III.2. CABLE MODEMS CARACTERÍSTICAS BÁSICAS UNIDADE III SISTEMAS HÍBRIDOS

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1 1 III.2. CABLE MODEMS III.2.1. DEFINIÇÃO Cable modems são dispositivos que permitem o acesso em alta velocidade à Internet, através de um cabo de distribuição de sinais de TV, num sistema de TV a cabo. Apesar de ser parecido em vários aspectos com modems analógicos, um cable modem é significativamente mais poderoso, capaz de transmitir dados aproximadamente 500 vezes mais rápido. III.2.2. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS No sentido de transmissão do usuário para a rede, ou seja, no sentido ascendente, os dados são enviados de forma flexível e programável, sob controle de um cabeçalho no quadro. A modulação utilizada é QPSK/16QAM, com taxas de 320 Kbit/s até 10 Mbit/s. No sentido descendente, isto é, da rede para o usuário, o cable modem utiliza um receptor 64/256QAM capaz de entregar 30 a 40 Mbit/s de dados em um canal de 6 MHz. As taxas de dados ascendentes e descendentes podem ser configuradas para acomodar as necessidades do usuário. Por exemplo, um usuário de negócios pode ser programado para receber e transmitir com grande largura de banda. Um usuário residencial, por outro lado, pode ser programado para acesso assimétrico, com um valor elevado de taxa no sentido descendente, e um valor pequeno no sentido ascendente. Um usuário pode continuar a receber TV a cabo, e ao mesmo tempo receber dados em cable modems, a serem entregues a um computador pessoal, com a utilização de um simples filtro separador, ou splitter, conforme ilustrado na Figura III.2.1. O serviço de dados realizado através de um cable-modem pode ser compartilhado por até dezesseis usuários numa configuração de rede local (LAN). Devido ao fato de que algumas redes permitem apenas a distribuição unidirecional, atendendo unicamente ao serviço de broadcast, o cable modem pode utilizar tanto uma linha telefônica padrão, ou um modem QPSK/16QAM em um sistema bidirecional via cabo, para transmitir dados do usuário num sentido ascendente. Quando uma linha telefônica é utilizada em conjunto com uma rede broadcast, o sistema de retorno de dados é conhecido como um sistema com interface de retorno telefônico (TRI). Nesta forma de operação, um sistema de distribuição de TV sem fio, ou satélite, pode também funcionar como uma rede de dados, acomodando o fluxo descendente.

2 2 Figura III.2.1 Arquitetura básica do cable modem nas instalações do usuário No lado da rede, no alimentador do cabo, os dados provenientes dos usuários individuais são identificados pelos demoduladores ascendentes (ou sistema de retorno telefônico, conforme apropriado), para posterior processamento por um sistema de terminação de cable modem (CMTS Cable Modem Termination System), conforme ilustrado na Figura III.2.2. Um CMTS constitui um sistema de comutação de dados especificamente projetado para o roteamento do dados provenientes de vários cable modems através de uma interface de rede multiplexada. Da mesma forma, um CMTS recebe dados vindos da Internet e realiza a comutação de dados necessária para rotear esses dados aos usuários dos cable modems.

3 3 Figura III.2.2 Sistema de terminação do cable modem Os dados no sentido descendente (isto é, da rede para os usuários) são enviados a um modulador 64/256QAM. O sinal de saída é então deslocado na faixa para um dos canais de largura de banda 6 MHz que compõe a canalização do sistema de CATV, e enviado para todos os usuários, em broadcast, constituindo assim um canal descendente. Um transmissor alimentador do cabo combina os canais de dados descendentes com os canais de vídeo e áudio que são recebidos pelos assinantes de TV a cabo (CATV). O sinal combinado é então transmitido através dos cabos coaxiais que constituem a rede de distribuição de sinais de TV (no caso de uso de TRI interface de retorno telefônico, qualquer

4 4 sistema de distribuição de sinais de TV pode ser usado, satélite por exemplo). O número de canais ascendentes e descendentes num CMTS pode ser definido com base no tamanho da área de atendimento, número de usuários, taxa de dados oferecida, e espectro disponível. III.2.3. PADRONIZAÇÃO Um sistema de distribuição de dados através do cabo compreende vários padrões e tecnologias diferentes. Necessidades de mercado impõem a necessidade de interoperabilidade entre produtos provenientes de diferentes fornecedores. Para considerar a tarefa de obter interoperabilidade, as companhias operadoras de TV a cabo norte-americanas formaram uma parceria fundando a companhia limitada Multimedia Cable Network System (MCNS), e desenvolveram um conjunto inicial de requisitos para cable modem (DOCSIS). Conformação dos equipamentos às normas DOCSIS e testes de interoperabilidade são administrados por um programa de certificação, CableLabs. Alguns detalhes desta padronização são listados abaixo. III CAMADA FÍSICA A nível de camada física, os canais descendentes e ascendentes são baseados nas especificações do ITU (Rec. J.83 Anexo B), e incluem as seguintes características: III CANAL DE DADOS DESCENDENTE 64 e 256 QAM Largura de banda do espectro de 6 MHz, que coexiste com os demais sinais no sistema de distribuição. Utilização de códigos de bloco Reed-Solomon e códigos de treliça. Fluxo de bits serial consecutivo, não subentendendo a divisão do fluxo em quadros, e desta forma proporcionando separação completa entre as camadas física (PHY) e de controle de acesso (MAC).

5 5 III CANAL DE DADOS ASCENDENTE Formato de modulação QPSK e 16QAM. Taxas de símbolos variáveis. Taxas de dados desde 320 Kbit/s a 10 Mbit/s. Programação flexível dos cable modems sob controle do CMTS. Acesso por divisão de tempo. Codificação em blocos do tipo Reed-Solomon. III CAMADA DE CONTROLE DE ACESSO (MAC) A camada MAC provê os requisitos gerais para que vários usuários partilhem um único canal ascendente. Esses requisitos incluem deteção de colisão e retransmissão. O largo alcance geográfico de uma rede de cabos impõe considerações especiais devido ao retardo de transmissão entre um usuário próximo ao início do cabo e um usuário distante. Para compensar a perda do cabo e o retardo, consequências da distância, a camada MAC realiza um processo automático de ajuste de retardo para cada cable modem ( ranging ). A camada MAC suporta temporização e sincronismo, controle de alocação de banda para os cable modems, recuperação de erros e procedimentos para registro de novos cable modems. A privacidade dos usuários é garantida através de processo de criptografia na camada de enlace de dados entre cable modems e CMTS. A camada MAC pode integrar um processo de criptografia diretamente através de uma interface de hardware e software. III CAMADA DE REDE A camada de rede usa IP para comunicação entre o cable modem e a rede. DHCP (método de alocação automática de endereços IP numa rede local) é empregado. Um sistema de conversão de endereços IP (NAT network address translation) pode ser usado para mapear múltiplos computadores que usam um único acesso de alta velocidade através do cable modem.

6 6 III CAMADA DE TRANPORTE A rede de cable modems suporta tanto TCP (transmission control protocol) quanto UDP (user datagram protocol) na camada de transporte. III.2.4. CONCLUSÃO A tecnologia de cable modems oferece acesso em alta velocidade à Internet e serviços WWW. Redes de dados através do cable modem fornecem uma arquitetura fim a fim que possibilita um cable modem se conectar a um CMTS o qual, por sua vez, conecta-se a um provedor para acesso à Internet. III.2.5. AUTO TESTE 1) Complete as lacunas a) Cable modems são dispositivos que permitem o acesso em alta velocidade à, através de um cabo de distribuição de, num sistema de. b) Apesar de ser parecido em vários aspectos com, um é significativamente mais poderoso, capaz de transmitir dados aproximadamente mais rápido. c) No sentido de transmissão do, ou seja, no sentido ascendente, os dados são enviados de forma flexível e programável, sob controle de um no quadro. A modulação utilizada é, com taxas de. d) No sentido, isto é, da rede para o usuário, o cable modem utiliza um receptor capaz de entregar de dados em um canal de. 2) Aponte as afirmativas corretas a) No Cable modem, as taxas de dados ascendentes e descendentes podem ser configuradas para acomodar as necessidades do usuário. b) Um usuário pode continuar a receber TV a cabo, e ao mesmo tempo receber dados em cable modems, a serem entregues a um computador pessoal, com a utilização de um simples filtro separador, ou splitter.

7 7 c) O serviço de dados realizado através de um cable-modem pode ser compartilhado por até trinta usuários numa configuração de rede local (LAN) d) Devido ao fato de que algumas redes permitem apenas a distribuição unidirecional, atendendo unicamente ao serviço de broadcast, o cable modem pode utilizar tanto uma linha telefônica padrão, ou um modem QPSK/16QAM em um sistema bidirecional via cabo, para transmitir dados do usuário num sentido ascendente. 3) Preencha as lacunas a) Quando uma é utilizada em conjunto com uma rede broadcast, o sistema de retorno de dados é conhecido como um sistema com interface de (TRI). b) No lado da, no alimentador do cabo, os dados provenientes dos usuários individuais são identificados pelos (ou sistema de retorno telefônico, conforme apropriado), para posterior processamento por um (CMTS Cable Modem Termination System) c) Um CMTS constitui um sistema de especificamente projetado para o provenientes de vários cable modems através de uma interface de rede. d) Da mesma forma, um recebe dados vindos da e realiza a comutação de dados necessária para esses dados aos usuários dos. e) Os dados no sentido (isto é, da rede para os usuários) são enviados a um modulador. O sinal de saída é então deslocado na faixa para um dos canais de largura de banda que compõe a canalização do sistema de, e enviado para todos os usuários, em broadcast, constituindo assim um canal descendente. f) Um do cabo combina os canais de dados com os canais de vídeo e áudio que são recebidos pelos assinantes de TV a cabo (CATV). g) O sinal combinado é então transmitido através que constituem a rede de distribuição de sinais de TV (no caso de uso de TRI interface de retorno telefônico, qualquer sistema de de sinais de TV pode ser usado, satélite por exemplo).

8 8 h) O número de canais e num CMTS pode ser definido com base no tamanho da área, número de, taxa de oferecida, e disponível. 4) Escolha as alternativas corretas a) Um sistema de distribuição de dados através do cabo compreende vários padrões e tecnologias diferentes. b) Para considerar a tarefa de obter interoperabilidade, as companhias operadoras de TV a cabo norte-americanas formaram uma parceria fundando a companhia limitada Multimedia Cable Network System (MCNS), e desenvolveram um conjunto inicial de requisitos para cable modem (DOCSIS). c) Conformação dos equipamentos às normas DOCSIS e testes de interoperabilidade são administrados por um programa de certificação, CableLabs. 5) Complete as lacunas Ao nível de camada física, os canais descendentes são baseados nas especificações do ITU (Rec. J.83 Anexo B), e incluem as seguintes características: a) 64 e 256 b) Largura de banda do espectro, que coexiste com os demais sinais no sistema de distribuição. c) Utilização de códigos de bloco e códigos. d) Fluxo de bits, não subentendendo a divisão do fluxo em quadros, e desta forma proporcionando separação completa entre as e de (MAC). 6) Complete as lacunas Ao nível de camada física, os canais ascendentes são baseados nas especificações do ITU (Rec. J.83 Anexo B), e incluem as seguintes características: a) Formato de modulação e. b) Taxas de variáveis. c) Taxas de dados desde Kbit/s a Mbit/s. d) Programação flexível dos cable modems sob controle do.

9 9 e) Acesso por de tempo. f) Codificação em do tipo Reed-Solomon. 7) Complete as lacunas a) A camada provê os requisitos gerais para que vários usuários partilhem um único canal. b) Esses requisitos incluem de colisão e. c) Para compensar a do cabo e o, consequências da distância, a camada realiza um processo automático de ajuste de para cada cable modem ( ranging ). d) A camada MAC suporta e sincronismo, controle de alocação de para os cable modems, de erros e procedimentos de novos cable modems. e) A camada MAC pode integrar um processo de diretamente através de uma interface de hardware e software. 8) Aponte as alternativas corretas a) A camada de rede usa IP para comunicação entre o cable modem e a rede. DHCP (método de alocação automática de endereços IP numa rede local) é empregado. b) Um sistema de alocação estática de endereços IP pode ser usado para mapear múltiplos computadores que usam um único acesso de alta velocidade através do cable modem. c) A rede de cable modems suporta tanto TCP (transmission control protocol) quanto UDP (user datagram protocol) na camada de transporte.

10 10 III.2.6. AUTO TESTE CORREÇÃO 9) Complete as lacunas e) Cable modems são dispositivos que permitem o acesso em alta velocidade à Internet, através de um cabo de distribuição de sinais de TV, num sistema de TV a cabo. f) Apesar de ser parecido em vários aspectos com modems analógicos, um cable modem é significativamente mais poderoso, capaz de transmitir dados aproximadamente 500 vezes mais rápido. g) No sentido de transmissão do usuário para a rede, ou seja, no sentido ascendente, os dados são enviados de forma flexível e programável, sob controle de um cabeçalho no quadro. A modulação utilizada é QPSK/16QAM, com taxas de 320 Kbit/s até 10 Mbit/s. h) No sentido descendente, isto é, da rede para o usuário, o cable modem utiliza um receptor 64/256QAM capaz de entregar 30 a 40 Mbit/s de dados em um canal de 6 MHz. 10)Aponte as afirmativas corretas e) No Cable modem, as taxas de dados ascendentes e descendentes podem ser configuradas para acomodar as necessidades do usuário. f) Um usuário pode continuar a receber TV a cabo, e ao mesmo tempo receber dados em cable modems, a serem entregues a um computador pessoal, com a utilização de um simples filtro separador, ou splitter. g) O serviço de dados realizado através de um cable-modem pode ser compartilhado por até trinta usuários numa configuração de rede local (LAN) h) Devido ao fato de que algumas redes permitem apenas a distribuição unidirecional, atendendo unicamente ao serviço de broadcast, o cable modem pode utilizar tanto uma linha telefônica padrão, ou um modem QPSK/16QAM em um sistema bidirecional via cabo, para transmitir dados do usuário num sentido ascendente. 11)Preencha as lacunas i) Quando uma linha telefônica é utilizada em conjunto com uma rede broadcast, o sistema de retorno de dados é conhecido como um sistema com interface de retorno telefônico (TRI).

11 11 j) No lado da rede, no alimentador do cabo, os dados provenientes dos usuários individuais são identificados pelos demoduladores ascendentes (ou sistema de retorno telefônico, conforme apropriado), para posterior processamento por um sistema de terminação de cable modem (CMTS Cable Modem Termination System) k) Um CMTS constitui um sistema de comutação de dados especificamente projetado para o roteamento dos dados provenientes de vários cable modems através de uma interface de rede multiplexada. l) Da mesma forma, um CMTS recebe dados vindos da Internet e realiza a comutação de dados necessária para rotear esses dados aos usuários dos cable modems. m) Os dados no sentido descendente (isto é, da rede para os usuários) são enviados a um modulador 64/256QAM. O sinal de saída é então deslocado na faixa para um dos canais de largura de banda 6 MHz que compõe a canalização do sistema de CATV, e enviado para todos os usuários, em broadcast, constituindo assim um canal descendente. n) Um transmissor alimentador do cabo combina os canais de dados descendentes com os canais de vídeo e áudio que são recebidos pelos assinantes de TV a cabo (CATV). o) O sinal combinado é então transmitido através dos cabos coaxiais que constituem a rede de distribuição de sinais de TV (no caso de uso de TRI interface de retorno telefônico, qualquer sistema de distribuição de sinais de TV pode ser usado, satélite por exemplo). p) O número de canais ascendentes e descendentes num CMTS pode ser definido com base no tamanho da área de atendimento, número de usuários, taxa de dados oferecida, e espectro disponível. 12)Escolha as alternativas corretas d) Um sistema de distribuição de dados através do cabo compreende vários padrões e tecnologias diferentes. e) Para considerar a tarefa de obter interoperabilidade, as companhias operadoras de TV a cabo norte-americanas formaram uma parceria fundando a companhia limitada Multimedia Cable Network System (MCNS), e desenvolveram um conjunto inicial de requisitos para cable modem (DOCSIS). f) Conformação dos equipamentos às normas DOCSIS e testes de interoperabilidade são administrados por um programa de certificação, CableLabs. 13)Complete as lacunas

12 12 Ao nível de camada física, os canais descendentes são baseados nas especificações do ITU (Rec. J.83 Anexo B), e incluem as seguintes características: a) 64 e 256 QAM b) Largura de banda do espectro de 6 MHz, que coexiste com os demais sinais no sistema de distribuição. c) Utilização de códigos de bloco Reed-Solomon e códigos de treliça. d) Fluxo de bits serial consecutivo, não subentendendo a divisão do fluxo em quadros, e desta forma proporcionando separação completa entre as camadas física (PHY) e de controle de acesso (MAC). 14)Complete as lacunas Ao nível de camada física, os canais ascendentes são baseados nas especificações do ITU (Rec. J.83 Anexo B), e incluem as seguintes características: g) Formato de modulação QPSK e 16QAM. h) Taxas de símbolos variáveis. i) Taxas de dados desde 320 Kbit/s a 10 Mbit/s. j) Programação flexível dos cable modems sob controle do CMTS. k) Acesso por divisão de tempo. l) Codificação em blocos do tipo Reed-Solomon. 15)Complete as lacunas f) A camada MAC provê os requisitos gerais para que vários usuários partilhem um único canal ascendente. g) Esses requisitos incluem deteção de colisão e retransmissão. h) Para compensar a perda do cabo e o retardo, consequências da distância, a camada MAC realiza um processo automático de ajuste de retardo para cada cable modem ( ranging ). i) A camada MAC suporta temporização e sincronismo, controle de alocação de banda para os cable modems, recuperação de erros e procedimentos para registro de novos cable modems. j) A camada MAC pode integrar um processo de criptografia diretamente através de uma interface de hardware e software.

13 13 16)Aponte as alternativas corretas d) A camada de rede usa IP para comunicação entre o cable modem e a rede. DHCP (método de alocação automática de endereços IP numa rede local) é empregado. e) Um sistema de alocação estática de endereços IP pode ser usado para mapear múltiplos computadores que usam um único acesso de alta velocidade através do cable modem. f) A rede de cable modems suporta tanto TCP (transmission control protocol) quanto UDP (user datagram protocol) na camada de transporte.

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