосовых услуг должно уметь прогнозировать момент следующего опроса иподготавливать к этому времени голосовые пакеты.

Появившаясяв 1999 г. версия DOCSIS за номером 1.1 предусматривает меры по обеспечению QoSи предоставлению приоритета определенным видам трафика. Однако она не решаетвсех технических вопросов, связанных с оказанием голосовых услуг на базекабельных модемов. Чтобы восполнить имеющиеся пробелы, консорциум американскихкабельных операторов разработал спецификацию протокола сигнализации вызовов посети (Network-Based Call Signaling, NCS). Она базируется на существующемпротоколе управления шлюзом между различными средами (Media Gateway ControlProtocol, MGCP), поэтому ее иногда называют также MGCP NCS. Кроме того, NCSпредусматривает дополнительные меры защиты, помимо принятых в DOCSIS 1.0 и 1.1для обеспечения конфиденциальности разговоров, в частности использование IPSec.

Таблица 1

3.7 Требования стандартов[7, 8]

PRIVATEСвойства

DOCSIS 1.x

Euro-DOCSIS

DVR-RC

Скорость приема

64-QAM: 27 Mbps 256-QAM: 42 Mbps ITU J83 Annex B FEC 6Mhz Channelization

64-QAM: 38 Mbps 256-QAM: 52 Mbps ITU J83 Annex A FEC 8Mhz Channelization

64-QAM: 38 Mbps 256-QAM: 52 Mbps ITU J83 Annex A FEC 8Mhz Channelization, OOB

Скорость передачи

.320, .640, 1.280, 2.560 и 5.120 Mbps QPSK и .640, 1.280, 2.560, 5.120, 10.24 Mbps 16-QAM 5-42Mhz