مودم کابلی چطور عمل می کند ؟

در برخی از کشورها،سالیان متمادی است که مردم از تلویزیون های کابلی استفاده می نمایند. تنوع شبکه های تلویزیونی و کیفیت تصاویر از مهمترین دلایل گرایش مردم به تلویزیون های کابلی است . مشترکین تلویزیون های کابلی دارای یک گزینه مناسب جهت اتصال به اینترنت می باشند : مودم های کابلی . مودم های کابلی با تکنولوژی DSL رقابت می نمایند.

مبانی مودم های کابلی

هر یک از سیگنال های تلویزیون در تلویزیون های کابلی دارای کانالی به اندازه ۶ مگاهرتز ( شش میلیون سیکل در ثانیه ) است. کابل های کواکسیال استفاده شده در تلویزیون های کابلی قادر به حمل صدها سیگنال مگاهرتزی می باشند. در سیستم تلویزیون های کابلی ، سیگنال های مربوط به هر کانال، پهنای باندی به اندازه ۶ مگاهرتز را اشغال می نمایند. در اغلب سیستم های فوق صرفا” از کابل کواکسیال استفاده می گردد. در سایر سیستم ها از فیبر نوری استفاده می گردد. ارسال سیگنا لها از طریق فیبر تا نزدیکترین ناحیه و یا محل ، انجام و در ادامه سیگنالهای مورد نظر با استفاده از کابل های کواکسیال به منزل مشترکین انتقال داده می شوند.

شرکت هائی که امکان دستیابی به اینترنت را از طریق کابل فراهم می نمایند ، قادر به ارسال اطلاعات و داده های اینترنت ازطریق کابل خواهند بود. علت این امر برخورد مودم های کابلی با داده ها بصورت downsteam است. ( اطلاعات از اینترنت برای هر کامپیوتر و از طریق یک کانال ۶ مگاهرتزی ارسال می گردد ) در زمان ارسال اطلاعات توسط کاربران ، هر یک از کاربران به پهنای باند بمراتب کمتری ( دو مگاهرتز) نیاز خواهند داشت. بمنظور ارسال اطلاعات و دریافت اطلاعات کاربران از طریق مودم های کابلی به دو دستگاه خاص نیاز است : یک مودم کابلی( در محل مشترک )و یک “سیستم توقف مودم کابلی” CMTS)Cable Modem termination system) در محل شرکت ارائه دهنده خدمات .

اجزای یک مودم کابلی

مودم های کابلی می توانند از نوع داخلی (Internal) و یا خارجی (External) باشند. مودم های کابلی دارای اجزای اساسی زیر می باشند :

• یک Tuner

• یک Demodulator

• یک Modulator

• یک دستگاه MAC)media access control)

• یک ریزپردازنده

در ادامه هر یک از اجزای فوق تشریح می گردد.

Tuner
tuner به کابل مربوطه متصل خواهد شد. در برخی حالات از یک Splitter ( تقسیم کننده ) بمنظور نفکیک کانال داده اینترنت از کانال های تلویزیونی استفاده می گردد. tuner سیگنال های مدوله شده دیجیتال را دریافت و آنها را در اختیار demodulator قرار می دهد. در برخی حالات tuner از یک diplexer استفاده می نماید. diplexer ، امکان استفاده tuner از یک مجموعه فرکانس ها ( معمولا” بین ۴۲ و ۸۵۰ مگا هرتز ) برای ترافیک downstream و مجموعه دیگر از فرکانس ها ( معمولا” ۵ و ۴۲ مگاهرتز ) را برای ترافیک upstream فراهم می نماید. در برخی از سیستم ها ( در اغلب سیستم هائی که دارای محدودیت ظرفیت برای کانال می باشند ) ، از tuner مودم کابلی برای داده های Downstream و از یک مودم معمولی (Dial-Up) برای ترافیک upstream استفاده می گردد. در هر یک از موارد فوق ، tuner پس از دریافت سیگنال ، آن را برای یک demodulator ارسال خواهد کرد.

Demodulator
اکثر demodulator ها ، چهار عملیات اساسی را انجام می دهند . یک سیگنال رادیوئی ( حاوی اطلاعات رمز شده با تغییر amplitude و phase) را بعنوان ورودی گرفته و آن را به یک سیگنال ساده قابل پردازش توسط یک “مبدل آنالوگ به دیجیتال ” ، تبدیل می نماید. مبدل مربوطه پس از دریافت سیگنال ( ولتاژ آن متغیر است ) ، آن را به مجموعه ای از صفر و یک تبدیل می نماید. در فرآیند فوق از یک ماژول تصحیح کننده خطاء ، بمنظور بررسی صحت اطلاعات دریافت شده استفاده خواهد شد. بدین ترتیب در صورت بروز خطاء در ارسال اطلاعات ، امکان تشخیص و برخورد با آنان وجود خواهد داشت .

Modulator
در مودم های کابلی که از سیستم کابل برای ترافیک upstream استفاده می نمایند،از یک modulator بمنظور تبدیل داده های دیجیتال به سیگنا ل های رادیوئی برای انتقال اطلاعات استفاده می شود. عنصر فوق از سه بخش مجزا تشکیل شده است :

• یک بخش بمنظور درج اطلاعات استفاده شده برای تصحیح خطاء

• یک QAM modulator

• یک مبدل دیجیتال به آنالوگ

MAC
MAC بین بخش های Downstream و Upstream یک مودم کابلی قرار گرفته و بعنوان یک اینترفیس بین بخش های نرم افزاری و سخت افزاری ، پروتکل های متفاوت شبکه ها عمل می نماید. تمام دستگاههای شبکه دارای MAC می باشند. در مودم های کابلی با توجه به پیچیدگی موجود، سعی می گردد که برخی از عملیات مربوط به MAC توسط پردازنده اصلی مودم کابلی صورت پذیرد.

ریزپردازنده
عملکرد ریزپردازنده بستگی به نوع انتظارات مربوطه از مودم های کابلی و نحوه تامین انتظارات دارد.در برخی موارد مودم کابلی خود بعنوان بخشی از یک سیستم کامپیوتری بزرگ بوده و یا ممکن است دستیابی به اینترنت بدون وساطت عناصر دیگر ، مستقیما” توسط مودم کابلی انجام گردد.

CMTS)Cable Modem termination system)
عملکرد CMTS در مودم های کابلی ( تجهیزات نصب شده در شرکت ارائه دهنده خدمات فوق ) ، مشابه DSLAM در DSL است . CMTS ، ترافیک مجموعه ای از مشترکین را اخذ و پس از استقرار در یک کانال ، آنها را برای مرکز ارائه دهنده خدمات اینترنت (ISP) ارسال می دارد. اطلاعات ارسال شده توسط ISP برای تمام مشترکین فرستاده خواهد شد. ( نظیر شبکه های اترنت ) . تشخیص اینکه اطلاعات ارسالی مربوط به کدامیک از مشترکین است برعهده تجهیزات استفاده شده در محل مشتری است . اطلاعاتی که توسط مشترکین برای CMTS ارسال می گردد ،توسط سایر مشترکین قابل مشاهده نخواهد بود. پهنای باند مربوطه برای ارسال اطلاعات مشترکین به مجموعه ای از واحدهای زمانی ( بر حسب میلی ثانیه ) تقسیم و هر یک از کاربران قادر به استفاده از پهنای باند فوق در یک مقطع زمانی پیوسته خواهند بود.
یک CMTS قادر به ارسال اطلاعات ۱.۰۰۰ کاربر اینترنت از طریق یک کانال ۶ مگاهرتزی است . هر کانال قادر به ارسال ۳۰ تا ۴۰ مگابیت در ثانیه است . بدین ترتیب کاربران دارای سرعت و کارآئی بمراتب بیشتر نسبت به مودم های معمولی می باشند.
در صورتیکه کاربری با استفاده از مودم کابلی به اینترنت متصل گردد ( صرفا” کاربر فوق در لحظه مورد نظر به اینترنت متصل است ) ، تمام پهنای باند موجود به وی اختصاص داده خواهد شد . بموازات ورود سایر کاربران به شبکه و یا انجام عملیات سنگین توسط برخی از کاربران ، سرعت و کارآئی هر یک از کاربران بمنظور دستیابی به اطلاعات افت خواهد کرد ( پهنای باند بصورت مشترک بین تمام کاربران و بر اساس یک الگوریتم زمانبندی خاص اختصاص داده می شود ) در چنین مواردی ، شرکت های ارائه دهنده خدمات مودم کابلی می بایست یک کانال جدید را اضافه و با توزیع مناسب کاربران بر روی هر یک از کانال های موجود ، قادر به برطرف نمودن مشکل سرعت و کارآئی کاربران و مشترکین خود می باشند. کارآئی دستیابی به اینترنت با استفاده از مودم های کابلی بر خلاف خطوط ADSL ، به مسافت موجود بین مشترک و شرکت ارائه دهنده خدمات ، بستگی ندارد.