케이블 모뎀 작동 방식

수백만 명의 사람들에게 텔레비전 은 뉴스, 엔터테인먼트 및 교육 프로그램을 가정으로 가져옵니다. 케이블 TV가 더 선명한 화면과 더 많은 채널을 제공하기 때문에 많은 사람들이 케이블 TV (CATV) 에서 TV 신호를 받습니다 . (자세한 내용은 케이블 TV 작동 방식 을 참조하십시오.)

케이블 TV가 있는 많은 사람들은 이제 케이블 제공업체로부터 고속 인터넷 연결을 얻을 수 있습니다. 케이블 모뎀은 비대칭 디지털 가입자 회선 (ADSL) 과 같은 기술과 경쟁 합니다. DSL과 케이블 모뎀의 차이점이 무엇인지 궁금하거나 컴퓨터 네트워크가 어떻게 수십 개의 텔레비전 채널과 케이블을 공유할 수 있는지 궁금하다면 계속 읽으십시오. 이 기사에서는 케이블 모뎀이 어떻게 작동하는지 살펴보고 100개의 케이블 TV 채널과 웹 사이트가 단일 동축 케이블을 통해 가정으로 어떻게 흐를 수 있는지 알아볼 것입니다.

1. 추가 공간
2. 스트림
3. 케이블 모뎀 내부
4. 케이블 모뎀 내부: 튜너
5. 케이블 모뎀 내부: 복조기
6. 케이블 모뎀 내부: 변조기
7. 케이블 모뎀 내부: MAC
8. 마이크로프로세서
9. 케이블 모뎀 종단 시스템
10. 케이블 모뎀의 장단점

텔레비전 채널이 케이블에서 상당한 양의 전기적 "공간" 또는 대역폭을 차지할 것이라고 생각할 수 있습니다 . 실제로 각 텔레비전 신호에는 케이블에서 6MHz(MHz, 초당 수백만 사이클) 채널이 제공됩니다. 동축 케이블 신호의 수백 메가 헤르츠 수행 할 수 캐리 케이블 TV에 사용 - 모든 채널 당신은보고 더 할 수 있습니다. (자세한 내용은 텔레비전 작동 방식을 참조하십시오 .)

케이블 TV 시스템에서 다양한 채널의 신호에는 케이블의 가용 대역폭의 6MHz 조각이 각각 주어진 다음 케이블을 통해 집으로 전송됩니다. 일부 시스템에서는 동축 케이블이 신호 분배에 사용되는 유일한 매체입니다. 다른 시스템에서 광섬유 케이블 은 케이블 회사에서 다른 이웃이나 지역으로 이동합니다. 그런 다음 광섬유가 종료되고 신호가 동축 케이블로 이동하여 개별 주택에 배포됩니다.

케이블 회사가 케이블을 통해 인터넷 액세스를 제공할 때 케이블 모뎀 시스템은 다운스트림 데이터(인터넷에서 개별 컴퓨터로 전송되는 데이터)를 6MHz 채널에 저장 하기 때문에 인터넷 정보가 동일한 케이블을 사용할 수 있습니다 . 케이블에서 데이터는 TV 채널처럼 보입니다. 따라서 인터넷 다운스트림 데이터는 단일 프로그래밍 채널과 동일한 양의 케이블 공간을 차지합니다. 개인이 인터넷으로 다시 보내는 정보인 업스트림 데이터는 케이블 대역폭보다 훨씬 적은 2MHz를 필요로 합니다. 대부분의 사람들이 업로드하는 것보다 훨씬 더 많은 정보를 다운로드한다고 가정하기 때문입니다.

A : 케이블 텔레비전 시스템에 업스트림 및 다운 스트림 데이터를 넣는 것은 장비의 두 가지 유형이 필요합니다 케이블 모뎀 고객 끝과 케이블 모뎀 종단 시스템 케이블 제공 업체의 끝에서 (CMTS)를. 이 두 가지 유형의 장비 사이에 모든 컴퓨터 네트워킹, 보안 및 케이블 TV를 통한 인터넷 액세스 관리가 설치됩니다.

케이블 모뎀은 컴퓨터의 내부 또는 외부에 있을 수 있습니다 . 어떤 경우에는 케이블 모뎀이 셋톱 케이블 상자의 일부가 될 수 있으므로 인터넷 액세스를 위해 키보드 와 마우스 만 추가해야 합니다. 실제로 케이블 시스템이 디지털 케이블로 업그레이드된 경우 케이블 회사에서 제공하는 새로운 셋톱 박스는 CATV 연결을 통해 인터넷 액세스를 수신하는지 여부에 관계없이 인터넷에 연결할 수 있습니다. 외관에 관계없이 모든 케이블 모뎀에는 다음과 같은 주요 구성 요소가 포함되어 있습니다.

튜너는 케이블 콘센트에 연결되며 때로는 인터넷 데이터 채널을 일반 CATV 프로그래밍과 분리 하는 분배기 가 추가 됩니다. 인터넷 데이터는 사용하지 않는 케이블 채널을 통해 들어오기 때문에 튜너는 단순히 변조된 디지털 신호를 수신하여 복조기로 전달합니다.

어떤 경우에는 튜너에 다이플렉서 가 포함되어 있어 튜너가 다운스트림 트래픽에 대해 한 세트의 주파수(일반적으로 42 ~ 850MHz)를 사용하고 업스트림 트래픽에 대해 다른 주파수 세트(5 ~ 42MHz)를 사용할 수 있습니다. 데이터. 채널 용량이 더 제한된 다른 시스템은 다운스트림 데이터에 케이블 모뎀 튜너를 사용하고 업스트림 트래픽에 전화 접속 전화 모뎀 을 사용합니다. 두 경우 모두 튜너가 신호를 수신한 후 복조기로 전달됩니다.

가장 일반적인 복조기는 네 가지 기능을 가지고 있습니다. QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 복조기는 파형의 진폭과 위상을 모두 변경하여 정보를 인코딩 한 무선 주파수 신호를 아날로그에서 디지털로 처리할 수 있는 간단한 신호로 바꿉니다. (A/D) 변환기. A/D 변환기는 전압이 변하는 신호를 받아 일련의 디지털 1과 0으로 바꿉니다. 그런 다음 오류 수정 모듈은 수신된 정보를 알려진 표준과 비교하여 전송 문제를 찾아 수정할 수 있도록 합니다. 대부분의 경우 네트워크 프레임 또는 데이터 그룹은 MPEG 형식 이므로 데이터 그룹이 순서대로 유지되도록 MPEG 동기화 장치를 사용합니다.

업스트림 트래픽에 케이블 시스템을 사용하는 케이블 모뎀에서 변조기는 디지털 컴퓨터 네트워크 데이터를 전송을 위한 무선 주파수 신호로 변환하는 데 사용됩니다. 이 구성 요소는 사용자와 인터넷 간의 대부분의 트래픽이 불규칙한 특성 때문에 버스트 변조기 라고도 하며 다음 세 부분으로 구성됩니다.

MAC은 케이블 모뎀의 업스트림 부분과 다운스트림 부분 사이에 위치하며 다양한 네트워크 프로토콜 의 하드웨어와 소프트웨어 부분 사이의 인터페이스 역할을 합니다 . 모든 컴퓨터 네트워크 장치에는 MAC이 있지만 케이블 모뎀의 경우 일반 네트워크 인터페이스 카드보다 작업이 더 복잡합니다. 이러한 이유로 대부분의 경우 일부 MAC 기능은 중앙 처리 장치(CPU), 즉 케이블 모뎀의 CPU 또는 사용자 시스템의 CPU에 할당됩니다.

마이크로프로세서의 역할은 케이블 모뎀이 더 큰 컴퓨터 시스템의 일부로 설계되었는지 아니면 추가 컴퓨터 지원 없이 인터넷 액세스를 제공하도록 설계되었는지에 따라 다소 다릅니다. 연결된 컴퓨터가 필요한 상황에서 내부 마이크로프로세서는 여전히 전용 MAC 모듈에서 많은 MAC 기능을 선택합니다. 케이블 모뎀이 인터넷 액세스에 필요한 유일한 장치인 시스템에서 마이크로프로세서는 MAC 슬랙 등을 선택합니다. 두 경우 모두 모토로라의 PowerPC 프로세서 는 시스템 설계자가 일반적으로 선택하는 것 중 하나입니다.

케이블 공급자의 헤드 엔드에서 CMTS는 DSL 시스템 에서 DSLAM이 제공하는 것과 동일한 기능을 많이 제공 합니다. CMTS는 단일 채널의 고객 그룹에서 들어오는 트래픽을 가져와 인터넷 연결을 위해 ISP(인터넷 서비스 공급자)로 라우팅합니다. 헤드 엔드에서 케이블 공급자는 회계 및 로깅을 위한 서버 , 모든 케이블 시스템 사용자 의 IP 주소 할당 및 관리를 위한 DHCP( Dynamic Host Configuration Protocol )를 가지 거나 타사 ISP가 가질 공간을 임대 합니다. 및 CableLabs Certified Cable Modems(이전의 Data Over Cable Service Interface Specifications) 라는 프로토콜을 위한 제어 서버 (DOCSIS), 미국 케이블 시스템이 사용자에게 인터넷 액세스를 제공하는 데 사용하는 주요 표준입니다.

다운스트림 정보는 이더넷 네트워크 와 마찬가지로 연결된 모든 사용자에게 흐릅니다 . 특정 데이터 블록을 위한 것인지 여부를 결정하는 것은 개별 네트워크 연결에 달려 있습니다. 업스트림 측에서 정보는 사용자에서 CMTS로 전송됩니다. 다른 사용자는 해당 데이터를 전혀 볼 수 없습니다. 더 좁은 업스트림 대역폭은 밀리초 단위로 측정되는 시간 조각으로 나뉘며 사용자는 한 번에 하나의 "버스트"를 인터넷으로 전송할 수 있습니다. 시간으로 나누는 것은 대부분의 사용자가 인터넷으로 다시 보내는 트래픽의 대부분을 형성하는 매우 짧은 명령, 쿼리 및 주소에 대해 잘 작동합니다.

CMTS는 최대 1,000명의 사용자가 단일 6MHz 채널을 통해 인터넷에 연결할 수 있도록 합니다. 단일 채널은 총 처리량의 30~40Mbps를 처리할 수 있기 때문에 사용자는 표준 전화 접속 모뎀에서 사용할 수 있는 것보다 훨씬 더 나은 성능을 볼 수 있습니다 . 그러나 단일 채널 측면은 일부 사용자가 케이블 모뎀에서 경험하는 문제 중 하나로 이어질 수도 있습니다.

특정 케이블 채널을 통해 인터넷에 연결하는 첫 번째 사용자 중 하나라면 채널의 거의 전체 대역폭을 사용할 수 있습니다. 새로운 사용자, 특히 액세스가 많은 사용자가 채널에 연결되면 해당 대역폭을 공유해야 하며 결과적으로 성능이 저하될 수 있습니다. 연결된 사용자가 많고 사용량이 많은 시간에는 성능이 이론상 최대값보다 훨씬 낮을 수 있습니다. 좋은 소식은 이 특정 성능 문제는 케이블 회사가 새 채널을 추가하고 사용자 기반을 분할하면 해결할 수 있다는 것입니다.

인터넷 액세스를 위한 케이블 모뎀의 또 다른 이점은 ADSL 과 달리 그 성능이 중앙 케이블 사무실과의 거리에 의존하지 않는다는 것입니다. 디지털 CATV 시스템은 고객 가정에 특정 품질의 디지털 신호를 제공하도록 설계되었습니다. 업스트림 측에서 케이블 모뎀의 버스트 변조기는 헤드 엔드로부터의 거리로 프로그래밍되며 정확한 전송을 위해 적절한 신호 강도를 제공합니다.

케이블 모뎀 및 관련 항목에 대한 자세한 내용은 다음 페이지의 링크를 확인하십시오.

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