Dokąd zmierza DOCSIS?
- Kamil Folga,
- 01.05.2005
Technologia S-CDMA
Jak zaznaczono wcześniej, jednym z największych wyzwań przemysłu CATV jest impulsowy szum w paśmie 5-50 MHz, używanym do transmisji przez kanał zwrotny. Szum i interferencje mogą pochodzić z wielu źródeł, których czasami nie potrafimy kontrolować. Przykładowo, szum od urządzeń elektronicznych jest nieunikniony i tworzy poważne błędy w transmisji kanału zwrotnego. Równie istotnym problemem jest łączenie się różnych źródeł szumu. Istnieje wiele technik minimalizacji efektów szumu w sieci kablowej:
- segmentacja sieci - liczba domów w każdym węźle sieci kablowej może zostać zredukowana;
- zarządzanie ruchem - ograniczanie określonego typu ruchu w przypadku angażowaniu całego pasma dla upstream przez jeden typ aplikacji;
- konserwacja sieci - monitorowanie szumów w poszczególnych węzłach sieci i dostosowywanie infrastruktury w celu zapobiegania źródłom zakłóceń;
- inżynieria sieci - prawidłowe użycie częstotliwości dla kanałów zwrotnych, filtracja sieci.
Budowa ramki S-CDMA
S-CDMA definiuje ramkę (zob. rys.) jako tablicę składającą się z minislotów, zależnych od zestawu kodów oraz interwału rozpraszania (czas pomiędzy rozpraszaniem kolejnych symboli).
W stosunku do wcześniejszych wersji technologii transmisji w kanale zwrotnym S-CDMA zakłada wykorzystanie wysokich modulacji oraz zwiększenie liczby przesyłanych symboli. Inną znaczącą cechą wprowadzoną w modulacji S-CDMA DOCSIS 2.0 jest wprowadzenie korekcji błędów FEC dla warstwy fizycznej. Pozwala to zredukować wpływ szumu białego AWGN. S-CDMA aktualnie używa techniki multipleksacji FDMA/TDMA/S-CDMA. Umożliwia to jednoczesną transmisję modemów pracujących w różnych standardach w obrębie danego CMTS.
TDMA i S-CDMA w jednej domenie MAC
Koegzystencja S-CDMA i TDMA w jednej domenie MAC
A-TDMA ewoluowała z warstwy fizycznej DOCSIS 1.x, która jest oparta na TDMA. S-CDMA posiada parametr umożliwiający włączenie wstecznej kompatybilności z TDMA. Obydwie technologie mogą egzystować w jednej domenie MAC.
Architektura systemu DOCSIS 2.0
Do transmisji w kanale zwrotnym niezbędny jest nadajnik w postaci modemu kablowego oraz odbiornik CMTS. Modem kablowy tworzy sygnał RF, który jest przesyłany przez sieć kablową. Warto wymienić elementy, które zostały dodatkowo wprowadzone do budowy modemu kablowego pracującego w standardzie DOCSIS 2.0:
- udoskonalony dekoder kodu Reed-Solomon;
- zaawansowany framer S-CDMA;
- S-CDMA spreader;
- poprawiony mapper symboli;
- korektor transmisji.
Wsteczna kompatybilność z DOCSIS 1.X
Zjawisko koegzystencji w sieci DOCSIS
Kanał zwrotny w nowej specyfikacji 2.0 działa jednocześnie z modemami działającymi w dowolnej kombinacji trybu TDMA, A-TDMA czy S-CDMA. Olbrzymią zaletą jest jednak możliwość pracy modemów w standardzie DOCSIS 2.0 w tej samej sieci RF, w której pracuje DOCSIS 1.x (koegzystencja), co pozwoli operatorom na elastyczność przechodzenia na sprzęt DOCSIS 2.0.
Zalety wdrożenia kontrolera CMTS w standardzie DOCSIS 2.0 będą zauważalne natychmiast, nawet jeżeli system będzie mieszanką modemów DOCSIS 1.x oraz 2.0. Dla przykładu, ogólna przepustowość systemu zostanie zwiększona, ponieważ transmisja od użytkowników DOCSIS 2.0 będzie zajmowała mniej czasu w kanale zwrotnym niż taka sama transmisja od użytkownika używającego modemu DOCSIS 1.x. Prowadzi to do zwiększenia dostępnej przepustowości dla transmisji DOCSIS 1.x.
Podsumowanie
Jeżeli sieć kablowa ma nadal być atrakcyjna dla użytkowników, należy udoskonalić dostępną technologię w dwukierunkowym przesyle danych. Zestaw standardów DOCSIS 2.0 wprowadza nowe możliwości w zakresie przepustowości i niezawodności.
W początkowym etapie DOCSIS 2.0 wymaga niewielkich zmian w istniejącej infrastrukturze. Kanał dosyłowy praktycznie się nie zmienia. Zmiany w kanale zwrotnym stwarzają możliwość użycia wyższych modulacji (32/62/128QAM), większej szerokości kanału (6,4 MHz) oraz korekcji błędów FEC. Zaoferowanie większej przepustowości oraz odporności na zakłócenia, przy współistnieniu wcześniejszej specyfikacji DOCSIS w sieci, stwarza możliwość bardzo atrakcyjnej migracji z punktu widzenia operatora. DOCSIS 2.0 wspiera efektywniej nowe symetryczne usługi, takie jak VoIP oraz sieci peer-to-peer. To wszystko pozwala na mocne wkroczenie operatorów z nowymi usługami dla domowych użytkowników.
Standard DOCSIS 2.0 jest tym, czego potrzebuje dostawca usług dla uzyskania efektu wydajnej i niezawodnej sieci. Obecnie większość operatorów sieciowych zdaje sobie sprawę ze skali zjawisk powodujących wzrost generowanego ruchu. Użycie sprzętu DOCSIS 2.0 zaspokaja wymagania użytkowników, a jednocześnie stwarza mocne podstawy dla wdrożenia nowych, krytycznych usług transmisji danych.