11. Современные принципы создания мсс. Спецификации docsis. Универсальный шлюз docsis.

Современные принципы создания мсс

Классические мультисервисные технологии, краткое описание которых при­ведено в первом разделе, внедрялись тяжело и долго. В меньшей степени ска­занное относится к технологии Frame Relay, которая и не является мульти- сервисной технологией в обычном понимании. Это объясняется тем, что цикл разработки сложных технологий исторически не соответствовал темпам рос­та потребностей рынка телекоммуникаций. Поэтому получалось так, что за­мечательные технологии ISDN и ATM выходили на рынок уже морально ус­таревшими, а предлагаемые решения оказывались слишком дорогими. В этой ситуации повышенный интерес привлекают разнообразные неклассические технологии создания мультисервисных сетей доступа. Применение такихтехнологий, как правило, позволяет создать мультисервисную сеть путем до­бавления дополнительных услуг к уже имеющимся в сети.

Спецификации docsis

На начальном этапе для обеспечения передачи данных по сетям кабельного телевидения многие операторы использовали фирменные технологии, что существенно сдерживало развитие этого сектора услуг. Появление универ­сальной спецификации DOCSIS (Data-Over-Cable Service Interface Specifica­tions) и последующее утверждение основных технических решений DOCSIS в рекомендациях ITU-T не только обеспечили требуемый уровень конкурен­тоспособности для услуги передачи данных, предоставляемой операторами кабельного телевидения, но и заложили основу для построения будущих ин­терактивных мультисервисных сетей HFC.

Основные технические характеристики, регламентирующие передачу данных в системах DOCSIS, изложены в спецификациях, подготовленных некоммер­ческими организациями CableLabs, и CableNET. С момента начала разработок (1995) эти организации подготовили четыре версии спецификации DOCSIS, часть из которых была закреплена в рекомендациях ITU-T:

• DOCSIS vl.О— ITU-T J.112 (03/98) "TRANSMISSION SYSTEMS FOR INTERACTIVE CABLE TELEVISION SERVICES";

• DOCSIS vl.l— ITU-T J.112 (03/01) "TRANSMISSION SYSTEMS FOR INTERACTIVE CABLE TELEVISION SERVICES";

• DOCSIS v2.0— ITU-T J.122 (12/02) "SECOND-GENERATION TRANS­MISSION SYSTEMS FOR INTERACTIVE CABLE TELEVISION SERVI­CES — IP CABLE MODEMS";

• DOCSIS v3.0.

Передача данных по коаксиальному кабелю в прямом направлении (от CMTS к СМ) выполняется на фиксированных каналах из частотного диапазона от 108 до 862 МГц (в Европе). Для модуляции передаваемого в прямом на­правлении сигнала применяются алгоритмы линейного кодирования QAM-64 (размер символа 5 бит) и QAM-256 (размер символа 7 бит), что позволяет при использовании одного телевизионного канала обеспечить информационную скорость до 55 Мбит/сек.

Для передачи данных в обратном направлении (от СМ к CMTS) используется отдельный частотный диапазон (от 5 до 65 МГц), что позволяет вести инфор­мационный обмен между СМ и CMTS в режиме полного дуплекса. Послед­ние версии спецификации DOCSIS рекомендуют использовать для модуля­ции сигнала, передаваемого в обратном направлении, алгоритм линейного кодирования QAM-128 (размер символа 6 бит), при этом данные в обратном направлении могут передаваться со скоростью до 30 Мбит/сек.

( Примечание

Увеличение пропускной способности обратного канала в спецификациях DOCSIS v1.1 и v2.0 было вызвано необходимостью обеспечить симметричный информационный обмен при использовании сетей кабельного телевидения для объединения локальных сетей удаленных офисов.

В табл. 1.3 приведен перечень основных документов, регламентирующих по­строение и организацию информационного взаимодействия в сетях КТВ, по­строенных с использованием технологии DOCSIS vl.l и v2.0.

Таблица 1.3. Основные документы DOCSIS v1.0,v1.1 и v2.0

DOCSIS 1.0	DOCSIS 1.1	DOCSIS 2.0	Назначение
SP-RFI	SP-RFI v1.1	SP-RFI v2.0	Описание высокочастотного интерфейса CM — Radio Frequency Interface Specification
SP-OSSI	SP-OSSI v1.1	SP-OSSI v2.0	Описание интерфейса управления компо­нентами сети — Operations Support System Interface Specification
SP-BPI	SP-BPI+	SP-BPI+	Описание способов управления доступом к ресурсам сети — Baseline Privacy Interface Specification
SP-CMCI			Описание интерфейса подключения к обо­рудованию абонента — Cable Modem to Customer Premises Equipment Interface Specification

Таблица 1.3 (окончание)

DOCSIS 1.0	DOCSIS 1.1	DOCSIS 2.0	Назначение
SP-CMTS-NSI		-	Описание интерфейса CMTS — Cable Modem Termination System Network Side Interface Specification

В табл. 1.4 приведен перечень основных документов, регламентирующих по­строение и организацию информационного взаимодействия в сетях, постро­енных с использованием технологии DOCSIS v3.0.

Таблица 1.4. Основные документы DOCSIS v3.0

Обозначение	Назначение
CM-SP-PHYv3.0	Описание высокочастотного интерфейса CM — Physical Layer Specification
CM-SP-MULPIv3.0	Описание принципа распределения ресурсов каналоа между приложениями — Media Access Control and Upper Layer Protocols Interface Specification
CM-SP-OSSIv3.0	Описание интерфейса управления компонентами сети — Operations Support System Interface Specification
CM-SP-SECv3.0	Описание способов управления доступом к ресурсам сети Security Specification

В соответствии с требованиями спецификации DOCSIS сразу после включе­ния кабельного модема он автоматически выполняет процедуру согласования

параметров прямого и обратного канала с CMTS, состоящую из следующих

этапов:

• поиска активного прямого (DOWNSTREAM) канала и установки режима синхронизации с CMTS — (Scanning and synchronization to downstream);

• приема от CMTS характеристик обратного канала— (Obtain upstream parameters);

• согласования параметров служебных и информационных потоков — (Ranging and automatic adjustments);

• определения класса устройства — (Device Class Identification);

• установки IP-соединения с CMTS — (Establish IP connectivity);

• установки календаря и системных часов на СМ — (Establish time of day);

• приема актуальных параметров информационного обмена— (Transfer operational parameters);

• регистрации кабельного модема на CMTS — (Registration); ,

□ установки параметров защиты информационного обмена— (Baseline Pri­vacy Initialization).

На этапе поиска активного канала СМ выполняет сканирование частотного спектра, выделенного под прием прямого канала, для того чтобы обнаружить передачу от CMTS. Поиск передающей станции модем выполняет с учетом специфики кабельного вещания в данном регионе — с шагом на 6 или 8 МГц в Северной Америке и Европе соответственно. Обнаруженный прямой канал передачи от CMTS считается разрешенным к использованию в том случае, если все процедуры синхронизации принимаемых данных на кабельном мо­деме были успешно завершены. В противном случае модем выполняет поиск следующего прямого канала от CMTS.

После установки синхронизации принимаемых данных кабельный модем должен получить от CMTS параметры разрешенного к использованию обрат­ного канала. Для передачи этих параметров CMTS периодически формирует сообщения с описанием характеристик этого канала— UCD (Upstream Channel Descriptor Message): В том случае, если кабельный модем не получит это сообщение в течение установленного временного интервала, СМ должен повторить этап поиска прямого канала.

Основное назначение действий, выполняемых на этапе согласования пара­метров служебных и информационных потоков, состоит в распределении между этими потоками пропускной способности прямого и обратного кана­лов. Это распределение выполняется с учетом необходимости обеспечения удаленного управления модемом от CMTS и индивидуальных требований конкретного абонентского приложения.

Для определения параметров IP-соединения на кабельном модеме использу­ется стандартный механизм конфигурирования удаленного узла — протокол DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) — IETF RFC 2131.

Установка на кабельном модеме текущих значений календаря и системного времени также выполняется при помощи стандартного протокола сети Ин­тернет — NTP (Network Time Protocol) — IETF RFC 868.

На следующем этапе кабельный модем должен принять от CMTS файл, кото­рый содержит рекомендованные к использованию значения параметров слу­жебных и информационных потоков. Эти значения могут не совпадать с те­ми, которые были определены на предыдущих этапах и используются моде­мом в настоящее время. В таких случаях модем не должен передавать на CMTS согласующее сообщение, и процедура согласования должна быть про­должена.

На последующих этапах модем выполняет действия, которые обеспечивают его идентификацию на CMTS и, при необходимости, информационную защи­ту передаваемых через него данных.