موضوع مقاله: داکسیس | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # داکسیس | مقدمه: مشخصات واسط خدمات داده بر روی کابل، (DOCSIS) یک استاندارد مخابراتی بین‌المللی است که به سیستم‌های موجود تلویزیون کابلی امکان می‌دهد تا داده با پهنای باند بالا را منتقل کند. | ## بخش 1: داکسیس | این استاندارد توسط بسیاری از اپراتورهای تلویزیون کابلی برای ارائه دسترسی به اینترنت کابلی از طریق زیرساخت فیبر کواکسیال هیبریدی استفاده می‌شود. داکسیس در ابتدا توسط شرکت کیبل لبز و با مشارکت شرکت‌های اریس ، بیگبند نتروکز ، برودکام ، سیسکو ، کام‌کست ، کنکسنت ، کاکس ، هارمونیک ، اینتل ، موتورولا ، نتگیر ، ترایون ، تایم وارنر کیبل و تگزاس اینسترومنتس توسعه داده‌شد. نسخه ها در مارس ۱۹۹۷ داکسیس ۱.۰ منتشر شد، که شامل عناصر عملکردی‌ای بود در مودم‌های کابلی موجود استفاده می‌شد. در آوریل ۱۹۹۹، سازوکارهای استاندارد کیفیت خدمت داکسیس ۱.۱ که در داکسیس ۱.۰ مشخص شده‌بود، منتشر شد. (به عنوان D۲ شناخته می‌شود) داکسیس ۲.۰ که در دسامبر ۲۰۰۱ منتشر شد، نرخ داده‌های بالادستی را در پاسخ به افزایش تقاضا برای خدمات متقارن مانند تلفن IP افزایش داد. (به عنوان D۳ شناخته می‌شود) داکسیس ۳.۰ که در آگوست ۲۰۰۶ منتشر شد، به طور قابل توجهی نرخ داده (هم بالادست و هم پایین دست) را افزایش داد و پشتیبانی از پروتکل اینترنت نسخه ۶ را معرفی کرد. مجموعۀ مشخصات استاندارد داکسیس ۳.۱، با استفاده از از ظرفیت تا ۱۰ گیگابیت بر ثانیه در پایین دست و ۱ گیگابیت بر ثانیه بالادست پشتیبانی می‌کند. مشخصات جدید فاصله کانال های عریض ۶ مگاهرتزی و ۸ مگاهرتزی را حذف کرده و به جای آنها از زیر‌حامل های تقسیم فرکانس متعامد باریک‌تر (با عرض ۲۵ کیلوهرتزی یا ۵۰ کیلوهرتزی) استفاده می‌کند. این زیر‌حامل ها می توانند در داخل یک محدوده طیفی تجمیع شوند و نهایتاً به پهنای باند حدود ۲۰۰ مگاهرتز دست پیدا کنند. فناوری داکسیس ۳.۱ شامل ویژگی‌های مدیریت انرژی نیز می شود که صنعت خدمات کابلی را قادر می‌سازد تا مصرف انرژی خود را کاهش دهد و الگوریتم DOCSIS-PIE نیز بافربلوت را کاهش می دهد. در فوریه ۲۰۱۶ شرکت ارائه دهنده پهنای باند کام‌کست در ایالات متحده اعلام کرد که شهرهای محدوده کاری فعلی‌اش تا قبل از پایان سال، دارای خدمات داکسیس ۳.۱ خواهند‌شد. در پایان سال ۲۰۱۶، مدیاکام نیز اعلام کرد که اولین شرکت بزرگ کابلی ایالات متحده خواهد‌بود که به‌طور کامل به سکوی داکسیس ۳.۱ انتقال می‌یابد. بر پایهٔ DOCSIS ۳.۱ پیش می‌رود و از کل طیف کابل (از حدود ۰ مگاهرتز تا ۱٫۸ گیگاهرتز) به‌صورت هم‌زمان هم برای بالادست و هم برای پایین‌دست استفاده می‌کند. این فناوری امکان ارائهٔ خدمات چند گیگابیتی متقارن را فراهم می‌کند و با DOCSIS ۳.۱ سازگاری پسین دارد. هدف‌گذاری آن ارائهٔ ۲۵ گیگابیت‌برثانیه در پایین‌دست و دست‌کم ۵ گیگابیت‌برثانیه در بالادست روی ۳ گیگاهرتز است. مقایسه چندین نسخه از DOCSIS می‌توانند به‌طور هم‌زمان با استفاده از تسهیم تقسیم فرکانسی به کار گرفته شوند و هر نسخه بر پایهٔ فرکانس‌های عملیاتی جداگانهٔ خودش عمل کند. در سال ۱۹۹۴، استاندارد ۸۰۲.۱۴ برای توسعه کنترل دسترسی رسانه بر روی فیبر ترکیبی هم‌محور منتشر شد. در ۱۹۹۵، شرکت سیستم شبکه کابلی چند رسانه‌ای تشکیل شد و شرکای اصلی آن تله-کامیونیکیشنز ، تایم وارنر کیبل ، کامکست و کاکس بودند. در ژوئن ۱۹۹۶، جامعه مهندسین مخابرات کابلی زیر‌کمیته استانداردهای داده را برای شروع کار بر روی ایجاد استانداردهای ملی برای داده‌های پرسرعت بر روی کابل تشکیل داد. در عین حال، این استاندارد به "بخش استانداردسازی ارتباطات از راه دور" اتحادیه بین المللی ارتباطات ارسال شد و تحت عنوان ITU-T J.۱۱۲ ضمیمه B پذیرفته شد. +مقایسه نسخه داکسیس نسخه داکسیستاریخ تولیدحداکثر ظرفیت پایین دستحداکثر ظرفیت بالادستامکانات۱.۰۱۹۹۷۴۰ مگابیت بر ثانیه۱۰ مگابیت بر ثانیهانتشار اولیه۱.۱۲۰۰۱قابلیت‌های VOIP و مکانیسم های کیفیت خدمت اضافه شده‌است۲.۰۲۰۰۲۳۰ مگابیت بر ثانیهافزایش نرخ داده بالادستی۳.۰۲۰۰۶۱ گیگابیت بر ثانیه۲۰۰ مگابیت بر ثانیهافزایش قابل توجه نرخ داده های پایین دستی و بالادستی، ارائه پشتیبانی از IPv۶، معرفی تجمیع ارتباط۳.۱۲۰۱۳۱۰ گیگابیت بر ثانیه۱-۲ گیگابیت بر ثانیهافزایش قابل توجه نرخ داده‌های پایین دستی و بالادستی، ساختار مجدد مشخصات کانال۴.۰۲۰۱۷۶ گیگابیت بر ثانیهگذرداد بالادستی از داکسیس ۳.۱ به طور قابل توجهی افزایش یافته است استاندارد های معادل اروپایی از آنجایی که طرح های پهنای باند تخصیص فرکانس، بین سیستم های تلویزیون کابلی ایالات متحده و اروپا متفاوت است، استانداردهای داکسیس پیشتر از نسخه ۳.۱ برای استفاده در اروپا اصلاح شده اند. تفاوت بین پهنای باند به این دلیل وجود دارد که تلویزیون کابلی اروپا با استانداردهای پال/DVB-C با پهنای باند ۸ مگاهرتز منطبق هستند و تلویزیون کابلی آمریکای شمالی با استانداردهای ان‌تی‌اس‌سی/ATSC با پهنای باند ۶ مگاهرتز منطبق هستند. اضافه پهنای باند کانال در معماری های یورو-داکسیس اجازه می دهد که پهنای باند بیشتری به مسیر داده های پایین دستی (به سمت کاربر) اختصاص یابد. | ## بخش 2: داکسیس | به طور معمول، تجهیزات محل مشتری "گواهینامه" دریافت می کنند، و در مقابل، تجهیزات CMTS "صلاحیت" را دریافت می کنند. استانداردهای بین المللی بخش استانداردسازی مخابرات ITU نسخه های مختلف داکسیس را به عنوان استانداردهای بین المللی تایید کرده است. امکانات داکسیس گزینه‌های متنوعی را در لایه‌های ۱ و ۲ اتصال سیستم‌های باز (OSI) - لایه‌های پیوند داده و لایه فیزیکی - فراهم می‌کند. لایه فیزیکی پهنای کانال: پایین دست: همه نسخه های داکسیس قبل از نسخه‌ی ۳.۱ از کانال های ۶ مگاهرتز (آمریکای شمالی) یا ۸ مگاهرتز ("یورو-داکسیس") استفاده می کنند. بالا دست: داکسیس ۱.۰/۱.۱ عرض کانال را بین ۲۰۰ کیلوهرتز تا ۳.۲ مگاهرتز مشخص می کند. داکسیس نسخه ۲.۰ و ۳.۰، آن را ۶.۴ مگاهرتز مشخص می کند، اما به منظور سازگاری با اعقاب آن می تواند از عرض کانال باریکتر و قدیمی نیز استفاده کند. مدولاسیون: پایین دست: تمام نسخه های داکسیس قبل از نسخه ۳.۱ مشخص می کنند که باید مدولاسیون کیوآام ۶۴ سطحه یا ۲۵۶ سطحه برای مدولاسیون داده های پایین دستی استفاده شود. داکسیس نسخه ۳.۱ امکان استفاده از ، ، ، ، ، را با پشتیبانی اختیاری از و را اضافه کرده است. بالا دست: داده های بالا دستی در داکسیس نسخه از کلیدگذاری تغییر فاز یا مدولاسیون کیوآام ۱۶ سطحی استفاده می کنند، در حالی که برای داکسیس نسخه ۲.۰ و ۳.۰ از QPSK، ، ، ، و استفاده می شود. به علاوه در داکسیس نسخه ۲.۰ و ۳.۰ از با مدولاسیون کد داربستی در حالت دسترسی چندگانه تقسیم کدی (با بازده طیفی مؤثر معادل با ۶۴-QAM) پشتیبانی می شود. لایه پیوند داده داکسیس از ترکیب روش‌های دسترسی قطعی برای ارسال‌های بالادستی استفاده میکند؛ به‌ویژه دسترسی چندگانه تقسیم زمانی برای داکسیس نسخه ۱.۰/۱.۱ و کاربرد همزمان TDMA و S-CDMA برای داکسیس نسخه ۲.۰ و ۳.۰، و پشتیبانی محدود از درخواست‌های "مناقشه برای پهنای باند"، به کار می‌گیرد. به همین دلیل است برخلاف روش مبتنی بر جدال جدی بر سر MAC CSMA/CD در سیستم های اترنت که در سیستم‌های قدیمی تر استفاده می‌شود، سیستم‌های داکسیس برخوردهای نسبتا کمی را تجربه می‌کنند؛ (البته که در سوئیچ شبکه هیچ جدالی وجود ندارد). برای داکسیس نسخه ۱.۱ به بالا، لایه داده شامل ویژگی‌های کیفیت خدمت گسترده‌ای است که به پشتیبانی کارآمد از برنامه‌هایی که نیازهای ترافیکی خاصی من جمله÷ تأخیر کم دارند، به عنوان مثال صدا از طریق IP کمک می‌کند. داکسیس ۳.۰ دارای قابلیت تجمیع ارتباط است که امکان ترکیب و استفاده همزمان از چندین کانال پایین دستی و بالادستی توسط یک مشترک را فراهم می کند. گذرداد شبکه سه نسخه اول استاندارد داکسیس از گذردهی پایین‌دستی با با نهایت سرعت ۴۲.۸۸ مگابیت بر ثانیه بر روی کانال های ۶ مگاهرتزی (تقریباً ۳۸ مگابیت بر ثانیه بدون در نظر گرفتن سربار)، یا ۵۵.۶۲ مگابیت بر ثانیه بر روی کانال های ۸ مگاهرتزی در استاندارد یورو-داکسیس (تقریباً معادل ۵۰ مگابیت بر ثانیه بدون در نظر گرفتن سربار) پشتیبانی می‌کنند. گذرداد شبکه بالادست ۳۰.۷۲ مگابیت بر ثانیه بر روی کانال های ۶.۴ مگاهرتزی (تقریباً ۲۷ مگابیت بر ثانیه پس از حذف سربار)، یا ۱۰.۲۴ مگابیت بر ثانیه در هر ۳.۲ کانال مگاهرتز (تقریباً ۹ مگابیت بر ثانیه پس از حذف سربار) است. داکسیس ۳.۱ برای گذرداد پایین دستی از با زیر‌حامل های ۲۵ کیلوهرتزی استفاده می کند و تا بیشینه ۱.۸۹ گیگابیت بر ثانیه بر روی کانال های OFDM به میزان ۱۹۲ مگاهرتز می رسد. گذرداد بالادستی ۰.۹۴ گیگابیت بر ثانیه بر روی کانال های OFDMA به میزان ۹۶ مگاهرتز. گذرداد شبکه جداول پایین پیش فرض مدولاسیون را برای پایین دست و برای بالادست در داکسیس نسخه ۳.۰ و مدولاسیون را برای OFDM/OFDMA (به ترتیب برای پایین دست/بالادست) در داکسیس ۳.۱ در نظر میگیرند. گرچه نرخ های داده در دنیای واقعی ممکن است به دلایل مختلف و بسته به SNR کمتر باشد. دستیابی نرخ های داده بالاتر نیز امکان پذیر است اما به طرح های QAM مرتبه‌ی بالاتری نیاز دارد که به نسبت خطای مدولاسیون پایین دستی بالاتر (MER) نیاز دارد. داکسیس ۳.۱ برای پشتیبانی از طراحی شده است، اما برای تطابق با حداقل های استاندارد داکسیس ۳.۱، تنها پشتیبانی از بیشینه ۴۰۹۶-QAM اجباری است. +حداکثر توان عملیاتی خام از جمله سربارنسخهپایین دستبالادستپیکربندی کانالتوان عملیاتی داکسیس بر حسب مگابیت بر ثانیهتوان عملیاتی یورو-داکسیس بر حسب مگابیت بر ثانیهپیکربندی کانالتوان عملیاتی بر حسب مگابیت بر ثانیهحداقل تعداد کانال های قابل انتخابحداقل تعداد کانال هایی که سخت افزار باید پشتیبانی کندتعداد کانال انتخاب شدهحداکثر تعداد کانالحداقل تعداد کانال های قابل انتخابحداقل تعداد کانال هایی که سخت افزار باید پشتیبانی کندتعداد کانال انتخاب شدهحداکثر تعداد کانال۱.x۱۱۱۱۴۲.۸۸۵۵.۶۲۱۱۱۱۱۰.۲۴۲.۰۱۱۱۱۴۲.۸۸۵۵.۶۲۱۱۱۱۳۰.۷۲۳.۰۱۴mتعریف نشدهm × ۴۲.۸۸m × ۵۵.۶۲۱۴nتعریف نشدهn × ۳۰.۷۲۳.۱۱ کانال OFDMیا۱ کانال SC-QAM۲ کانال OFDMو۳۲ کانال SC-QAMm۱ m۲تعریف نشدهوابسته به پهنای باند کانال OFDM بر حسب مگاهرتز به علاوهمترm۲ × ۴۲.۸۸وابسته به پهنای باند کانال OFDM بر حسب مگاهرتز به علاوه m۲ × ۵۵.۶۲۱ کانال OFDMAیا ۱ کانال SC-QAM۲ کانال OFDMAو ۸ کانال SC-QAMn۱ n۲تعریف نشدهوابسته به پهنای باند کانال OFDM بر حسب مگاهرتز به علاوهn۲ × ۳۰.۷۲ برای داکسیس ۳.۰، حداکثر گذرداد شبکه نظری برای تعداد کانال های تجمیع شده در جدول زیر فهرست شده است. | ## بخش 3: داکسیس | تعداد کانال هاتوان عملیاتی پایین دستتوان عملیاتی بالادستپایین دستبالادستداکسیسیورو-داکسیس۴۴۱۷۱.۵۲ مگابیت بر ثانیه۲۲۲.۴۸ مگابیت بر ثانیه۱۲۲.۸۸ مگابیت بر ثانیه۸۴۳۴۳.۰۴ مگابیت بر ثانیه۴۴۴.۹۶ مگابیت بر ثانیه۱۶۴۶۸۶.۰۸ مگابیت بر ثانیه۸۸۹.۹۲ مگابیت بر ثانیه۲۴۸۱۰۲۹.۱۲ مگابیت بر ثانیه۱۳۳۴.۷۸۴ مگابیت بر ثانیه۲۴۵.۷۶ مگابیت بر ثانیه۳۲۸۱۳۷۲.۱۶ مگابیت بر ثانیه۱۷۷۹.۷۱۲ مگابیت بر ثانیه توجه داشته باشید که تعداد کانال هایی که یک سیستم کابلی می تواند پشتیبانی کند به نحوه راه اندازی/پیاده‌سازی سیستم کابلی بستگی دارد. به عنوان مثال، مقدار پهنای باند موجود در هر جهت، عرض کانال های انتخاب شده در جهت بالادست، و محدودیت های سخت افزاری، حداکثر مقدار کانال ها را در هر جهت محدود می کند. توجه داشته باشید که حداکثر پهنای باند پایین‌دستی در همه نسخه‌های داکسیس به نسخه همان استاندارد استفاده شده و تعداد کانال‌های بالادستی مورد استفاده در صورت استفاده از داکسیس ۳.۰ بستگی دارد، اما عرض کانال بالادستی مستقل از داکسیس یا یورو-داکسیس است. بالادست جریان داده بالادستی در داکسیس سنتی در آمریکای شمالی از محدوده فرکانس ۵-۴۲ مگاهرتز استفاده می کند. این به عنوان یک طرح "کم تقسیم" یا "زیر-تقسیم" شناخته می شود، که قادر به ارائه ظرفیت نسبی ~۱۰۸ مگابیت بر ثانیه در بالادست (با فرض ۴ کانال بالادستی SC-QAM) است. خطوط فیبر نوری سیگنال‌های دیجیتال را به گره‌های نوری در سیستم می‌آورند و در آنجا به کانال‌های RF و سیگنال‌های مودم در خطوط ترانک کواکسیال تبدیل می‌شوند. رایانه شخصی مشتری و تجهیزات جانبی مربوطه در محل مشتری را تجهیزات محل مشتری می گویند. سی‌پی‌ای به مودم کابلی متصل می شود که به نوبه خود از طریق شبکه فیبر کواکسیال هیبریدی (اچ‌اف‌ای) به سیستم پایانی مودم کابلی (سی‌ام‌تی‌اس) متصل می شود. اپراتور شبکه کابلی با استفاده از سیستم های پشتیبانی کننده، کنترل پیکربندی مودم کابلی را اعمال می کند. در ایرلند داکسیس ۲.۰ توسط دیجی‌وب روی فرکانس های مایکروویو (۱۰ گیگاهرتز) نیز استفاده می شود. در محل هریک از مشترکین، مودم کابلی معمولی به یک جعبه آنتن متصل است که به فرکانس‌های مایکروویو تبدیل می‌شود و روی فرکانس ۱۰ گیگاهرتز به ارسال و دریافت می پردازد. هر مشتری یک لینک اختصاصی دارد، اما دکل فرستنده باید در خط دید باشد (بیشتر این سایت ها بالای تپه هستند). امنیت داکسیس در پایه ای ترین اصول مشخصات استانداردی خود، برای حریم خصوصی، از خدمات امنیتی در لایه کنترل دسترسی رسانه بهره می برد . هدف از مشخصات BPI/SEC، توصیف خدمات امنیتی لایه کنترل دسترسی رسانه برای فیبر کواکسیال هیبریدی داکسیس بر روی ارتباطات مودم کابلی است. اهداف امنیتی BPI/SEC دو دسته هستند: ارائه حریم خصوصی داده کاربران مودم کابلی در سراسر شبکه کابلی ارائه خدمات حفاظتی به اپراتورهای خدمات کابلی (یعنی جلوگیری از دسترسی غیرمجاز مودم ها و کاربران به خدمات لایه کنترل دسترسی رسانه شبکه) BPI/SEC برای جلوگیری از شنود کاربران کابلی از یکدیگر در نظر گرفته شده است و این کار را با رمزگذاری جریان داده بین سیستم پایانی مودم کابلی و مودم کابلی انجام می دهد. BPI و BPI+ از رمزگذاری استاندارد رمزگذاری داده ۵۶ بیتی استفاده می کنند، در‌حالیکه SEC پشتیبانی از استاندارد رمزگذاری پیشرفته ۱۲۸ بیتی را به استاندارد افزوده است. BPI/SEC در نظر گرفته شده است تا به اپراتورهای خدمات کابلی اجازه دهد از خدمات مودم های کابلی تایید نشده و کاربران غیرمجاز خودداری کنند. BPI+ تقویت و ارتقای احراز هویت را با افزودن گواهی دیجیتال به پروتکل تبادل کلید خود انجام میدهد. در این بین، تبادل کلید با استفاده از زیرساخت کلید عمومی و تحت نظارت مراجع صدور گواهی دیجیتال (CAs) انجام می شود. به طور معمول، اپراتور خدمات کابلی به صورت دستی آدرس مک مودم کابلی را به حساب مشتری با اپراتور خدمات کابلی اضافه می کند. و شبکه فقط به یک مودم کابلی اجازه دسترسی می دهد که می تواند آن آدرس مک را با استفاده از یک گواهی معتبر صادر شده از طریق PKI تأیید کند. در صورتی که تنها ارتباطات مهم تجاری مجاز به استفاده از شبکه باشند و دسترسی کاربران نهایی به شبکه مجدود شود، امنیت در شبکه داکسیس به طور قابل توجهی بهبود خواد یافت. حملات موفقیت‌آمیز اغلب زمانی اتفاق می‌افتند که سیستم پایانی مودم کابلی به جهت سازگاری با مودم‌های اولیه با استاندارد داکسیس ۱.۱ پیکربندی شده باشد. | ## جمع‌بندی | این مودم‌ها به ذهنیت «نرم‌افزار قابل ارتقا در محل مشتری» ساخته شده بودند، اما شامل گواهی‌های ریشه معتبر داکسیس یا یورو-داکسیس نبودند.