6.4. Стандарты цифровых систем кабельного телевидения Стандарт docsis

Первым стандартом, предназначенным для передачи пакетных данных по сетям СКТВ, был DOCSIS1.0, разработанный в США в 1998 г. консорциумомCableLabsв сотрудничестве с отраслевой группойMCNS(MultimediaCableNetworkSystem), объединяющий широкий круг производителей оборудования кабельных сетей. Данный стандарт был жестко ориентирован на использование Интернета, то есть на реализацию единой стандартной платформы дляIP-услуг, таких как передача голоса поIP(VoIP), интерактивное телевидение,VoD, а также ряд других дополнительных сервисов. Вследствие этого стандартDOCSISпредусматривает в основном использование стандартных кадровEthernet. Одновременно спецификацияDOCSISдопускает несколько равноправных вариантов инкапсуляцииIP-пакетов, включая, например,IPoverATM,IPoverEthernet, в зависимости от организации сетей провайдера интерактивных услуг и пользователя услуг. Кроме того, стандартDOCSIS1.0 учитывал параметры телевизионных каналов, действующих в Северной Америке (ширина полосы частотного канала 6 МГц; диапазон частот, отведенный для передачи сигналов в обратном направлении, 5…42 МГц) [58].

В 1999 г. был разработан модернизированный стандарт DOCSIS1.1, в котором была предусмотрена службаQoS(QualityofService–гарантированное качество обслуживания), что в значительной степени улучшило работу с услугами реального времени – голосовым трафиком и видеопотоками. Для использования в европейских странах оборудования, изготовленного в США по стандартуDOCSIS1.1, была создана версияEuroDOCSIS, которая является приложением кDOCSIS1.1. В этой версии учтены отличия европейских сетей СКТВ от американских: ширина телевизионных каналов принята равной 8 МГц, а диапазон частот, отведенный для передачисигналов в обратном направлении, то есть от абонента, взят равным 5…65 МГц.

Затем в США был разработан стандарт DOCSIS 2.0, принятый для внедрения в Северо-Американском регионе. Основным преимуществом стандарта DOCSIS 2.0 по сравнению с предыдущей версией DOCSIS 1.0 стала более высокая (до 30 Мбит/с) скорость передачи данных в обратном канале. В новой версии стандарта DOCSIS используются сразу два способа множественного доступа к каналу передачи: с временным (Advanced Frequency Agile TDMA, то есть A-TDMA) и кодовым (S-CDMA) разделением.

В соответствии со стандартом DOCSIS обратный канал может занимать полосу частот 0,2; 0,4; 0,8; 1,6 или 3,2 МГц. В целом стандарт DOCSIS определяет, что для предоставления услуг передачи данных используются модуляция QAM-64 или QAM-256 в прямом канале и QAM-16 или QPSK в обратном канале. Следовательно, максимальная скорость, которую можно получить в прямом канале составляет около 39 Мбит/с. Европейской разновидностью стандарта DOCSIS является Euro DOCSIS, в соответствии с которой на европейский рынок должны поставляться кабельные модемы, использующие для организации прямого канала полосу 8 МГц вместо 6 МГц. Соответственно, в этом случае при использовании модуляции QAM-64 можно достичь скорости 38,3 Мбит/с, а модуляция QAM-256 позволяет добиться скорости 52,8 Мбит/с (эффективные скорости цифрового потока ниже). С технической точки зрения в частотном канале с полосой 6 МГц можно с помощью известных многопозиционных методов модуляции передавать данные и с более высокой скоростью, но это ухудшает распознаваемость передаваемых символов на приеме и повышает вероятность ошибочного декодирования данных. Поэтому при необходимости повысить скорость в прямом направлении передачи оператор СКТВ должен выделить полосу частот еще одного телевизионного канала. В обратном канале кабельные модемы позволяют передавать данные со скоростью от 290 кбит/с до 9,2 Мбит/с в зависимости от отведенной полосы и используемого способа модуляции. С целью повышения помехозащищенности в прямом и обратном каналах предусмотрено помехозащитное кодирование кодом Рида-Соломона. Значение скоростей цифрового потока в прямом и обратном каналах СКТВ, достигаемые при использовании разных типов модуляции, приведены в табл. 6.1 и 6.2.

Таблица 6.1