Кратко о DOCSIS или есть ли жизнь в КТВ? / Хабр
Собственно аббревиатуру DOCSIS слышали многие, но далеко не все представляют что это и зачем оно нужно. Самые любопытные могли, даже просветится этим вопросом в википедии, но как показывает практика довольно много вопросов все равно остается. Итак,
давайте разберемся с вопросами:
1. что это?
2. кому это нужно?
3. что для этого нужно?
4. как начать?
Слабонервных не желающих вникать в «How it’s made?» просьба под хабракат не заглядывать — там ничего интересного нет.
Итак, начинаем с общей теории.
Аббревиатурой DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specifications) обозначается стандарт передачи данных по телевизионному кабелю, который был принят в 98 году. Сей стандарт в оригинале предполагает передачу данных до 42/38 Мбит/с в даунстриме (к пользователю) и до 10/9 Мбит/с в апстриме (от пользователя).
У столкнувшихся с технологией впервые часто возникает вопрос – это каждому? Нет – полоса разделяется на всех пользователей, висящих на этих DS/US.
Собственно версий DOCSIS существует несколько:
— DOCSIS 1.0
— DOCSIS 1.1
— DOCSIS 2.0
— DOCSIS 3.0
— EURODOCSIS
Если не пускаться в подробности различия между ними сводятся к QoS, частотам, агрегации каналов, полосе и модуляциям. Собственно все это прямо связано со скоростями и жизнеспособностью в зашумленных сетях.
Далее переходим к стратегическим вопросам и экономической стороне.
Кому это нужно?
Нужно это в первую очередь существующим операторам КТВ для расширения спектра услуг предоставлением конечным пользователями высокоскоростного доступа в Интернет и сопутствующих навесок (VoIP, IPTV ну или на что фантазии хватит).
Я выделил слово «существующим» и из-за следующего (думаю очевидного соображения).
Развертывать коаксиальную сеть только ради предоставления доступа к Интернетам пользователям с нуля как минимум глупо и экономически не целесообразно, поскольку есть намного более дешевые и быстрые технологии (например FTTB, ADSL, PON).
Как пример если вы не оператор КТВ а скажем АТС то опять же строить коаксиальную сеть по всему городу не представляется полезным значительно дешевле податься в ADSL – думаю понятно.
При существующей грамотно построенной коаксиальной сети накрывающей значительную площадь DOCSIS может стать оптимальным стартом, требующим минимальных вмешательств в физику. Особенно в слабозаселенных районах типа частного сектора, где плотность утыкивания муфтами/свичами/боксами на единицу потребителя может оказаться космической в случае FTTB. Опять же в случае многоэтажной застройки (т.н. спальных районах) с наличествующей конкуренцией в виде «домашних сетей» возможно, имеет смысл развертывать параллельную коаксиальной FTTB сеть или раз уже очень хочется использовать HCNA – будет имхо дешевле и перспективней.
Оборудование
В общих чертах типичная схема будет выглядеть так:
Собственно из загугленной картинки сразу становится понятно что для того чтобы предоставить оконечному пользователю интернет требуется:
1.
облачко в котором живет интернет 😉
2. сервер с установленными сервисами DHCP, TFTP
3. CMTS (Cable Modem Termination System)
4. коаксиальная сеть идущая к абоненту
5. модем и желание подключится у пользователя
Кратко пробежимся по указанным выше пунктам.
1. с интернетом все понятно – допустим он у нас есть
2. сервер будем использовать на чем-то с чем знаком администратор. Предположим что знаком он с FreeBSD/Linux 😉
4. Основным требованием к сети является – обслуживаемость и наличие на усилителях обратного канала. Обслуживаемость – это перманентное вырезание нелегалов и слежение за уровнями сигнала в прямом и обратном каналах. Сезонный шат сигнала может очень существенно подпортить жизнь пользователям и вашей службе поддержки.
5. С кратким перечнем производителей модемов можно ознакомиться здесь. Docsis модем является довольно специфичным устройством предоставляющий довольно широкие возможности – начиная ограничением пропускной способности абонента прямо на его модеме и заканчивая фильтрами (грубо удаленно управляемым фаерволом).
С чего начать?
В последнее время ко мне с завидной регулярностью стучат админы начальство которых, руководствуясь соображениями, изложенными в «Кому это нужно?» купило CMTS (почему-то чаще всего это что-то типа подержанных BSR1000, BSR2000, CiscoUBR) и сказало «засунь интернет в КТВ сеть».
Для людей знакомых уже с Ethernet или ADSL схема работы DOCSIS сети может оказаться не совсем прозрачной а количество телодвижений нужных для того чтобы хотя бы один модем запингался – окончательно упоротым. Довольно сложно что-то сделать не представляя общих принципов того как это должно работать. Первая мысль которая приходит в голову это прикрутить модем напрямую к CMTS и посмотреть что получится.
Естественно не получится ничего – модем будет просто светомузыкально мелькать лампочками и все. Больше ничего не случится.
При попытке соединиться модем сканирует весь диапазон частот на тему наличия downstream/upstream и если находит пытается получить адрес посредством DHCP для модема, если адрес получен — модем по TFTP пытается получить специальным образом собранный конфиг для себя родимого, после чего если конфиг нормально прожеван пытается получить по DHCP адрес для CPE (customer-provided equipment) коим являться будет скорее всего сетевая плата либо роутер.
Работать в норме на тестовом стенде оно должно так:
1. CMTS настроена
2. На сервере подняты вышеуказанные сервисы
3. модем подключен через пачку тапов чтобы обеспечить номинальные уровни сигнала для DS/US.
1. На настройке CMTS заострять внимание мы особо не будем, ибо в зависимости от производителя, физических реалий сети и планируемой топологии сети она будет очень сильно разниться.
Минимальные пассы руками которые следует провести над CMTS чтобы она была готова к стендовым испытаниям выглядят как:
— прописываем частоту DS
— прописываем частоты и модуляции для US
— прописываем адрес DHCP сервера который мы будем рилеить
— прописываем secret key для конфигов
— прописываем пароли
— сохраняемся
2. Поднимаем на сервере нужные нам сервисы.
# cd /usr/ports/net/isc-dhcp31-server/ && make install (собираем с поддержкой Option82)
tftpd скорее всего у нас есть по умолчанию, просто раскоментируем его в /etc/inetd.conf
#cd /usr/ports/net-mgmt/docsis && make install
Допустим CMTS мы настроили как 10.10.10.9 рилеящую DHCP риквесты на сетевую нашего хоста с айпишкой 10.10.10.10 которая смотрит на CMTS. Тогда наш /usr/local/etc/dhcpd.conf должен выглядеть следующим образом option domain-name "catv";
option domain-name-servers 10.10.10.10;
default-lease-time 3600;
max-lease-time 43200;
authoritative;
ddns-update-style none;
log-facility local7;
one-lease-per-client true;
deny duplicates;
subnet 10.10.200.0 netmask 255.255.248.0 {
default-lease-time 3600;
max-lease-time 86400;
option domain-name-servers 10.10.10.10;
option subnet-mask 255.255.248.0;
option routers 10.10.200.1;
include «/usr/local/etc/users_dhcp.conf»;
}
subnet 10.10.100.0 netmask 255.255.248.0 {
default-lease-time 3600;
option subnet-mask 255.255.248.0;
option routers 10.
10.100.1;
server-name «10.10.10.10»;
option tftp-server-name «10.10.10.10»;
option bootfile-name «cm_config/other.b»;
next-server 10.10.10.10;
filename «cm_config/other.b»;
option time-servers 10.10.10.10;
option time-offset 2;
include «/usr/local/etc/modems_dhcp.conf»;
}
Из чего должно быть понятно что мы резервируем под модемы сеть 10.10.100/21 и под пользовательские CPE сеть 10.10.200/21
Для простоты работы в будущем хосты для сабнетов мы инклудим из /usr/local/etc/modems_dhcp.conf и /usr/local/etc/users_dhcp.conf соответственно. Для начала в /usr/local/etc/modems_dhcp.conf мы вписываем наш тестовый модем в виде
host m1002 {
hardware ethernet 00:ff:ff:55:ff:f2;
fixed-address 10.10.100.3;
filename "cm_config/testmodem.b";
}
А в и /usr/local/etc/users_dhcp.conf добавляем свой тестовый хост:
host m10102002 {
hardware ethernet 00:cc:cc:99:aa:ff;
fixed-address 10.
10.200.2;
}
Директива filename должна намекать на то что в ней содержится путь (относительно tftp root который обычно в /tftpboot) к забинареному конфигу модема. В простейшем случае конфиг модема (не пригодный к реальному использованию! For testing purposes only! Achtung!) будет выглядеть следующим образом:
#cat /tftpboot/cm_source/testing
Main {
NetworkAccess 1;
GlobalPrivacyEnable 0;
UsServiceFlow
{
QosParamSetType 7;
MaxRateSustained 0;
SchedulingType 2;
}
DsServiceFlow
{
DsServiceFlowRef 100;
QosParamSetType 7;
TrafficPriority 3;
MaxRateSustained 0;
}
MaxCPE 16;
}
Теперь нам следует его скомпилить в приемлемый для модема вид при помощи ранее собранной утилиты docsis используя указанный на CMTS secret-key
#echo "sosecret" > /somewhere/key
#docsis -e /tftpboot/cm_source/testing /somewhere/key /tftpboot/cm_config/testing.
b
Прописываем рауты для сетей модемов, и пользователей на CMTS в rc.conf:
static_routes="cable modem"
route_cable="10.10.200.0/21 10.10.10.9"
route_modem="10.10.100.0/21 10.10.10.9"
3. собираем из спичек и желудей пигтейлов и тапов конструкцию объединяющую DS и один из US и обеспечивающую прохождение на модем указанных в документации уровней сигнала.
Если мы все сделали правильно то на CMTS в bsr#show cable modem
Мы увидим что-то типаCable 0/0/D0/U0/C0 431 online 1458 26.0 10.10.100.3 00ff.ff55.fff2
И соответственно наши тестовый модем и тестовый хост которые как мы помним 10.10.100.3 и 10.10.200.2 должны пингаться.
Видите как все просто и наглядно? – а вы боялись. =)
В случае сегментирования сети на множество CMTS для обеспечения повышения отказоустойчивости и быстродействия все выглядит аналогичным образом. И сводиться к разнесению разных сетей по раутам.
Вышеприведенный конфиг не адекватен для реального применения по ряду причин:
Как минимум:
— нету фильтров на изоляцию пользователей
— нету прописанных snmp для сбора статистики
— нету привязки модема к конкретному CPE
Еще хорошо было бы сделать:
— шейпинг канала прямо на устройстве
— учесть особенности различных дивайсов
— отрубить веб-лицо модема, пользователю там делать нечего
— грамотно построить QoS
Изначально я очень хотел написать пошаговый мануал по тому, как сделать не просто чтобы «ходили интернеты» а и по тому, как грамотно их продать конечным пользователям, собственно с примерами конфигов, готовой АСР итд. Но так как писатель из меня честно-говоря никакой — мне банально стыдно показывать свой быдлокод который к тому же довольно узкоспецифичен и в любом случае требует глубокой доводки под конкретного оператора 🙂
В общих чертах требования к биллингу работающему в DOCSIS сети очень просты:
— уметь считать трафик
— уметь считать деньги
— делать из посчитанных денег трафика гибкие тарифы
— гибко ограничивать пользовательскую полосу
— уметь на лету компилировать конфиги к модемам на каждого пользователя + править хосты dhcpd.
Если с первыми четырьмя пунктами все понятно – и собственно все АСР ими в основном и занимаются, то на последнем следует заострить внимание на последнем. Естественно можно выдать один конфиг на всех, а потом аутентификацию пользователя производить при помощи внутренних механизмов АСР (разношерстные авторизаторы) либо скажем методом PPtP тунелля но это я считаю просто дополнительным костылем и сознательным отказом от очень удобных возможностей предоставляемых технологией.
Думаю сейчас много-много людей скажет, что технология мертва, дорога, не актуальна и потыкают меня мордочкой в FTTB, PON, HCNA. Да я в курсе что такие есть и что например в плотнозаселенных многоэтажках намного цена/скорость порта в десятки раз дешевле с FTTB и что HCNA предоставляет по тому же коаксиалу намного более вкусные скорости при сопоставимой стоимости абонентских железок и отсутствии в необходимости покупки относительно дорогой CMTS. Если интересно могу на пальцах объяснить, почему FTTB в частном секторе это дорого, и почему там же HCNA сводится к «почти FTTB» по стоимости порта а так же почему публика пока еще не готова к PON. Опять же для применения любой пока еще живой технологии всегда есть свои мотивы от «давайте использовать существующую сеть» до «иначе будет слишком дорого и долго». Опять же выбор играть в демпинг и гоняться со скоростями домашних сетей не самый хороший вариант при вышеуказанных ТТХ и собственно козырем DOCSIS провайдера должны быть имхо сервисы предоставляемые по одному кабелю и их качество.
На данном этапе развития DOCSIS 2.0 может в полнее успешно конкурировать с ADSL а 3.0 наступает на пятки остальным как перспективная платформа для Triple Play.
Как всегда в конце статьи я использую свою слабую отмазку звучащую как:
«Да я не грамотен, я знаю. Язык не родной, в школе не учили, хотя догадываюсь это слабая отмазка. Если вы воспринимаете пропущенную запятую как личное оскорбление – приношу извинения заранее. Честно – я не хотел»
Как правило, действует 😉
Статья написана по спецзаказу журнала «Кабельщик»
Поговорим про Docsis? / Хабр
Доброго времени суток всем хабражителям. Не так давно мне довелось работать системным администратором в местном провайдере. Ничего необычного, но стандарт передачи данных данного провайдера был не особо распространенный — это был Docsis. Порывшись по поиску Хабра я нашел всего 1 более-менее вразумительную статью про Docsis, в которой было по чуть-чуть про все и это натолкнуло меня на написание поста об этом редком стандарте и его, пожалуй, главной части — CMTS. Всех заинтересованных прошу под кат.
Для начала немного теории. Как утверждает Википедия этот стандарт предусматривает передачу данных абоненту по сети кабельного телевидения с максимальной скоростью до 42 Мбит/с. (при ширине полосы пропускания 6 МГц и использовании многопозиционной амплитудной модуляции 256 QAM) и получение данных от абонента со скоростью до 10,24 Мбит/с.
Самой дорогой и, соответственно, самой важной частью построения сети на основе КТВ является CMTS. В нашем случае это будет Casa C3200 про которую сегодня я и хочу поговорить.
В чем ее преимущества?
Как CMTS третьего поколения, Casa C3200 имеет большое количество преимуществ над более старыми CMTS.
- На сегодня у C3200 высокие ёмкости при объединении каналов downstream (до 24) и upstream (до 8). Полоса пропускания вполне может достигнуть отметки в 1Гбит/сек на абонента.
- C3200 имеет более высокую канальную плотность чем ее предшественники (возможна поддержка до 120 QAM-каналов downstream).
- C3200 поддерживает полное отделение ёмкостей каналов downstream от upstream в одном физическом шасси и, таким образом, обеспечивает гибкое регулирование соотношения скоростей downsream/ upstream.
- Полное соответствие спецификациям DOCSIS/EuroDOCSIS 1.1 и DOСSIS/EuroDOCSIS 2.0.
- Расширенный частотный диапазон – диапазон частот downstream увеличен до 1 ГГц (48~1002 МГц).
Модульность и гибкость архитектуры
CMTS С3200 имеет компактный форм-фактор 3RU. Она имеет модульную архитектуру, которая даёт кабельному оператору максимальную гибкость в подборе комплектации в соответствии с предоставляемыми услугами.
С3200 состоит из базовой системы с одним слотом для модуля коммутации и управления, шестью слотами под модули DOCSIS (модули DQM под downstream или модули DCU под upstream). Любое сочетание модулей downstream и upstream поддерживается платформой. Это позволяет гибко регулировать соотношение downstream/upstream. Модуль DOCSIS QAM (DQM) – это полностью модуль под DOCSIS downstream, включающий обработку пакетов DOCSIS, QoS, DOCSIS downstream MAC, PHY, и up-конвертацию. Существуют 3 версии модулей downstream, 8-канальный DQM 08, 16-канальный DQM 16 и 24-канальный DQM 24. Все версии имеют 4 выходных порта.
Модуль DOCSIS Control and Upstream (DCU) – это полностью модуль под DOCSIS upstream, включающий обработку пакетов DOCSIS, upstream MAC и приёмники. Существуют 2 версии модулей DCU, 8-канальный DCU08 и 4-канальный DCU04. В сумме на платформе С3200 поддерживаются разнообразные конфигурации от 8 DSx40US до 120DSx8US, и всё это в 3 RU. Типичной конфигурацией при использовании channel bonding может быть 32DSx32US для канального соотношения 1:1, или 48DSx24US для канального соотношения 2:1.
Каждый QAM канал downstream может поддерживать DOCSIS или MPEG/DVB-C video или их сочетание. В минимальной комплектации С3200 имеет один модуль DQM08 и один DCU04 — 8DSx4US.
Немного про интерфейс?
С3200 имеет user-friendly консольный интерфейс и предоставляет пользователю широкие возможности по управлению как например
show cable modem summary total
что позволяет посмотреть кол-во модемов на каждом из интерфейсов, либо
show docsis channel utilization
который дает возможность просмотра загруженности всех прямых и обратных каналов.
При нажатии на «?» умная С3200 выдаст список возможного продолжения команд, при этом сохранит весь ранее написанный текст
Еще чуть-чуть о настройке
Полный рабочий конфиг я выкладывать не буду, но несколько интересных моментов все же хотелось бы осветить.
- Mac-домены:
для уменьшения времени поиска модемом его частоты, прямые и обратные каналы объединяются в Mac-домены, что позволяет модемам, находящимся физически на определенном upstream’е, выбирать себе downstream из предоставленных в домене.
- Сервисные группы и балансировка внутри домена:
С3200 позволяет делать балансировку модемов внутри домена либо по количеству модемов на интерфейсе, либо по загруженности канала, для этого нужно создать сервисные группы, определяющие прямые либо обратные каналы на которых возможна такая балансировка. - Изменение модуляции канала в зависимости от Signal Noise Ratio(SNR):
snr’ы нестабильны и часто случается так, что из-за шумов их уровень падает. В таком случае С3200 сама меняет модуляцию на канале в зависимости от заданных ей настроек
сами же профайлы выглядят так:
Ну и под конец фото С3200 в тепличных условиях:
Что такое DOCSIS и почему это важно?
Спецификация интерфейса передачи данных по кабелю, или DOCSIS, — это международный телекоммуникационный стандарт, который позволяет добавить передачу данных с высокой пропускной способностью к существующей системе коаксиального кабельного телевидения.
Это важно для пользователей Интернета и интернет-провайдеров, таких как Spectrum и AT&T, поскольку позволяет увеличить скорость Интернета без необходимости полной замены коаксиальных кабельных сетей. В идеальном мире у каждого была бы услуга «Оптоволокно до дома». На самом деле, это обошлось бы в миллиарды долларов.
С практической точки зрения DOCSIS имеет значение для потребителей, поскольку при покупке модема для кабельного подключения к Интернету вам придется решить, какой стандарт DOCSIS вам нужен. В зависимости от качества вашего соединения ответ не обязательно будет просто «самый новый».
DOCSIS: основы
DOCSIS: основы Впервые созданный в марте 1997 года, стандарт DOCSIS с момента своего создания претерпел множество усовершенствований и итераций. Первоначально он был разработан CableLabs совместно с множеством компаний-участников, включая 3Com, ARRIS, BigBand Networks, Broadcom, Cisco, Conexant, Correlant, Harmonic, Hitron Technologies, Intel, Motorola, Netgear, Technicolor, Terayon, Time Warner Cable, и Техас Инструментс.
В качестве всеобъемлющей технологии DOCSIS включает в себя несколько различных частей фактического оборудования, включая, помимо прочего, кабельный модем, расположенный в помещении пользователя, а также терминальную систему кабельного модема, расположенную в другом месте, обычно в головном узле кабельной компании или на концентраторе. Думайте об этих узлах как о «колодцах», из которых вытекает вся вода (подключение к Интернету), направляясь непосредственно к потребителю для потребления.
Конечно, это немного сложнее, но для целей этого обзора этого примера должно быть достаточно. В следующем разделе мы более подробно рассмотрим, как на самом деле работает спецификация DOCSIS, чтобы обеспечить эту связь как с аппаратной, так и с программной точки зрения.
Разбивка: как работает DOCSIS
DOCSIS состоит из двух основных компонентов: физического (PHY) уровня и уровня управления доступом к среде (MAC). Физический уровень немного легче понять, но каждый из них является важной частью того, как на самом деле работает всеобъемлющая технология, обеспечивающая ваше кабельное подключение к Интернету.
Например, физический уровень относится к используемому оборудованию проводки и маршрутизации, а также к частоте, с которой данные передаются через эти различные физические системы. Как правило, более высокая скорость передачи означает лучшую производительность, но есть несколько ограничений с точки зрения физического расстояния, которые могут это изменить. Эти ограничения по расстоянию влияют на области, в которых могут быть установлены кабельные модемы на основе DOCSIS и другую инфраструктуру, что, в свою очередь, влияет на их результирующую скорость и цену.
Уровень MAC, напротив, предназначен для интеллектуальной обработки огромного количества информации, обрабатываемой в любой момент времени, что обеспечивает критический уровень организации, предотвращающий частые «пробки», вызванные конфликтами сигналов друг с другом. Продолжая аналогию, каждое устройство в сети имеет привязанный к нему MAC-адрес, который действует как собственный личный светофор в огромном мегаполисе других устройств, соперничающих за доступ к одной и той же информации.
В этом вымышленном «городе» единственное, что стоит на пути хаоса и беспорядка, — это эти MAC-адреса, а также сама всеобъемлющая сеть DOCSIS, поддерживающая всю эту инфраструктуру.
Уже косоглазие? Очевидно, мы понимаем, что этот уровень глубины может быть за пределами рулевой рубки многих, и, честно говоря, если все, что вас беспокоит, это быть в курсе последних событий и получать максимально возможную скорость за деньги, вы можете не нужно знать все тонкости того, как эта сложная система работает на практике. Однако понимание основных систем, лежащих в основе технологии, может помочь вам решить, какое оборудование и варианты обслуживания подходят именно вам, исходя из вашего местоположения, образа жизни и бюджетных потребностей.
В следующем разделе мы рассмотрим несколько других причин, по которым понимание хотя бы основных механизмов и терминов, используемых DOCSIS, может быть хорошей идеей в целом.
Понимание DOCSIS: Почему это важно для меня?
Если вы читаете это, возможно, вы думаете про себя: «Хорошо, все это имеет смысл, но зачем мне это? Мне просто нужны качественные интернет-услуги».
В конце концов, что-то вроде DOCSIS, на первый взгляд, не влияет на повседневную жизнь пользователей кабельного интернета во всем мире, но копнув немного глубже, вы обнаружите, что на самом деле это очень важный аспект настройки вашей сети. Почему?
Проще говоря, в зависимости от того, какой стандарт DOCSIS использует ваше оборудование, вы можете или не можете воспользоваться новейшими скоростями интернета, предлагаемыми вашим провайдером кабельного интернета. В некоторых областях это может не быть проблемой, поскольку ограничения скорости инфраструктуры могут не позволить использовать преимущества этих новых технологий.
DOCSIS: эволюция на протяжении многих лет
| ВЫПУСК DOCSIS | МАКСИМАЛЬНАЯ ЗАГРУЗКА | МАКС. ЗАГРУЗКА |
|---|---|---|
| ДОКСИС 1 | 40 Мбит/с | 10 Мбит/с |
| DOCSIS 1.1 | 40 Мбит/с | 10 Мбит/с |
| ДОКСИС 2 | 40 Мбит/с | 30 Мбит/с |
| ДОКСИС 3 | 1,2 Гбит/с | 200 Мбит/с |
DOCSIS 3. 1 | 10 Гбит/с | 1 Гбит/с |
| DOCSIS 3.1 Полный дуплекс | 10 Гбит/с | 10 Гбит/с |
В общем, за эти годы было три различных крупных итерации DOCSIS; 1.х, 2.х и 3.х. Первоначальные спецификации, 1.0 и 1.1, имели рабочий предел 38 мегабит в секунду (Мбит/с) для скорости входящего трафика и всего 9 Мбит/с для скорости исходящего трафика. Очевидно, что по мере развития технологий в течение следующих нескольких лет возникла необходимость в предоставлении кабельным провайдерам большей гибкости по мере повышения их скорости и появления дополнительных уровней обслуживания. В конечном итоге это привело к созданию DOCSIS 2.0 в 2002 году. DOCSIS 2.0 не представил новых возможностей для снижения скорости сети, но утроил скорость нарастания, что позволило установить соединения со скоростью 30 Мбит/с.
Однако наиболее значительные изменения произошли в 2008 г., когда был представлен DOCSIS 3.0. Эта новая итерация представляет собой отход от формата, значительно увеличивая скорость как вверх, так и вниз до 1,2 гигабита в секунду (Гбит/с) и 200 Мбит/с соответственно.
Это был огромный скачок сам по себе, но в 3.0 также было введено нечто, называемое объединением каналов.
Связывание каналов позволяет агрегировать или комбинировать несколько нисходящих и восходящих каналов для обеспечения этих значительно улучшенных скоростей по всем направлениям. При объединении каналов чем больше каналов присутствует, тем лучше, поэтому, например, если установка 16 нисходящих каналов на 4 восходящих является быстрой, то система, работающая 24 x 8, может быть еще быстрее.
Для наглядности предположим, что вы все еще используете кабельный модем DOCSIS 2.x. В этом примере вы будете ограничены только одним каналом загрузки и одним каналом загрузки. Во время пиковых перегрузок это может замедлить ваше сканирование, тогда как с более новым модемом связывания каналов 3.x вы сможете воспользоваться преимуществами нескольких каналов, что приведет к более высокой скорости в эти периоды интенсивного использования.
Итак, подведем итог: хотя вы, как правило, все еще можете использовать свое старое оборудование 2.
x для большинства провайдеров, вы будете ограничивать себя в отношении максимальной скорости, которую вы можете достичь, особенно в часы пиковой активности в вашем регионе.
Какой последний стандарт DOCSIS?
В 2016 году был выпущен DOCSIS 3.1, что принесло с собой еще один значительный скачок в скорости восходящего и нисходящего трафика. Эта итерация довела ограничение до 10 Гбит/с для скорости скачивания и 1 Гбит/с для скорости отдачи. Сегодня уже ведутся работы по разработке новой итерации, обычно именуемой DOCSIS 3.1 Full Duplex. Эта версия, когда она будет выпущена, обеспечит поддержку симметричных скоростей входящего и исходящего трафика 10 Гбит/с, что позволит скорости загрузки «догнать» скорость входящего трафика впервые с момента создания DOCSIS.
Глядя в будущее
По мере того, как время идет вперед, а темпы развития технологий, кажется, только ускоряются, неизбежно, что DOCSIS будет продолжать развиваться, чтобы приспосабливаться к новым услугам, технологиям и требованиям пользователей во всем мире.
Как информированные потребители, наша задача — быть в курсе этих изменений, чтобы определить, какие из них могут принести нам наибольшую пользу. Поскольку видео 4K и UHD становятся все более распространенными, а как беспроводные, так и проводные сети расширяются с точки зрения охвата и удобства, вероятно, будет справедливо предположить, что в ближайшие десятилетия еще предстоит внести множество интересных изменений в спецификации.
A «101» о технологии DOCSIS®: сердце кабельной широкополосной связи
Добро пожаловать в первый выпуск нашей серии CableLabs 101 о наборе передовых технологий, которые играют важную роль на пути к видению кабельной отрасли 10G — новой эры связи, которые коренным образом изменят то, как мы живем, работаем, учимся и играем. Эти технологии работают вместе, чтобы еще больше расширить возможности кабельной гибридной волоконно-коаксиальной (HFC) сети за счет увеличения скорости и пропускной способности соединения, снижения задержки и повышения надежности и безопасности сети, чтобы удовлетворить потребности клиентов кабельного телевидения на многие годы вперед.
Давайте начнем со спецификации DOCSIS, с которой все началось. Без технологии DOCSIS кабельная широкополосная связь выглядела бы совсем иначе.
Что такое DOCSIS?Первоначально выпущенная CableLabs в 1997 году, DOCSIS — или Спецификация интерфейса передачи данных по кабелю — представляет собой технологию, обеспечивающую широкополосный доступ в Интернет через сеть HFC, которая в настоящее время используется сотнями миллионов частных и коммерческих клиентов по всему миру. По сути, это набор спецификаций, который позволяет различным поставщикам кабельной отрасли проектировать совместимые кабельные модемы (часть сетевого оборудования, которое находится дома) и оконечные системы кабельного модема (CMTS — сетевое оборудование, которое находится на узловом сайте кабельного оператора). . CMTS — это головной контроллер трафика, который направляет данные между модемом в доме и Интернетом.
Технология DOCSIS помогла открыть эру широкополосных и «постоянных» подключений к Интернету, породив волну инноваций, которая продолжается и по сей день.
Благодаря технологии DOCSIS интернет-клиенты больше не были вынуждены использовать решения для коммутируемого доступа, которые связывали домашние телефонные линии и, вероятно, вызывали значительный всплеск семейных распрей. Решение DOCSIS изменило все. Он не только обеспечивал «всегда включенное» кабельное соединение (коммутируемое соединение не требовалось!), но и был значительно быстрее, чем коммутируемое соединение. Мы поговорим о скорости соединения, а также о пропускной способности, задержке и других показателях производительности сети, а также о том, как они влияют на вас, чуть позже в этой статье.
Технология DOCSIS определяет способ передачи данных по сети HFC. Чтобы понять, как это работает, нам нужно начать с сети HFC — физической инфраструктуры, которую большинство кабельных компаний используют для обеспечения высокоскоростного подключения к Интернету для своих клиентов. Как следует из названия, сеть HFC состоит из двух частей: оптоволоконной сети и коаксиальной сети.
Сети HFC в основном состоят из оптоволокна, как показано в наших недавних сообщение в блоге . Оставшаяся часть сети HFC представляет собой коаксиальный кабель. Коаксиальная сеть соединяется с волоконно-оптической сетью в «волоконном узле», где (волоконные) оптические сигналы преобразуются в радиочастотные электрические сигналы для передачи по коаксиальной сети в дом абонента. Сеть HFC беспрепятственно передает данные от CMTS к вашему кабельному модему (мы называем это «нисходящим» или «загрузочным» трафиком) или от вашего модема обратно к CMTS («восходящему» или «закачиваемому»). В свою очередь, CMTS подключается к Интернету через набор маршрутизаторов в сети поставщика услуг.
Думайте о сети HFC как о «шоссе», а о данных — как о трафике, движущемся по «полосам» в любом направлении. В нисходящем направлении устройства DOCSIS преобразуют данные из Интернета в сигналы, передаваемые по оптоволоконному участку сети HFC, а затем по коаксиальной сети к вашему модему. В восходящем направлении данные, которые вы загружаете, отправляются обратно вверх по сети на отдельной восходящей «дорожке».
Традиционно на этой «магистрали» было больше полос, предназначенных для нисходящего трафика, чем для восходящего, что соответствует текущим моделям трафика клиентов. Все это скоро изменится с концепцией 10G, которая стремится к симметричным скоростям восходящего и нисходящего потоков.
Технология DOCSIS прошла долгий путь с 1997 года. За прошедшие годы она претерпела несколько итераций, начиная с версий 1.0, 1.1, 2.0 и от 3.0 до 3.1. По мере развития DOCSIS он стал быстрее за счет добавления дополнительных полос в каждом направлении, а также стал более энергоэффективным. Попутно к базовой технологии постоянно добавлялось несколько дополнений. К ним относятся обеспечение более низких задержек, повышенная безопасность трафика и инструменты для повышения надежности сети. В современных кабельных сетях используется технология DOCSIS 3.1, которая обеспечила широкую доступность кабельных широкополосных услуг со скоростью 1 Гбит/с, что позволяет нам легко пользоваться такими услугами, как видео в формате 4K, более быстрая загрузка, бесперебойные онлайн-игры и видеозвонки.
DOCSIS 4.0, выпущенный в марте 2020 г., — еще одна ступенька на пути к концепции 10G. Это в четыре раза увеличит пропускную способность восходящего потока до 6 Гбит/с, чтобы соответствовать изменяющимся схемам трафика данных и открыть двери для еще большего количества гигабитных услуг, таких как инновационные приложения для видеоконференций и многое другое. Оборудование DOCSIS 4.0 все еще находится в процессе разработки, и каждый день наблюдается значительный прогресс в направлении сертификации устройств. После завершения сертификации поставщики кабелей начнут массовое производство оборудования, совместимого с DOCSIS 4.0. С широким распространением технологии DOCSIS 4.0 кабельные операторы смогут предлагать симметричные мультигигабитные широкополосные услуги по своим сетям HFC.
Как эта технология повлияет на меня и мое будущее? Все эти разговоры о скорости соединения, низкой задержке, надежности и других показателях производительности важны для нас, техников, потому что именно так мы измеряем прогресс.
Но это гораздо больше, чем гига-то и гига-то. Эти показатели будут напрямую влиять на ваше будущее реальным и ощутимым образом.
За последние два десятилетия высокоскоростное подключение к Интернету превратилось из малоизвестной технологической новинки в важную часть современной жизни. Теперь мы транслируем видео в формате 4K, сотрудничаем в видеочате, играем в онлайн-игры с людьми по всему миру, ездим на подключенных автомобилях и так далее. Непрерывное совершенствование технологий DOCSIS помогает сделать это возможным за счет увеличения скорости загрузки и выгрузки, снижения задержки или задержки для более беспрепятственного взаимодействия и повышения надежности и безопасности для защиты нашей онлайн-информации.
Технология DOCSIS 4.0 обеспечит симметричные мультигигабитные сервисы, открывая новую волну инноваций в отраслях и приложениях, включая здравоохранение, образование, развлечения, технологии совместной работы, автономные транспортные средства и многие другие. В ближайшем будущем мы увидим передовые службы мониторинга состояния здоровья, иммерсивные приложения для обучения и работы, визуально богатую виртуальную и дополненную реальность, голодеки, вездесущих помощников ИИ и другие революционные инновации, о которых мы еще даже не думали.