DOCSIS – system sieci hybrydowych

DOCSIS to standard transmisji danych (Data Over Cable Service Interface Specifications, czyli specyfikacje interfejsu usług kablowego przesyłu danych), który obecnie umożliwia przesył danych w sieciach HFC, czyli hybrydowych – łączących światłowody i kable koncentryczne. Najnowsza wersja pozwala na przesył danych do abonenta z prędkością 10 Gb/s oraz 6 Gb/s w przeciwnym kierunku. DOCSIS opisuje standard stosowany przede wszystkim w USA, podczas gdy EURODOCSIS to system stosowany głównie w Europie.

RuSKK5MRfh0ZK1
Grafika przedstawia schemat transmisji danych. Za pomocą strzałek wskazano kierunki jakimi przemieszcza się sygnał. Po lewej stronie znajdują się urządzenia sieci telewizyjnej i komputerowej, poprzez modemy sygnał dociera do sieci HFC .Następnie poprzez sterownik modułowy M‑CMTS dociera do dostawcy usług. Przedstawiono go za pomocą infografik. Są to chmurki wewnątrz których widnieją napisy, kolejno; głos, dane, pliki, muzyka. Stąd dane docierają do dostawcy. Wyrażony jest on w postaci infografiki .Jest to chmurka wewnątrz której widnieją napisy kontent VoD telewizja cyfrowa filmy. Kolejno strzałka prowadzi do modulatorów QAM i ponownie do sieci HCF i poprzez modemy do urządzeń HDTV.
Rys. 6.1. Wielousługowy charakter sieci DOCSIS.
Źródło: Akademia Finansów i Biznesu Vistula, licencja: CC BY-SA 3.0.

DOCSIS 4.0 – w tym przypadku mamy do czynienia z prędkością upstreamu wynoszącą nawet 6 Gb/s. Jest to krok w kierunku umożliwienia symetrycznego przesyłu danych z wysoką prędkością, co ma ogromne znaczenie dla streamingu, urządzeń IoT i wielu innych nowoczesnych technologii. Kolejną zmianą jest rozszerzenie spektrum dostępnych częstotliwości na cały zakres fal telewizji kablowej – od 0 do 1,8 GHz.

Architektura DOCSIS obejmuje dwa podstawowe elementy: modem kablowy (CM) zlokalizowany w siedzibie klienta oraz system zakańczania modemu kablowego (CMTS), który znajduje się na stacji czołowej (headend). Do węzłów w systemie trafia sygnał cyfrowy za pośrednictwem linii światłowodowych. Następnie jest on konwertowany na konkretne częstotliwości radiowe oraz sygnały modemowe, które trafiają do użytkownika przez koncentryczne linie miejskie.

RnXVz9mfhJVII1
Widoczna jest grafika, która przedstawia infrastrukturę sieci HFC. Jest to schemat blokowy. Stacja czołowa przedstawiona jest jako okrągłe talerze antenowe. Działa ona w pierścieniu optycznym. Na pierścień składają się trzy huby dystrybucyjne, które łącza się ze sobą i stacją. Z jednej z nich za pomocą trzech czerwonych linii ukazano połączenie z trzema sterownikami CMTS. Jeden ze sterowników wyprowadza jeden sygnał. Sygnał prowadzony jest przez kabel współosiowy, który rozdziela się i poprzez modemy i dociera do czterech różnych odbiorców.
Rys. 6.2. Infrastruktura sieci HFC.
Źródło: Akademia Finansów i Biznesu Vistula, licencja: CC BY-SA 3.0.

Typowy CMTS obsługuje zarówno porty downstream, jak i upstream. Komunikacja w obu kierunkach odbywa się na współdzielonej linii koncentrycznej u abonenta i łączy się z jednym złączem w modemie kablowym, CMTS dysponuje oddzielnymi złączami do transferu downstream i upstream. Z powodu szumu w ścieżce zwrotnej (upstream) port odpowiedzialny za tę komunikację jest zwykle podłączony do jednego subskrybenta za pomocą węzła światłowodowego. Port downstream jest natomiast zwykle współdzielony przez niewielką liczbę subskrybentów. W związku z tym w CMTS ma zazwyczaj więcej portów upstream niż downstream – typowe proporcje wynoszą 4 do 1 lub 6 do 1.

RY0x6BS5DFNUS1
Grafika przedstawia model urządzenia umożliwiającego dostęp do sieci. Ma kształt pierścienia. Wewnątrz znajduje się pięć podłużnych modemów kablowych. Opisane są jako dane, obraz Tv, Internet, VPN, głos.
Rys. 6.3. Transport pakietów w sieci IP - wielousługowość.
Źródło: Akademia Finansów i Biznesu Vistula, licencja: CC BY-SA 3.0.
R34U3Smp1l8o21
Widoczna jest grafika przedstawiająca schemat blokowy DOCSIS z I CMTS. Z lewej strony widoczne jest pięć infografik w kształcie chmurek, w których widnieją napisy. Internet Lan Man, czyli sieć miejska i lokalna. PSTN, czyli publiczna siec telefoniczna prywatne i ostatnia, źródła telewizji. Obok widoczna jest stacja czołowa składająca się z sieciowego konwertera cyfrowego przedstawionego jako płaski sześcian oraz przemiennika pasma w kształcie prostopadłościanu. Sygnały z sieci łączą się za pomocą strzałek z grotami na obu końcach z konwerterem. Źródła telewizji natomiast łączą się bezpośrednio z przemiennikiem pasma. Druga część schematu ukazuje architekturę rozproszoną, w której widoczna jest struktura sterownika I CMTS. Widoczne są tutaj takie elementy jak trzy węzły, dwie matryce, dwie warstwy PHY zwrotna i nadawcza, router, warstwa łącząca dane MAC. Wszystkie elementy wyrysowane są za pomocą kwadratowych ramek, pomiędzy którymi znajdują się strzałki wskazujące na kierunek przebiegającego sygnału. Z prawej strony widoczne są trzy węzły, z których obustronnie wychodzi sygnał. Trafia on do matryc RF, które mają możliwość przyjmowania wielu sygnałów i przesyłania równoczesnego. Sygnał trafia kolejno do warstwy opisanej jako PHY zwrotny oraz dostawczy. Z warstwy PHY zwrotny trafia do routera. Z routera wraca do znajdującej się poniżej warstwy PHY dostawczy. Pod routerem znajduje się warstwa łącząca transmisję sygnałów pomiędzy urządzeniami tej samej sieci MAC.W dolnej części schematu widoczne są ramki opisane jako menedżer zasobów brzegowych ze strzałkami wskazującymi na węzeł, matrycę i PHY dostawczy. Druga ramka posiada napis menedżer zasobów sesji. Strzałki prowadzą od niej w kierunku matrycy PHY dostawcy i ramki z napisem menager zasobów oraz znajdującej się powyżej warstwy MAC.
Rys. 6.4. Przykładowy schemat blokowy DOCSIS z I‑CMTS.
Źródło: Akademia Finansów i Biznesu Vistula, licencja: CC BY-SA 3.0.

Aktualnie infrastruktura HFC, jak i standard DOCSIS ma konkurenta w postaci GPON. Pomiarów poszczególnych parametrów sieci hybrydowej dokonać można przy pomocy urządzeń uniwersalnych lub dedykowanych do poszczególnych etapów instalacji wykorzystywanych w GSM, DVB‑T, xDSL czy technologii światłowodowej.

Wróć do spisu treściD19MCOS02Wróć do spisu treści

Przejdź do infografkiD1BnXG1LcPrzejdź do infografki

Praca ze światłowodem
Elementy aktywne i pasywne SSP. Definicja