Od letoτního roku doτlo ke zdraºení telefonních poplatkà, a to v rozmezí mezi 8,3 % aº 116,7 %. Poplatky uºivatelà internetu, kte²í pro p²ipojení ke svému poskytovateli pouºívají telefonní linky, pak v pràm╪ru vzrostou o 63 %. Pokud si p²edstavíme, ºe kaºd∞ "internetista" stráví denn╪ stahováním poτty a prohlíºením oblíben∞ch stránek asi tak hodinu, zaplatí dnes za m╪síc celkem p²es 2300 Kƒ jen za telefonní poplatky. A to vτe za p²edpokladu, ºe spojení nebude p²eruτováno (i p²es snahu telefonních spoleƒností se spojení p²eruτuje stále dost ƒasto).
(Nejen) Internet po kabelové televizi
Dle mého názoru jiº nastala doba alternativních druhà p²ipojení k internetu. Mnoh∞ z uºivatelà internetu, kter∞ se bez n╪j neobejde, se velmi intenzivn╪ zaƒne poohlíºet po jin∞ch a spolehliv╪jτích druzích spojení se sv╪tem. Jedním z ²eτení je p²ipojení prost²ednictvím CATV. Zkratka CATV - ƒesky kabelová televize - znamená "CAble TeleVision" nebo také "Community Antena TeleVision". Rozvody CATV se vyznaƒují kvalitním provedením a velmi vysokou kvalitou p²enosu signálu, nebo£ musí b∞t budovány jako τirokopásmové s velk∞m dosahem. I p²es fakt, ºe n╪které ƒeské televize vysílají p²es satelit digitáln╪ v kompresi MPEG, jsou veτkeré programy τí²eny po kabelové televizi v analogové podob╪ kvàli tomu, ºe vτechny televizní p²ijímaƒe v naτich domácnostech jsou analogové. Kaºd∞ takto vysílan∞ kanál zabírá τí²ku pásma 8 MHz. Spoƒítejte si sami, jak veliké pásmo zabírá t╪ch 32 programà, které màºete doma p²ijímat - je to 256 MHz. Vysílání vτech stanic do "kabelu" musí b∞t v∞konov╪ vyrovnané a musí b∞t na urƒité energetické úrovni, nebo£ pak na kaºdé hà²e p²izpàsobené souƒástce dochází ke k²íºové modulaci, odrazàm signálà, p²ebuzení ƒi zkreslení. A navíc celé toto pásmo musí b∞t p²eneseno na velkou vzdálenost - ²ádov╪ v kilometrech.
Vzhledem ke skuteƒnosti, ºe v ¼eské republice je v souƒasné dob╪ asi 70 kabelov∞ch spoleƒností, pokr∞vajících asi 1 milion domácností (toto ƒíslo p²edstavuje asi t²etinu veτkerého obyvatelstva), je jasné, ºe kabelové televizní spoleƒnosti jsou velmi váºn∞m konkurentem pro poskytování spojení. Pro zajímavost: v n╪kter∞ch lokalitách jsou obyvatelàm k dispozici jiº dv╪ kabelové spoleƒnosti pro jednu domácnost, a tak si vzájemn╪ konkurují.
Θƒastnická p²ípojka
Dàleºitou skuteƒností je, ºe do kaºdé domácnosti vybavené kabelovou televizí vede samostatn∞ kabel. Tento kabel je koaxiální se jmenovitou impedancí 75 ohmà. Dosahuje délky pràm╪rn╪ 50 aº 100 metrà a p²edstavuje p²ibliºn╪ 50 procent celkové délky instalovan∞ch kabelà v síti CATV. T╪mto kabelàm se n╪kdy také ²íká "drop" kabely. Podstatné je, ºe jde o samostatn∞ kabel pro kaºdého úƒastníka. Jde vlastn╪ o podobn∞ princip jako u strukturované kabeláºe.
Za kvalitu p²enosu signálu ruƒí pouze uºivatel a dodavatel sluºeb. Jiº se nestane podobn∞ p²ípad, kter∞ vτichni známe z dob STA (spoleƒn∞ch televizních antén), kdy vedl jeden kabel jako stoupací vedení a na n╪m byly umíst╪ny úƒastnické zásuvky. Snadno se tehdy stalo, ºe kdyº si n╪kter∞ úƒastník st╪ºoval na kvalitu signálu, technici naτli p²eruτen∞ kabel ƒi u souseda neodborn∞m zpàsobem "upravenou" úƒastnickou zásuvku.
Koncová za²ízení ze vτech signálà v p²ípojce p²ijímají pouze signály, které jsou pro n╪ urƒeny. Takov∞m koncov∞m za²ízením je rádiov∞ p²ijímaƒ a satelitní nebo televizní p²ijímaƒ. Druh∞ typ za²ízení rozd╪luje vτechny signály τí²ené po kabelu do separátních cest a má v╪tτinou jeden vstup, p²edstavovan∞ p²ívodním kabelem z distribuƒního centra, a n╪kolik v∞stupà. Takov∞m nejjednoduττím zakonƒením je nám dob²e známá "krabice" na zdi (lze ji naz∞vat "terminálov∞m adaptérem"), ale kabelové spoleƒnosti ji naz∞vají úƒastnická zásuvka. Obsahuje jednoduchou kmitoƒtovou v∞hybku, která rozd╪luje signály televize a signály rádiové do separátních konektorà. Kabely od televize a rádia pak p²ipojujeme do odpovídajících konektorà. Modern╪jτí zásuvka, ke které vede velmi kvalitní rozvod, màºe b∞t pop²ípad╪ vybavena jeτt╪ t²etím konektorem pro satelitní programy. Do tohoto konektoru pak p²ipojujeme kabel vedoucí od satelitního p²ijímaƒe.
Kmitoƒtová v∞hybka
Kmitoƒtová v∞hybka je na obrázku 1. Je opravdu velmi jednoduchá a principiáln╪ funguje tak, ºe vτechny kmitoƒty menτí neº f1 propustí z v∞vodu A pouze na v∞vod B (n╪kdy se tomu ²íká dolní propust) a vτechny kmitoƒty v╪tτí neº f2 propustí pouze na v∞vod C (horní propust).
Protoºe po jednom vodiƒi màºeme bez problémà p²enáτet signály ob╪ma sm╪ry bez omezení, není ºádn∞ dàvod, proƒ bychom nemohli jeden z bodà - t²eba v∞vod B - pouºívat jako vstupní bod pro vysílané signály a druh∞ v∞vod C pouºívat pro p²íjem signálà. Touto kmitoƒtovou v∞hybkou màºeme tedy od sebe jednoduτe odd╪lit p²ijímané a vysílané signály z obou sm╪rà. A to je vlastn╪ princip pouºit∞ v obousm╪rn∞ch CATV. To znamená, ºe pokud p²ipojíme na v∞vod B n╪jaké za²ízení, které vysílá na kmitoƒtu niºτím neº f1, pak se tento signál objeví také na v∞vodu A a odtud se màºe τí²it po kabelu dál; na v∞vodu C se tento signál neobjeví. Tato obousm╪rnost se s v∞hodou vyuºívá v dalτí souƒástce (lépe ²eƒeno "ƒerné sk²íσce") - kabelovém (nebo také linkovém) zesilovaƒi. O n╪m si povíme v následující kapitole.
Pokud kabelová spoleƒnost poskytuje jeτt╪ dalτí sluºby, obsahuje úƒastnická zásuvka jeτt╪ dalτí souƒástky, jako jsou ràzné zesilovaƒe, odd╪lovaƒe, p²evodníky a jiné aktivní prvky. P²íkladem màºe b∞t nap²íklad úƒastnická zásuvka kombinující televizní, rádiovou a telefonní p²ípojku. Do takovéto zásuvky p²ipojíte televizní p²ijímaƒ, rádio a normální telefonní p²ístroj. Dalτími za²ízeními p²ipojovan∞mi k takovéto univerzální zásuvce mohou b∞t domácí poplachová za²ízení, ràzná m╪²icí za²ízení, poskytující údaje t²eba o teplot╪ v byt╪, o odebrané elekt²in╪, o odebraném mnoºství plynu apod.
Lokální distribuƒní centrum
Lokálním distribuƒním centrem je v╪tτinou malá rozvodná sk²íσ, umíst╪ná bu╘ v dom╪ a obsluhující více nájemníkà, nebo v ulici a obsluhující n╪kolik rodinn∞ch domkà. Ve v╪tτích sítích màºe obsluhovat 100 aº 500 úƒastnick∞ch p²ípojek. Skuteƒn∞ poƒet ale znaƒn╪ závisí na lokalit╪, na rozmíst╪ní a poƒtu domácností, topologii sít╪ a na mnoha dalτích podmínkách. Tato lokální centra mají za primární úkol sdruºit koaxiální kabely od úƒastnick∞ch p²ípojek do takzvan∞ch "trunkov∞ch" vedení. Ta jsou dnes budována na bázi optick∞ch vláken. Optická vedení se na rozdíl od koaxiálních snáze instalují, mají mnohem v╪tτí p²enosovou τí²ku pásma, menτí útlum, a tím i v╪tτí dosah. V neposlední ²ad╪ zaƒínají b∞t optická vedení levn╪jτí neº kvalitní koaxiální kabely, které se pouºívají pro tato "trunková" vedení. Kvalitní koaxiální kabely mají ƒasto vzduchové dielektrikum, velmi sloºitou konstrukci a jsou velmi silné a t╪ºko ohebné. Navíc se velmi obtíºn╪ instalují a rychleji stárnou.
Lokální distribuƒní centra navíc mohou obsahovat jiº n╪které prvky lokálního sb╪ru dat, které není nutno p²enáτet aº do centra kabelové spoleƒnosti, a mnohé dalτí prvky. Jedním z mnoha mohou b∞t za²ízení sdruºující signály vysílané od úƒastníkà do spoleƒn∞ch kanálà, a£ jiº na bázi ƒasového multiplexu (sdílené pásmo s mal∞mi nároky na p²enosovou τí²ku pásma), nebo na bázi frekvenƒního multiplexu (vyhrazená pásma se zaruƒenou propustností). Pouºitím t╪chto multiplexorà a sdruºovaƒà dojde ke sníºení celkov∞ch nárokà na p²enosovou τí²ku v rámci celé sít╪ kabelové spoleƒnosti a téº to umoºní sdruºovat oblasti do celkà; tím se znaƒn╪ zjednoduτí celá struktura sít╪ a téº dohled nad ní a údrºba. V∞hody tohoto sdruºování vyplynou pozd╪ji, aº se budeme zmiσovat o technologiích typu "XXX over IP".
Linkov∞ zesilovaƒ
Linkov∞ zesilovaƒ - za²ízení, které jsem nazval "ƒerná sk²íσka" - je umíst╪n na koaxiálních kabelech jdoucích od uºivatele do centra, tedy v lokálních distribuƒních centrech i v centru kabelové televize (viz odstavce pozd╪ji). Jeho blokové a zjednoduτené schéma je na obrázku 2. Vlevo je centrum kabelové televize, vpravo úƒastnická p²ípojka. ªluté ƒtverce jsou jiº zmín╪né kmitoƒtové v∞hybky. Θkolem zesilovaƒe je zesílit signály τí²ené z centra kabelové televize - takzvané distribuƒní kanály (n╪kdy také naz∞vané "downlink" nebo "downstream"); jde v╪tτinou o televizní a rozhlasové programy τí²ené kabelovou televizí (horní v╪tev na obrázku). Druh∞m úkolem je zesílit signály τí²ené v obráceném sm╪ru - takzvané zp╪tné kanály (n╪kdy naz∞vané "uplink" nebo "upstream"). Tyto kanály p²enáτejí naopak sm╪rem do centra signály vysílané za²ízeními p²ipojen∞mi do úƒastnické zásuvky u úƒastníka (dolní v╪tev na obrázku). N╪kdy b∞vají tyto linkové zesilovaƒe modulární, a to kvàli úspo²e financí. Proƒ utrácet zbyteƒn╪ peníze a osazovat zesilovaƒe pro zp╪tné kanály u úƒastníka, kter∞ nemá ºádné za²ízení vysílající signály sm╪rem do centra? Vºdy£ staƒí do p²ipraveného konektoru v linkovém zesilovaƒi zasunout modul zp╪tného zesilovaƒe v okamºiku, kdy uºivatel bude vybaven odpovídající úƒastnickou zásuvkou a bude pot²ebovat komunikovat obousm╪rn╪. Do té doby staƒí osadit pouze ƒást pro televizní a rozhlasové vysílání.
S optick∞mi vlákny je situace pon╪kud jednoduττí. Je samoz²ejm╪ moºné vyrobit i optické v∞hybky, jeº zá²ení ràzn∞ch vlnov∞ch délek τí²en∞ch po vláknu rozd╪lují do více ràzn∞ch vláken, ale tyto v∞hybky mají velk∞ útlum, jsou drahé, a tudíº nejsou vhodné pro masové nasazení. U nás zatím vyjde mnohem levn╪ji poloºit jeτt╪ jedno vlákno spoleƒn╪ s prvním a vyuºít kaºdé vlákno pro jeden sm╪r. Není tedy nutno signály d╪lit v∞hybkou, protoºe se pro distribuƒní kanály i pro zp╪tné kanály pouºívají odd╪lená vlákna a zesilují se vºdy signály jdoucí pouze jedním sm╪rem. Staƒí tedy do cesty vloºit dva optické zesilovaƒe, kaºd∞ pro jeden sm╪r.
Distribuƒní sí£
Do lokálních distribuƒních center jsou signály p²enáτeny z centra bu╘ po koaxiálním kabelu, nebo (pokud jde o v╪tτí vzdálenosti) po optick∞ch vláknech ƒi radioreléov∞mi trasami. Distribuƒní síti, která vyuºívá ob╪ technologie koaxiálních kabelà i optick∞ch vláken zároveσ, se ²íká "Hybrid Fiber-Coaxial" (HFC). I tuto sí£ lze rozd╪lit do dvou ƒástí. Jednu ƒást p²edstavují "trunková" vedení (tvo²í 12 procent z celkové délky instalovan∞ch kabelà a mají typickou délku deset kilometrà) a druhou ƒást "feeder" vedení, která propojují jednotlivá lokální centra v ulici, v jednotliv∞ch domech nebo v menτích oblastech s "trunkov∞mi" vedeními. "Feeder" kabely p²edstavují cca 40 % celkové délky kabelà instalovan∞ch v síti HFC a dosahují délky jednoho aº n╪kolika kilometrà.
Centrum - "headend"
Headend je vlastn╪ srdce celé kabelové sít╪. Vτechny kabely z distribuƒní sít╪ vedou do centra. Nejv╪tτí vzdálenost mezi centrem a koncov∞m úƒastníkem màºe s dneτními optick∞mi technologiemi dosahovat aº 80 km a v sítích uºívajících pouze koaxiální kabely pouze 10 km aº 15 km. Jedno takové centrum s distribuƒní HFC-sítí màºe obsluhovat 500 aº 5000 domácností - maximální poƒet ale velmi závisí na technick∞ch moºnostech optick∞ch za²ízení pouºit∞ch v centru a v lokálních centrech. Maximáln╪ lze po trase pouºít 4 aº 10 optick∞ch zesilovaƒà.
S koaxiálními kabely je moºno uspokojit podstatn╪ v╪tτí poƒet koncov∞ch úƒastníkà - aº 125 tisíc - a trasa màºe obsahovat aº 35 zesilovaƒà. Je logické, ºe s ràzn∞mi za²ízeními ràzn∞ch v∞robcà lze dosáhnout ràzn∞ch vzdáleností a obslouºit ràzn∞ poƒet úƒastníkà. Struktura vºdy velmi závisí na topologii sít╪, na terénu, hustot╪ zástavby a na mnoha dalτích faktorech.
Maximální vzdálenost mezi centrem a koncov∞m úƒastníkem není urƒena úrovní signálu. Dnes dokáºeme bez problémà p²enáτet signály na velmi velkou vzdálenost p²i zachování stejné kvality signálu. Omezujícím faktorem je ale ƒas. Data p²enáτená zp╪tn∞m kanálem musí dorazit do centra za urƒitou dobu (v HFC je to maximáln╪ 400 mikrosekund) proto, ºe delτí zpoºd╪ní by pàsobila ruτiv╪ v interaktivních aplikacích, jako jsou telefon ƒi videokonference, a aby bylo moºné detekovat kolize na sdíleném zp╪tném kanále. Protoºe jsou vτak vysílací ƒasy paketà podstatn╪ kratτí neº ƒasy doruƒení, je nutno vyuºít vhodné metody pro p²ístup k médiu.
V centru jsou p²ijímací za²ízení (p²ípadn╪ dekodéry) satelitních kanálà i pozemních televizních vysílaƒà. Sbíhají se sem také kabely vedoucí ze studií kabelov∞ch televizí (u nás známe nap²íklad HBO, Hallmark - b∞val∞ Kabel Plus, MAX1 a dalτí). Rádiové vysílání FM je také p²ijímáno z pozemních ƒi satelitních vysílaƒà a lze je doplnit i vysíláním DMX (Digital Music eXpress). Jde o digitální vysílání hudby v CD-kvalit╪ a do jednoho distribuƒního kanálu se vejde velké mnoºství DMX-programà (aº 30).
Spojení se sv╪tem
Je-li distribuƒní sí£ obousm╪rná a jsou-li distribuována také data, pak mohou b∞t v centru také p²ípojky do internetu nebo do dalτích sítí WAN. K p²ipojení se pouºívají moderní sm╪rovaƒe ƒi p²epínaƒe na t²etích sí£ov∞ch vrstvách a standardní WAN-linky a WAN-protokoly. N╪kte²í poskytovatelé informací se po dohod╪ s kabelovou spoleƒností mohou dohodnout na p²ipojení sv∞ch serverà a bu╘ je p²ipojí rychl∞mi WAN-spoji, nebo je p²ímo umístí do centra a vyuºijí rychlejτí sít╪, jako jsou Ethernet, Token Ring ƒi jiné. Správu takov∞ch serverà a aktualizaci databází lze pak provád╪t dálkov╪ z libovolného místa v celé kabelové síti.
Bohuºel, maximální p²enosová rychlost je urƒena nejslabτím místem v p²enosové cest╪. CATV není hlavní brzdou p²i p²enosu - o p²enosov∞ch rychlostech v CATV si povíme pozd╪ji. Datové servery a zdroje v rámci CATV jsou dostupné za pouºití velmi vysok∞ch p²enosov∞ch rychlostí. Ale s p²enosy informací ze zdrojà mimo CATV mohou b∞t problémy. Lze bez obav ²íci, ºe p²enosová rychlost odpovídá p²enosové rychlosti zbytku sv╪ta mimo CATV. Pokud tedy máme zdroj informací k CATV p²ipojen linkou o rychlosti 64 kb/s, pak se také touto rychlostí budou data dostávat ke klientovi. Dalτím vyuºitím màºe b∞t jiº zmín╪n∞ odeƒet údajà domácích m╪²idel dodávky energií, plynu atd.
V okamºiku, kdy padne monopol na poskytování telekomunikaƒních sluºeb, màºe kabelová spoleƒnost p²ipojit své centrum vhodn∞m rozhraním do telekomunikaƒní sít╪ a pak poskytovat také ve²ejné telekomunikaƒní sluºby. Celá sí£ kabelové spoleƒnosti je na obrázku 3.
Kabelov∞ modem
Kabelov∞ modem je jedním z koncov∞ch za²ízení a je urƒen pro p²ipojení poƒítaƒe, koncentrátoru nebo sm╪rovaƒe ke kabelovému rozvodu CATV. Je vybaven jedním kabelov∞m v∞stupem (vysílaƒ) a jedním kabelov∞m vstupem (p²ijímaƒ). Jiº d²íve zmín╪nou kmitoƒtovou v∞hybkou jsou vysílaƒ a p²ijímaƒ spojeny se spoleƒn∞m p²ípojn∞m bodem - a tento konektor se p²ipojuje ke kabelovému rozvodu. Vysílací frekvence je moºno nastavit v krocích po 250 kHz v rozmezí 5 MHz aº 42 MHz a p²ijímací frekvence v rozsahu 54 MHz aº 750 MHz op╪t v krocích po 250 kHz. µí²ka p²enosového pásma vysílací i p²ijímací ƒásti je 6 MHz. Modulace uºiteƒného signálu na nosnou je QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) nebo QAM (Quadrature Amplitude Modulation) ƒi VSB (Vestigial Side Band). P²ipojení k poƒítaƒi je realizováno p²es ethernetové LAN-rozhraní s konektorem RJ-45, urƒen∞m pro p²ipojení UTP-kabelu.
Souƒasn∞ technick∞ limit propustnosti jednoho videokanálu se τí²kou pásma 6 MHz a poºadovan∞m odstupem signálu od τumu 20 dB je p²ibliºn╪ 40 Mb/s (p²i odstupu 40 aº 50 dB dosáhneme teoretické propustnosti aº 100 Mb/s). Máme-li tedy pro zp╪tné kanály k dispozici τí²ku pásma 37 MHz (odpovídá to τí²ce pásma I), snadn∞m v∞poƒtem zjistíme, ºe màºeme p²i odstupu 20 dB p²enáτet cca 240 Mb/s. Toto pásmo je vτak v celé HFC-síti sdíleno vτemi kabelov∞mi modemy - na niºτích frekvencích zp╪tn∞ch kanálà màºe vysílat více kabelov∞ch modemà najednou. Toto ne²ízené vysílání zvyτuje hladinu τumu v síti, a proto musíme poƒítat s nejhorτí variantou odstupu signálu od τumu (to je t╪ch zmín╪n∞ch 20 dB) a tomu také odpovídá nejniºτí zaruƒená p²enosová rychlost 40 Mb/s.
Chceme-li zjistit p²enosovou kapacitu obráceného sm╪ru, tedy kapacitu celého pásma pro distribuƒní kanály b╪ºn╪ pouºívané pro CATV, pak jde o cca 100 kanálà. Protoºe distribuƒní kanál màºe b∞t vysílán s v╪tτím v∞konem a protoºe je vysílán jen jedním za²ízením a je τí²en k uºivatelàm na vyττích frekvencích neº zp╪tn∞ kanál, lze dosáhnout v╪tτích odstupà signálu od τumu, neº je 20 dB. Standard vτak definuje minimální odstup 20 dB, a proto lze po koaxiálním kabelu p²enáτet od centra k uºivateli aº 4,3 Gb/s. Tuto τí²ku pásma dnes ale t╪ºko n╪kdo vyuºije.
B╪ºné kabelové modemy v souƒasné dob╪ dosahují p²enosové rychlosti 10 Mb/s. N╪kte²í v∞robci produkují modemy se symetrickou propustností - vstup i v∞stup má p²enosovou rychlost 10 Mb/s, jiní vybavují své modemy nesymetrick∞mi p²enosov∞mi rychlostmi - nap²íklad jde o vstup s rychlostí 30 Mb/s a v∞stup 96 kb/s, p²ípadn╪ obrácen╪. Takovéto nesymetrické modemy jsou vyuºívány k jednosm╪rné distribuci dat z centra do poboƒek, nebo naopak ke sb╪ru dat z poboƒek a k p²enosu do centra. Modemy se stejnou p²enosovou rychlostí pro p²íjem i vysílání jsou nejƒast╪ji nasazovány pro p²ístupy k sítím LAN z domácího prost²edí nebo v mal∞ch vzdálen∞ch kancelá²ích SOHO (Small Office Home Office), p²ípadn╪ k vzájemnému propojení sítí LAN. Tyto druhy p²ipojení mají p²ibliºn╪ stejné poºadavky na provozní p²enosovou rychlost obou sm╪rà.
Bezpeƒnost a omezení zbyteƒného provozu
Vτichni v∞robci doplσují modemy jednoduch∞mi màstky a sm╪rovaƒi s paketov∞mi filtry, a to kvàli zajiτt╪ní bezpeƒnosti p²enosà dat a odfiltrování vτech paketà, které nejsou urƒeny k p²enosu po síti CATV. Vzhledem k tomu, ºe sí£ je vlastn╪ tvo²ena sdílen∞m p²enosov∞m médiem se stromovou strukturou, je velmi dàleºitá adresace a kódování vlastních paketà τí²en∞ch po distribuƒní síti. Kódování paketà je zajiτt╪no jak na niºτích vrstvách, tak i na vyττích vrstvách OSI-modelu. To zajistí uºivateli bezpeƒn∞ p²enos - je tém╪² nemyslitelné, aby jin∞ uºivatel, kter∞ náhodou p²ijme paket, jenº není pro n╪j urƒen, jej rozkódoval a získal tak originální obsah. Pro tyto úƒely se pouºívá kódování DES nebo RSA a postaƒí i malé délky klíƒe (40 nebo 56 bità).
Adresa zapsaná v hlaviƒce v paketu naopak zajistí τí²ení paketu od zdroje nejkratτí cestou k cíli. V distribuƒní síti mohou b∞t umíst╪ny speciální p²epínaƒe pro CATV (jsou ale svou ƒinností i konstrukcí podobné normálním LAN-p²epínaƒàm, ƒi spíτe ATM-p²epínaƒàm). P²epínaƒe si p²eƒtou adresu zapsanou v hlaviƒce paketu, porovnají ji s adresami v tabulce, a pak poτlou paket rozhraním k adresátovi.
Standard IEEE LAN/MAN 802.14
Zmínil jsem se o adresaci v sítích HFC a CATV. Mezinárodní standardizaƒní komise vypracovala návrh standardu pro CATV se sít╪mi HFC - jde o standard IEEE 802.14 pro fyzickou a datalinkovou vrstvu modelu OSI. Tento návrh standardu definuje rozhraní první sí£ové vrstvy pro optické vlákno a pro koaxiální kabel. Protoºe jde o provoz v takzvaném p²eloºeném pásmu, jsou definovány parametry typu minimální a maximální vysílací úrovn╪, odstup signálu od τumu poºadovan∞ p²ijímaƒem, p²esné kmitoƒty, druhy modulace a mnohé dalτí technické parametry.
Na druhé sí£ové vrstv╪ jsou specifikovány buσky s délkou 53 bajtà. Je tedy vid╪t, ºe tvàrci doporuƒení 802.14 si vzali za vzor technologii ATM a implementovali ji do tohoto standardu. K identifikaci stanice se pouºívá 12 bità adresy MAC. Tato 12bitová MAC-adresa je pouºita jako DSID (Destination Station ID - identifikátor cílové stanice), pokud je buσka vysílána z kabelového modemu, nebo jako SUID (Station Unique Identier - jedineƒn∞ identifikátor vysílací stanice) pro buσku adresovanou do centra.
Jak kabelov∞ modem, tak centrální vysílaƒ musí b∞t schopny skuteƒné 48bitové MAC-adresy pouºité v LAN mapovat na 12bitové adresy pouºité v CATV. Proto má kabelov∞ modem v pam╪ti tabulky i centrální vysílaƒ mapující vzájemn╪ oba typy MAC-adres. Pokud chceme komunikovat prost²ednictvím protokolu IP, musí kabelov∞ modem i centrální p²ijímaƒ provést fragmentaci paketu a zápis do bun╪k a po transportu pak zase pàvodní paket sloºit. Nad MAC-podvrstvou jsou jiº v rámci dalτích podvrstev druhé sí£ové vrstvy pouºívány b╪ºné protokoly z ²ady IEEE 802.
Zmínil jsem se o rozhraní do telefonní sít╪. Tímto rozhraním màºe samoz²ejm╪ b∞t (a také nejƒast╪ji b∞vá) rozhraní ATM (nap²íklad SONET, TAXI, DS-1, DS-3 a dalτí). Dnes se ale zaƒíná prosazovat technologie "Voice over IP".
Rozd╪lení kanálà v pásmu
Celé kmitoƒtové spektrum je mezinárodní unií rozd╪leno do ràzn∞ch pásem a ta jsou p²id╪lena urƒit∞m sluºbám. Nap²íklad frekvenƒn╪ modulovan∞ rozhlas je vysílán v pásmu 87,5 MHz aº 108 MHz (starτí rozhlasové pásmo 65 MHz aº 72 MHz je jiº uvoln╪no, nepouºívá se pro FM rozhlas, ale je p²id╪leno jin∞m sluºbám). Televizní vysílání se realizuje v n╪kolika pásmech, uveden∞ch v tabulce 1. Vτechny tyto údaje (s v∞jimkou satelitního vysílání) platí jak pro pozemní vysílání z vysílaƒà, tak pro kabelové rozvody. Televizní vysílání ze satelitu je realizováno v pásmu 10,7 GHz aº 12,7 GHz a τirokopásmov∞m p²ijímaƒem v centru màºe b∞t konvertováno do pásma 700 MHz aº 2050 MHz a v tomto pásmu pak τí²eno kabelovou televizí. Zatím mi ale není znám p²ípad ºádné kabelové televize τí²ící takto i satelitní signály v jejich pàvodní podob╪, vysílané FM modulací se τí²kou pásma 27 MHz nebo 36 MHz. Celé pásmo kmitoƒtà je na obrázku 4.
Protoºe se technické vybavení stále více zdokonaluje, je nyní moºné opouτt╪t pásma s niºτími kmitoƒty, ta pak uvolσovat pro jiné vyuºití a vysílaƒe s niºτími kmitoƒty postupn╪ ruτit. Protoºe kabelové televize z²ídka pouºívají kmitoƒtà pásma I, màºe b∞t pásmo kmitoƒtà 5 MHz aº 50 MHz vyuºito pro τí²ení zp╪tn∞ch kanálà - signálà od úƒastnické p²ípojky do centra. I toto pásmo màºe b∞t rozd╪leno do více kanálà. Ale to vτe jsme si ²ekli jiº d²íve.
Typické nároky na p²enosové pásmo
V tabulce ƒ. 2 jsou uvedeny technické poºadavky na p²enosové pásmo a dalτí poºadavky na kvalitu a sluºby (QoS - Quality of Services) signálà, které je moºné po kabelu CATV τí²it. P²edpokládám vτechny signály v digitální podob╪. Dnes jiº nejsou ºádné technické zábrany pro τí²ení vτech nám znám∞ch signálà v ƒíslicové podob╪. V praxi se tyto signály zatím nenasazují jen proto, ºe ceny kodérà na vysílací stran╪ a dekodérà na stran╪ p²ijímací jsou relativn╪ vysoké. K p²enosu videa màºe b∞t pouºita nap²íklad komprese JPEG, H.261 nebo MPEG-1 ƒi MPEG-2, pro telefon je k dispozici kvalita srovnatelná s CD, pro p²enos dat mezi sít╪mi je moºno rezervovat p²enosovou kapacitu aº 100 Mb/s atd.
Standard DOCSIS
D²íve byl problém vzájemné sluƒitelnosti v∞robkà od ràzn∞ch firem. Dnes je situace trochu jednoduττí a pro zákazníka mnohem lepτí. V∞robci se dohodli na novém standardu DOCSIS, dnes jiº ve verzi 1.2. Modemy vyráb╪né podle tohoto standardu jsou jiº vzájemn╪ kompatibilní. Je tedy zaruƒeno, ºe pokud je v centru instalován datov∞ koncentrátor splσující standard DOCSIS, bude u klienta fungovat DOCSIS-modem libovolného v∞robce. Odpadla tím privátní ²eτení, vazba na jednoho v∞robce a dodavatele a trh se otev²el.
Technologie "XXX over IP"
S nástupem technologií p²epínání na t²etí sí£ové vrstv╪ a se zvyτováním p²enosové rychlosti médií se zaƒíná prosazovat technologie "Voice over IP". N╪které ƒeské firmy nabízejí moºnost p²enáτet hlas (a telefonovat) p²es internet. Proƒ se o této technologii zmiσujeme? Je to z toho dàvodu, ºe její implementací do kabelov∞ch televizí lze uτet²it za drahé telefonní úst²edny; nebudou prost╪ pot²eba. Staƒí instalovat IP-p²epínaƒe a k p²enosu hlasu pouºít IP-pakety a jiº dostupnou technologii. Lze pak po jedné datové lince p²enáτet data i hlas zároveσ. Proƒ je v názvu XXX? Dnes platí XXX = Voice. Kdo ví, co bude platit za pár m╪sícà. Urƒit╪ se pravá strana rovnice znaƒn╪ rozroste.
Moºnosti dalτího rozτi²ování
Jak se za²ízení neustále vyvíjejí a zdokonalují, objevují se nové moºnosti. Je jasné, ºe nároky na p²enáτené pásmo budou stále vyττí a vyττí. Bude nutno stále zvyτovat propustnost sítí - budovat τirokopásmové a vysokokapacitní sít╪. Jednou z mnoha cest, která se zaƒíná v zahraniƒí prosazovat, je sdruºování optick∞ch vysílaƒà o ràzn∞ch frekvencích do jednoho prvku. Ràzné frekvence optick∞ch vysílaƒà a p²ijímaƒà umoºσují zdvojnásobit p²enosovou kapacitu jiº instalovan∞ch optick∞ch vláken. Je moºné také uτet²it jedno vlákno tím, ºe se koncová za²ízení osadí kombinovan∞m prvkem p²ijímajícím jednu frekvenci (t²eba ƒervené sv╪telné zá²ení) a vysílajícím infraƒervené paprsky (IR laser). Uτet²ené vlákno pak lze osadit koncov∞mi prvky a tím zv∞τit p²enosovou kapacitu.
Srovnání s jin∞mi technologiemi
Srovnejme si nyní v krátkosti technologii CATV s konkurenƒní technologií ISDN. Po krouceném páru màºeme pomocí technologie ISDN p²enáτet data rychlostí 144 kb/s (2 x 64 + 16 kb/s) maximáln╪ na vzdálenost p²ibliºn╪ 3 km. Spojení na v╪tτí vzdálenost vyboƒují ze standardu ISDN.
CATV màºe p²enáτet data aº do vzdálenosti 80 km a s p²enosovou rychlostí 40 Mb/s! P²itom cena kabelového modemu je srovnatelná s cenou modemu ISDN.
S CATV tedy nejenºe dosáhneme v╪tτí vzdálenosti, ale i podstatn╪ v╪tτího objemu p²enesen∞ch dat za stejnou ƒasovou jednotku. Srovnání s konkurenƒními technologiemi je tedy jednoznaƒné: pro p²enos informací je CATV velmi perspektivní technologií.
Také srovnání ceny za spojení vyznívá ve prosp╪ch CATV - v USA jsou poplatky za spojení p²es CATV poloviƒní oproti poplatkàm za spojení p²es ISDN. Spíτe bychom se tedy m╪li ptát sv∞ch kabelov∞ch spoleƒností, kdy nám nainstalují domà úƒastnick∞ terminál a kdy zaƒnou poskytovat digitální sluºby a obousm╪rné p²enosy. Nev∞hoda CATV proti ISDN je v její vázanosti na oblasti, kde je rentabilní budovat CATV-rozvod. Takov∞ domek uprost²ed polí bude asi lepτí vybavit ISDN-linkou.
Pro porovnání si v tabulce 3 uve╘me pràm╪rné p²enosové ƒasy 1 MB dat u vybran∞ch technologií.
Záv╪r
Rád bych upozornil, ºe zatím malé procento kabelov∞ch televizí má své sít╪ budované jako obousm╪rné. Budování takovéto obousm╪rné sít╪ trvá p²ibliºn╪ 18 m╪sícà a p²edpokládan∞ objem finanƒních prost²edkà nutn∞ch na vybudování t╪chto sítí vτemi kabelov∞mi spoleƒnostmi v rámci celé ¼eské republiky se odhaduje ²ádov╪ na stovky miliard korun. Okamºitému budování a zprovozn╪ní obousm╪rn∞ch sítí, a tím i poskytování p²idan∞ch sluºeb znaƒn╪ úƒinn╪ brání monopol na poskytování telekomunikaƒních sluºeb, zaruƒen∞ vládou ¼eské republiky spoleƒnosti SPT Telecom do konce roku 2000. Kabelové spoleƒnosti necht╪jí investovat znaƒné prost²edky do sv∞ch sítí, pokud nemají jistotu, ºe se hned od poƒátku zaƒnou investice vracet. A kde jinde zaƒít neº u telefonie. Telefon dnes pot²ebuje skoro kaºd∞ a je vysoká pravd╪podobnost, ºe domácnost bude mít zájem o telefon. Proto masov∞ nástup v poskytování p²idan∞ch sluºeb kabelov∞mi spoleƒnostmi màºeme ƒekat v n╪kter∞ch lokalitách ihned po pádu monopolu SPT Telecom, v jin∞ch lokalitách t²eba aº v polovin╪ roku 2002 (neboli on╪ch 18 m╪sícà po netrp╪liv╪ oƒekávané liberalizaci).
Utrácet miliardy za p²ipojení k internetu je pro kabelové spoleƒnosti utopie (internetová komunita zatím p²edstavuje pouh∞ch pár procent obyvatelstva).
Kabelové televize poskytují dostateƒn╪ τiroké p²enosové pásmo pro τí²ení mnoha informací. Lze je vyuºít nejen k zábav╪ - distribuovat po nich televizní vysílání, rozhlas, p²ípadn╪ videopo²ady z pàjƒoven (video on demand) - ale i k interaktivním hrám. Dají se také vyuºít k v∞uce na dálku, k elektronickému obchodování, k léka²sk∞m vyτet²ením na dálku, k ràzn∞m informaƒním sluºbám (WWW), objednávání, zasílání zpráv, rozhovoràm, videokonferencím, propojení sítí LAN-LAN na velkou vzdálenost, pro p²enos elektronické poτty a k mnoh∞m dalτím aplikacím. Pop²ejme si, a£ se vτechny tyto p²idané sluºby u nás co nejd²íve prosadí.
