1. Телекоммуникационные
технологии
Тема 22. Сети доступа.
Кабельные модемы. Технология
DOCSIS

2. Кабельные модемы
Широкополосная сеть доступа
Передача цифровой информации
Использование сетей CaTV
Передача совместно с трафиком CaTV
Занятие неиспользуемых каналов
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 2

3. Технология DOCSIS
Data Over Cable Service Interface Specification
Cable Labs, 1997
Стандартизация - ITU-T (J)
Технология кабельных модемов
Работа в HFC сетях CaTV
Инфраструктура ядра сети – FiberOptics
Абонентские окончания – CoAxial
Разделение среды передачи в одном домене (TDMA, SCDMA)
Дуплексные каналы (FDM)
~ уровни 1,2 OSI + параметры передачи трафика IP
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 3

4. DOCSIS – область
применения
Использование инфраструктуры гибридных
оптико-коаксиальных сетей CaTV (HFC) для
организации асимметричного дуплексного
абонентского широкополосного доступа к
глобальным сетям
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 4

5. Coaxial CaTV vs. HFC
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 5

6. Международные стандарты
телевещания
NTSC (National Television Systems Committee)
ATSC (2009 — Advanced TSC)
6МГц/канал
PAL (Phase Alternating Line)
SECAM (Systeme Electronique Coleur Avec Memorie)
DVB-T (Digital Video Broadcasting - Terrestrial)
8МГц/канал
DOCSIS – использование с NTSC/ATSC
EuroDOCSIS – использование с PAL/SECAM
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 6

7. DOCSIS – использование полосы
частот
ТВ - каналы
Одновременная передача каналов CaTV и данных
Нисходящая полоса – целый канал (~6 / 8 МГц)
Восходящая полоса
DOCSIS 1.0 / 1.1 – часть канала (200, 400, 800, 1600, 3200 КГц)
DOCSIS 2.0 / 3.0 – целый канал
В разных регионах – разные границы частотных
диапазонов
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 7

8. DOCSIS – проблемы PHY
Минимальные требования
Соотношение сигнал/шум (дБ)
Амплитудные колебания (дБ/МГц)
Снижение качества линии
Затухание в кабеле (расстояние / разветвления)
Интерференция (видеосигнал – раздвоение изображения)
Внешние шумы и импульсные помехи (искрение)
Нетерминированные абонентские окончания (75)
Отраженные сигналы
Прием радио-сигналов
В восходящих каналах проблем больше!
Аддитивная природа шумов
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 8

9. DOCSIS - используемые методы
модуляции
Нисходящий канал
QAM-64
QAM-256
DOCSIS 3 – агрегирование каналов
Восходящий канал
DOCSIS 1.0 / 1.1
QPSK
QAM-8(16)
DOCSIS 2.0 / 3.0
+ QAM-32, 64, 128
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 9

10. DOCSIS – пропускная
способность
DOCSIS Mod Speed Mod (up) Speed Standard
(down) (down) (up)
1.0, 1.1 QAM64 / 30.3 / QPSK / 5.1 / J.112
QAM256 42.88 QAM16 10.24 Annex B,
1997, 1999
Euro QAM64 / 41.7 / QPSK / 5.1 / J.112
QAM256 57.2 QAM16 10.24 1997, 1999
2.0 QAM256 42.88 32, 64, 128 30.72 J.122,
TCM QAM 2001
3.0 N* >171 N* >122 J.222,
QAM256 QAM128 2006
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 10

11. Сеть на основе DOCSIS
CM – Cable Modem
CMTS –
Cable Modem
Termination System
Спб
Red Net
Катрина
Мультинекс
ТКТ
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 11

12. DOCSIS — CM & CMTS
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 12

13. DOCSIS – MAC-домены и
разделение среды
MAC-домен
Один источник нисходящего сигнала
Несколько источников восходящего сигнала
Аналог «домена коллизий» Ethernet
Разделение среды
Нисходящий канал
TDM
Восходящий канал
TDMA
резервирование окон передачи по запросу
выделение окон передачи в соответствии с QoS
Sycnchronous CDMA (DOCSIS 2.0, 3.0)
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 13

14. DOCSIS – формат кадров и
адресация
Физический уровень
Фреймы (слоты) TDMA / SCDMA
Канальный уровень
Используются фреймы MPEG
Инкапсуляция IP в MPEG
188-байтные фреймы (4 байта - заголовок)
Адресация
MAC – 48бит
SID (Service ID, 13бит) – модем внутри домена
Можно до ~8100 модемов, но обычно не более 800
SFID (Service Flow ID) – для идентификации отдельных
потоков (поддержка QoS)
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 14

15. DOCSIS – инициализация модемов
(IP)
Сканирование частоты
Определение используемого нисходящего канала
Получение дескрипторов восходящего
канала (UCD)
Ранжирование мощности
Использование серверов конфигурации
DHCP
Получение параметров IP-сети
Time Server
Синхронизация времени в сети
TFTP
Получение файла конфигурации модема
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 15

16. DOCSIS – проблемы
безопасности
Прослушивание трафика
Аппаратное шифрование данных (DES, 56бит / AES 128бит)
Использование двухуровневой схемы временных сеансовых
ключей (KEK & TEK – key & traffic)
Незаконное подключение
Использование БД MAC-IP в CMTS
Клонирование модемов (MAC-адресов)
Использование встроенных цифровых подписей
Отключение дублированных MAC-адресов
Подделка/похищение файлов конфигурации
Использование скрытых строк аутентификации и CRC
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 16

17. ?
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 17