Кабелско семрежје

Кабелско семјрежје (кабелски интернет) — достава на семрежјето преку коаксијален кабел односно преку радиочестота. Предноста е во тоа што додека користиме кабелско семрежје телефонската линија ни е слободна. Исто така, брзината на пренос на податоци е поголема од бирачка врска (dial-up) и ISDN, а нуди поголема стабилност од безжичните технологии.
Историски гледано, семрежниот пристап беше возможен преку телефонска линија, како медиум на пренос, со користење на бирачки модем. Како што растеше побарувачката за побрз пристап, се развиваа поновите технологии како што е семрежниот пристап преку мрежа на кабелска телевизија. Тоа овозможува да се добие до неколкупати побрз семрежен пристап отколку со бирачки модем. Кабелското семрежје се пренесува преку истите HFC (hybrid fiber-coax) мрежи преку кои се пренесува кабелската телевизија. Во HFC мрежите, телевизискиот кабел (коаксијален кабел) се користи внатре во соседствата, а оптичките влакна ги поврзуваат соседствата со централните објекти.
1 Како работи кабелското семрежје?
Кабелското семрежје работи на тој начин што користи дел од TV (телевизискиот) канал за пренесување податоци, со одредени канали кои се користат за трансмисија од мрежата кон корисникот (надолно), а другите канали за трансмисија од корисникот до мрежата (нагорно). Вообичаено, многу повеќе капацитет се користи надолно, отколку обратно, па токму поради овој факт многу кабелски семрежни услужници забрануваат користење на кабелско семрежје кое вклучува голема употреба на капацитет од корисникот кон мрежата (на пример опслужувачи). Поради тоа што корисниците од еден сегмент го делат кабелското семрежје, доколку капацитетот е надминат, тогаш секој корисник страда.
Кабелското семрежје се состои во трансмисија помеѓу кабелскиот модем на претплатникот кој личи на бирачкиот модем и CMTS (cable modem termination system), кој претставува една голема приклучна (head-end) кутија. Headend-от претставува централна дистрибутивна точка за CATV систем. Тука се примаат видео сигнали од сателити или можеби од други извори, честотата се претвора во соодветните канали, комбинирано со локалните сигнали и се реемитираат во HFC централата. Headend-от е местото каде што најчесто СМТС е сместен. Опсегот на кабелското семрежје е неограничен, и достапен е на секоја локација доколку се пренесува преку соодветна HFC мрежа.
За кабелски семрежен пристап на личен сметач, потребно е крајниот корисник да има кабелски модем. Кабелскиот модем претставува надворешна направа која се поврзува со компјутерот за да се обезбеди брз пристап на податоци преку мрежата на кабелската телевизија. Кабелскиот модем испраќа и прима податоци до и од семрежјето преку постоечката мрежа на коаксијален кабел. Модемот ги преведува кабелските сигнали на истиот начин како што телефонскиот модем ги преведува сигналите добиени од телефонската линија.
Кабелскиот модем ги преведува RF (радиофреквенциските сигнали) до и од кабелската централа во семрежен протокол (IP), кој претставува протокол кој го користат сите компјутери кои се поврзани на семрејжето. Кабелскиот модем се поврзува со компјутерот преку направа која се нарекува Ethernet картичка (Network Interface Card). Оваа картичка овозможува поврзување на кабелот со компјутерот и ги толкува сигналите од кабелскиот модем за да може компјутерскиот софтвер точно да ги прикаже.
Мрежите на кабелските телевизии по својата природа се мрежи со голем пропусен опсег од 550 до 750 MHz . Овие мрежи традиционално беа изградени како мрежи во еден правец коишто носат 60-100 кабелски телевизиски канали од мрежата до корисникот, од приклучната кутија (Headend) до претплатникот. За семрежниот пренос преку кабелска телевизија сепак е потребна двонасочна мрежа, бидејќи информациите од селектираното мрежно место треба да се трансмитираат до Headend од каде што понатаму се пренасочуваат до мрежното место за кое сме заинтересирани. Повисоките честоти се движат кон корисникот, а пониските честоти се движат во спротивниот правец. Затоа пред да се постават кабелски модеми на мрежата на кабелската телевизија, потребно е да се постави силна двонасочна мрежа на кабелска телевизија. Тоа се прави со надградување на засилувачите во кабелската дистрибутивна мрежа.
Семрежните сигнали се наоѓаат во дигитална зона и потребно е да се интерфејсираат во аналогниот CATV (Cable TV) свет . Овој посредник се нарекува CMTS (Cable Modem Termination System) и вообичаено опслужува 2000-3000 кабелски модеми и е поврзан со податочна врска со висока брзина. Типичен CMTS се состои од влезен интерфејс, насочувач, картичка за кабелски модем и моќен микрообработувач.
Кабелскиот модем може да биде вграден во посебна направа за воспоставување на врската (Set-top box), која е во форма на кутија. Покрај кабелскиот модем, таа „кутија“ содржи и посебен софтвер кој е сличен на пребарувач, е-пошта програма и флеш меморија. Со оваа направа се користат безжична тастатура и глувче и се поврзува со телевизискиот приемник.
Постарите кабелски телевизиски системи треба да бидат надградени за да можат да трансмитираат и кабелско семрежје . Доколку услугата која ја нуди кабелската телевизија е т.н. дигитален кабел, тогаш поголеми се шансите за воспоставување на кебелско семрежје. Треба да се напомене и дека постои можност да се користи кабелско семрежје дури и кога не сте корисник на кабелска телевизија.
2 Брзина на пренос на податоци
Теоретски максималната брзина на пренос е 30Mbps. Брзината на пренос е постигната благодарение на кабелскиот модем за пренос на информација кој има на располагање еден или два канали со опсег од 6 MHz, што е далеку поголем од пропусниот опсег на класичната телефонска линија од 3 kHz.
3 Врска со повеќе компјутери
Можно е поврзување на повеќе компјутери на кабелски модем, доколку модемот има сопствен DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) опслужувач, кој доделува на пример преку 30 IP-адреси, па според тоа можат да се поврзат 30 компјутери на еден кабелски модем, кој мора да го поддржува DOCSIS стандардот. Голем број на кабелски модеми имаат можност да се порзат со компјутерот преку USB приклучок или преку мрежните уреди (switch или hub), а компјутерот го регистрира како мрежен адаптер.
Иако еден приклучок на кабелското семрежје може да се дели меѓу повеќе корисници со користење на соодветен софтвер (на пример Microsoft Internet Connection Sharing), сепак се препорачува да се набави SOHO насочувач, кој не е многу скап и кој во суштина претставува направа за делење на една врска помеѓу неколку корисници. SOHO насочувачот нуди можност за заштита од семрежни натрапници преку NAT (network address translation) или firewall (заштитниот ѕид се користи за блокирање на непожелен семрежен сообраќај).
4 Бирачко наспроти кабелско семрежје
Претежно постојат три причини кои го прават кабелското семрежје подобро од бирачкото:
* • Брзина. Вообичаената брзина на кабелското семрежје од мрежата кон корисникот е 4000-6000 Kbps, што е околу 100-150 пати побрзо од стандардните 56-Kbps на V.90 (или поновите V.92) бирачки модеми.
* • Достапност. Бидејќи е секогаш вклучен, кабелското семрежје е многу попрактично од бирачки модем каде што се вклучуваме по потреба. Исто така, за кабелското семрежје не е потребна телефонска линија.
* • Задоцнување. Кај кабелското семрежје, сигналите се пренесуваат со помало задоцнување од бирачите сигнали. Можеби таа разлика во задоцнувањето не е многу значајна кога сурфате на семрежјето, но може да биде од големо значење при мрежното играње.
5 Безбедност на кабелското семрежје
Постои голем ризик да станете жртва на семрежни натрапници, но тој ризик во голема мера може да се минимализира со преземање на неколку заштитни мерки:
* •Антивирусна заштита. Користете добра антивирусна програма и притоа водете сметка секогаш да ја имате најновата верзија.
* •Firewall (''Заштитен ѕид''). Користете заштитен ѕид на секој компјутер кој е поврзан на семрежјето. Постојат и бесплатни решенија, како што е ZoneAlarm.
* •Меѓусебно користење на податотеки. Доколку локално се користат заеднички податотеки на повеќе од еден компјутер во мрежата, тогаш се препорачува користење на SOHO насочувач. Во спротивно, се зголемуваат шансите за влез на семрежни натрапници.
6 DOCSIS (Data Over Cable Services Interface Specification) стандард
6.1 Што е DOCSIS кабелски модем?
Во последните години, телевизиските кабелски оператори го репозиционираат својот бизнис фокус од услужници на телевизиски програми во услужници кои обезбедуваат целосна услуга која вклучува видео, гласовни и податочни телекомуникациски услуги. DOCSIS (Data Over Cable Services Interface Specification) кабелските модеми се едни од основните елементи кои го потпомагаат ова репозиционирање. Досега, најуспешен и најповолен метод за обезбедување на услуги за брз пренос на податоци е преносот кој се извршува преку кабелските модеми кои одговараат на DOCSIS спецификациите.
6.2 DOCSIS Одлики
Постојат четири успешни верзии на DOCSIS кабелски модем спецификации: DOCSIS 1.0, DOCSIS 1.1, DOCSIS 2.0, и DOCSIS 3.0 кој е во фаза на развивање. Сите тие овозможуваат зголемени нивоа на способности и функционалности.
* DOCSIS 1.0 спецификацијата вклучува технологија која беше достапна во периодот од 1995-1996 год, и стана широко употребувана низ целиот свет.
* DOCSIS 1.1 спецификацијата обезбедува подобрена оперативна флексибилност, сигурност и компоненти за квалитет на услугите кои овозможуваат навремени услуги.
* DOCSIS 2.0 спецификацијата овозможува драматично зголемено производство на пренос од корисникот кон мрежата за симетрични услуги.
* DOCSIS 3.0 спецификацијата е во фаза на развивање во CableLabs и ќе содржи бројни подобрувања, меѓу кои позначајни се можноста за сврзување на каналите и поддршка на IPv6.
Сврзувањето на каналите им овозможува на кабелските оператори флексибилен начин на зголемување на производството на пренос од корисникот кон мрежата и обратно, со брзина во пренос на податоците од стотици Mbps, а можеби и стотици Gbps.
Сите три печатени верзии на DOCSIS спецификациите се формално одобрени од националните, регионалните и меѓународните организации за развој на стандарди, како што се Општеството за кабелски телекомуникациски инженери (Society for Cable Telecommunications Engineers -SCTE), Европскиот институт за телекомуникациски стандарди( European Telecommunications Standards Institute-ETSI) и Интернационалната телекомуникациска унија (International Telecommunications Union –ITU).
6.3 Услуги
* DOCSIS 1.0 обезбедува брз пренос на податоци преку кабелски модем до платформата на кабелската индустрија.
* DOCSIS 1.1 овозможува снабдување со Voice-over-IP telephony (VoIP), интерактивно играње на игри и интервално-засновани услуги.
* DOCSIS 2.0 го зголемува производството на пренос од корисникот до мрежата до 30 Mbps, што резултира со зголемување на капацитетот за брз пренос на податоци.
* DOCSIS 3.0 ќе го зголеми капацитетот за најмалку 160 Mbps за пренос од мрежата до корисникот, и за најмалку 60 Mbps од корисникот кон мрежата.
7 Кабелски модем
7.1 Што претставува кабелскиот модем?
Терминот кабелски модем (cable modem) е понов термин кој упатува на модем кој функционира преку обичните кабелски телевизиски мрежни кабли. Зборот „cable“ е кратенка од Cable TV(CATV) Network додека пак „ modem“ е кратенка од MOdulator- DEModulator.
Во основа се поврзува кабелскиот модем на телевизискиот излез за кабелската телевизија и потоа кабелскиот TV оператор поврзува CMTS на неговиот предавател. Всушност терминот кабелски модем е малку несоодветен и води кон друга насока, бидејќи кабелскиот модем повеќе работи како Local Area Network (LAN) посредник отколку како модем.
7.2 Принцип на работа
Кабелскиот модем е направа која се наоѓа кај корисникот и ги претвора дигиталните информации во модулиран радиофреквенциски (RF) сигнал при преносот од корисникот кон мрежата, а при преносот од мрежата кон корисникот ги претвора радиофреквенциските сигнали во дигитални информации.* CMTS (Cable Modem Termination System): Централен уред за поврзување на кабелската телевизиска мрежа со податочна мрежа како што е семрежје. Вообичаено сместен на крајот на кабелскиот телевизиски систем.
* Надолно: Тековните податоци од CMTS до кабелскиот модем.
* Надолна честота: Честота користена за праќање податоци од CMTS до кабелскиот модем. Нормално во 42/65-850 MHz опсег зависно од актуелните кабелски доставувачки можности.
* QAM: Quadrature Amplitude Modulation. Метод на модулирање на дигитални сигнали користејќи амплитудно и фазно кодирање. Може да биде користено за праќање и примање.
* QPSK (Quadrature Phase-Shift Keying): Метод на модулирање на дигитални сигнали користејќи 4 фази за кодирање на два дигитални бита за фазна промена.
* Нагорно: Тековни податоци од кабелскиот модем до CMTS.
* Надолна честота: Честота која се користи за пренесување податоци од кабелскиот модем до CMTS. Нормално во опсег од 5-42 MHz за USА системи и 5-65 MHz за Европските системи.
Значи функцијата на кабeлскиот модем е да ги модулира и демодулира кабeлскитe сигнали и протокот на податоци. Кабeлскиот модем опфаќа и:
* - splitter, за да го раздвои сигналот на податоци од останатиот проток кој се емитува;
* - мрежни адаптери, мостови (bridge) и router-и, за поврзување на повеќе компјутери;
* -софтверски агенти за управување со мрежата, за на тој начин кабелската компанија да може да ја надгледува и управува со мрежата;
Кабeлскиот модем има најмалку два интерфејса. Првиот посредник е стандарден F port конектор, односно конектор за коаксијален кабел кој е сличен на конекторот на телевизиските апарати или видео рекордери. Кабелската телевизија се приклучува на тој port. Вториот inteface е најчесто 10Base-T конектор, преку кој кабeлскиот модем се поврзува со компјутерот. Корисникот може истовремено да прима сигнал од кабелската телевизија како и податоци од кабeлскиот модем (кои потоа се пренесуваат до компјутерите) со помош на splitter кој на страната на корисникот се поврзува на кабeлскиот модем и телевизискиот излез.
Кабелскиот модем праќа и прима податоци на два сосема различни начини. Во надолната насока (од мрежата кон корисникот), дигиталните податоци се модулираат и праќаат телевизиски канал од 6 MHz (пропусен опсег) на честота помеѓу 50 MHz и 750 MHz. Најчесто се употребува 64 или 256 QAM (Quadrature Amplitude Modulation) надолната модулациска техника обезбедувајќи брзина до 40 Mbps на канал. Овој сигнал се сместува во 6 MHz на канал до телевизискиот сигнал, без да смета на дистрибуцијата на видео сигналот на кабелската телевизија. Нагорниот канал (од корисникот кон мрежата) е нешто друго. Во двосмерните кабелски мрежи, нагорните податоци се пренесуваат на честота помеѓу 5 MHz и 42 MHz по канал од 2 MHz (пропусен опсег).
Тука е присутна RF интерференцијата и импулсен шум. Додатно интерференцијата често се појавува кај приватните корисници поради недостаток на конектори или слабо каблирање. Поради тоа што кабелските мрежи имаат структура на стебло, овој шум се акомулира во нагорниот пренос. Повеќето корисници користат QPSK (Quadrature Phase-Shift Keying) или слични модулациски шеми во нагорната насока. Недостаток на овој пристап е тоа што QPSK е побавна во однос на QAM.
Вообичаено е неколку стотици корисници да делат канал од 6- MHz кој води од мрежата кон корисникот, и еден или повеќе канали од корисникот кон мрежата. Каналот кој води од мрежата кон корисникот зафаќа простор колку еден телевизиски канал во програмата на телевизискиот кабелски оператор. Во DOCSIS 1.0 и 1.1, каналот од корисникот до мрежата може да биде до 3.2 MHz широк, и може да пренесе до 10 Mbps по канал. Во DOCSIS 2.0 каналите од корисникот кон мрежата може да пренеси и до 30 Mbps преку канали широки 6.4 MHz. MAC (Media Access Control ) слојот го координира заедничкиот пристап до пропусниот опсег од корисникот кон мрежата. Во DOCSIS 3.0, неколку канали од мрежата кон корисникот и од корисникот кон мрежата ќе бидат „сврзани“ заедно за неколкукратно да се зголеми пропусниот опсег кој се пренесува до секој корисник.
7.3 Типови на кабловски модеми
Овие три типа на кабелски модеми се основни:
*Надворешен кабелски модем
*Внатрешен кабелски модем
*Интерактивен Set-Top Box
7.3.1 Надворешен кабелски модем
Надворешниот кабелски модем е мала надворешна кутија што се поврзува со компјутерот на корисникот преку една обична Ethernet врска. Негативната страна е тоа што корисникот треба да додаде Ethernet картичка на својот компјутер пред да го постави кабелскиот модем. Предност е тоа што може да се поврзат повеќе компјутери на Ethernet.
Исто така кабелскиот модем работи со оперативни системи и хардвер платформи кои најчесто се користат. Друг посредник за надворешниот кабелски модем е USB, чија предност е доста побрзата инсталација (нешто што е доста важно, бидејќи нормално, кабелските оператори испраќаат техничари за инсталација на секој посебен кабелски модем).Негативност е тоа што можете да се поврзе само еден компјутер на USB.
7.3.2 Внатрешен кабелски модем
Внатрешниот кабелски модем е типична PCI (Peripheral Component Interconnect) магистрала како картичка за личен сметач. Тоа можеби е најевтиното можно остварување, но има повеќе негативности. Прв проблем е тоа што тој може да се користи само на канцелариските лични сметачи. Втор проблем е тоа што кабелскиот конектор не е галвански изолиран и тоа може да предизвика проблем во кабелските телевизиски мрежи, барајќи поскапа надградба на мрежните инсталации.
Некои земји и/или кабелски телевизиски мрежи нема да бидат способни да користат внатрешни кабелски модеми поради технички и/или регулаторни причини.
7.3.3 Интерактивен Set-Top Box
Интерактивниот Set-Top Box е всушност „''прикриен''“ модем. Основната функција на овој модем е да снабдува повеќе телевизиски канали на истиот ограничен број на честоти. Ова е можно со употребата на дигиталното телевизиско енкодирање (DVB). Интерактивниот Set-Top Box обезбедува повратен канал - често низ обичниот стар телефонски систем (POTS) – кој им овозможува на корисниците пристап до веб-прeбарувањето, email и друго директно на телевизискиот екран.
7.4 USB наспроти Ethernet врска на модемот
На било кој тип на надворешен кабелски модем, потребен е некој вид на податочен посредник за да се поврзат компјутерот и кабелскиот модем.
Повеќето broadband модеми доаѓаат заедно со можности за USB и Ethernet врска. Разликата е во помалата тешкотија при инсталирање: доколку компјутерот на корисникот нема мрежна картичка, тогаш кабелскиот модем може едноставно да се вклучи во компјутерот преку USB портот, и на тој начин не е потребно да се набави и инсталира мрежна картичка.
Сепак, шансите за добивање подобра врска се поголеми со Ethernet врска. Еве зошто: Доколку компјутерот има само USB 1.x портови, тогаш брзиот broadband сигнал значајно ќе забави штом се судри со бавната USB 1.x врска. Дури и кога компјутерот на корисникот има брзи USB 2.0 портови, broadband сигналот може да се судри со проблеми во сообраќајот со сигналите од другите USB направи, бидејќи сите направи мора да се натпреваруваат за дел од пропусниот опсег на USB врската. Кога корисникот користи Ethernet, тој има брза и единствена врска која е специјално дизајнирана за справување со преносот на мрежни податоци помеѓу broadband модемот и компјутерот на корисникот.
7.5 Брзина на кабловскиот модем
При одредувањето на брзината на работа на кабелскиот модем мора да се земат предвид некои фактори (кабелската мрежна архитектура, густината на сообраќајот итн). Некои фактори (но не сите) се надвор од контрола на услужникот на кабелското семрежје. Типична инсталација на кабелскиот модем за канал од 6 MHz е наменета за семрежен пренос на податоци до компјутерот. Предност на кабелскиот во однос на аналогниот бирачки пристап е брзината.
Во 99 од 100 случаи кабелскиот модем ќе обезбеди далеку поголема брзина од аналогниот модем. Брзината на download (насоката од мрежата спрема корисникот) теоретски може да има вредност до 36 Mbit/s, меѓутоа само неколку корисници ќе имаат можност да пристапат на семрежјето со оваа брзина. Но во пракса вистинската брзина на download е многу помала. Брзината на upload (од корисникот спрема мрежата) може да има вредност до 10 Mbit/s. Меѓутоа, поголемиот број производители на модеми ја одбрале брзината помеѓу 500 kbit/s и 2,5 Mbit/s, како оптимална. Значи, надолниот канал има многу поголема брзина на пренос на податоци во однос на нагорното движење, поради тоа што семрежните прилози тежат да бидат асиметрични. World Wide Web потенцираат пренос на повеќе податоци во насоката спрема корисникот отколку спрема мрежата. Пораките на е-пошта бараат поголем пропусен опсег во нагорната насока, отлолку сликите, аудио и видео податоци кои се пренесуваат во надолната насока.
7.6 Сигурност и приватност
Иако физичкиот дизајн и заедничкиот медиум на кабелската централа означуваат дека податоците за секој корисник се пренесуваат од еден на друг корисник во тој дел на централата, DOCSIS спецификациите обезебдуваат сигурност дека податоците на секој корисник се чуваат во приватност при употребата на технологијата за енкриптирање. Понатаму, DOCSIS 1.1, 2.0 и 3.0 нудат дополнителни средства за заштита, вклучувaјќи и механизам за заштита на операторот од кражба на услуги, кој бара од секој модем да ја потврди својата автентичност со користење на дигитален сертификат, кој претставува безбеден метод за симнување на нов оперативен софтвер до модемот, и начин за енкриптирање на сообраќај кон повеќе корисници и обезбедување на клучеви за декриптирање само на оние корисници кои се овластени за услугата.