Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Кабельный модем ARRIS Touchstone CM820B DOCSIS 3.0

Кабельный модем представляет собой тип сетевого моста , который обеспечивает двунаправленную передачу данных с помощью радиочастотных каналов на гибридной волоконно-коаксиальной (HFC), радиочастотный над стеклом (RFoG) и коаксиального кабеля инфраструктуры. Кабельные модемы в основном используются для предоставления широкополосного доступа в Интернет в форме кабельного Интернета , используя преимущества высокой пропускной способности сетей HFC и RFoG. Обычно они развернуты в Северной и Южной Америке , Азии , Австралии и Европе .

История [ править ]

MITRE Cablenet [ править ]

Internet Experiment Note (IEN) 96 [1] (1979) описывает раннюю систему кабельных радиочастотных модемов. Со страниц 2 и 3 IEN 96:

Кабельная автобусная система

Система MITER / Washington Cablenet основана на технологии, разработанной в MITER / Bedford. Подобные системы кабельной шины используются в ряде государственных учреждений, например, в армейской больнице Уолтера Рида и космическом центре имени Джонсона НАСА , но все они являются автономными сетями, работающими только на местном уровне.

В системе используется стандартный коаксиальный кабель общественного антенного телевидения (CATV) и микропроцессорные блоки интерфейса шины (BIU) для подключения абонентских компьютеров и терминалов к кабелю. ... Кабельная шина состоит из двух параллельных коаксиальных кабелей, одного входящего и другого исходящего. Входящий и исходящий кабели подключаются к головной станции на одном конце и электрически терминируются на других концах. Эта архитектура использует преимущества хорошо разработанных однонаправленных компонентов CATV . [2] топология является дендритной (т.е.разветвленный как дерево ).
...

БИУС содержит радиочастотный (РЧ) модемы , которые модулируют на сигнал несущей частоты для передачи цифровой информации с использованием 1 МГц доступной полосы пропускания в диапазоне частот 24 МГц. Остальная часть полосы 294 МГц может использоваться для передачи других каналов связи , таких как эфирное телевидение , FM , телевидение с замкнутым контуром или голосовая телефонная система , или другие цифровые каналы. Скорость передачи данных нашей тестовой системы составляет 307,2 кбит / с .

IEEE 802.3b (10BROAD36) [ редактировать ]

IEEE 802 Комитет определен 10BROAD36 в 802.3b-1985 [3] в виде 10 Мбит / с IEEE 802.3 / Ethernet система широкополосного запустить до 3600 метров (11800 футов) над CATV коаксиальных кабелей сети. Слово широкополосный, используемое в исходных спецификациях IEEE 802.3, подразумевало работу в полосах каналов, мультиплексированных с частотным разделением ( FDM ), в отличие от цифровых модуляции прямоугольных сигналов основной полосы частот (также известных как линейное кодирование ), которые начинаются около нуля Гц и теоретически потребляют бесконечная полоса частот . (В реальных системах компоненты сигналов более высокого порядка становятся неотличимы от фонового шума .) На рынке оборудование 10BROAD36 не было разработано многими поставщиками и не развернуто во многих пользовательских сетях по сравнению с оборудованием для стандартов основной полосы частот IEEE 802.3 / Ethernet, таких как 10BASE5. (1983), 10BASE2 (1985), 10BASE-T (1990) и т. Д.

IEEE 802.7 [ править ]

IEEE Комитет 802 также указывается цифровой стандарт сети широкополосного кабельного телевидения в 1989 году с 802.7-1989 . [4] Однако, как и 10BROAD36 , 802.7-1989 не имел большого коммерческого успеха.

Гибридные сети [ править ]

Компания Hybrid Networks разработала, продемонстрировала и запатентовала первую высокоскоростную асимметричную кабельную модемную систему в 1990 году. Ключевой вывод компании Hybrid Networks заключался в том, что в зарождающиеся дни Интернета загрузка данных составляла большую часть трафика данных, и это можно было обслужить адекватно с сильно асимметричной сетью передачи данных (т. е. большой нисходящий канал передачи данных и множество небольших восходящих каналов передачи данных). Это позволило операторам кабельного телевидения немедленно предлагать услуги высокоскоростной передачи данных, не требуя предварительно дорогостоящего обновления системы. Также ключевым было то, что он увидел, что восходящие и нисходящие коммуникации могут осуществляться на одной или разных коммуникационных средах с использованием разных протоколов, работающих в каждом направлении, для создания системы связи с обратной связью. Скорости и протоколы, используемые в каждом направлении, будут очень разными.Самые ранние системы использоваликоммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN) для обратного пути, поскольку очень немногие кабельные системы были двунаправленными. Более поздние системы использовали CATV как для восходящего, так и для нисходящего тракта. Системная архитектура Hybrid сегодня используется в большинстве систем кабельных модемов.

LANcity [ править ]

LANcity была пионером в области кабельных модемов, разработав проприетарную систему, которая широко использовалась в США. LANcity, которым руководил ирано-американский инженер Рузбех Яссини , затем была приобретена Bay Networks . [5] Bay Networks была впоследствии приобретена Nortel . [6] Nortel в то время сформировала совместное предприятие с Antec под названием ARRIS Interactive. [7] Из-за договорных соглашений с Antec, касающихся этого совместного предприятия, Nortel выделила группу LANCity в совместное предприятие ARRIS Interactive. ARRIS продолжает делать кабельные модемы и оборудование CMTS совместимыми с DOCSIS. стандарт.

Домашние задания Зенита [ править ]

Компания Zenith предложила технологию кабельного модема с использованием собственного протокола, который она представила в 1993 году, будучи одним из первых поставщиков кабельных модемов. Технология кабельного модема Zenith использовалась в нескольких системах кабельного телевидения в Соединенных Штатах и ​​других странах, включая Cox Communications San Diego, Knology на юго-востоке США, американскую службу Ameritech (позже будет продана Wide Open West после Слияние SBC / Ameritech), Cogeco в Гамильтоне, Онтарио и Cablevision du Nord de Québec в Валь-д'Ор. [8] Zenith Homeworks использовала модуляцию BPSK (Bi-Phase Shift Keyed) для достижения 500 Кбит / с на 600 кГц или 4 Мбит / с на 6 МГц. [9]

Com21 [ править ]

Основная статья: Com21

Com21 был еще одним пионером в области кабельных модемов и весьма успешным, пока проприетарные системы не устарели в результате стандартизации DOCSIS. Система Com21 использовала ComController в качестве центрального моста в головных станциях сети CATV, кабельный модем ComPort в различных моделях и систему управления NMAPS, использующую HP OpenView в качестве платформы. Позже они также представили мультиплексор обратного тракта, чтобы преодолеть проблемы с шумом при объединении сигналов обратного тракта из нескольких областей. Собственный протокол был основан на асинхронном режиме передачи.(Банкомат). Центральный коммутатор ComController представлял собой модульную систему с одним нисходящим каналом (передатчик) и одним модулем управления. Остальные слоты могут использоваться для восходящих приемников (по 2 на карту), двойного Ethernet 10BaseT, а позже также для интерфейсов Fast-Ethernet и ATM. Интерфейс ATM стал самым популярным, поскольку он поддерживал растущие требования к полосе пропускания, а также поддерживал VLAN . Com21 разработал модем DOCSIS, но в 2003 году компания объявила о банкротстве и закрылась. Активы DOCSIS CMTS для COM21 были приобретены ARRIS .

CDLP [ править ]

CDLP была запатентованной системой производства Motorola . Оборудование CDLP в помещении клиента (CPE) было способно использовать как обратные пути к телефонной сети общего пользования (телефонная сеть), так и по радиочастотной (кабельная сеть) . Услуга на базе PSTN считалась «односторонним кабелем» и имела многие из тех же недостатков, что и услуга спутникового Интернета ; в результате он быстро уступил место «двустороннему кабелю». Кабельные модемы, которые использовали кабельную радиочастотную сеть для обратного пути, считались «двусторонними кабелями» и могли лучше конкурировать с двунаправленной цифровой абонентской линией.(DSL) сервис. Стандарт сейчас мало используется, в то время как новые поставщики используют, а существующие поставщики перешли на стандарт DOCSIS. Запатентованная Motorola CDLP CyberSURFR является примером устройства, которое было построено в соответствии со стандартом CDLP, способного к пиковым 10 Мбит / с в нисходящем направлении и 1,532 Мбит / с в восходящем направлении. CDLP поддерживает максимальную полосу пропускания в нисходящем направлении 30 Мбит / с, которая может быть достигнута при использовании нескольких кабельных модемов.

Австралийский ISP BigPond использовали эту систему , когда она начала испытания кабелей модема в 1996 году На протяжении ряда лет кабельного доступа в Интернет был доступен только в Сиднее , Мельбурне и Брисбене через CDLP. Эта сеть работала параллельно с новой системой DOCSIS в течение нескольких лет. В 2004 году сеть CDLP была закрыта и заменена DOCSIS.

CDLP был также развернут французским кабельным оператором Numericable перед обновлением его широкополосной IP-сети с использованием DOCSIS.

DVB / DAVIC [ править ]

Digital Video Broadcasting ( DVB ) и Digital Audio Visual Council (DAVIC) - это европейские организации, разработавшие некоторые стандарты кабельных модемов. Однако эти стандарты не получили такого широкого распространения, как DOCSIS.

IEEE 802.14 [ править ]

В середине 1990-х комитет IEEE 802 сформировал подкомитет (802.14) [10] для разработки стандарта для систем кабельных модемов. IEEE 802.14 разработал проект стандарта, основанного на ATM . Тем не менее, 802,14 рабочая группа была распущена , когда североамериканские несколько системных операторов ( MSOs ) вместо того, чтобы поддержали тогда неоперившееся DOCSIS 1.0 спецификации, которые обычно используют максимальные усилия службы и был IP на основе (с расширением кодовые для поддержки ATM [11] для QoS в будущем). MSOбыли заинтересованы в быстром развертывании услуги для конкуренции за клиентов широкополосного доступа в Интернет вместо того, чтобы ждать более медленных, повторяющихся и совещательных процессов комитетов по разработке стандартов. Альберт А. Аззам был секретарем IEEE 802.14 Рабочей группы, [12] и его книга, высокоскоростной кабель Модемы , [13] описывает многие из предложений , представленных на 802.14.

IETF [ править ]

Хотя Engineering Task Force Интернет (IETF) , как правило , не создает полные стандарты кабельного модема IETF зафрахтованный рабочие группы ( РГ ) , который произвел различные стандарты , связанные с модемных технологий ( в том числе 802.14, DOCSIS, PacketCable и другие). В частности, рабочие группы IETF по IP через кабельную сеть передачи данных (IPCDN) [14] и IP через цифровое видеовещание (DVB) [15] разработали некоторые стандарты, применимые к системам кабельных модемов, в основном в области простого протокола управления сетью (SNMP). ) Базы управленческой информации ( MIB)) для кабельных модемов и другого сетевого оборудования, работающего в сетях CATV .

DOCSIS [ править ]

Основная статья: DOCSIS

В конце 1990-х годов консорциум операторов кабельного телевидения США , известный как «MCNS», сформировался для быстрой разработки открытой и функционально совместимой спецификации кабельного модема. Группа по существу объединила технологии двух доминирующих частных систем в то время, взяв физический уровень из системы Motorola CDLP и уровень MAC из системы LANcity. Когда первоначальная спецификация была составлена, консорциум MCNS передал контроль над ней CableLabs, которая поддерживала спецификацию и продвигала ее в различных организациях по стандартизации (особенно в SCTE и ITU).), разработала программу сертификационных испытаний для оборудования кабельных модемов и с тех пор разработала несколько расширений к исходной спецификации.

В то время как развернутое оборудование DOCSIS RFI 1.0 обычно поддерживает только услугу максимального усилия , в документе DOCSIS RFI 1.0 Interim-01 обсуждаются расширения и механизмы QoS с использованием телефонии IntServ , RSVP , RTP и синхронного режима передачи (STM) (в отличие от ATM ). [11] DOCSIS RFI 1.1 [16] позже добавил в DOCSIS более надежные и стандартизированные механизмы QoS . В DOCSIS 2.0 добавлена ​​поддержка S-CDMA PHY , а в DOCSIS 3.0 добавлена поддержка IPv6 и связывание каналов. чтобы один кабельный модем мог использовать одновременно более одного восходящего канала и более одного нисходящего канала параллельно.

Практически все кабельные модемы, используемые сегодня в этой области, совместимы с одной из версий DOCSIS. Из-за различий в системах европейского PAL и NTSC в США существуют две основные версии DOCSIS, DOCSIS и EuroDOCSIS. Основные отличия заключаются в ширине RF-каналов: 6 МГц для США и 8 МГц для Европы. Третий вариант DOCSIS был разработан в Японии и имел ограниченное применение в этой стране.

Хотя функциональная совместимость «была главной целью проекта DOCSIS» [17] большинство кабельных операторов одобряют только очень ограниченный список кабельных модемов в своей сети, [18] [19] [20] [21] определяя «разрешенные» модемы по их марке, моделям, иногда версии прошивки, а иногда и навязыванию аппаратной версии модема вместо того, чтобы просто разрешить поддерживаемую версию DOCSIS.

Мультимедиа через Coax Alliance [ править ]

Основная статья: Мультимедиа через Coax Alliance

В 2004 году был создан альянс «Мультимедиа по коаксиалу» (MoCA) для разработки отраслевого стандарта для подключенного дома с использованием существующей коаксиальной кабельной разводки. Первоначально разработанные для домашних сетей с использованием MoCA 1.0 / 1.1, стандарты MoCA продолжали развиваться с MoCA 2.0 / 2.1 в 2010 году и MoCa 2.5 в 2016 году.

В 2017 году Multimedia over Coax Alliance представила спецификацию доступа MoCA, основанную на стандарте MoCA 2.5, подходящую для решения проблем широкополосного доступа к сети внутри зданий с использованием коаксиальных кабелей. [22] MoCA Access расширяет домашнюю сеть MoCA 2.5, чтобы соответствовать операторам и интернет-провайдерам, которые устанавливают оптоволокно до подвала / точки подключения (FTTB / FTTdp) и хотят использовать существующий коаксиальный кабель для подключения к каждой квартире или дому. "

Мультимедийный терминальный адаптер[ редактировать ]

С развитием телефонии с передачей голоса по Интернет-протоколу (VoIP) аналоговые телефонные адаптеры (ATA) были включены во многие кабельные модемы для предоставления телефонных услуг. Встроенный ATA известен как встроенный адаптер мультимедийного терминала (E-MTA).

Многие поставщики услуг кабельного телевидения также предлагают телефонные услуги на основе VoIP через кабельную инфраструктуру ( PacketCable ). Некоторые клиенты высокоскоростного Интернета могут использовать VoIP-телефонию, подписавшись на сторонние службы, такие как Vonage , MagicJack + и NetTALK .

Сетевые архитектурные функции [ править ]

В топологии сети кабельный модем - это сетевой мост , соответствующий стандарту IEEE 802.1D для сетей Ethernet (с некоторыми изменениями). Кабельный модем соединяет кадры Ethernet между локальной сетью клиента и коаксиальной сетью. Технически это модем, потому что он должен модулировать данные, чтобы передавать их по кабельной сети, и он должен демодулировать данные из кабельной сети для их приема.

Что касается модели OSI от проектирования сети , кабельный модем одновременно на физическом уровне (Layer 1) устройство и слой Data Link форвардер (2 слоя). В качестве сетевого узла с IP-адресом кабельные модемы поддерживают функции на других уровнях.

Уровень 1 реализован в Ethernet PHY на его интерфейсе LAN , а определенный DOCSIS кабельный PHY на его кабельном интерфейсе HFC. Термин " кабельный модем" относится к этому физическому физическому уровню, связанному с кабелем. Сетевой уровень (уровень 3) выполнен в виде IP - узла в том , что он имеет свой собственный IP - адрес , используемый оператором сети , чтобы поддерживать устройство. На транспортном уровне (уровень 4) кабельный модем поддерживает UDP в сочетании со своим собственным IP-адресом, а также поддерживает фильтрацию на основе номеров портов TCP и UDP , например, для блокировки пересылки NetBIOS.трафик из локальной сети заказчика. На прикладном уровне (уровень 7) кабельный модем поддерживает определенные протоколы, которые используются для управления и обслуживания, в частности протокол динамической конфигурации хоста (DHCP), SNMP и TFTP .

Некоторые кабельные модемы могут включать в себя маршрутизатор и DHCP-сервер для обеспечения IP- адресации локальной сети. С точки зрения пересылки данных и топологии сети, эта функциональность маршрутизатора обычно отличается от функциональности кабельного модема (по крайней мере, логически), даже несмотря на то, что они могут совместно использовать один корпус и отображаться как одно устройство, иногда называемое резидентным шлюзом . Таким образом, функция кабельного модема будет иметь свой собственный IP-адрес и MAC-адрес, как и маршрутизатор.

Откидная крышка кабельного модема [ править ]

У кабельных модемов может быть проблема, известная на промышленном жаргоне как «откидная створка» или «хлопанье». [23] Откидная створка модема - это когда соединение модема с головным узлом было прервано (отключено), а затем возвращается в оперативный режим. Время автономной работы или частота лоскута обычно не регистрируются, только частота. Хотя это обычное явление и обычно незаметно, если крышка модема слишком высока, эти разъединения могут привести к нарушению обслуживания. Если есть проблемы с удобством использования из-за заслонки, типичной причиной является неисправный модем или очень большой объем трафика в сети поставщика услуг (слишком высокое использование восходящего потока). [24] Типы лоскута включают повторные вставки, удары и промахи, а также регулировку мощности. [25]

Известные уязвимости [ править ]

В январе 2020 года была раскрыта уязвимость кабельных модемов на чипсетах Broadcom, получившая название Cable Haunt . Исследователи безопасности говорят, что уязвимость затрагивает сотни миллионов устройств. Возможны эксплойты из-за использования учетных данных по умолчанию в компоненте анализатора спектра модема (в основном используется для целей отладки), доступном через сетевой порт, который открыт по умолчанию в уязвимых моделях. [26] [27]

См. Также [ править ]

  • Система оконечной нагрузки кабельного модема
  • Кабельный телефон
  • Доступ в Интернет через кабельный модем
  • Список пропускной способности устройства
  • Triple Play (телекоммуникации)
  • HomePNA

Ссылки [ править ]

  1. ^ IEN 96 - Проекткабельной сети MITRE
  2. ^ "RF Micro Devices, Inc. Технический документ, описывающий исторические компоненты CATV" (PDF) . Piedmontscte.org . Проверено 3 августа 2016 . Усилители - один из распространенных компонентов, используемых в системах кабельного телевидения.
  3. ^ IEEE 802.3b-1985 (10BROAD36) - Дополнение к 802.3: Спецификации широкополосного устройства подключения и широкополосной среды, тип 10BROAD36 (раздел 11)
  4. ^ «IEEE SA - 802.7-1989 - Локальные сети: Рекомендуемая практика IEEE: Широкополосные локальные сети» . Standards.ieee.org . 1990-03-09 . Проверено 3 августа 2016 .
  5. ^ сотрудники, CNET News. «Bay Networks приобретает LANcity» . CNET . Проверено 5 сентября 2019 .
  6. ^ Маршалл, Джонатан; Писатель, Chronicle Staff (16.06.1998). «Телеком-гиганты объединятся / Bay Networks, купленная Nortel за 7,2 миллиарда долларов» . SFGate . Проверено 5 сентября 2019 .
  7. ^ "Nortel увеличивает долю в совместном предприятии с Antec" . CNET . Проверено 5 сентября 2019 .
  8. ^ Салли Хофмайстер (1996-08-23). «Americast размещает заказ на 1 миллиард долларов на приставки» . Лос-Анджелес Таймс . Проверено 28 августа 2010 .
  9. ^ Gilbert Held (2000). Сетевой дизайн: принципы и приложения . Публикации Ауэрбаха. п. 765. ISBN 978-0-8493-0859-8.
  10. ^ "WalkingDog.com" . Архивировано 26 декабря 1996 года . Проверено 13 мая 2012 .CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка ) Рабочая группа IEEE 802.14 использовала WalkingDog.com в качестве своего веб-сайта.
  11. ^ a b DOCSIS RFI 1.0-I01 (26 марта 1997 г.) Архивировано 25 мая 2011 г. на Wayback Machine (см. раздел 6.2.3 для кода DOCSIS ATM . См. разделы 6.1.2.3, 6.2.5.3, 6.4.7, 9 и 9.2.2 для механизмов QoS DOCSIS 1.0 .)
  12. ^ "IEEE 802.14 WG Officers" . Архивировано 29 января 1997 года . Проверено 13 мая 2012 .CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
  13. ^ Альберт А. Аззам, ISBN 978-0-07-006417-1 высокоскоростных кабельных модемов  
  14. ^ «Страницы состояния IPcdn» . Tools.ietf.org . Проверено 3 августа 2016 .
  15. ^ "Страницы состояния Ipdvb" . Tools.ietf.org . Проверено 3 августа 2016 .
  16. ^ DOCSIS RFI 1.1-I01 (11 марта 1999 г.) (См. Раздел 8 и Приложение M.)
  17. ^ «Обзор совместимости и сертификации модема DOCSIS» (PDF) . Stuff.mit.edu . Проверено 3 августа 2016 .
  18. ^ «Кабель» . TekSavvy.com . Архивировано из оригинала на 2016-08-01 . Проверено 3 августа 2016 .
  19. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2013-07-30 . Проверено 17 июня 2013 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  20. ^ "Неограниченные интернет-планы Квебека | Кабель, оптоволокно | Acanac" . Acanac.ca . Архивировано из оригинала на 2015-05-12 . Проверено 3 августа 2016 .
  21. ^ "Быстрая неограниченная загрузка высокоскоростного кабеля 75 Интернет плюс комплект домашнего телефона" . www.worldline.ca . Проверено 23 апреля 2018 .
  22. ^ KMCreative. «MoCA Access ™» . www.mocalliance.org . Проверено 3 октября 2017 .
  23. ^ «Устранение неполадок списка откидных створок для Cisco CMTS» (PDF) . Cisco . Проверено 26 июля +2016 .
  24. ^ "Кабельный модем колеблется .. - RCN | Форумы DSLReports" . Dslreports.com . Проверено 3 августа 2016 .
  25. ^ «Устранение неполадок CMTS и руководство по настройке функций управления сетью» . Cisco.com . 2016-01-27 . Проверено 3 августа 2016 .
  26. ^ «Сотни миллионов кабельных модемов уязвимы перед новой уязвимостью Cable Haunt» . Зднет .
  27. ^ Goodin, Дэн (2020-01-13). «Эксплойт, предоставляющий удаленный доступ, затрагивает ~ 200 миллионов кабельных модемов» . Ars Technica . Проверено 15 января 2020 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Курт Франклин. «Как работают кабельные модемы» . HowStuffWorks . Проверено 28 августа 2010 .
  • Эндрю Брандт (1999). «Как это работает: кабельные модемы» . Мир ПК . Архивировано из оригинала на 2011-11-03 . Проверено 28 августа 2010 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Кабельный модем в Curlie