Кратко о DOCSIS или есть ли жизнь в КТВ? Кабельный модем: характеристики, как выбрать и подключить ReadyShare ® USB - готовность к хранению данных и общему доступу к ним

Еще 3-4 года назад кабельный оператор твердо знал, что наилучшим решением для предоставления пакета услуг triple play (телевидение, доступ в Интернет и телефония) является телевизионная кабельная сеть с обратным каналом для передачи данных по технологии DOCSIS. Такую концепцию кабельных сетей поддерживали все без исключения производители оборудования CATV, предоставляя возможность оснащения всего активного распределительного оборудования пассивными или активными модулями обратного канала. В точности следуя такой концепции, в России было построено огромное число больших и малых кабельных сетей. Не во всех построенных сетях обратный канал был реально использован, но потенциальная возможность активизации обратного канала имеется практически у любого кабельного оператора, использующего оборудование таких вендоров, как Teleste, Wisi, Hirschmann, Arcadan, Fuba, C-Cor, Gl, Vector и многих других.

В России существуют примеры вполне успешных коммерческих проектов triple play, выполненных именно по такой технологии, например, в Костроме многие тысячи абонентов кабельной сети Верхневолжского филиала ЦентрТелеком получают не только многопрограммное кабельное телевидение и Интернет, но и услугу телефонной связи, используя кабельные модемы, с телефонными адаптерами. Казалось бы, внедрив пакет услуг triple play (или, что чаще, double play, т.е. без телефонии) на базе в свое время передовой технологии DOCSIS 2.0, кабельный оператор мог бы не один год чувствовать себя на рынке вполне уверенно. Однако в последние 3-4 года ситуация на рынке стремительно меняется, и в новых условиях кабельный оператор, располагающий классической HFC-сетью с обратным каналом, уже явно уступает свои позиции операторам с более высоким технологическим уровнем.

В последнее время уже не только в Москве и других крупных городах России, но и в небольших областных и районных центрах конкуренция на рынке услуг широкополосного доступа предельно обострилась. Если еще несколько лет назад операторам было достаточно своевременно “захватить” наиболее привлекательные территории и географически разделить зоны влияния, то сейчас уже вполне обычной практикой является ситуация, когда сразу несколько мультисервисных операторов работают на одной территории. Более того, крупные компании начинают экспансию либо же скупают региональных игроков, рассчитывая быстрее охватить рынок.

Перечислим кратко важнейшие тенденции на российском рынке услуг широкополосного доступа, которые уже имеют место или ожидаются в самое ближайшее время:

• ужесточение конкуренции даже в небольших населенных пунктах;
• выход на региональные рынки крупных общероссийских игроков;
• массовое укрупнение (объединение, поглощение) операторов;
• значительное увеличение скоростей доступа и качества предоставления услуг;
• появление новых услуг (HDTV, VOD, контент по запросу и т.п.);
• возникновение новых бизнес-моделей, проникновение в телевизионный рекламный рынок продуктов и услуг немассового (целевого) спроса и т.п.

Естественно, что в условиях столь острой конкуренции наилучшие перспективы имеют операторы, предоставляющие абонентам и корпоративным заказчикам самый передовой уровень широкополосного доступа. В связи с возросшими современными требованиями рынка начинается широкое строительство MetroEthernet-сетей, предоставляющих абоненту невиданную ранее скорость доступа 100 Мбит/с, а крупные корпоративные заказчики могут подключиться непосредственно к IP-магистрали, в которой скорости составляют от 1 до 10 Гбит/с. Столь высокие скорости доступа делают возможным предоставление самых разных, ранее недоступных услуг, например, IPTV в формате высокого разрешения сразу для нескольких телевизоров в квартире, сетевые ультрадинамичные игры и многое другое.

Понятно, что мультисервисный оператор, строящий свою сеть “с чистого листа”, имеет сегодня веские причины строить сеть по технологии “Оптика в дом” с параллельной GigabitEthernet-сетью, физически объединенной в общей строительной инфраструктуре с телевизионной сетью, проще говоря, для каждой логической сети выделяется свое волокно в магистральном оптическом кабеле. Но в какой ситуации оказывается сегодня кабельный оператор, уже давно построивший свою широкополосную сеть на основе далеко не устаревших технологий с развитой инфраструктурой и обратным каналом и вложивший в ее строительство немалые средства? Может ли он предоставить абонентам скорость доступа, соизмеримую с предложениями операторов MetroEthernet? Может ли он предоставить новейшие ультрапередовые услуги на базе предельно высокой скорости доступа?

Честно ответив на эти вопросы, мы должны констатировать, что сегодня в условиях столь острой конкуренции и появления новейших передовых услуг доступа кабельный оператор, располагающий для передачи данных технологической базой на основе еще недавно последней версии DOCSIS, т.е. DOCSIS 2.0, уже не может в полной мере отвечать современным требованиям рынка. Используя технологию DOCSIS версии не выше 2.0, развернутую у большинства операторов, невозможно добиться скорости передачи данных более 55 Мбит/с на достаточно большую группу абонентов, а реально на одного пользователя - не более 25 Мбит/с.

Кабельный оператор начинает сегодня остро ощущать, что технология DOCSIS 2.0 ставит ограничения развития дополнительных услуг, а именно скоростного и ультра-скоростного доступа в Интернет, IP-телефонии и т.д. В условиях жесткой конкуренции с операторами MetroEthernet кабельный оператор испытывает все большие трудности, имея в качестве главного аргумента для борьбы за абонента уже не скорость доступа, а более доступные тарифы, т.е. в любом случае снижает свои доходы. Кроме того, сеть HFC требует значительных усилий персонала по доведению ее до нормальных кондиций и поддержанию в работоспособном состоянии в большинстве случаев. Таким образом, кабельный оператор с одной стороны продолжает нести значительные операционные расходы, а с другой стороны, не может сделать адекватное конкурентное предложение.

В сложившейся ситуации у него фактически 2 пути:

1) либо искать все существующие возможности для значительного увеличения скорости доступа, не меняя архитектуры и инфраструктуры сети, то есть максимально использовать немалые, как мы увидим дальше, резервы технологии DOCSIS;

2) либо становиться оператором Ethernet, т.е. строить параллельную сеть Ethernet и эксплуатировать сразу 2 сети, производя значительные капитальные вложения и увеличивая операционные расходы, что резко снижает сегодняшнюю прибыль и отодвигает в будущее срок окупаемости.

Вообще говоря, для оператора CATV вполне логично использовать именно ту технологию, которую придумало сообщество крупных кабельных операторов и производителей телекоммуникационной техники, а именно стандарт DOCSIS. Авторы, честно говоря, никогда не слышали о том, что, например, COMCAST вполне серьезно рассматривал бы вопрос о переходе на MetroEthernet, как, впрочем, никто не слышал о том, что какой-либо крупный Ethernet-провайдер серьезно потеснил даже среднего кабельного или телефонного оператора в Северной Америке. Т.е. в США или, скажем, в Германии использование кабельным оператором другой технологии, кроме DOCSIS, а именно MetroEthernet, PON и т.п., считается противоестественным. Естественным считается подход, когда кабель лежит и используется до тех пор, пока по нему может вполне успешно передаваться широкополосный сигнал.

Также в последнее время операторы все чаще переходят на цифровое телевизионное вещание, при этом используя для предоставления услуг комплексы, никоим образом не взаимодействующие между собой, разве что находящиеся в пределах одной стойки и использующие одну и ту же сеть. Обобщенная схема решения, применяемая операторами в данном случае, представлена на рис. 1.

Рис.1

Итак, как далеко кабельный оператор может отодвинуть технологические ограничения стандарта DOCSIS 2.0? Ответ лежит на поверхности - не так давно, блгодаря усилиям кон­сорциума CableLabs, появился новейший стандарт - DOCSIS 3.0 со своим европейским вариантом EuroDOCSIS 3.0, который, судя по всему, решает все насущные вопросы и, как обычно, не требует строительства новой сети. Более того, все абонентские устройства, уже установленные у абонентов, могут продолжать использоваться с новыми станциями DOCSIS 3.0, хотя и будут работать с ними согласно своей предыдущей версии.

Основное преимущество DOCSIS 3.0 - возможность объединения нескольких частотных каналов, обеспечивая намного более высокие скорости доступа. Объясняя принцип работы нового стандарта, обычно приводят графическую иллюстрацию, показывающую, что при объединении нескольких частотных каналов образуется некое подобие “трубы” намного большего диаметра, чем “труба” отдельного канала. Так, объединение в трубу 4 частотных каналов в downstream позволяет достичь скоростей свыше 200 Мбит/с.

Итак, важнейшие отличия 3-й версии DOCSIS от 2-й заключаются в объединении каналов (channel bonding) downstream и в объединении каналов upstream. Объединение каналов downstream является самой важной особенностью DOCSIS 3.0 и уже сегодня поддерживается рядом производителей кабельных модемов. Уже сегодня можно приобрести пользовательские модемы, поддерживающие объединение, например, 3 каналов downstream, т.е. уже сегодня можно дать абоненту скорость до 150 Мбит/с, см. рис. 2. А это уже что-то. Это именно то, что выбивает козыри из рук конкурентов ка бельного оператора! Кроме того, DOCSIS 3.0 обеспечивает:

Рис. 2.

• расширенные функции multicast;
• поддержку IPv6;
• поддержку улучшенного метода шифрования AES;
• дополнительные функции управления.

Возможности каждой версии DOCSIS по скорости доступа см. в табл. 1.

Также CableLabs внес инновационные изменения в архитектуру CMTS. Теперь в новом стандарте QAM модуляция физически отделена от DOCSIS MAC. Станция CMTS по-прежнему находится между магистралью IP и телематическими службами с одной стороны, и пользовательскими модемами с другой; отличие заключается в том, что физически блок модуляции downstream находится отдельно. Такая концепция названа M-CMTS (modular cable modem termination system), см. рис. 3, и это дает массу преимуществ.

Во-первых, это эффективно снижает стоимость downstream-модуляции. Во-вторых, наконец, можно объединить цифровое вещание с IP через один QAM. Более того, у производителей развязаны руки по внедрению опций DVB-обработки на одной платформе.

В настоящий момент многие производители заявили о том, что они поддерживают новый стандарт, но до сих пор ни один из них не реализовал всех возможностей DOCSIS 3.0, поэтому все реализации называются “preDOCSIS 3.0”. Однако самую главную задачу - предоставление по сравнению с DOCSIS 2.0 многократно более высокой скорости входящего абонентского трафика (от 100 Мбит/с) - станции CMTS в версии preDOCSIS 3.0 успешно решают. Дальнейший upgrade до полной версии 3.0 будет производиться программно. На взгляд авторов, наиболее впечатляющие результаты в части практической реализации систем DOCSIS 3.0 имеют два вендора из США: BigBand Networks и CASA Systems.

Первый вендор - компания Bigband Networks, в отличие от всех остальных вендоров, обеспечивает поддержку нового стандарта на базе своей разработанной под DOCSIS 2.0 Cuda 12000. Благодаря инновационной архитектуре MeshFlow, которая обеспечивает обработку всего трафика не в ядре, а распределенно по модулям станции, что обеспечивает неблокируемость и повышенную надежность и доступность всей системы, новые возможности DOCSIS 3.0 концептуально легко сочетаются с Cuda 12000 и тем самым дают возможность сделать просто upgrade программного обеспечения до DOCSIS 3,0, все имеющиеся интерфейсные модули могут использоваться в M-CMTS и дальше. Особенно повезло тем, кто уже приобрел Cuda 12000 и установил их. Для этих операторов миграция в DOCSIS 3.0 будет наиболее простой и экономически эффективной. Это весьма затруднительно на оборудовании прочих вендоров.

Рис. 3.

Второй вендор - CASA Systems, которая обеспечивает крайне высокую плотность downstream и upstream в одноюнитовом устройстве. В частности, поддерживается такая конфигурация, как 32 ds × 16 us. Такая высокая плотность достигнута благодаря примененным инновационным решениям и высокому инженерному искусству разработчиков. Фактически, на данный момент, это единственный производитель pizza box для DOCSIS 3.0. Выгодно отличает эту платформу то, что она используется и под DOCSIS, и под DVB, и под IPTV. Это настолько универсальное решение, что трудно подобрать ему аналог. Скорее всего, это будет целая стойка с различным телекоммуникационным оборудованием, а также с множеством программных решений. Это решение действительно уникально еще и тем, что операторы, выбирающие путь строительства сетей MetroEthernet, могут использовать такое устройство и в последующем, после полного перехода на Ethernet, в качестве скремблера и модулятора QAM для вещания в DVB. Следует отметить, что, в отличие от многих других, упомянутые два производителя не ограничиваются декларациями о готовности к выпуску CMTS DOCSIS 3.0 в некоем счастливом будущем, а уже реально размещают заказы на производство таких CMTS.

Например, BigBand Networks в настоящее время осуществляет поставку и монтаж модульной головной станции M-CMTS крупному кабельному оператору Multikabel (Голландия), который является первой компанией в мире, практически развертывающей сеть передачи данных, основанную на DOCSIS 3.0. В то же время компания CASA Systems предлагает на рынке готовое к поставке гибкое и эффективное решение, обеспечивающее функционирование DOCSIS, а также QAM-модуляцию совместно с PSI/SI-обработкой, поддержкой CAS Symulcrypt и т.п. на одной компактной платформе размером 1U!!! Благодаря подобному решению оператор может приобретать одну платформу под обе задачи, а также гибко регулировать полосу под услуги по необходимости.

Теперь и реализация IPTV через эту платформу, в т.ч. и через DOCSIS, абсолютно реальна. Это, например, относится к такой услуге, как “видео по запросу”, полоса под которую может быть выделена в QAM. Развертывание платформы M-CMTS дает возможность более эффективно использовать UEQ (universal edge QAM). Для получения новых преимуществ DOCSIS 3.0 необходимо приобрести новый модем. Не каждый пользователь захочет заплатить за это. Легче всего это сделать малому бизнесу, для которого цена вопроса невелика по сравнению с новыми возможностями, в то время как большинство абонентов будут долго взвешивать и размышлять. Тем не менее, данная технология позволяет кабельным операторам двигаться в ногу со временем и более эффективно отбиваться от давления конкурентов. Например, M-CMTS производства BigBand Networks и CMTS С2200 производства CASA Systems позволяют кабельным операторам предлагать на одном шасси скорости доступа свыше 100 Мбит/с абонентам с модемами DOCSIS 3.0 и скорости около 25 Мбит/с тем, у кого модемы текущего поколения.

Развертывание же архитектуры M-CMTS, как начальный этап стратегии движения к DOCSIS 3.0, позволяет кабельным операторам расти по мере потребностей рынка - добавлять емкость и функциональность по наличию спроса.

Таким образом, новый стандарт дает кабельным операторам возможность развивать стандарт DOCSIS, предлагать на его основе высокоскоростной доступ свыше 100 Мбит/с уже сейчас, успешно конкурируя на рынке услуг доступа, предлагать комплекс услуг, требующих широкой полосы, в т.ч. DVB и IPTV на одной и той же платформе, используя гибкую архитектуру M-CMTS. Приобретая сейчас решения на основе предварительного варианта preDOCSIS 3.0, в последующем без замены аппаратной части оператор может перейти к законченному стандарту DOCSIS 3.0, только изменив программное обеспечение. Это позволяет эффективно защитить инвестиции, вложенные в строительство сети HFC.

На наш взгляд, только с появлением третьей версии DOCSIS эта технология сделала по-настоящему сильный рывок вперед, обеспечивающий внедрение новых высокоскоростных услуг, предыдущие версии лишь пытались адаптировать сети КТВ под доступ в Интернет, используя ее ресурсы процентов на 5 так же, как и человек использует мизерную часть возможностей своего мозга. DOCSIS 3.0 позволяет использовать сеть КТВ на полную мощность.

Первая версия стандарта — DOCSIS 1.0, ратифицированная Cable Labs в 99 году, имела достаточно ограниченные возможности. Напомним, DOCSIS – сеть передачи данных, наложенная на HFC сеть.

Первая версия DOCSIS 1.0 имела скорость передачи в обратном канале не более 5 Мбит/с, а возможности управления параметрами услуг ограничивались установкой верхнего и нижнего предела ширины канала, выделяемого одному абоненту, и фиксацией максимального объема единовременно отсылаемых данных. Кроме того, в стандарт была заложена используемая в США полоса 6 МГц, неоптимальная для европейских операторов. Последняя проблема решилось за счет добавления европейских модификаций стандарта, предусматривающих возможность использования полосы 7 и 8 МГц.

Функциональность стандарта расширялась в рамках более поздних версий. В DOCSIS 1.1 появились механизмы QoS, позволяющие, в частности, запускать в сети голосовые услуги. Одновременно была усовершенствована система безопасности и введены некоторые дополнительные механизмы, повышающие эффективность использования полосы. И, наконец, была вдвое расширена полоса обратного канала.

В DOCSIS 2.0 пропускная способность обратного канала стала еще в три раза больше и достигла 30 Мбит/сек. В этой версии были добавлены скоростные схемы QAM модуляции и система мультиплексирования S-CDMA для обратного канала. Пропускная способность прямого канала сохранилась на уровне 47 Мбит/с (55 Мбит/с для версии EuroDOCSIS). В результате сеть DOCSIS стала более пригодной для симметричных услуг. Новые системы мультиплексирования в сочетании с усиленными схемами помехозащиты позволили снизить минимальный требуемый уровень С/N на входе приемника обратного канала с 23 дБ до 12 дБ. В DOCSIS 2.0 появилась также поддержка работы VLAN.

DOCSIS 3.0.

Основная цель разработки этой версии — увеличение пропускной способности каналов DOCSIS.

Эта необходимость продиктована резким ростом приложений P2P, включающих передачу тяжелых файлов с видео, а также планы использования сетей DOCSIS для предоставления Видео-по-Требованию (VOD). Задачу резкого увеличения пропускной способности каналов DOCSIS можно было решить только «экстенсивным» способом, то есть за счет увеличения их ширины. Прежние версии DOCSIS допускают возможность использования нескольких прямых и обратных каналов, количество которых ограничивается только шириной доступного спектра. Но эти каналы работают независимо друг от друга. Это исключает возможность их одновременного использования одним абонентом, не говоря уж об одном приложении. Из-за невозможности гибкого перераспределения нагрузки спектр используется неоптимально, а некоторые «тяжелые» приложения, типа VOD, быстро блокируют канал.

Таким образом, было ясно, что расширение должно производиться за счет расширения самих каналов. Эта задача может быть решена двумя способами Один из них, предложенный Cisco и Broadcom, предусматривает связку на уровне транспортных потоков MPEG-2 TS. MPEG-2 TS — транспортный формат DVB сетей, который иcпользуется, в частности, и для передачи Ethernet пакетов с данными в каналах DOCSIS. Размеры транспортного потока ограничены шириной физического канала кабельной сети, определяемого стандартным частотным планом. Для Америки эта ширина составляет 6 МГц, а для Европы 7 или 8 МГц. Объединение нескольких транспортных потоков в один по существу означало бы расширение полосы одного физического канала, которое повлекло бы за собой пересчет всей сети для соблюдения условий по шумам и интермодуляционным искажениям.

Поэтому CableLabs предпочли второй, вариант предложенный компаниями Arris и Motorola. Он предусматривает сохранение ширины физических каналов, но с возможностью их связки в один логический канал. В этом случае в каждом физическом канале формируется отдельный транспортный поток, но пакеты, относящиеся к одной услуге, могут распределяться по нескольким каналам. При этом варианте несколько менее эффективно используется транспортная полоса, но зато он и менее затратный в плане внедрения.

Стандарт определяет минимальное количество физических каналов, связку которых должно поддерживать оборудование DOCSIS 3.0. И в прямом, и в обратном канале должна поддерживаться связка не менее 4 физических каналов, а IP пакеты, относящиеся к одной услуге, могут произвольно распределяться по всем физическим каналам, включенным в логическое объединение.Такая сеть позволит передавать до 160 Мбит/с в прямом канале (EuroDOCSIS) и до 120 Мбит/с в обратном. Максимальное количество каналов явным образом не ограничено, но для прямого направления введено требование, чтобы все связываемые каналы размещались в полосе 60 МГц. Оно обусловлено сложностями реализации широкополосного приемника в кабельном модеме. Количество прямых каналов, размещаемое в этой полосе, не превышает семи при полосе 8 МГц и десяти при полосе 6 МГц.

Сам частотный отрезок в 60 МГц может располагаться в любом месте наземного диапазона, верхняя граница которого поднята до 1002 МГц. Сдвиг вверх продиктован распространением в США пассивных и активных компонентов распределительной сети, работающих в полосе до 1000 МГц, хотя рабочая полоса основной массы действующих сетей по прежнему ограничена 862 МГц. Других ограничений на частотное размещение каналов стандарт не накладывает, хотя они и могут быть продиктованы состоянием спектра или особенностями модуляторов.

Максимальная полоса одного обратного канала по-прежнему ограничена 6,4 МГц, что позволяет передавать до 30 Мбит/с. Но кабельный модем должен поддерживать возможность одновременной передачи как минимум на 4 каналах. При необходимости выйти в линию с определенным приложением, кабельный модем отправляет запрос CMTS, которая выделяет ему для этой цели слоты в рамках одного или нескольких каналов. Максимальное количество каналов, которыми может оперировать модем, он сообщает CMTS при авторизации.

Вторая особенность DOCSIS 3.0 по сравнению с предшественниками заключается в поддержке IPv6 . Она существенно расширяет диапазон доступных адресов, что может вскоре оказаться полезным целей администрирования, а в перспективе и для назначения абонентам.

Третье нововведение — поддержка многоадресной (multicast) передачи . Вся информация о характеристиках мультикастового трафика находится на CMTS, что позволяет поддерживать расширенные механизмы управления мультикастовой группой.

Кроме того, в новом стандарте появилась возможность привязки мультикастовых услуг не к модему, а к CPE (Сustomer Premises Equipment) , подключенному к локальной сети модема. Для них могут поддерживаться механизмы доставки мультикастового трафика и назначаться определенный QoS. Последняя функция, очевидно, требует соблюдения QoS также и в сети за кабельным модемом.

В стандарте также введен дополнительный механизм приоритезации мультикастового трафика , для этой цели вводится понятие группового сервисного потока (Group Service Flow) который может ссылаться на класс услуги (Service Class Name) в рамках которой реализуется заданный набор механизмов QoS.

В СMTS введена поддержка прокси для TFTP (Trivial File Transfer Protocol) сервера, позволяющая ускорить загрузку конфигурационных файлов при одновременном подключении большого количества модемов.

Важным моментом является повышение безопасности передачи. В DOCSIS 3.0 появилась возможность шифрования трафика модема по AES (Advanced Encryption Standard) алгоритму с применением 128 битных ключей. Расширены сами функции управления безопасностью, введена проверка IP адреса отправителя, появилась возможность безопасной загрузки ПО и ряд других усовершенствований.

Следует также сказать, что расширение функций, и, главное, появление концепции модульной CMTS, о которой речь в следующем параграфе, существенно усложнило систему эксплуатационной поддержки OSS (Operations Support System). Количество MIB-ов, используемых этой системой, работающей на базе протокола SNMP, увеличилось с 1385 (DOCSIS 2.0) до 2130. Причем, в части мониторинга сети обратной совместимости систем не наблюдается.

Модульная CMTS

Одновременно с DOCSIS 3.0 введена концепция модульной CMTS. Основная ее идея заключается в том, что формирование РЧ сигналов выносится из СMTS в отдельное устройство Edge -QAM. Такие устройства существуют не первый год и устанавливаются на границе цифровой транспортной сети IP/Ethernet и сети доступа DVB-C. За M-CMTS Core в этой схеме остаются функции распределения и синхронизации DOCSIS пакетов, классификация пакетов, управление качеством обслуживания и обеспечение безопасности.

Такое разделение в первую очередь связано с тем, что сегмент доступа в современных сетях все больше приближается к абоненту. В случае интегрированной архитектуры CMTS они должны устанавливаться в каждом шлюзе на границе транспортной сети и сегмента доступа, и чем ближе транспорт подходит к абоненту, тем большее количество CMTS придется установить. Модульная архитектура позволяет использовать одну CMTS, размещенную на центральной станции, а на границе транспортной сети устанавливать устройства Edge-QAM. Эти устройства одновременно могут использоваться и для преобразования ТВ потоков. Идея отделения РЧ интерфейсов пока реализована только для прямого канала, приемники потоков обратного канала продолжают быть интегрированы с СMTS , что снижает ценность данного модульного решения. Платой за гибкость архитектуры стало появление дополнительных серверов, координирующих работу разнесенных компонентов.

Структурная схема модульной CMTS показана на рисунке:

Помимо CMTS-Core и Edge-QAM она включает DOCSIS Timing Server, синхронизирующий их совместную работу, а также Edge Resource Manager, координирующий распределение транспортных ресурсов Edge-QAM в соответствии с запросами от сервисных подсистем головной станции.

СMTS-C и Edge-QAM соединяются по каналу GBE c применением специально разработанного для этой цели интерфейса DEPI (Downstream External Physical Interface). Расстояние между ними ограничивается только требованиями DVB /MPEG к величине относительной задержки прохождения пакетов. Для взаимодействия M-CMTS с DOCSIS Timing Server был разработан интерфейс DTI, а для взаимодействия с Edge Resource Manager — интерфейс ERMI.

DOCSIS 3.0 может внедряться и в интегрированные СMTS (I-CMTS), имеющие традиционную архитектуру. Более того, первые внедрения оборудования Pre-DOCSIS 3.0 реализованы как раз на базе традиционной архитектуры.

Спецификации.

Описание характеристик DOCSIS 3.0 собрано в четырех документах и одной техническом отчете, доступных на сайте Cable Labs .

• Спецификация MULPI (Media Access Control and Upper Layer Protocols Interface) определяет порядок связки прямых и обратных каналов, совместимость с адресацией IPv6 и ее сосуществование с IPv4, перенос информации об использовании мультикаста из кабельных модемов в CMTS и стандартизированный механизм обеспечения QoS для мультикастовых сессий.
• В спецификации PHY (Physical Layer Specification) приведена типовая архитектура системы, а также изложены принципы формирования и обработки DOCSIS сигналов.
• В спецификации SEC (Security Specification) определены принципы шифровки и администрирования ключей при закрытии передаваемых данных алгоритмом AES.
• В спецификации OSSI (Operations Support System Interface Specification) в дополнение к связке каналов, IPv6, мультикасту и усиленной безопасности детализируются принципы приема нескольких обратных каналов на один порт, способы модернизации сетевой топологии для внедрения DOCSIS 3.0, а также усовершенствованные методы диагностики, мониторинга качества сигнала, сбор эксплуатационных параметров сети и применение биллинга.
• В техническом отчете MGMT-3 DIFF (DOCSIS3.0 Management Features Differences) резюмируются отличия между системами администрирования сетей DOCSIS 2.0 и DOCSIS 3.0.

Состояние рынка.

Таким образом, стандарт предлагает множество новых функций, разнящихся по степени сложности и неотложности реализации. Так, например, связка прямых каналов реализуется проще, чем связка обратных. Одновременно из-за ассиметричности большинства «тяжелых» приложений, связка прямых каналов сегодня и более актуальна. Поэтому не случайно связка прямых каналов в CMTS-ах была реализована на два года раньше связки обратных.

Для того, чтобы облегчить и ускорить появление на рынке сертифицированных устройств, Cable Labs установил три этапа квалификации СMTS с поддержкой DOCSIS 3.0. В зависимости от степени полноты они получили название золотой, серебряной и бронзовой. Золотая, то есть полная сертификация присваивается CMTS, удовлетворяющей всем требованиям спецификации. Полный перечень требований двух нижних уровней предоставляется только производителям сертифицируемого оборудования, но, судя по пресс-релизам от Cable Labs, бронзовая квалификация присваивается оборудованию, если оно обеспечивает связку 4 каналов в прямом направлении, а серебряная, если дополнительно к этому оно умеет связывать обратные каналы, поддерживает AES шифровку и адресацию IPv6.

За 56 волну сертификации, прошедшую в декабре 2007 года, полную сертификацию не получило ни одно устройство. Бронзовую квалификацию получили СMTS Arris C4 и Cisco uBR10012, а серебряную — CMTS Casa Systems C 2200 . В ближайшие дни должны стать известны результаты следующей, 57 волны сертификации.

Что же касается модемов, то для них предусмотрена только полная сертификация, которая требует их проверки совместно с полностью квалифицированной СMTS. Поэтому пока сертифицированных моделей нет и появление их в 57 волну маловероятно. Сейчас производители предлагают модемы, совместимые с их собственными моделями CMTS. Так в конце февраля Motorola анонсировала новую линейку кабельных модемов Surf Board DOCSIS 3.0 работающих в совместно с BSR 64000, а Arris и Cisco, чьи CMTS получили бронзовую квалификацию, предлагают модемы формата «2.0В» поддерживающие связку прямых каналов.

Внедрение.

В США, на родине стандарта, операторы не торопятся коммерчески внедрять данные решения, ограничиваясь лабораторными тестами и маломасштабными полевыми испытаниями. В тоже время на других рынках уже имеются случаи внедрения систем DOCSIS с поддержкой связки каналов. Так в сингапурской сети Starhub реализована система pre-DOCSIS 3.0 со связкой трех каналов, допускающих передачу потоков до 100 Мбит/с, с использованием СMTS и абонентских модемов Motorola . А в канадской сети Videotron запущена система также со связкой трех каналов.

Масштабируемая модель 5354 сертифицирован по кабельным каналам, а также сертифицирован по Comcast, Time Warner Cable и другим ведущим поставщикам кабельных услуг. Он использует чипсет Broadcom BCM3383G и оснащен полным диапазоном захвата Broadcom (FBC) . ФБСПозволяет модему использовать любую нисходящую частоту без ограничений на соседний канал или определенных окон полосы пропускания захвата.

Масштабируемая модель 5354 интегрирует N300 беспроводной-n маршрутизатор, который имеет два внутренних антенн, 4 камеры GigE LAN портов и 2 USB порта для сетевого кабеля имя для хранения. Настройка пользователя проста и включает в себя быструю и безопасную беспроводную настройку с использованием уникальных настроек безопасности, показанных на нижней этикетке. Беспроводной Wi-Fi совместим с высокой пропускной способностью и широким диапазоном. Четыре порта GigE LAN обеспечивают проводное подключение к компьютерам, телевизорам, адаптерам HomePlug, адаптерам MoCA и другим устройствам. Два порта USB позволяют пользователям подключать USB флешка или жесткий диск для сетевого адресованного хранения (NAS) и/или потокового носителя с поддержкой DLNA.

Маршрутизатор также оснащен мощным брандмауэром безопасности, родительским контролем и поддержкой до 253 клиентских устройств. Беспроводные функции включают расширенную беспроводную безопасность, WDS для расширения беспроводного диапазона с использованием ретрансляторов и WPS для легкой беспроводной настройки.

Модель 5354 Поддержка удаленного подключения к IPv4 и IPv6.

Интеграция кабельного модема с маршрутизатором позволяет экономить рабочее пространство, упрощает настройку, уменьшает засорение кабеля и устраняет точки сбоя, создаваемые проводными соединениями между отдельными устройствами. Этот продукт разработан и создан для высокой производительности сегодня и на долгие годы. Он имеет Один год гарантии и качественная техническая поддержка от Соединенные Штаты Америки Zoom Telephonics, лидер в сфере коммуникационных товары более 37 лет.

Обратите внимание, что продажа данного продукта ограничена использованием операторами кабельных услуг в собственных кабельных сетях. Упаковка в простой коричневой коробке с надписью «не для перепродажи».

Особенности модели 5354 включают:

• DOCSIS 3,0/2,0/1,1 производительность с CableLabs, Comcast и Time Warner Cable Сертификация

• До 8 нисходящих каналов и 4 восходящих канала, с широкополосным захватом

• Обеспечивает общий высокоскоростной Интернет через кабель:

Wi-Fi Совместимые беспроводные устройства 802.11n, g и b

Устройства с портом Ethernet, включая компьютеры и игровые станции

• Простая настройка и управление с уникальными настройками безопасности на этикетке, универсальным подключением и воспроизведением (UPnP), настройкой беспроводной безопасности WPS и управлением на основе браузера

• Четыре порта Ethernet 10/100/1000 (гигабит)

• Два порта USB для сетевого хранилища с поддержкой DLNA для медиа-серверов

• Включает Расширенный брандмауэр и беспроводную безопасность

• Один год гарантии и поддержка от Zoom, лидера в сфере связи в США с 1977 года

Технические характеристики

Рабочие параметры:

Нисходящий Восходящий

Скорость передачи данных: До 343 Мбит/с (8 каналов) До 123 Мбит/с (4 канала)

Частота:

Модуляции: 64 или 256 QAM

Рабочий диапазон уровня: От-15 до + 15 дБмВ

8 до + 58 дБмВ (QPSK)

Индикаторы статуса:

Ethernet LAN интерфейс:

Интерфейс USB:

Беспроводная связь:

Сетевые решения:

IPv4 и IPv6

Режим маршрутизатора:

Динамический DNS

Сервер DHCP и клиент

Моста

RIP V1 и V2

Управление:

SNMP v1, v2, v3

Безопасность:

Родительский контроль

Защита от атак

Фильтрация IP/MAC/портов

Отказ в обслуживании

Wi-Fi беспроводной сети:

2 передачи/приема, MIMO

802.1x аутентификацию

8 SSID

Мощность передачи: 20 дБм

Размер:

Вес упаковки:

1,25 фунтов (57 кг)

Адаптер питания:

110 В/220 В переменного тока

12 вольт 2 ампер выход

Рабочая температура:

От 0 °C до 50 °C

Системные требования:

Должен быть порт Ethernet.

Любой велосипедной поездке.

Гарантия:

Один год

Посылка в комплект входит:

Мощность куб

Подставка

Кабель Ethernet

Быстрый старт флаер

Технические характеристики

Сервисный интерфейс кабельного модема:

F-тип гнездо 75 Ω (стандартный коаксиальный разъем)

Рабочие параметры:

Нисходящий Восходящий

Скорость передачи данных: До 343 Мбит/с (8 каналов) До 123 Мбит/с (4 канала)

Частота: От 88 до 1002 МГц (от края до края) От 5 до 42 МГц (от края до края)

Модуляции: 64 или 256 QAM QPSK и 8, 16, 32, 64, 128, 256 QAM

Канала связи: До 8 каналов До 4 каналов

Рабочий диапазон уровня: От-15 до + 15 дБмВ A-TDMA: от + 8 до + 54 дБмВ (32QAM, 64QAM)

8 до + 58 дБмВ (QPSK)

S-CDMA: от + 8 до + 53 дБмВ (все модуляции)

Индикаторы статуса:

Питание, нисходящее звено, восходящее звено, онлайн состояние, беспроводное звено, WPS, 4 Ethernet LAN, 2 USB порта

Ethernet LAN интерфейс:

4 X RJ-45 10/100/1000 Мбит/с Ethernet, с авто-MDI/MDX

Интерфейс USB:

2 X USB 2,0 с UPnP и поддержкой DNLA медиа-серверов и сетевого хранилища

Беспроводная связь:

802.11n/g/b, 2X2 MIMO (несколько входных нескольких выходов)

Сетевые решения:

IPv4 и IPv6

Режим маршрутизатора:

Динамический DNS

Сервер DHCP и клиент

NAT (перевод сетевого адреса)

Моста

Фрагментация и Повторная сборка IP

NTP (протокол сетевого времени)

Поддержка передачи портов/DMZ

RIP V1 и V2

Поддержка до 253 клиентских устройств

Поддержка качества обслуживания (QoS)

Управление:

SNMP v1, v2, v3

Поддержка удаленного обновления прошивки

Универсальное подключение и воспроизведение

Безопасность:

Уникальные заводские настройки безопасности на этикетке для каждого устройства

Контроль состояния пакетов (SPI)

VPN сквозной: PPTP, IPsec туннель

Родительский контроль

Защита от атак

Управление системой с защитой паролем

Фильтрация IP/MAC/портов

Отказ в обслуживании

Фильтрация беспроводных mac-адресов

Поддерживает отображение времени в исходных условиях Шифрование (BPI) Управление

Универсальное подключение и воспроизведение (UPnP)

Журнал диагностики управления кабелем

Wi-Fi беспроводной сети:

Соответствует стандартам IEEE 802.11n, g и b

Беспроводная скорость передачи данных до 300 Мбит/с *

2 передачи/приема, MIMO

Диапазон частот 2,4 ГГц-2,484 ГГц, диапазон ISM

Беспроводная распределительная система (WDS)

Беспроводное мультимедиа (WMM/WME)

64/128 бит проводной эквивалентности конфиденциальности (WEP) с передачей фразы

Защищенный доступ по протоколу Wi-Fi (WPA2, WPA) с предварительный общий ключ

Безопасность с защитой Wi-Fi (WPS)

802.1x аутентификацию

8 SSID

Беспроводное качество обслуживания

Мощность передачи: 20 дБм

Две внешние антенны регулируемого положения (2 dBi)

Размер:

9,5 "в ширину x 6,5" x 1,25 "(24,1x16,5x3,2 см)

Вес упаковки:

1,25 фунтов (57 кг)

Адаптер питания:

110 В/220 В переменного тока Вход 50/60 Гц в адаптер питания

12 вольт 2 ампер выход

Рабочая температура:

От 0 °C до 50 °C

Системные требования:

Кабельный модем должен быть подключен к сервису кабельного модема, который использует любой из

Стандарты DOCSIS-3,0, 2,0 или 1,1.

Непосредственно подключенные устройства, такие как компьютеры, переключатели и адаптеры для домашних подключений,

Должен быть порт Ethernet.

. Устройства, подключенные по беспроводной сети, должны иметь беспроводные-N, беспроводные-G или беспроводные-B (Wi-Fi)

Любой велосипедной поездке.

Гарантия:

Один год

Сертификаты: Сертификаты безопасности игрушек

UL 60950-1 Сертификация безопасности BV, FCC части 15B и 15C, кабели, комкаст, время Warner кабель

Посылка в комплект входит:

Кабельный модем DOCSIS 3,0/2,0/1,1

Мощность куб

Подставка

Кабель Ethernet

Быстрый старт флаер

Произведено в континентальном Китае с дополнительными тестами контроля качества в Северной Америке.

• Самый быстрый модем-роутер из доступных с сетью AC1900 WiFi - скорости до 1,9 Гбит/с
• Мощный комбинированный процессор 1,6 ГГц повышает производительность для игр и потоковой передачи данных
• Два в одном - комбинированный кабельный модем и WiFi-роутер
• Без платы за аренду оборудования - экономия до 120 долл. в год*
• Один из лучших кабельных модемов-роутеров для Comcast XFINITY ® Blast, Comcast XFINITY ® Extreme или Time Warner Cable ® Maxx
• Связка каналов 24x8 позволяет использовать скорость загрузки до 960 Мбит/с‡

Связка каналов

Во время часов пик трафик в канале информации может стать более медленным и перегруженным, то же самое и для интернет-сети. Поставщики кабельной интернет-сети используют каналы данных для предоставления интернет-подключения в домах. Эти каналы, как полосы на дороге, во время часов пик могут стать перегруженными, а доступ в Интернет замедлиться. Однако, большее количество каналов в модеме-роутере похоже на широкую дорогу с большим количеством полос. Чем больше каналов, тем выше скорость. Кабельный модем-роутер Nighthawk WiFi поддерживает 24 канала входящего трафика, эти характеристики лидируют в отрасли. Поэтому расслабьтесь и наслаждайтесь сверхвысокой и надежной скоростью интернет-сети во время часов пик.

Наивысшая производительность в двух диапазонах

Если вам требуется высочайшая скорость от кабельного провайдера, вам нужен модем-роутер, который одобрен вашим провайдером для обработки больших объемов данных. Идеально подходящий для самых быстрых кабельных интернет-служб, таких как тарифные планы Comcast XFINITY ® Blast/Extreme и Time Warner Cable ® Maxx, кабельный модем-роутер Nighthawk AC1900 WiFi одобрен и обеспечивает лучшую в своем классе производительность со скоростью до 1,9 Гбит/с, впервые со связкой каналов 24x8 и мощным комбинированным процессором 1,6 ГГц. Получите сверхскоростной Интернет и экономьте до 120 долл. в год на арендной плате благодаря этому кабельному модему-роутеру 2-в-1.

Технология и функции

Кабельный модем-роутер Nighthawk AC1900 WiFi оснащен технологиями и функциями для игр и потоковой передачи данных без страха потери соединения или замедления скорости. Nighthawk имеет комбинированный процессор 1,6 ГГц, 4 гигабитных LAN-порта Ethernet и USB-порт. Благодаря связке-каналов 24x8 можно поддерживать скорость подключения даже во время самых загруженных часов работы, а такие технологии, как технология направленного луча (Beamforming+), улучшают зону покрытия и надежность для свободного перемещения и поддержки непрерывного подключения.

ReadyShare ® USB - готовность к хранению данных и общему доступу к ним

ReadySHARE ® USB обеспечивает широкий спектр удобных функций, например, доступ к хранилищам данных по USB и потоковая передача мультимедиа. Подключите USB-устройство хранения данных к USB-порту и наслаждайтесь высокоскоростным доступом по сети WiFi. Благодаря ReadySHARE USB можно играть, смотреть, слушать и открывать доступ к видео, фотографиям и музыкальным файлам на телевизорах, игровых приставках и медиаплеерах.

Улучшенные процессоры

Что можно сделать с большей скоростью? С большей мощностью? Роутер Nighthawk C7000, оснащенный комбинированным процессором с частотой 1,6 ГГц, обеспечивает пользователей более быстрым подключением по WiFi, а также более высокими скоростями проводных соединений, доступа по USB и обмена данными между WAN и LAN. Это означает повышение общего уровня сетевых скоростей, как никогда раньше. Поэтому можете смело брать устройство на тестирование к себе домой, вам понравится!

Скорость 802.11ac

Получите больше возможностей сети WiFi для домашней сети. Наслаждайтесь сверхскоростной передачей данных по сети WiFi без задержек - до 1,9 Гбит/с.

Покрытие WiFi

Дома и квартиры, как известно, бывают разных планировок и размеров. Кабельный модем-роутер Nighthawk AC1900 WiFi обеспечивает тот самый уровень WiFi-покрытия, когда не имеет значения, из какой части дома/квартиры вы подключаетесь к сети.

Надежность

Нет ничего более неприятного, чем потеря подключения. Расширенные функции кабельного модема-роутера Nighthawk и лучшие в своем классе технологии WiFi уменьшают влияние помех и обеспечивают более надежное подключение.

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, начинаем срывать покровы 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.

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 ;)
3. CMTS… бывают разные черные, белые грязные с кратким перечнем производителей можно ознакомится Для совсем несведущих это (очень грубо) такой большой и дорогой модем к которому линкуются абонентские модемы.
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 . 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. Радует наличие всеобъемлющей документации, которое шло в комплекте со всеми попадавшими ко мне в руки дивайсами – думаю по ней должно быть все более-менее понятно для людей знакомых с cisco-like интерфейсом и общей теорией настройки сетевых устройств.

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
Который нужен нам для генерации бинарных конфигов для DOCSIS-совместимых модемов как гласит pkg-descr.

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 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
{
UsServiceFlowRef 200;
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 типа
Cable 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