MODEMUL DE CABLU

MODEMUL DE CABLU

Componenta unui modem

Tunerul

Modulatorul

Demodulatorul

Microprocesorul

MAC-ul

Componenta unui modem

Modemurile de cablu pot fi de doua tipuri: interne si externe. In unele cazuri modemul de cablu poate face parte din set-top cable box, necesitand doar o tastatura si un mouse pentru a se putea realiza accesul la internet. De fapt, daca sistemul de cablu a fost upgradat la cablu digital, set-top boxul va fi capabil sa se conecteze la Internet indiferent daca se primeste sau nu accesul la Internet prin conexiunea CATV (fig. 2.1).

Fig.2.1   

Toate modemurile de cablu contin cateva componente de baza (fig 2.2):

Un tuner

Un demodulator

Un modulator

Un dispozitiv media access control (MAC)

O interfata

Un microprocesor

Fig.2.2 - Modemul de cablu

Modemurile de cablu sunt diferite, dar arhitectura de baza este mai mult sau mai putin ca cea prezentata in figura de mai sus. Componentele majore vor fi prezentate in cele ce urmeaza. Multe alte companii lucreaza in domeniu dar nu sunt atat de cunoscute sau produc componente strict pentru uzul personal.[www 01]

Tuner

Tuner-ul se conecteaza direct la outlet-ul CATV. In mod normal este folosit un tuner cu un diplexor incorporat pentru a distribui atat semnale upstream cat si downstream prin acelasi tuner. Tuner-ul trebuie sa aiba o calitate destul de buna pentru a putea primi semnalele digitale modulate QAM.

Companii ca ALPS, Sharp, Temicsi, Panasonic sunt cele mai bune producatoare de tunere.

Un nou concept de tuner de silicon este in lucru. Acesta este practic un tuner pe un cip, si se asteaptp o scadere apreciabila a costurilor de productie comparative cu modulul unui tuner conventional.

Demodulator

In directia receptionarii semnalul IF este necesar un demodulator. Demodulatorul este de obicei constituit dintr-un convertor A/D, demodulator QAM-64/256, sincronizator MPEG si un corector Reed Solomon al erorilor.

Liderul in productie este Broadcom cu un demodulator cip simplu. Alte companii sunt: Stanford Telecom cu o combinatie de demodulator cu un burst modulator, dar si SGS Thomson VLSI Technologies, LSI Logic si Fujitsu.

Demodulatorul, ca si componenta, este cerut atat intr-un cablu modem cat si intr-un set-top box digital.

Burst modulator

In directia transmiterii, un burst modulator alimenteaza un tuner. Burst modulator-ul face codarea Reed Solomon pentru fiecare burst, modularea QPSK/QAM-16 pe frecventa selectata si conversia D/A.

Semnalul output este alimentat de un driver cu nivele variabile output, astfel incat nivelul semnalului poate fi ajustat sa compenseze pierderile necunoscute de pe cablu.

Burst modulator-ul este unic pentru modemurile de cablu asa ca putine componente sunt valabile aici. Broadcom conduce grupul producatorilor cu Stanford Telecom, Analog Devices, SGS Thomson si altii.

MAC

Un mecanism Media Access Control sta intre partea receptoare si cea transmitatoare. Acesta poate fi implementat in hardware sau poate fi impartit intre hardware si software. MAC-ul poate fi mult mai complex in comparatie cu un MAC Ethernet, si in realitate nici un MAC nu este capabil sa se descurce cu toate functiile de baza fara a avea un microprocesor "help".

Pentru cablurile modem DOCSIS, companiile Broadcom si Libit (acum Texas Instruments) sunt cunoscute ca producatoare a MAC ASIC standard. Connexant are de asemenea pe piata un MAC care se leaga mai mult de software pentru a rezolva diferite functii si se presupune ca-i da mai multa flexibilitate. Alte companii sunt cunoscute ca lucreaza la diferite cipuri MAC atat pentru DOCSIS cat si pentru DVB/DAVIC avand diferite partitii pentru hardware si software.

Cativa producatori de cabluri modem si-au creat chiar propriul MAC incercand sa fie mai competitivi sau sa-si diferentieze produsele.

Interface

Datele care trec prin MAC merg in interfata computerului prin CM, fie ea Ethernet, USB, PCI bus sau oricare alta.

CPU

Microprocesorul nu este aratat explicit in diagrama dar pentru cablurile modem externe un CPU este necesar. Cateva lucrari sunt facute de cablurile modem bazate pe procesari care folosesc procesorul afferent din PC sau MAC pentru a face toate procesarile necesare (sau aproape toate). Este asemanator cu modul in care modemurile telefoniei analog (WinModem) se leaga de procesorul PC pentru a procesa.

Pentru cablurile modem externe avand o interfata Ethernet, Motorola impreuna cu Power PC au creat o serie de microprocesoare foarte populare , dar sunt folosite si altele avand o arhitectura bazata pe RISC.

Tunerul

Tunerul se conecteaza la outlet-ul cablului, cateodata impreuna cu un splitter care separa canalul de date pentru internet de cel de programe CATV. Cata vreme datele de internet vin printr-un canal nefolosit pe cablu, tunerul doar primeste semnalul digital modulat si il redirectioneaza spre demodulator.

In unele cazuri tuner-ul contine un diplexer, care permite acestuia sa foloseasca un set de frecvente, in general cuprinse intre 42-850 MHz, pentru traficul downstream si a unui alt set de frecvente, cuprinse intre 5-42 MHz, pentru datele upstream. Alte sisteme, in special cele care au o capacitate limitata pentru canale, vor folosi tuner-ul modemului de cablu pentru datele downstream si un modem conectat prin dial-up pentru traficul upstream. In ambele cazuri dupa ce tuner-ul primeste un semnal il redirectioneaza spre demodulator. [www 04]

Modulatorul

In modemurile de cablu care folosesc sistemul de cablu pentru traficul upstream, modulatorul este folosit pentru convertirea datelor retelelor de computere digitale in semnale de transmisie in domeniul frecventei radio. Aceasta componenta este numita burst modulator, din cauza iregularitatii traficului dintre utilizator si internet si consista din 3 parti:

- O sectiune pentru inserarea informatiilor folosite la corectarea erorilor la capatul receptor;

-Un modulator QAM ;

-Un convertor digital analogic D/A ;

Demodulatorul

Cele mai multe demodulatoare au 4 functii: Un demodulator QAM preia semnalul frecventei radio care are informatii codate prin variatia atat a amplitudinii cat si a fazei unda si le transforma intr-un semnal simplu care poate fi procesat de un convertor analog sau digital (A/D); [www 04]

Convertorul A/D preia semnalul, care variaza in voltaj, si il transforma intr-o serie digitala de la 1 secunda pana la 0 secunde.

Un modul de corectare a erorilor cerceteaza ca informatiile primite sa fie intr-un standard cunoscut , astfel incat problemele de transmisie sa fie gasite si rezolvate.

Microprocesorul

Rolul microprocesorului depinde intr-o oarecare masura de menirea modemului de cablu de a face parte dintr-o structura mai larga de calculatoare sau de a distribui accesul la internet fara suportul altor calculatoare. Microprocesorului intern ii sunt atribuite multe din functiile MAC-ului. [www 04]

In sistemele in care modemul de cablu este singura unitate necesara pentru accesul la internet, microprocesorul preia si mai multe functii.

MAC-ul

MAC-ul este amplasat pe portiunea din modemul de cablu dintre upstream si downstream si actioneaza ca o interfata, intre portiunile hardware si software, a diferitelor protocoale de retea. Toate dispozitivele retelei contin MAC-uri, dar in unele cazuri task-urile sunt mult mai complexe decat acelea ale unor interfete card de retea.

Din aceste motive, in majoritatea cazurilor unele functii ale MAC-ului vor fi preluate de catre CPU (central processing unit), fie de CPU-ul din modemul de cablu, fie de CPU-ul sistemului utilizatorului.

Caracteristici:

- Calibreaza nivelul TX;

- Calibreaza referinta de timp;

- Aloca frecventa Upstream si rata datelor;

- Aloca slot-urile de timp (lungimea de banda Upstream);

- Ruleaza atat pe modemurile de cablu cat si pe Head-end;

- Foarte asemanator cu un protocol satelit;

Mecanismul MAC este implementat in hardware sau in combinatie de hardware si software. Scopul principal al MAC-ului este sa imparta resursele intr-un mod rezonabil. Atat CMTS-urile cat si modemurile de cablu implementeaza protocoale care sa faca compensarea diferitelor pierderi pe cablu. Este esential ca burst-urile upstream-ului de la toate modemurile de cablu sa fie primite in Head-end la acelasi nivel. Daca 2 modemuri de cablu transmit in acelasi timp, dar unul este mult mai slab ca celalalt, CMTS-ul va receptiona doar semnalul puternic,presupunand ca totul e in ordine. [www 04]