Modem via cavo
Un modem via cavo (neutro, plurale modem via cavo ) è un dispositivo che trasmette dati al cliente finale tramite reti televisive via cavo e viene utilizzato per l'accesso a Internet a banda larga tramite connessioni televisive via cavo .
Una connessione diretta dal modem al computer era comune solo nei primi anni della tecnologia; invece, un router e solitamente anche un distributore di rete sotto forma di uno switch Ethernet e / o un punto di accesso wireless sono integrati nel modem via cavo . Tali dispositivi sono noti come router via cavo o EMTA ( Embedded Multimedia Terminal Adapter ). Non è necessario un driver software separato per il modem via cavo, la configurazione viene eseguita tramite un'interfaccia web.
La controparte del modem via cavo presso l'operatore di rete via cavo è denominata Cable Modem Termination System (CMTS) . Un CMTS serve fino a 50.000 clienti finali, a seconda della fase di espansione.
storia
Le reti televisive a banda larga -Wifi via cavo, secondo i mezzi di linea telefonica realizzata ADSL, elaborano la tecnologia di accesso a banda larga più comunemente utilizzata. Alla fine del 2006, i punti di accesso a Internet tramite modem via cavo nei 30 paesi OCSE erano circa 57 milioni (corrispondenti a una quota di mercato di quasi il 30% dell'intero mercato della banda larga), di cui poco più della metà negli Stati Uniti. In Svizzera e in Austria c'erano circa 0,7 e 0,5 milioni di accessi a Internet via cavo con rispettivamente 2,1 e 1,4 milioni di connessioni a banda larga.
Le reti televisive via cavo erano v. un. Negli anni '80 era previsto solo per la distribuzione di trasmissioni analogiche , quindi sono stati necessari lavori di ristrutturazione estesi e costosi per la trasmissione bidirezionale dei dati tramite un canale di ritorno . Alla fine di settembre 2007 c'erano circa un milione di connessioni Internet via cavo con 18 milioni di connessioni DSL in Germania . Oggi solo poche reti televisive via cavo non sono state modernizzate. Nei grandi complessi residenziali, tuttavia, può ancora oggi accadere che il gestore dell'impianto non desideri un'espansione bidirezionale per evitare possibili interferenze con la ricezione televisiva.
caratteristiche
I dati ricevuti dal PC sull'interfaccia USB o Ethernet vengono convertiti nel modem via cavo in un formato di trasmissione compatibile con la rete via cavo . Le gamme di frequenza di alcuni canali televisivi via cavo vengono utilizzate esclusivamente per la trasmissione dei dati. Adattate al carico di traffico tipico della navigazione Internet su Internet , le gamme di frequenza possono essere utilizzate in modo tale che sia disponibile una capacità di trasmissione maggiore in direzione degli abbonati che nella direzione opposta. Anche un'assegnazione ottimale delle frequenze è importante perché la rete via cavo ha una topologia ad albero . Un cavo dalla centrale si dirama lungo le strade e serve fino a diverse centinaia di clienti della televisione via cavo. Tutti gli abbonati Internet via cavo collegati a un albero devono condividere la gamma di frequenza riservata al traffico dati. Per le moderne reti via cavo, questa topologia ad albero e quindi il collo di bottiglia della condivisione della larghezza di banda totale esiste solo per l' ultimo miglio (che, a differenza della rete di telecomunicazioni, è regolato), poiché il segnale per tutte le sottoreti collegate in parallelo tramite cavo in fibra ottica le reti dalla testa del cavo all'ultima stazione di distribuzione (vedere anche HFC ) possono essere trasportate.
La crittografia dei dati secondo il Data Encryption Standard con una lunghezza della chiave di 56 bit ( DOCSIS 1.0) o 128 bit (DOCSIS 1.1 / 2.0) ha lo scopo di garantire la riservatezza dei dati. DOCSIS 3.0 è ora disponibile presso i principali fornitori di servizi via cavo. È così possibile collegare bande di frequenza o canali di frequenza e raggiungere ben oltre 100 Mbit / s.
A seconda della versione, i modem via cavo possono raggiungere una velocità di trasmissione di oltre 120 Mbit al secondo in entrambe le direzioni. Gli operatori di rete determinano autonomamente le velocità offerte sulla base di considerazioni tecniche ed economiche. Vanno da velocità ISDN fino a 450 Mbit al secondo per l'abbonato e di solito molto meno nella direzione opposta.
L'operatore di rete via cavo di solito fornisce il modem al cliente finale. Poiché l'operatore di rete via cavo di un appartamento non può essere scelto liberamente dall'affittuario, un cliente non può scegliere liberamente il suo fornitore ("fornitore"). Finché non erano stati stabiliti standard uniformi per l'accesso, non era nemmeno possibile utilizzare un modem acquistato indipendentemente dall'operatore della rete via cavo per ottenere l'accesso a Internet tramite la rete via cavo. Alcuni modem via cavo con un router integrato possono essere commutati alla cosiddetta modalità bridge, in cui il router integrato è disattivato. Alcuni operatori di rete ora consentono l'uso di modem acquistati dall'utente se il modem è certificato per la versione DOCSIS utilizzata. In Germania, questa autorizzazione è stata obbligatoria per tutti gli operatori di rete da quando la legge sull'accesso senza router è entrata in vigore il 1 ° agosto 2016. In ogni caso, il proprio modem deve essere registrato presso l'operatore di rete per consentire l'accesso.
Il modem via cavo può essere collegato a qualsiasi punto di connessione della televisione via cavo in casa. Solo in alcune vecchie reti cablate domestiche potrebbe essere necessario collegare il modem via cavo direttamente al punto di accesso (di solito nel seminterrato). Questo è il caso se nella distribuzione domestica sono ancora installati vecchi amplificatori a cavo che non funzionano in modo bidirezionale. Questi possono essere scambiati con nuovi modelli per poter far funzionare il modem via cavo in tutti i punti di connessione della casa.
I dati Internet vengono estratti nel modem via cavo stesso (vedere di seguito). Non è quindi necessario uno splitter di frequenza separato ( splitter DSL ).
Come soluzione telefonica, Voice over Cable utilizza una variante della telefonia IP . A tal fine, un telefono analogico è solitamente collegato al modem via cavo. In Germania, gli operatori di reti via cavo forniscono anche modem via cavo con un bus S 0 per il collegamento di terminali ISDN e sistemi telefonici dalla fine del 2007 .
In alternativa, un flusso di dati IP può essere utilizzato anche per la telefonia tramite la connessione di rete secondo lo standard SIP .
Oggi, i modem via cavo sono solitamente collegati al PC tramite cavi LAN , con un router integrato con solitamente quattro connessioni LAN Gigabit e WLAN come opzioni comuni in casa. Anche se la WLAN è disponibile, la porta LAN non è stata finora rinunciata, in modo che il dispositivo possa essere configurato anche in caso di guasto o malfunzionamento del modulo WLAN o solo del server DHCP . Se il modem via cavo non dispone di un router integrato , è possibile collegare un router tra il PC e il modem, che consente l'accesso a Internet indipendente per diversi computer nella LAN o WLAN .
In passato, al posto della LAN, era ancora comune collegare il modem via cavo al PC tramite una porta USB . Ciò richiedeva un driver speciale per il sistema operativo, che di solito era disponibile solo per Microsoft Windows . Oltre alla limitazione a Windows, c'è anche lo svantaggio che altri computer nella rete domestica (LAN) hanno accesso a Internet solo se il computer a cui è connesso il modem è acceso e configurato per inoltrare i dati di rete. Inoltre, a causa della lunghezza massima limitata del cavo USB, il modem non deve essere troppo lontano dal computer.
Metodo di trasmissione
Lo standard DOCSIS ( Data Over Cable Service Interface Specification ) sviluppato negli Stati Uniti si è affermato come standard globale per i metodi di modulazione e altre proprietà dell'interfaccia . In Europa c'erano proposte concorrenti ( DVB-RCCL , DAVIC), ma non potevano imporsi sul mercato. Le caratteristiche speciali delle reti via cavo europee come il piano di frequenza e la larghezza di banda del canale più elevata di otto invece di sei megahertz sono prese in considerazione in un'appendice allo standard DOCSIS ( EuroDocsis). Esistono diverse versioni dello standard (1.0, 1.1, 2.0, 3.0 e 3.1). Mentre l'espansione da DOCSIS 1.0 a 1.1 consisteva solo di modifiche del software, DOCSIS 2.0 contiene procedure migliorate per la correzione degli errori e l'accesso multiplo (S- CDMA e A- TDMA ). Ciò aumenta nuovamente la velocità di trasmissione dati utilizzabile, soprattutto per il canale di ritorno. L'ultimo standard DOCSIS 3.1 dell'ottobre 2013 supporta velocità di trasmissione dati fino a 10 Gbit / s nella direzione di ricezione ("downstream") e 1 Gbit / s nella direzione di invio ("upstream").
I dati per entrambe le direzioni di trasmissione sono modulati su diverse bande di frequenza per consentire la trasmissione bidirezionale. Per la corrispondente elaborazione del segnale digitale vengono utilizzati circuiti altamente integrati con processori di segnali digitali.
A causa della struttura ad albero della rete televisiva via cavo, vengono utilizzati diversi metodi di modulazione nelle direzioni di trasmissione e ricezione. I canali superiori a 450 MHz vengono utilizzati nella direzione di ricezione. Con la complessa modulazione di ampiezza in quadratura (QAM), i segnali digitali vengono modulati sulle frequenze portanti .
Struttura e funzionalità
I principali blocchi funzionali di un modem via cavo sono mostrati in figura:
- Il sintonizzatore imposta le frequenze da utilizzare per i canali in uscita e di ritorno. Il diplexer inoltra le frequenze di ricezione al demodulatore e inserisce nella rete via cavo i segnali provenienti dal modulatore. Svolge quindi una funzione che era soddisfatta dal circuito ibrido nella classica tecnologia telefonica analogica .
- Il demodulatore genera un segnale in banda base dal segnale a banda larga, che viene decodificato per correggere gli errori nel componente per il controllo dell'accesso ai media . I dati vengono elaborati nella CPU in modo tale da poter essere inviati al PC tramite interfaccia Ethernet o USB.
- Il modulatore rileva il flusso di dati proveniente dal modulo MAC e lo converte nel segnale a banda larga da trasmettere.
- Il componente MAC ( Media Access Controller ) ha una funzione centrale. Oltre a codificare e decodificare i dati, controlla l'accesso al canale di ritorno per i dati da inviare. Condivide questi compiti con il
- CPU, che assume anche il controllo del dispositivo e lo scambio di dati con il PC.
Scatole di connessione radio e scatole di connessione multimediali
Il modem via cavo è collegato a un collegamento via cavo della televisione via cavo tramite una presa per antenna adatta . Oltre alle due prese IEC per radio e televisori, queste scatole di derivazione possono avere una terza opzione di collegamento per un modem via cavo. Con queste prese di collegamento, note anche come MMD ( presa multimediale) , l'interferenza dei segnali di interferenza nella rete via cavo tramite la presa di connessione radio e televisiva nel flusso di dati di trasmissione, che di solito è nell'intervallo di frequenza da 5 a 65 MHz, può essere notevolmente ridotto con i filtri.
Malfunzionamenti del modem via cavo
Il livello di trasmissione e ricezione dei modem via cavo è standardizzato. Cause frequenti di interferenze intermittenti sono livelli fluttuanti, deboli o eccessivi nella rete di cavi o interferenze dovute a una schermatura inadeguata.
Un modem via cavo, attivo anche in caso di interferenza, consente al provider di misurare il livello del canale di ritorno e il rapporto segnale / rumore fino alla connessione del rispettivo cliente.
È necessario installare prese TV adeguate per il funzionamento sicuro e senza problemi di un modem via cavo. L'uso di materiale di installazione di alta qualità e l'eliminazione di ulteriori prese per antenna , distributori o interruttori fino al modem via cavo possono aiutare a ridurre ulteriori fonti di interferenza.
Se la topografia della rete televisiva via cavo richiede l'uso di amplificatori, questi devono essere bidirezionali (canale di ritorno compatibile) per il collegamento del modem.
Utilizzando un ulteriore filtro di corrente a guaina capacitiva all'ingresso dell'antenna, è possibile evitare l' interferenza di altri dispositivi causata dai cosiddetti ronzii .
Con l'introduzione del DVB-T2 in Germania, è aumentata anche la suscettibilità alle interferenze sui canali a valle a causa dell'elevata potenza di trasmissione dei trasmettitori DVB-T2 e della scarsa schermatura, poiché di solito vengono utilizzate le stesse frequenze. Anche con l'introduzione degli standard DOCSIS 3.1, ciò ha portato all'irradiazione OFMD -Downstreamkanälen da telefoni cellulari e stazioni di trasmissione in connessione con lo standard LTE -Mobilfunk all'irradiazione perché le stesse frequenze vengono utilizzate anche qui. L'irraggiamento porta a interruzioni e instabilità nel funzionamento del modem .
Prerequisito per l'infrastruttura domestica
Al fine di garantire l'accesso a Internet tramite la rete televisiva via cavo, la distribuzione del collegamento via cavo, che fino ad ora è stata utilizzata principalmente esclusivamente per la televisione e la radio, nel nucleo familiare del cliente deve essere progettata in modo adeguato o, se necessario, sostituita. È particolarmente importante che vengano utilizzati cavi coassiali e distributori opportunamente schermati (ad es. Secondo il cosiddetto standard di Classe A) nonché amplificatori con capacità di canale di ritorno e le suddette prese multimediali.
Inoltre (a seconda del provider via cavo regionale), l'intero sistema televisivo via cavo locale deve essere integrato nel collegamento equipotenziale domestico al fine di compensare eventuali differenze di potenziale tra la linea di alimentazione proveniente dall'esterno e dall'interno dell'abitazione.
Di norma, questo lavoro può essere eseguito solo da tecnici certificati o appositamente formati, altrimenti sussiste il rischio di notevoli interferenze nella rete televisiva via cavo.
Produttore di hardware per modem via cavo
- Arris International (TM722AB), (TM402B), (TM502B / H), TM602B) e (Vodafone Station TG3442DE)
- AVM GmbH ( cavo Fritz! Box )
- Cisco Systems (EPC3208), (EPC3208GV1), (EPC3212) e (EPC3925)
- Compal (Connect-Box Compal CH7465LG)
- EchoStar (HDC-601 DER)
- Motorola (SBV5120E), (SBV5121) e (SBV6120)
- Hitron (Hitron CGNV4), (Hitron CVE-30360)
- Pace ( Horizon DMC7002KLG )
- Samsung (UM-C5120), ( Horizon (SMT C5400), (SMT G7400) e (SMT G7401) )
- Atlanta scientifica (EPC2203)
- Technicolor (TC4400), (TC7200), (TC7200V2) e (Vodafone Station CGA4233DE)
- Ubee (Ubee EVW3226)
letteratura
- Mark E. Laubach, David J. Farber, Stephen D. Dukes: fornitura di connessioni Internet via cavo. New York 2001, ISBN 0-471-38950-1
Prove individuali
- ↑ Duden: Modem
- ↑ Distribuzione delle connessioni a banda larga nei paesi OCSE
- ↑ Modalità bridge con modem WLAN UPC. Estratto il 29 ottobre 2017 .
