Kaapelimodeemi

FRITZ! Box 6660 -kaapeli, EuroDOCSIS-1.0 / 1.1 / 2.0 / 3.0 / 3.1 -kaapeliliitäntä
DOCSIS 3.0 -kaapelimodeemi, tyyppi Motorola SURFboard SBV6120E

Kaapelimodeemi (neuter, monikko kaapelimodeemeissa ) on laite, joka lähettää dataa loppuasiakkaalle kautta kaapelitelevisioverkkojen ja sitä käytetään laajakaistayhteyden kautta kaapelitelevisio yhteyksien .

Suora yhteys modeemista tietokoneeseen oli yleistä vain tekniikan alkuvuosina; sen sijaan reititin ja yleensä myös verkon jakelija Ethernet- kytkimen ja / tai langattoman tukiaseman muodossa on integroitu kaapelimodeemiin . Tällaisia ​​laitteita kutsutaan kaapelireitittimiksi tai EMTA: ksi ( Embedded Multimedia Terminal Adapter ). Kaapelimodeemille ei tarvita erillistä ohjainohjelmistoa, konfigurointi tapahtuu verkkoliitännän kautta.

Kaapeliverkko-operaattorin kaapelimodeemin vastineeksi kutsutaan CMTS ( Cable Modem Termination System ) . CMTS palvelee jopa 50000 loppuasiakasta laajennusvaiheesta riippuen.

historia

Laajakaista -WiFi kaapelitelevisioverkkojen, mukaan keinot puhelinlinjan toteuttaa ADSL menetelmässä laajakaistatekniikka yleisimmin käytetty. Vuoden 2006 lopussa 30 OECD- maassa oli noin 57 miljoonaa kaapelimodeemien kautta olevaa Internet-yhteysosoitetta (mikä vastaa lähes 30 prosentin markkinaosuutta kaikista laajakaistamarkkinoista), hieman yli puolet niistä Yhdysvalloissa. Sveitsissä ja Itävallassa oli noin 0,7 miljoonaa kaapelilla tapahtuvaa Internet-yhteyttä ja 0,5 miljoonaa laajakaistayhteyttä.

Kaapelitelevisioverkot olivat v. a. 1980-luvulla sen tarkoitettu vain analoginen lähetys jakeluun , niin laaja ja kallis korjaustöiden oli tarpeen varten kaksisuuntaisen tiedonsiirron kautta paluukanavan . Syyskuun 2007 lopussa Saksassa oli noin miljoona kaapeli-internet-yhteyttä ja 18 miljoonaa DSL-yhteyttä . Nykyään vain muutama kaapelitelevisioverkko ei ole nykyaikaistettu. Suurissa asuinkokonaisuuksissa voi kuitenkin tapahtua vielä tänään, että järjestelmän operaattori ei halua kaksisuuntaista laajentumista välttääkseen mahdolliset häiriöt televisiovastaanottoon.

Verkkoarkkitehtuuri Internet-yhteyden saamiseksi kaapelitelevisioverkon kautta

ominaisuudet

Uuden sukupolven DOCSIS-3.0-kaapeliyhdyskäytävä sisäänrakennetulla DHCP- palvelintyypillä Cisco EPC 3208

Data sai PC: klo USB- tai Ethernet- liitännän muunnetaan kaapelimodeemin osaksi lähetyksen muodossa yhteensopiva kanssa kaapeliverkossa . Joidenkin kaapelitelevisiokanavien taajuusalueita käytetään yksinomaan tiedonsiirtoon. Mukautettu liikennekuorman tyypillistä Internet aallokko on Internet , taajuusalueet voidaan käyttää siten, että enemmän siirtokapasiteettia on käytettävissä suuntaan tilaajien kuin vastakkaiseen suuntaan. Taajuuksien optimaalinen kohdentaminen on myös tärkeää, koska kaapeliverkolla on puupopologia . Päätelaitteen kaapeli haarautuu kaduille ja palvelee jopa useita satoja kaapelitelevisioasiakkaita. Kaikkien puuhun kytkettyjen kaapeli-internet-tilaajien on jaettava tietoliikenteelle varattu taajuusalue. Nykyaikaisissa kaapeliverkkoissa tämä puupopologia ja siten koko kaistanleveyden jakamisen pullonkaula on olemassa vain viimeisellä maililla (mikä, toisin kuin tietoliikenneverkossa, on säännelty), koska kaikkien liitettyjen aliverkkojen signaali on rinnakkain valokaapelin kautta verkkoja kaapelipääteestä viimeiseen jakeluasemaan (katso myös HFC ) voidaan kuljettaa.

Tietojen salausstandardin mukainen salaus , jonka avaimen pituus on 56 bittiä ( DOCSIS 1.0) tai 128 bittiä (DOCSIS 1.1 / 2.0), on tarkoitus taata tietojen luottamuksellisuus. DOCSIS 3.0 on nyt saatavana suurilta kaapelintarjoajilta. Siten on mahdollista liittää taajuuskaistoja tai taajuuskanavia ja saavuttaa reilusti yli 100 Mbit / s.

Versiosta riippuen kaapelimodeemit voivat saavuttaa yli 120  Mbit / s lähetysnopeuden molempiin suuntiin. Verkko-operaattorit määrittelevät tarjotut nopeudet itse teknisten ja taloudellisten näkökohtien perusteella. Ne vaihtelevat ISDN- nopeuksista aina 450 Mbit sekunnissa tilaajalle ja yleensä huomattavasti vähemmän vastakkaiseen suuntaan.

Kaapeliverkko-operaattori toimittaa modeemin yleensä loppuasiakkaalle. Koska vuokralainen ei voi vapaasti valita asunnon kaapelioperaattoria, asiakas ei voi vapaasti valita palveluntarjoajaansa ("palveluntarjoaja"). Niin kauan kuin yhtenäisiä pääsynormeja ei ollut vahvistettu, kaapeliverkko-operaattorilta itsenäisesti ostettua modeemia ei myöskään voitu käyttää Internet-yhteyden saavuttamiseen kaapeliverkon kautta. Jotkin kaapelimodeemit, joissa on sisäänrakennettu reititin, voidaan kytkeä ns. Sillatilaan, jossa sisäinen reititin deaktivoidaan. Jotkut verkko-operaattorit sallivat nyt ostamiesi modeemien käytön, jos modeemi on sertifioitu käytetylle DOCSIS-versiolle. Saksassa tämä lupa on ollut pakollinen kaikille verkko-operaattoreille siitä lähtien, kun laki reitittimettömästä pääsystä tuli voimaan 1. elokuuta 2016. Joka tapauksessa oma modeemi on rekisteröitävä verkko-operaattorille, jotta pääsy sallitaan.

Kaapelimodeemi voidaan liittää mihin tahansa kodin kaapelitelevisioliitäntään. Vain joissakin kodin vanhoissa kaapeliverkoissa kaapelimodeemi on ehkä liitettävä suoraan tukiasemaan (yleensä kellarissa). Näin on, jos talojakeluun on edelleen asennettu vanhoja kaapelivahvistimia, jotka eivät toimi kaksisuuntaisesti. Ne voidaan vaihtaa uusiin malleihin, jotta kaapelimodeemia voidaan käyttää kaikissa talon liitäntäpisteissä.

Internet-tiedot puretaan itse kaapelimodeemissa (katso alla). Siksi erillistä taajuusjakajaa ( DSL-jakajaa ) ei tarvita.

Koska puhelinratkaisu on Voice over Cable, käytti IP-puhelinvaihtoehtoa . Tätä tarkoitusta varten kaapelimodeemiin on yleensä kytketty analoginen puhelin. Saksassa kaapeliverkko-operaattorit ovat tarjonneet vuoden 2007 lopusta lähtien myös kaapelimodeemeja S 0 -väylällä ISDN-päätelaitteiden ja puhelinjärjestelmien liittämistä varten .

Vaihtoehtoisesti IP-tietovirtaa voidaan käyttää myös puhelimessa verkkoyhteyden kautta SIP- standardin mukaisesti.

Nykyään kaapelimodeemit kytketään yleensä tietokoneeseen LAN- kaapeleilla, ja integroitu reititin, jossa on yleensä neljä gigabitin LAN-yhteyttä ja WLAN, ovat yleisiä vaihtoehtoja kodissa. Vaikka WLAN-yhteys olisi käytettävissä, LAN-portista ei ole toistaiseksi luopunut, joten laite voidaan konfiguroida myös WLAN-moduulin tai vain DHCP- palvelimen vian tai toimintahäiriön sattuessa . Jos kaapelimodeemissa ei ole sisäänrakennettua reititintä , reititin voidaan liittää tietokoneen ja modeemin välille, mikä mahdollistaa itsenäisen Internet-yhteyden useille LAN- tai WLAN- tietokoneille .

Aiemmin lähiverkon sijasta oli edelleen yleistä kytkeä kaapelimodeemi tietokoneeseen USB- portin kautta. Tämä vaati käyttöjärjestelmälle erityisen ohjaimen, joka oli yleensä saatavana vain Microsoft Windowsille . Windows-rajoituksen lisäksi on myös haitta, että muilla kotiverkon (LAN) tietokoneilla on Internet-yhteys vain, jos tietokone, johon modeemi on kytketty, on kytketty päälle ja määritetty välittämään verkkotiedot. Lisäksi USB: n rajoitetun kaapelipituuden takia modeemi ei saa olla liian kaukana tietokoneesta.

Lähetystapa

Yhdysvalloissa kehitetty DOCSIS-standardi ( Data Over Cable Service Interface Specification ) on vakiinnuttanut asemansa globaalina standardina modulointimenetelmille ja muille rajapinnan ominaisuuksille . Euroopassa oli kilpailevia ehdotuksia ( DVB-RCCL , DAVIC), mutta ne eivät voineet vakiinnuttaa asemaansa markkinoilla. Eurooppalaisten kaapeliverkkojen erityispiirteet, kuten taajuussuunnitelma ja suurempi kanavan kaistanleveys, kahdeksan kuuden megahertsin sijasta, otetaan huomioon DOCSIS-standardin ( EuroDocsis) liitteessä. Standardista on olemassa erilaisia ​​versioita (1.0, 1.1, 2.0, 3.0 ja 3.1). Vaikka laajennus DOCSIS 1.0: sta 1.1: een koostui vain ohjelmistosäätöistä, DOCSIS 2.0 sisältää parannetut menettelyt virheiden korjaamiseksi ja monipääsyä varten (S- CDMA ja A- TDMA ). Tämä lisää käyttökelpoista datanopeutta uudestaan, erityisesti paluukanavalla. Viimeisin DOCSIS-standardi 3.1, lokakuusta 2013, tukee tiedonsiirtonopeuksia jopa 10 Gbit / s vastaanottosuunnassa ("alavirtaan") ja 1 Gbit / s lähetyssuunnassa ("ylävirtaan").

Molempien siirtosuuntien tiedot moduloidaan eri taajuuskaistoille kaksisuuntaisen lähetyksen mahdollistamiseksi. Vastaavaan digitaaliseen signaalinkäsittelyyn käytetään erittäin integroituja piirejä, joissa on digitaaliset signaaliprosessorit.

Kaapelitelevisioverkon puurakenteen vuoksi lähetys- ja vastaanotto-ohjeissa käytetään erilaisia ​​modulointimenetelmiä. Yli 450 MHz: n kanavia käytetään vastaanottosuuntaan. Kompleksisen kvadratuuriamplitudimodulaation (QAM) avulla digitaaliset signaalit moduloidaan kantoaaltotaajuuksille .

Rakenne ja toimivuus

Kaapelimodeemin toimintaperiaate

Kaapelimodeemin tärkeimmät toiminnalliset lohkot on esitetty kuvassa:

  • Virittimen asettaa taajuuksien käytetään lähtevän ja paluukanaviin. Diplexer eteenpäin vastaanottavan taajuudet demodulaattorille ja sijoittaa tulevat signaalit modulaattorin kaapeliverkossa. Se täyttää siten toiminnon, jonka hybridipiiri täytti klassisessa analogisessa puhelintekniikassa .
  • Demodulaattori tuottaa kantataajuisen signaalin laajakaistainen signaali, joka on dekoodataan oikein virheet , että komponentti Media Access Control . Tiedot käsitellään suorittimessa siten, että ne voidaan lähettää tietokoneelle Ethernet- tai USB-liitännän kautta.
  • Modulaattori toistetaan datavirran tulevat MAC-moduuli ja muuntaa sen laajakaista lähetettävän signaalin.
  • MAC komponentti ( Media Access Controller ) on keskeinen tehtävä. Datan koodaamisen ja dekoodaamisen lisäksi se ohjaa pääsyä paluukanavalle lähetettävää dataa varten. Hän jakaa nämä tehtävät
  • CPU, joka myös ottaa laitteen hallinnan ja tiedonvaihdon tietokoneen kanssa.

Radioliitäntäkotelot ja multimediayhteysrasiat

Jälkiasennettu kaapeliliitäntä tavallisella antenniliittimellä edellyttää ylimääräistä plug-on-sovitinta (POA), jossa on suodatin laajakaistayhteyttä varten

Kaapelimodeemi on kytketty kaapelitelevision kaapeliliitäntään sopivan antenniliittimen kautta . Radio- ja televisioyksiköiden kahden IEC-liitännän lisäksi näissä liitäntärasioissa voi olla kolmas liitäntävaihtoehto kaapelimodeemille. Näillä liitäntäpistokkeilla, jotka tunnetaan myös nimellä MMD (multimediapistoke) , häiriösignaalien häiriöt kaapeliverkossa lähetystietovirran radio- ja televisioliitännän kautta, joka on yleensä taajuusalueella 5–65 MHz, voivat vähentää merkittävästi suodattimilla.

Kaapelimodeemin toimintahäiriöt

Kaapelimodeemien lähetys- ja vastaanottotaso on standardoitu. Ajoittaisten häiriöiden syitä ovat vaihtelevat, heikot tai liialliset kaapeliverkon tasot tai puutteellisen suojauksen aiheuttamat häiriöt.

Kaapelimodeemi, joka on aktiivinen myös häiriötilanteissa, antaa palveluntarjoajan mitata paluukanavan tason ja signaali-kohinasuhteen kunkin asiakkaan yhteyteen saakka.

Kaapelimodeemin turvalliseen ja häiriöttömään käyttöön tulisi asentaa sopivat TV-liitännät. Laadukkaiden asennusmateriaalien käyttö ja antenniliittimien , jakelijoiden tai kytkimien välttäminen kaapelimodeemille voivat auttaa vähentämään muita häiriölähteitä.

Jos kaapelitelevisioverkon topografia vaatii vahvistimien käyttöä, niiden on oltava kaksisuuntaiset (paluukanavakykyiset) modeemiliitäntää varten.

Käyttämällä ylimääräistä kapasitiivista vaippavirtasuodatinta antennitulossa voidaan välttää muiden laitteiden aiheuttamat häiriöt, joita aiheuttavat niin sanotut hum-silmukat .

Kun DVB-T2 otettiin käyttöön Saksassa, alttius häiriöille alavirran kanavissa lisääntyi myös DVB-T2-lähettimien suuren lähetystehon ja heikon suojauksen vuoksi, koska yleensä käytetään samoja taajuuksia. Vaikka käyttöön DOCSIS 3,1 standardit, tämä johti OFDM -Downstreamkanälen mukaan matkapuhelimissa ja lähetysasemien yhteydessä LTE -Mobilfunkstandard säteilytys, koska samoja taajuuksia käytetään myös täällä. Säteily johtaa keskeytyksiin ja epävakauteen modeemin käytössä .

Edellytys kotimaiselle infrastruktuurille

BK-internetasennus Kabel BW : n verkkoon selityksillä komponenteista

Internet-yhteyden varmistamiseksi kaapelitelevisioverkon kautta asiakkaan kotitaloudessa tähän asti enimmäkseen puhtaasti televisioon ja radioon käytetty kaapeliyhteyden jakelu on suunniteltava sopivalla tavalla tai tarvittaessa vaihdettava. On erityisen tärkeää, että asianmukaisesti suojattu koaksiaalikaapelit ja jakelijat (esim. Mukaan ns luokan A-standardi) sekä vahvistimet tuotto kanavan valmiudet ja edellä mainittu multimedia-liitäntöjä käytetään.

Lisäksi (alueellisesta kaapelintarjoajasta riippuen) koko paikallinen kaapelitelevisiojärjestelmä on integroitava kotimaiseen potentiaalintasauspotentiaaliin, jotta voidaan kompensoida mahdolliset potentiaalierot talon ulkopuolelta tulevan syöttöjohdon välillä.

Pääsääntöisesti tämän työn saavat suorittaa vain sertifioidut tai erikoiskoulutetut teknikot, koska muuten on olemassa huomattavien häiriöiden vaara kaapelitelevisioverkossa.

Kaapelimodeemilaitteiston valmistaja

kirjallisuus

  • Mark E.Laubach, David J.Farber, Stephen D.Dukes: Internet-yhteyksien toimittaminen kaapelilla. New York 2001, ISBN 0-471-38950-1

Yksittäiset todisteet

  1. ↑ Duden: Modeemi
  2. ↑ Laajakaistayhteyksien jakelu OECD-maissa
  3. ↑ Silta-tila WLAN-modeemilla UPC. Haettu 29. lokakuuta 2017 .

nettilinkit

Commons : Kaapelimodeemit  - Kokoelma kuvia, videoita ja äänitiedostoja