Případová studie
Vysokorychlostní internet v koaxiálních rozvodech pomocí DOCSIS 3.0 miniCMTS = velké rychlosti za málo peněz
V rámci aktivit oddělení LICAnet jsme řešili problém, jak do bytových domů dostat internet o rychlostech 100Mbps a výše, pokud není možné tahat optiku ani UTP kabel. Podmínkou bylo zachování stávající infrastruktury STA bez zásahu do stavby a bez narušení TV vysílání a navíc nabídnout možnost rozšíření nabídky TV programů.
Stávající koaxiální kabely považované za ideální přenosové médium byly v neznámé kvalitě a staré již 25 let. Prvním pokusem bylo opatřit je technologií EoC. výsledky však byly nevalné. Na trhu existuje mnoho proprietárních řešení, jež nemají standard, což neumožňuje měnit výrobce koncových zařízení. Je známo, že standardem pro přenos dat v koaxiálních sítích je systém DOCSIS a že DOCSIS 3.0 dosahuje rychlostí 50Mbps na jeden kanál. Běžnou praxí je mít v jednom chassi 8, 16, 24 kanálů. Cena těchto zařízení je cca 300.000 Kč a výše. Je zřejmé, že by taková investice do sítě byla nenávratná.
Naštěstí jsme na veletrhu v Pekingu našli produkt, který nám problém vyřešil:
Level 2 bridge miniCMTS (obr. 2) je kompatibilní s kabelovými modemy DOCSIS 2.0 a DOCSIS 3.0, s 1Gbps na vstupu a kapacitou 16 kanálů downstream/4 kanály upstream na výstupu. Jedná se o kompaktní housing se spotřebou 36W s téměř neomezenou možností instalace. Teplotní rozsah má -20°C až +70°C bez použití ventilátorů a nutnosti zvláštního chlazení. Rozměry jsou 271 x 384 x 162 mm a váha 6,7 kg. V naší případové studii jsme zařízení umístili na chodbu bytového domu, do rozvaděče. Na vstup jsme přivedli po optickém kabelu přes media konvertor 1Gbps datovou linku. MiniCMTS umožňuje uvnitř sloučit televizní přijímací stanici se signálem DVB-T s již namodulovanými DOCSIS down/upstreamy a výstup přímo připojit na tzv. koaxiální „stoupačku“ (viz obr. 3). V našem případě jsme použili slučovače až na jednotlivých větvích STA z důvodu optimalizace výstupních úrovní. Vzhledem k tomu, že v rámci LICAtv nabízíme ještě další placené programy zakódované scramblovacím systémem CONAX, byly přidány také.
Výsledný frekvenční plán zahrnoval:
V pásmu 5 – 65 MHz: 4 kanály upstream/32 Mbps (možno navýšit až na 100Mbps)
V pásmu 87 – 108 MHz FM rádio
V pásmu 230 – 470 MHz (bývalé S kanály) miniCMTS
(zde je zapnuto 8 downstream kanálů v modulaci QAM64 tj. 280Mbps; počítáme se zvýšením modulace na QAM256, SNR to umožňuje)
V pásmu 470 - 862MHz je zbylé DVB-T a další placené programy také v DVB-T.
Instalace v bytech probíhala jednoduše. Do stávajících zásuvek byl vložen internet optimizer (obr. 4), který zajišťuje frekvenční odbočení TV výstupu pro kabelový modem. Klasický rozbočovač nebylo možné použít, protože nedosahoval dostatečného potlačení pásma pro nedatový provoz. Obr.5 instalace v bytěKlienti z této oblasti byli vybaveni běžnými kabelovými modemy. Výhodou řešení DOCSIS je snadná dostupnost kabelových modemů od renomovaných výrobců. Otestovali jsme jak EuroDOCSIS 2.0, tak i EuroDOCSIS 3.0 modemy dodavatelů Motorola, Cisco a ARRIS. V případě modemů DOCSIS 2.0 bez load balancingu jsme dosahovali hodnot 20Mbps, u modemů DOCSIS 3.0 ve variantě 8D/4U se rychlosti downstreamu pohybovaly kolem 300Mbps.
Jak je z obrázku patrné, miniCMTS využívá výhod optických páteří a poskytuje možnost posunout vysokorychlostní internet do poslední míle, tvořené buď kabelovou televizí menších rozměrů, nebo sítí společných TV antén. MiniCMTS má na chipu, od společnosti Broadcom, integrováno 16 downstreamů a 4 upstreamy. Škálovatelnost není možná. Jedná se o L2 bridge, tj. k provozu potřebuje L3 router a DHCP + TFTP server. Prozatím je vstupem 1Gbps ethernet, ale připravuje se také GePON ONU nebo přímo optické SFP. Pro modulace QAM64 je max. rychlost downstreamu cca 560 Mbps, pro QAM256 je to 800Mbps. Z hlediska monitorování má v sobě http GUI, které umožňuje lokální nebo vzdálené nastavení. K dispozici je také systém CDNMS, který vzdáleně komunikuje s chipem miniCMTS a poskytuje jak parametry VF, tak i IP funkce. MiniCMTS je teoreticky schopna obsloužit až 500 modemů, doporučujeme však zvažovat limit 200 až 250 modemů na 1 zařízení.
obr.7 vzor stránky monitorovacího CDNMSZ pohledu provozovatele sítě, se jedná o velice jednoduché zařízení, které je zaměřeno jak do menších rozvodů kabelové televize, tak do sítí ISP, kde je technicky nemožné nebo nákladné tahat optiku nebo UTP. Využití je možné i na trhu „hospitality“ tj. hotely, nemocnice a ubytovny. V současnosti je k dispozici mnoho kabelových modemů pro EuroDOCSIS 2.0 v cenách kolem 20 USD a EuroDOCSIS 3.0 v cenách kolem 65USD. Cena miniCMTS v provedení 16D/4U je přibližně 5000 USD, a to bez služeb integrace a SLA. Mechanické provedení miniCMTS nevyžaduje speciální úpravy prostor pro její umístění. Integrace do sítě STA je velice jednoduchá a se základní znalostí servisu ji zvládne i šikovný „anténář“. Integrace do IP prostředí již vyžaduje znalosti, které má ISP operátor, jež umí jednoduchost miniCMTS doplnit okolním „environmentem“ (router, DHCP + TFTP server atd.)
Náš test v živé síti běží již několik měsíců a během této doby nedošlo k jedinému „zamrznutí“, restartu nebo fundamentální ztrátě služby. Tím, že jsme z hlediska rušení v malé a jednoduché síti, odstup signál-šum (SNR) v dopředném směru je více jak 40dB. Pro bezproblémový provoz EuroDOCSIS 3.0 DS v modulaci QAM256 je potřeba zajistit SNR 35dB a pro QAM64 je to 29dB; v pásmu 5dB pod těmito hranicemi vykazuje DS postupně rostoucí ztrátovost. Díky „překonektorování“ F konektorů ze šroubovacích na kompresní jsme dosáhli vysoké kvality VF signálu.
Pro detailnější informace o nás a produktu navštivte:
www.lica.cz a také www.minicmts.cz
zpracoval: 8.3.2013 Ing. Petr Link, CEO LICA s.r.o. mail: petr.link@lica.cz