Eurodocsis 3.0 отзывы. Быстрее и дешевле, чем волокно. Схема подключения клиентов DOCSIS в сети Ростелекома

Датский телеком-гигант TDC проводит активную работу по модернизации старого коаксиального кабеля телевизионной сети, чтобы получить возможность доставлять в жилые дома высокоскоростной интернет. Как отмечает технический директор компании Карстен Брайдер, технологии уже сейчас позволяют поставлять кабельное телевидение со скоростью 3,6 Gbps, а спустя некоторое время реальностью станет цифра в 10 Gbps.

В TDC считают, что нашли уникальное решение по организации быстрого широкополосного доступа по всей Дании. При этом компания сможет сэкономить гигантские средства на пути к осуществлению своей цели. Как и большинство операторов фиксированной связи по всему миру, в TDC знают, что протяжка "оптики" в каждый дом - это едва ли не единственное верное решение, дабы сверхбыстрая широкополосная связь достигла каждого дома. Однако тянуть волокно в каждый дом - накладно дело.

К счастью для TDC, у оператора есть богатое наследство в виде коаксиальной сети кабельного телевидения, которая уже сейчас поставляет программные каналы для 1,4 млн. домохозяйств по всей Дании.

В настоящее время TDC уже существенно продвинулась в ее модернизации. При этом усовершенствование не касается непосредственно коаксиального кабеля - на входе в дома устанавливается электроника, способная разогнать широкополосный доступ до очень приличных скоростей. В планах TDC использовать собственную кабельную сеть телевидения в качестве основы общенациональной сети, которая будет поставлять широкополосный доступ на скорости 1 Gbps для большинства семей в Дании до конца 2017 года, а возможно и со скоростью 10 Gbps со временем. По прогнозам оператора, первые дома должны получить 1 Gbps с начала декабря 2016 года.

В компании отмечают, что в ближайшем будущем сеть кабельного телевидения TDC будет основным поставщиком высокоскоростного интернета пользователям оператора, в отличие от уже существующей волоконно-оптической сети, которая сможет обеспечить лишь 10% домов.

Быстрее и дешевле, чем волокно

"Коаксиальный кабель может передавать сигнал с гораздо большей скоростью, чем оптика, - отмечает Карстен Брайдер. - GPON имеет максимальную скорость 2.4 Gbps, а для коаксиального кабеля сети TDC мы используем последнюю реализацию DOCSIS".

Демонстрация DOCSIS 3.1

Аббревиатура DOCSIS вряд ли оставит в недоумении людей близких к телекому, но все же разъясним для полноты картины. Стандарт, который вот уже почти двадцать лет используют операторы по всему миру, предусматривает передачу данных абоненту по сети кабельного телевидения с максимальной скоростью до 42 Мбит/c (при ширине полосы пропускания 6 МГц и использовании многопозиционной амплитудной модуляции 256 QAM), и получение данных от абонента со скоростью до 10,24 Мбит/с. По задумке, он призван сменить господствовавшие ранее решения на основе фирменных протоколов передачи данных и методов модуляции, несовместимых друг с другом, и должен гарантировать совместимость аппаратуры различных производителей.

Собственно версий DOCSIS существует несколько:

DOCSIS 1.0
DOCSIS 1.1
DOCSIS 2.0
DOCSIS 3.0
DOCSIS 3.1

DOCSIS может стать настоящим "золотым ключиком" к дверям потенциальных абонентов, ведь при грамотно построенной коаксиальной сети, покрывающей значительную площадь, этот стандарт может стать настоящим стартом, который не потребует серьезных вмешательств в физику процесса.

Именно такая развитая сеть коаксиального кабеля есть в наличии у TDC, которые одни из первых начали внедрять DOCSIS 3.1 на своих сетях.

"DOCSIS 3.0 позволяет достигать скорости в 3.6 Gbps, а с DOCSIS 3.1 в конце этого года мы сможем предлагать нашим абонентам 10Gbps", - говорит Брайдер. Это означает, что компания имеет сеть, поддерживающую услуги, которые в четыре раза быстрее, чем GPON.

Модем для работы в стандарте DOCSIS 3.1 ASKEY-TCG310

К слову, еще в сентябре 2015 года немецкая компания Unitymedia также начала активную работу по подготовке своих сетей к внедрению DOCSIS 3.1, наметив коммерческое использование стандарта также на 2016 года. Опыт DOCSIS есть и у российских операторов, однако широкого распространения у нас в стране стандарт не получил.

Но вернемся все же к нашим датчанам.

Датский Ростелеком

TDC уникален в своем роде, потому как имеет обширную сеть фиксированной телефонной связи и сеть кабельного телевидения. Такое богатство досталось оператору благодаря глобальному объединению региональных телефонных компаний в национального оператора Tele Danmark в 1995, наследником которого в итоге стал TDC.

Кабель был очень популярен в Дании. Причина, как и в большинстве других центров кабельного телевидения в Европе и Северной Америке в то время, в том, что потребителю хотелось больше каналов. Так, например, в свое время, сельские жители США подключали кабельное ТВ, чтобы получать услуги от крупных городов, находящихся поблизости, и иметь возможность увидеть каналы к югу от границы штатов. Датчане хотели того же самого - более широкого выбора ТВ-каналов.

До 1988 года в Дании существовал лишь один телевизионный канал и, естественно, что такое положение вещей не совсем устраивало телевизионную аудиторию страны, которая начинала желать гораздо большего количества развлекательных программ, а значит больше каналов.

В результате появились обширные телевизионные сети коаксиального кабеля, что позволило датчанам смотреть каналы из соседних Германии и Швеции. Эта обширная сеть теперь в ведении TDC, а значит "датский ростелеком" обладает гигантским потенциалом для организации широкополосного доступа практически по всей стране без значительных вложений в монтаж волоконно-оптических сетей.

Процесс модернизации

"Мы взаимодействуем с телевидением абонентов, а это обязывает нас быть осторожными. В конечном итоге модернизация сети приведет к существенному снижению затрат компании, несмотря на то, что у нас достаточно расходов, связанных с управлением существующие DOCSIS, поскольку сеть была построена несколько десятилетий назад и ее качество оставляет желать лучшего", - отмечает Брайдер.

По его словам, модернизированная сеть будет децентрализована, в отличие от сегодняшней архитектуры сети.

"Сейчас мы имеем очень централизованную архитектуру сети, поэтому мы вынуждены будем осуществлять ее децентрализацию. Это значит, что наш клиент будет находиться ближе к сети, что позволит передавать сигнал с более высокой скоростью. К тому же новая сеть - это снижение затрат на техническое обслуживание", - считает Брайден.

Новый проект в корне меняет и маркетинговую стратегию компании. Многие устаревшие продукты уже не имеют прежней рентабельности, поэтому от них в компании планируют отказаться. Потребительские же предложения, такие как DSL, кабель, волокно или мобильная связь будут представлены под единым брендом YouSee.

Стремительное развитие стандарта DOCSIS в Дании и модернизация устаревших кабельных сетей под требования современного потребителя яркий пример того, как можно в разы улучшить качество предоставляемых услуг при этом снижая затраты на вложения и последующее техническое обслуживание сетей.

Примечательно, что датский телеком-гигант далеко не единственный европейский оператор, кинувший взор на стандарт DOCSIS 3.1. Помимо TDC свои сети к переходу на новый стандарт подготавливают такие гиганты, как Telenet и Altice.

Согласно исследованию, проведенному аналитическим агентством ABI, в Европе к 2017 году число домохозяйств, использующих технологию DOCSIS 3.1, достигнет 9 миллионов человек. Тем более что многие известные разработчики уже имеют оборудование готовое к эксплуатации.

"В конце концов, для домохозяйств и компаний, уже имеющих подключение к кабельному интернету, экономически гораздо выгоднее провести модернизацию кабельных технологий, а не переключаться на оптико-волоконные сети. И это даёт технологии DOCSIS 3.1 чёткие преимущества на рынке. Если заглядывать дальше в будущее, можно отметить, что продолжение развёртывания сверх-широкополосных сетей открывает перед кабельными операторами возможность полного перехода в сети DOCSIS к использованию технологии IPTV, отказавшись от устаревшей вещательной технологии QAM. Впрочем, ни один из крупных операторов пока официально не начал изучать такую возможность", - считает управляющий директор и вице-президент ABI Research Сэм Роузен.

Часто используемый Ростелекомом стандарт DOCSIS – это технология, которая позволяет передавать данные интернет-подключения по телевизионному кабелю. Такой метод связи с провайдером обладает множеством плюсов, основным из которых является скорость и качество соединения.

Что такое DOCSIS от Ростелекома?

Решение для передачи данных по телевизионному кабелю было найдено еще в конце 90-х годов, после одобрения ITU (International Telecommunication Union) нового стандарта J. 112. Им стала технология DOCSIS, аббревиатура которой расшифровывается как Data Over Cable Service Interface Specification.

Технология DOCSIS от Ростелекома в большинстве случаев располагает максимальной скоростью входящих пакетов 42 Мбит/с. Исходящие же данные отправляются несколько медленнее. Этот показатель составляет около 10 Мбит/с. Такие скоростные характеристики призваны заменить старые стандарты и открыть быстрый доступ в интернет для многочисленных клиентов, которые пользуются телевизионными услугами.

Стоит заметить, что технологии связи DOCSIS отличаются в зависимости от уникальных особенностей региональных стандартов передачи ТВ сигнала. Мировые рынки телевизионных услуг используют:

NTSC (National Television Standards Committee – стандарт США);
PAL (стандарт Великобритании и стран Западной Европы);
SECAM (совместная разработка Франции и СССР).

Самым распространенным сейчас является стандарт PAL, занимающий около 65% рынка в сравнении с конкурентами.

Также DOCSIS имеет разделение и по версиям обновлений (1.0, 1.1, 2.0, 3.0). Новейшей и максимально производительной сейчас выступает линейка EuroDOCSIS. Эти форматы передачи данных позволяют эффективнее работать как с одноканальными, так и с широкополосными линиями, благодаря чему достигается повышение скорости приема и отправки данных. Тем не менее большинство современных модемов нашего рынка поддерживают лишь классическую версию стандарта. Так как она практически не уступает старшей в скоростных характеристиках, весомые причины для затратного перехода пока что отсутствуют.

Пройдя несколько этапов эволюции, этот стандарт даже в классическом варианте DOCSIS позволяет получить скорость приема более чем 340 Мбит/с.

Плюсы технологии

Стандарт DOCSIS от Ростелекома, помимо значительного повышения скорости отзыва сервера провайдера, готов предложить поддержку протокола IPv6. Он призван в ближайшем будущем решить проблемы нехватки адресов IPv4.

Интересно: Важной особенностью является поддержка мультивещания (multicasting). Благодаря технологии многоадресной передачи данных, на маршрутизаторах есть возможность настройки IP телевидения для нескольких устройств.

Передача интернет-сигнала по технологии DOCSIS от Ростелеком в значительной мере повысила безопасность данных. Это обусловлено использованием алгоритма шифрования AES (Advanced Encryption Standard), который поддерживает 128 битные ключи.

Схема подключения клиентов DOCSIS в сети Ростелекома

Технология DOCSIS от Ростелекома использует схему подключения Downstream, что на русский язык можно перевести как «сверху вниз».

Этот упрощенный формат предполагает раздачу интернета главным устройством (Cable Modem Termination System) всем пользователям сети одновременно. Передача в обратном порядке, то есть Upstream (отправка данных клиента на сервер), выполняется поддерживаемым модемом прямо на сервер, не используя промежуточных устройств.

Телекоммуникационный рынок в крупных городах способен предложить широкий спектр услуг и типов их подключения. В зависимости от требований пользователя можно выбрать стандарт соединения, желаемую скорость и соответственно стоимость услуги. Тем не менее во многих населенных пунктах наиболее распространенным пока что является DSL-интернет, подключаемый по телефонной линии.

Предвестники стандарта Data Over Cable Service Interface Specification (DOCSIS) появились в 1998 году, когда Междунаро́дный сою́з электросвя́зи (ITU) одобрил основополагающий стандарт J.112, определяющий методы передачи данных по сетям кабельного телевидения. После чего, на основе стандартов J.112 и J.83 консорциумом CableLabs и был разработан единый международный стандарт DOCSIS. Он предусматривает передачу данных абоненту по сети кабельного телевидения с максимальной скоростью до 42 Мбит/c (при ширине полосы пропускания 6 МГц и использовании многопозиционной амплитудной модуляции 256 QAM), и получение данных от абонента со скоростью до 10,24 Мбит/с. По задумке CableLabs он призван сменить господствовавшие ранее решения на основе фирменных протоколов передачи данных и методов модуляции, несовместимых друг с другом, и должен гарантировать совместимость аппаратуры различных производителей. Последняя на сегодняшний день версия, DOCSIS 3.0, позволяет увеличить скорости передачи данных по прямому каналу - до 400 Мбит/с, по обратному - до 120 Мбит/с. Для сравнения, скорость в прямом канале протокола DOCSIS 2.0 составляет 50 Мбит/с, и 30 Мбит/с в обратном.

Российский фальстарт

Технология DOCSIS редко используется в России. Технический директор ЗАО «Акадо-Столица» Михаил Медриш полагает, что это происходит в первую очередь по причине банального незнания. Когда технология активно развивалась в мире, в России не нашлось достаточно крупных инвесторов, которые рискнули бы вложить значимые средства в развитие двунаправленных кабельных сетей по технологии HFC/DOCSIS. «В результате в России в 90-х годах для предоставления услуг Интернет широкому кругу пользователей стали использовать сети, построенные по технологии Ethernet. Их строили в условиях отсутствия средств, ставили оборудование, не предназначенное для операторской деятельности, - вспоминает г-н Медриш. - Воздушно-кабельные переходы строили с использованием неэкранированного медного кабеля. А уже потом по прошествии нескольких лет стали менять на оптику, ставить управляемые коммутаторы и т.д. То есть это такое экстенсивное развитие. Никаких «залповых» вложений в инфраструктуру, кроме, наверное, «Корбины» и «Центела», не было. Потом в 2003 - 2004 годах после нескольких шагов развития технологии ADSL и появления дешевых абонентских устройств стал активно развиваться рынок услуг доступа в Интернет по технологии ADSL на базе медной кабельной инфраструктуры традиционных телефонных операторов. О технологии HFC опять мало кто думал».
Эксперты отмечают, что отличия Ethernet и DOCSIS следует обсуждать только с учетом исторически сложившихся обстоятельств, так как сравнивать собственно технологии, не учитывая условия их реализации, не совсем корректно. «Если не брать в расчет возможности самих технологий, их различие кроется в их происхождении и реализации в конкретных условиях, - поясняет начальник проектного отдела Петербургской компании «Р2» Роман Шуматов. - DOCSIS, как и DSL, разрабатывался для применения в уже существующих сетях, поверх уже работающей кабельной инфраструктуры. Ethernet, изначально не предназначавшийся для массового применения на сетях доступа, реализуется на собственной вновь построенной инфраструктуре».

Как все начиналось

Роман Шуматов отмечает, что в конце 90-х DOCSIS имел некоторое преимущество: кабельное телевидение было на подъеме, инвесторы не жалели денег на его развитие. В то же время ethernet-оборудование (сети строились преимущественно на концентраторах - хабах) стоило значительно дороже, а отечественная промышленность по производству оптических кабелей была представлена двумя-тремя заводами, что не давало широкого выбора типов кабелей за приемлемую цену. «Однако, несмотря на то, что DOCSIS разрабатывался консорциумом CableLabs для условий применения на уже существующих сетях кабельного телевидения, таковых сетей, пригодных для двунаправленного обмена информацией, в России также не было, поэтому все строительство DOCSIS-сетей начиналось с нуля», - поясняет Роман Шуматов.
«Немаловажно также отметить законодательные условия, в которых строились все сети в принципе, - напоминает Роман Шуматов. - HFC-сети развертывались, как правило, при тщательном проектировании и последующей экспертизе проектов, получением и выполнением всевозможных согласований - медленно, но верно. Далее, эти сети проходили процедуры 113-го приказа в Связьнадзоре с получением заветных синих бумажек. Ethernet-операторы зачастую не утруждали себя подобными процедурами: протокол передачи данных не настолько требователен к физической среде распространения и, соответственно, к проектированию сетей, а конкуренция подстегивала к более быстрому освоению территорий и более быстрому возврату средств, вложенных в сеть. Поэтому все процедурные вопросы решались уже постфактум - получением разрешения на телематические услуги связи по упрощенному порядку приложения «А» к 113-му приказу».
В любом случае, Г-н Шуматов вспоминает, что большинство кабельных операторов, начинавших развитие в сторону сетей передачи данных в начале 2000-х годов, как правило, делали выбор как раз в пользу DOCSIS, развертывая его поверх гибридных оптико-волоконных сетей (HFC, Hybrid Fiber Coax). «Идеология HFC-сетей предполагала доведение оптики внутрь квартала до глубины проникновения в 500…3000 квартир, - поясняет Роман Шуматов. - Далее от оптического узла развертывались коаксиальные сети, доводя телевизионный сигнал в каждый дом. Стоимость строительства таких сетей доходила до $50 в расчете на одну квартиру в зоне охвата сети (т.н. HP - Homes Passed)».
Дальнейшее же сосуществование DOCSIS и Ethernet сетей проходило на фоне более быстрого снижения стоимости Ethernet-оборудования, повышения доступности оптики и снижения стоимости ее инсталляции, что, в итоге, привело к появлению бесчисленного множества операторов разного калибра, конкуренции и снижению тарифов на услуги. «DOCSIS операторы в этой войне понесли значительные потери, достигнув потолка возможностей технологии в версии 2.0 этой спецификации - говорит Роман Шуматов. - Возможность дальнейшей конкуренции в гонке скоростей представилась в версии 3.0 DOCSIS, но для этого оператору необходимо сменить парк используемых модемов - как головных, так и абонентских». В Петербурге, к примеру, на сегодняшний день только один оператор принял решение развивать технологию дальше - это ТКТ. «Все остальные начали параллельно своим сетям развертывать сети уровня FTTx с параллельными сетями обычного однонаправленного телевидения (ну, может быть, с добавлением цифровых каналов в формате DVB-C) и Ethernet-сетей, оставив DOCSIS непритязательным и инертным постоянным абонентам», - уверен Роман Шуматов.

Опыт ТКТ

В ТКТ считают, что технология DOCSIS была самым рациональным решением на момент строительства сети компании. В ТКТ, который исторически является оператором кабельного телевидения и работает на базе HFC, стандарт DOCSIS применяют с 2004 года. «На первом этапе технология DOCSIS была внедрена на экспериментальном участке Московского района, - рассказал генеральный директор ОАО «Телекомпания Санкт-Петербургское кабельное телевидение» Руслан Евсеев. - После успешного тестирования состоялось промышленное внедрение на всей сети. У стандарта DOCSIS существует несколько версий. На момент внедрения технологии в ТКТ, существовала только первая версия - DOCSIS 1.0. Эта версия использовалась в ТКТ до 2005 года. В 2005 году состоялся переход на версию DOCSIS 2.0, которая позволила существенно повысить качество предоставления услуг. В частности, были увеличены скорости для абонентов. Очередным этапом развития стал переход в конце 2009 года на версию DOCSIS 3.0. Сейчас по данному протоколу работает три района города. До конца 2010 года планируется полностью перейти на новый протокол. Основное конкурентное преимущество сети HFC - в возможности предоставления по одному кабелю значительно более широкого спектра услуг: кабель для обычного аналогового сигнала достаточно провести один раз, и в дальнейшем не требуется никаких работ в квартире абонента для подключения Интернет, цифрового телевидения (телефонии) и т.д. Немаловажно и то, что каждая новая версия DOCSIS позволяет существенно увеличить скорости передачи данных. Протокол DOCSIS 2.0 позволяет получить на абонентском модеме скорость до 10 Мбит/с, а при протоколе DOCSIS 3.0 скорость может быть повышена до 100 Мбит/с».

Внедрение всех версий DOCSIS на сети ТКТ производилось техническими специалистами компании. Для выполнения монтажных работ привлекались специалисты компании V-LUX. На сети ТКТ используется оборудование Arris. «Технические специалисты прошли специализированный курс обучения по настройке и управлению оборудованием. Часть обучения была проведена на стороне партнеров ТКТ, за рубежом», - рассказал Руслан Евсеев.
В ТКТ не озвучивают инвестиции в свою сеть.
«Общие инвестиции определяются масштабом сети, - поясняет главный инженер — заместитель генерального директора ЗАО «Телевизионные интегрированные кабельные сети» (ТВ-ИКС) Алексей Холмецкий. - Стоимость в основном, определяется стоимостью CMTS (центральная станция кабельных модемов) и серверным оборудованием. В среднем инвестиции в расчете на одного подключенного абонента составляют примерно $25-30».

Эксперты полагают, что для ТКТ в настоящих условиях более простым и удобным является именно DOCSIS. «Тот административный ресурс, то положение на рынке, доставшиеся Петербургскому ТКТ в наследство от СПб КТВ, наиболее удобно легли в основу построенной сети: нет проблем с подключением к сетям электроснабжения - используются линии, ранее использовавшиеся для подключения антенных усилителей или вновь проложенные линии на тех же условиях; как правило, нет проблем с доступом и размещением оборудования, с прокладкой кабелей между зданиями; нет проблем со сбором абонентской платы - платежи включены в счета ВЦКП за коммунальные услуги еще со времен СПб КТВ, а отказаться от услуги не так просто», - перечисляет Роман Шуматов. - Кроме того, при масштабах сети ТКТ простая замена одной технологии на другую вряд ли, на мой взгляд, разумна. В модернизацию сети вложены значительные суммы. На протяжении 2-3 лет несколько раз был изменен частотный план под различные версии DOCSIS, причем каждый раз приходилось менять усилительное оборудование и фильтры. Теперь начался переход на 3-ю версию, что опять же повлечет за собой замену оборудования линейной сети в связи с очередным расширением диапазона обратного канала, а также, что самое неприятное, замену головных кабельных модемов и постепенную замену абонентских модемов. Модемы предыдущих версий смогут работать лишь в пределах своих возможностей и не подлежат апгрейду. Кроме того, замена технологии потребует изменения квалификации обслуживающего персонала, который, по моим данным, не избалован высокой заработной платой. Найти такое количество линейного персонала нереально - job-ресурсы пестрят дефицитом сотрудников «техник оборудования связи», «монтажник оборудования связи».

Опыт Акадо

В Москве по технологии HFC/DOCSIS предоставляет услуги телевидения, Интернет и телефонии сеть АКАДО. «Зона покрытия двунаправленной сети HFC/DOCSIS превышает 2,1 млн. квартир - рассказал Михаил Медриш. - Внедрение DOCSIS началось в АКАДО в 2000-м году, как один из проектов компании, предоставляющей услуги телевидения по двунаправленной кабельной сети. Сегодня сеть АКАДО предоставляет сотням тысяч абонентов услуги аналогового и цифрового телевидения, доступа в сеть Интернет и услуги телефонной связи. Используемая технология позволяет предоставлять все эти услуги через один кабель. Кабель один, технология единая, и, как следствие, - недорогая эксплуатация».

Михаил Медриш привел пример: «Для эксплуатации имеющейся у нас Ethernet сети мы содержим одного ремонтного работника примерно на 1 - 1,2 тысячи абонентов при 15-20% проникновении услуги доступа в Интернет. Для эксплуатации сети HFC/DOCSIS у нас 1 ремонтный работник на 3-4 тысячи абонентов. При этом надо иметь ввиду, что в этом случае сеть предоставляет весь комплекс услуг. Из чего такая экономия? Из того, что для обслуживания сети HFC выезд к абоненту почти в трех четвертях случаев завершается работами внутри квартиры абонента или около его квартиры при подключении к стояку. Что там бывает: случайно пробили кабель, случайно дернули кабель и оторвали экран, иногда бывает поврежденное оборудование. Конечно, бывает вандализм и поврежденный коаксиальный кабель в стояке, но чаще всего работы завершаются в квартире абонента. А вот при Ethernet в ¾ случаев, наоборот, надо идти на чердак или в подвал, где стоит коммутатор, надо разбираться с тем, окислилось там что-то или нет, сгорело ли, или просто «зависло», ведь активное оборудование стоит прямо в доме. В случае с DOCSIS, станция кабельных модемов (интеллектуальное сетевое устройство) находится на крупном узле, с хорошим электроснабжением, защитой, в том числе и физической, за железной дверью, с кондиционированием. В промежутке находится только кабельная инфраструктура и усилители. Такие системы работают очень надежно».

«Рисунок» DOCSIS

«DOCSIS базируется на частотном разделении потоков данных, передаваемых от головного кабельного модема (CMTS, Cable Modem Termination System) к абонентскому модему в диапазоне 47/54/87…862 МГц (downstream) QAM-модулированными сигналами и от абонента в диапазоне 5…30/42/65 МГц (upstream) QPSK или QAM- модулированными сигналами, - рассказывает Роман Шуматов. - Причем downstream поток является общим для всех пользователей, находящихся в зоне действия физического сегмента конкретного CMTS, то есть вся полоса делится между активными пользователями, принимающими данные в каждый момент времени. В зависимости от версии спецификации DOCSIS скорость в прямом канале - 55.6 Мбит/с, версия 3.0 позволяет достигнуть 220 Мбит/с и более. В upstream потоке используется принцип временного разделения канала, что позволяет передавать данные на скорости до 30 Мбит/с, в версии 3.0 - 120 Мбит/с».

«В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD), - поясняет Алексей Холмецкий. - Это накладывает ограничения на диаметр локальной сети не более 200 м от коммутатора и, в случае узкого внешнего канала замедляет процесс доступа компьютеров к внешним ресурсам. Технология DOCSIS использует временное разделение доступа кабельных клиентских модемов к ресурсам сети, что позволяет перераспределять доступ во внешнюю сеть между кабельными модемами и сохраняя заданную скорость доступа на постоянном уровне, обеспечивая необходимое QoS».

Кадровый вопрос

Как отмечают специалисты, в обслуживанием сети КТВ с обратным каналом вполне может справиться обычный монтажник. «Опыт приобретается в процессе работы», - говорит Алексей Холмецкий.
«Квалификации линейного персонала без особой подготовки (но с опытом) достаточно для поддержания сети в работоспособном состоянии, - говорит Роман Шуматов. - Поскольку для линейной сети (собственно от головной станции до абонента) сигналы сети передачи данных равноценны обычным сигналам телевизионного вещания, то для ее обслуживания достаточно того же персонала, который ранее обслуживал обычную телевизионную сеть: достаточно знания что такое «децибел» и с чем его едят без особых приправ. Если у абонента есть телевидение, то в большинстве случаев проблем с наличием связи у абонента не должно возникнуть. Для особо сложных случаев достаточно инженера более высокой квалификации, чтобы в ней разобраться».

Сложности

«Часто те, кто пытается строить сеть DOCSIS с нуля, наталкиваются на множество проблем. Они плюют и говорят: двунаправленную сеть здесь не построить, - сразу отмечает не столько исторические, сколько культорологические особенности Михаил Медриш. - И все. Они решают - лучше будем строить Ethernet. Потому что вроде бы знают, как его строить - это проще. Но причина кроется именно в технологических особенностях, в знании или незнании этих особенностей. Поэтому в России до сих пор двунаправленные HFC-сети почти нигде никто не строит.
«Основная проблема при внедрении данной технологии - наличие большого количества радиопомех в полосе частот обратного канала особенно в его низкочастотной области (до 15 МГц), - отмечает Алексей Холмецкий. - Если применить высококачественные материалы с глубокой экранировкой при строительстве сети и установить специальные фильтрующие устройства на абонентские отводы, не пользующихся услугой доступа в Интернет, то проблему можно преодолеть».
Слабые стороны технологии DOCSIS Роман Шуматов видит в делении полосы к абоненту и зависимость от загрузки этого канала, что требует тщательного планирования нагрузки на один downstream и/или наличия резерва как физических линий (оптических волокон, приходящих на оптический узел), так и достаточно дорогостоящего оборудования (головные модемы, дополнительные модули для этих головных модемов, приемо-передающие узлы up- и downstream`ов).
«DOCSIS при нормально построенной и эксплуатируемой сети доставляет мало проблем, - уточняет Роман Шуматов. - Проблемы возникают тогда, когда загрузка отдельного головного модема достигает предельной в рамках предоставляемых тарифных планов. В этом случае приходится вкладывать достаточно серьезные средства в сегментирование сети - новый головной модем DOCSIS 2.0 в конфигурации 1 downstream/4upstream стоит в районе 14-20 k$, при нынешних тарифах на таком модеме терминируется до 2 тыс абонентов. Плюс еще необходимы вливания в транспорт - приемо-передающие узлы up- и downstream`ов могут обойтись еще в $4 тыс (на один такой головной модем). Масштабирование Ethernet-сети проходит не настолько болезненно».

Достоинства технологии

«Неоспоримыми преимуществами DOCSIS является то, что аналогично DSL, услуга доступна там, где есть сеть, то есть любой подписчик кабельного оператора без дополнительных затрат в виде прокладки отдельного кабеля в квартиру может также подписаться на услугу доступа в Интернет (естественно, для этого нужен кабельный модем), - говорит Роман Шуматов. - Кроме того, между абонентом и оператором нет никаких активных устройств, способных «зависнуть» и находящихся вне зоны оперативного доступа обслуживающего персонала. Активное оборудование, используемое для передачи телевизионного сигнала и одновременно для передачи данных, доступно для резервирования дистанционного питания по коаксиальному кабелю, то есть линейная сеть и услуга на этой сети не зависят от пропадания электроснабжения на соседних подъездах/домах». «Совершенствовать технологию очень просто, - говорит Алексей Холмецкий. - Замене подвергаются абонентские кабельные модемы (это можно делать постепенно) и центральный CMTS. По данным американских источников единственным реальным конкурентом нарождающейся технологии GPON является DOCSIS 3.0. В печати были сообщения, что в лабораториях Cisco System проведены опыты по передаче информации со скоростью 1000 Мбит/сек в полосе 8 МГц радиочастотного спектра. Такая скорость достигнута за счет высоких индексов модуляции радиочастотного сигнала и применением новых материалов для коаксиальных кабелей. В телевизионном диапазоне Российского стандарта умещается 100 ТВ каналов с шириной спектра 8 МГц. Нетрудно подсчитать пропускную способность коаксиального кластера».
«По сути, собственно DOCSIS является «коробочным» решением, которое затачивается по месту грамотным администратором, которому совсем не нужно вникать в особенности передачи сигналов по сети кабельного телевидения. Поэтому длительность процесса внедрения технологии упирается только в длительность развертывания сети кабельного телевидения, - считает Роман Шуматов. - В зависимости от подходов к строительству, схем сетей, применяемых технологий строительства, численности персонала, количества подрядчиков, скорость развертывания в районах массовой застройки 10-15 тыс. квартир в месяц для крупного оператора можно считать вполне «съедобной».

Финиш

Эксперты отмечают, что в настоящих российских реалиях перспективы у DOCSIS туманны. «Если наши контролирующие органы начнут требовать выполнения нормативных документов по защите сетей связи, а собственники жилых домов и управляющие компании начнут приводить в порядок пространство чердаков, слаботочных каналов и небо между домами, то, боюсь, первыми пострадают Ethernet операторы, - говорит Роман Шуматов. - Списывать совсем со счетов DOCSIS я бы тоже не стал. Например, неплохой урожай ТКТ собрал в районах исторической застройки центра Санкт-Петербурга, что обусловлено сложностями прокладки сетей Ethernet и абонентских линий на этом жилом фонде: перепады высот рядом стоящих домов, покатые крыши, невысокая плотность населения».

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

Совсем скоро москвичи смогут пользоваться сверхскоростным Интернетом, при котором обмен данными может "разгоняться" до 400 Мбит/c. Таких возможностей интернет-связи удастся достичь за счет технологии DOCSIS 3.0.

Технологический стандарт DOCSIS - Data Over Cable Service Interface Specifications - первоначально был создан для обеспечения высокоскоростной передачи данных по гибридным волоконно-оптическим линиям связи в Северной Америке. Разработчиком системы является консорциум CableLabs. Интернет-пользователи двух континентов давно оценили все плюсы DOCSIS. Например, европейские провайдеры обеспечивают высокоскоростным Интернетом почти 40 млн домохозяйств, в Америке эта цифра в три раза больше. Кстати, сегодня американские специалисты обсуждают новый стандарт – DOCSIS 3.1, при котором Downstream может достигать 10 Гбит/с, а Upstream 1 Гбит/с. Принятие стандарта ожидается к концу текущего года, а выпуск первого оборудования для DOCSIS 3.1 запланирован в мире на середину 2014 года.

В июне этого года мы завершили масштабную работу в Москве по модернизации EuroDOCSIS. В столице традиционно высокая концентрация компаний и предприятий, большое количество интернет-пользователей физлиц, которые ежедневно скачивают терабайты различной информации. С увеличением интернет-контента растут и потребности абонентов: пользователям нужная оперативная информация в хорошем качестве. Теперь жители столицы смогут намного быстрее скачивать любые данные из Интернета за счет сверхвысоких скоростей. На начальном этапе мы модернизировали сеть EuroDOCSIS 2.0, в результате чего суммарная пропускная способность сети выросла более чем на 40%. Затем перевели на EuroDOCSIS 2.0 все абонентское оборудование, что позволило на 25% увеличить пропускную способность интернета у клиентов, уже имеющих модемы. И наконец, последним шагом в этом направлении стала модернизация сети по стандарту EuroDOCSIS 3.0. Переход с EuroDOCSIS 2.0 на EuroDOCSIS 3.0 мы выполнили за полтора года. Общая стоимость работ превысила 500 млн рублей. Сегодня покрытие модернизированной сети составляет 2,2 млн домохозяйств.

Запуск новой технологии - это маленькая техническая революция: ведь с совершенствованием EuroDOCSIS и переводом сети на новую модель оперативность передачи информации возрастает до 24 раз за счет объединения нескольких частотных каналов – прямых каналов Downstream (DS) и обратных каналов Upstream (US). Кроме того, технология поддерживает multicast, когда сетевой пакет одновременно направляется определенному количеству адресатов, а также повышает уровень безопасности при использовании Интернета. С EuroDOCSIS у оператора появляется возможность предоставления большего числа сервисов для конечного пользователя, таких как DVB-C (цифровое телевидение) и IPTV over DOCSIS (IP-телевидение по технологии DOCSIS).

EuroDOCSIS удобна тем, что не требует установки большого количества активного оборудования в доме. Если оценивать плюсы технологии для оператора, то, несомненно, речь идет о меньших трудозатратах при предоставлении абонентам высоких скоростей при онлайн-передаче данных. Например, в случае установки высокоскоростного Интернета в тех районах, где между домами уже проложен коаксиальный кабель, EuroDOCSIS является наиболее приемлемым вариантом: иные технологии, которые также позволяют увеличить скорость обмена информацией, требуют наличия оптических кабелей, дополнительных расходов на подключение к системам электропитания, есть и другие технические нюансы.

Что касается нашей страны, то новые технологии по обеспечению еще более высокоскоростного доступа в Интернет за счет модернизации сетевого уровня дойдут до российской столицы, скорее всего, в конце 2014 - начале 2015 года. Развитие EuroDOCSIS в менее крупных городах зависит от материальных и технических возможностей компаний-операторов, развития инфраструктуры. Но в любом случае активным абонентам Всемирной паутины и пользователям торрентов беспокоиться все же не стоит: стандарт EuroDOCSIS 3.0 имеет запас пропускной способности, достаточной для обеспечения потребностей самых взыскательных интернет-пользователей в ближайшие несколько лет.