مودم کابلی چطور عمل می کند ؟

در برخی از کشورها،ساليان متمادی است که مردم از تلويزيون های کابلی استفاده می نمايند. تنوع شبکه های تلويزيونی و کيفيت تصاوير از مهمترين دلايل گرايش مردم به تلويزيون های کابلی است . مشترکين تلويزيون های کابلی دارای يک گزينه مناسب جهت اتصال به اينترنت می باشند : مودم های کابلی . مودم های کابلی با تکنولوژی DSL رقابت می نمايند.

مبانی مودم های کابلی

هر يک از سيگنال های تلويزيون در تلويزيون های کابلی دارای کانالی به اندازه 6 مگاهرتز ( شش ميليون سيکل در ثانيه ) است. کابل های کواکسيال استفاده شده در تلويزيون های کابلی قادر به حمل صدها سيگنال مگاهرتزی می باشند. در سيستم تلويزيون های کابلی ، سيگنال های مربوط به هر کانال، پهنای باندی به اندازه 6 مگاهرتز را اشغال می نمايند. در اغلب سيستم های فوق صرفا” از کابل کواکسيال استفاده می گردد. در ساير سيستم ها از فيبر نوری استفاده می گردد. ارسال سيگنا لها از طريق فيبر تا نزديکترين ناحيه و يا محل ، انجام و در ادامه سيگنالهای مورد نظر با استفاده از کابل های کواکسيال به منزل مشترکين انتقال داده می شوند.

شرکت هائی که امکان دستيابی به اينترنت را از طريق کابل فراهم می نمايند ، قادر به ارسال اطلاعات و داده های اينترنت ازطريق کابل خواهند بود. علت اين امر برخورد مودم های کابلی با داده ها بصورت downsteam است. ( اطلاعات از اينترنت برای هر کامپيوتر و از طريق يک کانال 6 مگاهرتزی ارسال می گردد ) در زمان ارسال اطلاعات توسط کاربران ، هر يک از کاربران به پهنای باند بمراتب کمتری ( دو مگاهرتز) نياز خواهند داشت. بمنظور ارسال اطلاعات و دريافت اطلاعات کاربران از طريق مودم های کابلی به دو دستگاه خاص نياز است : يک مودم کابلی( در محل مشترک )و يک “سيستم توقف مودم کابلی” CMTS)Cable Modem termination system) در محل شرکت ارائه دهنده خدمات .

اجزای يک مودم کابلی

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

• يک Tuner

• يک Demodulator

• يک Modulator

• يک دستگاه MAC)media access control)

• يک ريزپردازنده

در ادامه هر يک از اجزای فوق تشريح می گردد.

Tuner
tuner به کابل مربوطه متصل خواهد شد. در برخی حالات از يک Splitter ( تقسيم کننده ) بمنظور نفکيک کانال داده اينترنت از کانال های تلويزيونی استفاده می گردد. tuner سيگنال های مدوله شده ديجيتال را دريافت و آنها را در اختيار demodulator قرار می دهد. در برخی حالات tuner از يک diplexer استفاده می نمايد. diplexer ، امکان استفاده tuner از يک مجموعه فرکانس ها ( معمولا” بين 42 و 850 مگا هرتز ) برای ترافيک downstream و مجموعه ديگر از فرکانس ها ( معمولا” 5 و 42 مگاهرتز ) را برای ترافيک upstream فراهم می نمايد. در برخی از سيستم ها ( در اغلب سيستم هائی که دارای محدوديت ظرفيت برای کانال می باشند ) ، از tuner مودم کابلی برای داده های Downstream و از يک مودم معمولی (Dial-Up) برای ترافيک upstream استفاده می گردد. در هر يک از موارد فوق ، tuner پس از دريافت سيگنال ، آن را برای يک demodulator ارسال خواهد کرد.

Demodulator
اکثر demodulator ها ، چهار عمليات اساسی را انجام می دهند . يک سيگنال راديوئی ( حاوی اطلاعات رمز شده با تغيير amplitude و phase) را بعنوان ورودی گرفته و آن را به يک سيگنال ساده قابل پردازش توسط يک “مبدل آنالوگ به ديجيتال ” ، تبديل می نمايد. مبدل مربوطه پس از دريافت سيگنال ( ولتاژ آن متغير است ) ، آن را به مجموعه ای از صفر و يک تبديل می نمايد. در فرآيند فوق از يک ماژول تصحيح کننده خطاء ، بمنظور بررسی صحت اطلاعات دريافت شده استفاده خواهد شد. بدين ترتيب در صورت بروز خطاء در ارسال اطلاعات ، امکان تشخيص و برخورد با آنان وجود خواهد داشت .

Modulator
در مودم های کابلی که از سيستم کابل برای ترافيک upstream استفاده می نمايند،از يک modulator بمنظور تبديل داده های ديجيتال به سيگنا ل های راديوئی برای انتقال اطلاعات استفاده می شود. عنصر فوق از سه بخش مجزا تشکيل شده است :

• يک بخش بمنظور درج اطلاعات استفاده شده برای تصحيح خطاء

• يک QAM modulator

• يک مبدل ديجيتال به آنالوگ

MAC
MAC بين بخش های Downstream و Upstream يک مودم کابلی قرار گرفته و بعنوان يک اينترفيس بين بخش های نرم افزاری و سخت افزاری ، پروتکل های متفاوت شبکه ها عمل می نمايد. تمام دستگاههای شبکه دارای MAC می باشند. در مودم های کابلی با توجه به پيچيدگی موجود، سعی می گردد که برخی از عمليات مربوط به MAC توسط پردازنده اصلی مودم کابلی صورت پذيرد.

ريزپردازنده
عملکرد ريزپردازنده بستگی به نوع انتظارات مربوطه از مودم های کابلی و نحوه تامين انتظارات دارد.در برخی موارد مودم کابلی خود بعنوان بخشی از يک سيستم کامپيوتری بزرگ بوده و يا ممکن است دستيابی به اينترنت بدون وساطت عناصر ديگر ، مستقيما” توسط مودم کابلی انجام گردد.

CMTS)Cable Modem termination system)
عملکرد CMTS در مودم های کابلی ( تجهيزات نصب شده در شرکت ارائه دهنده خدمات فوق ) ، مشابه DSLAM در DSL است . CMTS ، ترافيک مجموعه ای از مشترکين را اخذ و پس از استقرار در يک کانال ، آنها را برای مرکز ارائه دهنده خدمات اينترنت (ISP) ارسال می دارد. اطلاعات ارسال شده توسط ISP برای تمام مشترکين فرستاده خواهد شد. ( نظير شبکه های اترنت ) . تشخيص اينکه اطلاعات ارسالی مربوط به کداميک از مشترکين است برعهده تجهيزات استفاده شده در محل مشتری است . اطلاعاتی که توسط مشترکين برای CMTS ارسال می گردد ،توسط ساير مشترکين قابل مشاهده نخواهد بود. پهنای باند مربوطه برای ارسال اطلاعات مشترکين به مجموعه ای از واحدهای زمانی ( بر حسب ميلی ثانيه ) تقسيم و هر يک از کاربران قادر به استفاده از پهنای باند فوق در يک مقطع زمانی پيوسته خواهند بود.
يک CMTS قادر به ارسال اطلاعات 1.000 کاربر اينترنت از طريق يک کانال 6 مگاهرتزی است . هر کانال قادر به ارسال 30 تا 40 مگابيت در ثانيه است . بدين ترتيب کاربران دارای سرعت و کارآئی بمراتب بيشتر نسبت به مودم های معمولی می باشند.
در صورتيکه کاربری با استفاده از مودم کابلی به اينترنت متصل گردد ( صرفا” کاربر فوق در لحظه مورد نظر به اينترنت متصل است ) ، تمام پهنای باند موجود به وی اختصاص داده خواهد شد . بموازات ورود ساير کاربران به شبکه و يا انجام عمليات سنگين توسط برخی از کاربران ، سرعت و کارآئی هر يک از کاربران بمنظور دستيابی به اطلاعات افت خواهد کرد ( پهنای باند بصورت مشترک بين تمام کاربران و بر اساس يک الگوريتم زمانبندی خاص اختصاص داده می شود ) در چنين مواردی ، شرکت های ارائه دهنده خدمات مودم کابلی می بايست يک کانال جديد را اضافه و با توزيع مناسب کاربران بر روی هر يک از کانال های موجود ، قادر به برطرف نمودن مشکل سرعت و کارآئی کاربران و مشترکين خود می باشند. کارآئی دستيابی به اينترنت با استفاده از مودم های کابلی بر خلاف خطوط ADSL ، به مسافت موجود بين مشترک و شرکت ارائه دهنده خدمات ، بستگی ندارد.