Реферат: Организация доступа в Internet по существующим сетям кабельного телевидения

Организация доступа в Internet посуществующим сетям кабельного телевидения (Диплом)

                                         

               

                                              Содержание

 

  Стр.

1.  Введение...........................................................................................................3                   

2.  Общие данные систем доступав Internet ........................…..............……...4

3.  Требования, предъявляемые коборудованию доступа в Internet .....……..9

3.1 Архитектуры передачи upstream данных............................……….9

3.2 Стандартымодемов...........................................................…...........12

            3.3  Стекпротоколов Docsis……….........................................…...........13

            3.4 Подуровень Maс………........................................................….........15

3.5  Организациязащиты………..............................................…..........16

3.6 Голос по кабелю..................………....................................…..........17

            3.7  Требованиястандартов (сводная таблица)………......….........…...20

4.  Планированиесети………...................................................................….......20

4.1 Анализ производителей модемов........................................…....…21

4.2 Устройство и функции кабельного модема……..............……......26

4.3  Устройствосети....................................................................…........28

4.4  Настройка сети……………………………………………………..32

4.5 Программноеобеспечение...................................................…........33

5.  Расчет затрат иэкономической эффективности планируемой сети……...42

6.  Безопасностьжизнедеятельности…………………………………………...46

7.  Заключение…...............................................…..…..62

8.  Библиографическийсписок……………………............................................63

9. Приложение 1

Техническиехарактеристики некоторых кабельных модемов…………..64

10. Приложение 2

      Перспективы и проблемыприменения КТВ для доступа в Internet……..71

            10.1  Преимущества кабельных модемов.......................................…...71

10.2 Проблемы кабельных модемов. .......................................……....7310.3  Применение кабельных модемов...................................…….......74

10.4  Кабельные модемы в России.…..............................................…..78

                                           1.Введение

 

Идея использованиясуществующих линий связи для передачи цифровых сигналов не нова. Именно такработает обычный модем, который передает информацию по телефонной линии. Новозможности такой связи ограниченны, и это заставляет провайдеров Internetискать новые пути к домам своих клиентов. Если посмотреть, сколько кабелейподходит к каждой отдельной квартире, то можно заметить, что их обычно три:силовой (220 В), телефонный и телевизионный. Силовую сеть использовать трудно(хотя в этой области есть уже определённые наработки). Возможности телефоннойлинии постепенно исчерпываются. Остается телевизионный кабель. Но как егоиспользовать?

Передавать данные потелевизионным каналам — хорошая идея, но для полноценной работы в Internetнеобходима обратная связь между пользователем и головной станцией (гденаходится телевизионное оборудование, а так же оборудование для выхода в Internet),которая в обычных условиях отсутствует, но при соответствующей аппаратноймодификации эта проблема разрешима. Однако телевизионные сигналы распространяютсяне только по воздуху, но и через кабельную сеть. Кабельное телевидение можетбыть хорошей средой для передачи цифровой информации. Эта идея и лежит в основетехнологии кабельных модемов. Целью данной работы является исследованиетехнологии доступа в интернет с помощью существующих сетей кабельноготелевидения, а так же планирование сети в отдельно взятом микрорайоне, на базеэтой технологии. Цель работы предполагает решение следующих задач:

    -      анализ существующих на данный момент разработок в этой области;

-     изучение архитектуры устройств,предназначенных для оказания   подобного рода услуг, так называемых, «Кабельныхмодемов»;

-     изучение стандартов этих устройств;

-    анализ характеристики модемов некоторыхпроизводителей;

-    анализ компонентов, необходимых длясоздания сети на базе этой технологии;

-     планирование и настройка сети в жиломмикрорайоне;

     -     выделениепреимуществ и недостатков этой технологии, атакже                                                методов продвиженияисследуемой технологии на российский рынок.

Данная работа проводилась попредложению и в сотрудничестве с ООО “Телесеть-Сервис”. Предлагаемая модельсети уже запущена в эксплуатацию        и имеет коммерческий успех.

                        2.Общие данные систем доступа в интернет.

Альтернативные технологии

                                                         ISDN [6]

Одной,из получивших распространение, технологий высокоскоростного доступа в интернет,является технология ISDN, которая предоставляет доступ в интернет при помощителефонных сетей.

ISDN доставляет информацию от цифрового коммутатора через два типапользовательских интерфейсов: Basic Rate Interface (BRI) и PrimaryRate Interface (PRI). Каждый из интерфейсов состоит из нескольких каналовсо скоростью 64Kb/s, или каналов B. Каналы В связаны в одни данные и образуютканал D. По определению, каналы B являются 64Kb/s соединениями и могутиспользоваться для коммутируемого соединений данных и голоса. Канал D определендля пакетно-комммутируемого вызова, установки и сигнализации соединений,доступный всем пользователям ISDN.

Это действительноперспективная технология, но основным препятствием для её развития на Уралеслужит, отсутствие в нашем регионе АТС поддерживающих эту технологию, а так жевысокая цена подобного оборудования.

ADSL [12]

Другим конкурентом технологии CATV являетсятехнология ADSL. ADSL обеспечивает скорости передачи данных до 8Мбит/с по направлению к пользователю(downstream) и до 1Мбит/с в обратном направлении(upstream). Конкретныезначения скоростей передачи данных сильно зависят от расстояния междупользователем и телефонной станцией. Полоса пропускания 8 Мбит/с обеспечиваетсяпользователям, находящимся на расстоянии до 2,7 км от телефонной станции;расстояниям 2,7-3,5 км соответствует предел в 6 Мбит/с; если же пользовательудален от телефонной станции на 3,5-5,5 км, он должен довольствоватьсяскоростью в 1,5 Мбит/с. На расстоянии свыше 5,5 км связь по ADSL негарантируется. Не так давно московская компания Plus Communications провела испытанияоборудования для ADSL от фирмы 3Com. На физической линии длиной 4 км былазафиксирована скорость 2 Мбит/с по направлению от провайдера к клиенту и 1Мбит/с — в противоположном направлении.

Для передачи данных по технологииADSL используется диапазон частот, находящийся выше полосы частот, отведеннойдля передачи голоса, поэтому данные и обычный телефонный трафик можнопередавать по одной и той же линии. Для этого, правда, с каждой стороныприходится устанавливать так называемый частотный разделитель (POTS splitter).Он обеспечивает передачу низкочастотного голосового сигнала на оборудованиеТфОП (со стороны клиента — на телефонный аппарат, со стороны телефонной станции- на коммутатор), а высокочастотного сигнала передачи данных — на оборудованиеADSL.

Стандарт на ADSL (T1.413) былутвержден ANSI еще в 1995 г., однако данная технология до сих пор не получилаширокого распространения. Причина этого в значительной степени связана сосложностью установки устройств ADSL; они требуют серьезной настройки наконкретную абонентскую линию (как правило, с участием технического сотрудникакомпании — оператора сети). Кроме того, нужно отдельно устанавливать частотныйразделитель; нередко приходится частично менять телефонную кабельную проводку.Всё это в конечном итоге привело к слишком большой цене подключения, поэтомутрудно ожидать, что услуга доступа к Internet по ADSL станет массовой.

Технология доступа с помощью КТВ(CATV) [3,4,5]

Для начала рассмотрим сущность и основныеособенности кабельного телевидения. Станция кабельного телевидения получает иобрабатывает различные сигналы радиопередач, спутниковых программ и передачместных телевизионных студий. Теле сигналы — это электромагнитные импульсы, или
волны, и они занимают отведенное им место в частотном спектре. Дляраспространения теле сигналов необходим некоторый носитель, по которому онипроходят от станции к телевизорам клиентов. Сигналы обычного телевидения могутпередаваться по воздуху на разных частотах и распространяться по системамкабельного телевидения, в которых используются специальные кабели — коаксиальные или оптоволоконные.

Каждый телевизионный сигнал передается по кабелю на своей частоте (набор такихнесущих частот и создает спектр телевизионных каналов), поэтому кабельноетелевидение имеет свой собственный частотный спектр. Таким образом, можносмотреть телепрограммы даже там, где невозможно принимать сигнал через эфир.Головная станция кабельного телевидения получает различные телепрограммы изэфира, при необходимости преобразовывает их (конвертирует), суммирует,усиливает и подает в кабельную магистраль. Обычно магистралей бывает несколько(2-4). Это зависит от количества домов в микрорайоне, а так же от местарасположения головной станции. Чтобы поддерживать нужный уровень сигнала вмагистрали, через определенное расстояние (порядка 300 метров) ставятсямагистральные усилители. Через специальные ответвители сигнал из магистралипопадает на домовую разводку, где окончательно усиливается и подается кабонентам.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              
Большая кабельная магистраль обычно проходит через весь микрорайон. Кабельныеотводы, которые имеют меньший диаметр, передают сигналы из магистрали влокальную кабельную сеть, «пронизывающую» жилые и
производственные здания. Когда клиент хочет подключиться к кабельномутелевидению, работники станции прокладывают в его дом кабель от ближайшегоотвода и подключают к телевизору. Если телевизор не может
принять все  каналы из-за несовместимости кабелей или кодировки сигналов, томежду кабельной сетью и телевизором устанавливается специальный конвертор.Такая организация сети, называемая «древовидной с отростками», позволяетнаиболее эффективно и экономично передавать весь набор телепередач от станции кклиентам.

Для организации доступа в интернет посредствомсуществующих сетей кабельного телевидения необходимы специальные устройства –кабельные модемы. Кабельные модемы располагаются на отводе кабельной магистралии выполняют функции различных устройств: модема, шифратора-дешифратораинформации, маршрутизатора, сетевого адаптера, SNMP-агента и даже концентратораEthernet. Однако такое устройство все равно остается модемом, поскольку, преждевсего оно модулирует и демодулирует сигналы.
Обычно передача и прием информации с помощью кабельного модема осуществляетсяразными способами. При передаче информации от станции к кабельному модему(downstream) цифровые данные модулируются
стандартной для телевизионных сигналов частотой (6 МГц), на которуюнакладывается несущая частота (от 42 до 750 МГц).                   

/> 

/> <td/> />
Рис. 1. Устройствадля обеспечения доступа в интернет посредством сетей кабельного телевидения.

Такой сигнал передается кабельной системе вместес сигналами кабельного телевидения и не мешает телепередачам. Есть несколькосхем модуляции, но наиболее популярны из них две — QPSK
(обеспечивает скорость передачи 10 Мбит/с) и QAM64 (до 36 Мбит/с).
Обратный сигнал от модема к станции (upstream) передавать сложнее. Это связанос тем, что в обычной дуплексной кабельной сети обратный сигнал (Upstream) может передаваться начастотах от 5 до 40 МГц. Такому сигналу могут помешать радиошумы ирадиопередачи, а также неподключенная антенна или плохое соединениекоаксиальных кабелей. Поскольку кабельная сеть имеет древовидную форму, всешумы из всех ответвлений собираются вместе и препятствуют распространениюобратного сигнала. Большинство производителей планирует использовать QPSK илианалогичную схему модуляции для передачи в прямом направлении, поскольку этотметод лучше подходит для сильно зашумленной окружающей среды, чемвысокочастотные методы модуляции. Недостаток же QPSK очевиден — более низкаяскорость передачи, чем при использовании схемы модуляции QAM. Если кабельнаясеть не может передать обратный сигнал, (это случается из-за плохих проводов икачества соединений), то это можно сделать с помощью сети ГТС или ISDN.

Кабельный модем работает какприемник и передатчик телевизионных сигналов. Импульсы от станции покоаксиальному кабелю поступают в кабельный модем, который передает ихкомпьютеру или в локальную сеть.
Есть несколько методов подключения модема к компьютеру. Самый распространенныйиз них — технология Ethernet 10BaseT. В этом случае модем имеет встроенныйадаптер Ethernet, который подключается к локальной сети или компьютеру.Естественно, на персональном компьютере также должен быть установлен адаптерEthernet и программное обеспечение, обслуживающее протокол TCP/IP. Установкакабельного модема внутри
компьютера, возможно, обошлась бы дешевле, но для этого необходимо разработатьнабор плат для всех существующих платформ.

 Эракомпьютерных интерактивных служб (КИС) [16] на базе сетей кабельноготелевидения (КТВ) началась в конце 1996 года, когда в коммерческую эксплуатациюбыли запущены сразу три службы крупнейших в США операторов КТВ — TCI, TimeWarner и Continental Cablevision. Первые КИС были открыты в Канаде в декабре1995 года и в Австралии летом 1996 года, но грандиозная эпопея по массовомувнедрению данной технологии началась в сентябре 1996 года. На сегодняшний деньиз 300 тыс. работающих в мире кабельных модемов две трети установлены в США иКанаде. Из 300 тыс. абонентов КИС 85% пользуются услугами двухсторонних сетей(с обратным каналом), а остальные — односторонними (обратным каналом служиттелефонная линия). На сегодняшний день крупнейшей в мире КИС является @Homeкомпании @Home Network. Учредителями этого предприятия являются крупнейшийоператор КТВ в США — корпорация TCI, которая в настоящее время имеет 17 млн.подписчиков по всей стране и инвестиционная компания Kleiner Perkins Caufield& Byers. Совладельцами и с операторами службы являются еще семьамериканских и канадских компаний, в том числе четвертый и пятый по величинеоператоры КТВ в США, компании Comcast и Cox Communications. По состоянию на 1мая 1999 года @Home имела более 160 тыс. подписчиков. Потенциально же услугамиэтой КИС могут воспользоваться 6-7 млн. абонентов КТВ. На втором месте (64 тыс.пользователей) находится КИС Road Runner.

3. Требования, предъявляемые к оборудованию доступа в Internet

3.1 Архитектуры передачи upstreamданных [2, 13]

Существует две архитектуры передачи upstreamданных это симметричная и асимметричная архитектуры.

В случае симметричной архитектуры оба сигнала — прямой и обратный передаются по одному кабелю. Чтобы разделить прямой иобратный сигналы, их необходимо передавать в различных диапазонах частот. Из-заэтого
прямая и обратная передачи происходят с разными скоростями. Стандартнаясимметричная архитектура имеет и другие недостатки, которые будут рассмотреныниже. Поэтому некоторые фирмы, выпускающие кабельные
модемы, используют для своих устройств асимметричную архитектуру кабельнойсети, которая в свою очередь имеет ряд недостатков, во первых — скорость upstream канала оставляет желатьлучшего, во вторых — в связи возможным введением поминутной оплаты телефонныхлиний, данная архитектура может оказаться не рентабельной, именно последнийаргумент сильно склоняет в сторону симметричной архитектуры. В случае  несимметричной архитектуры обратный канал предоставляется с помощью другихсетей, зачастую ГТС. Обе системы — симметричная и асимметричная  могут хорошодополнять друг друга. В скором времени асимметричная архитектура будетпостепенно вытеснена симметричной архитектурой. Рассмотрим вопрос о том, какойархитектуре можно отдать предпочтение.

Передача информации по кабельным сетям можетиспользоваться для различных целей. В промышленности, где кабельная сетьсоздается самим предприятием для пересылки информации, разумно использовать
симметричную архитектуру, поскольку в этом случае скорость обратной и прямойпередачи одинакова. Для существующих модемов она составляет примерно 10 Мбит/с(LANcity), т. е. сопоставима со скоростью передачи в Ethernet.
Существующая кабельная сеть, к которой можно подключить
домашний компьютер, предназначена для телевизионных сигналов и не позволяетпередавать обратный сигнал с достаточно высокой скоростью. Обычно пользователидомашнего компьютера используют связь с Internet для доступа к WWW ителеконференциям, а для этого требуется передача большего количества данных отстанции к пользователю, а не наоборот. Чтобы получать графические, звуковые ивидео файлы из Internet, требуются большие скорости передачи от станции кклиенту. Выполнение же URL-запросов или передача электронной почты не порождаютбольшого потока данных от пользователя к станции.
Тем не менее, для подключения домашнего компьютера к Internet тоже нужноиспользовать симметричную архитектуру, модернизация кабельных сетей дляорганизации обратного канала не так уж дорога, и в конечном итоге составит лишьсто долларов США на клиента (в достаточно больших сетях(50> абонентов)), какуже было упомянуто выше, в пользу этой архитектуры говорит, прежде всего, тотфакт что, с Июля 2001 работникам

ГТС вводится повременнаяоплата предоставляемых ими услуг.

 На рис. 2, 3 изображенасимметричная и асимметричная архитектуры передачи данных. [3]

/> <td/> />
 Рис. 2.Симметричная архитектура

/>

upstream

  />Рис. 3. Асимметричная архитектура.

3.2 Стандарты модемов[7, 8]

Двумя основнымистандартами на кабельные модемы являются MCNS/ DOCSIS и DVB/DAVIC. Однако еслипервый, американский, стандарт пользуется безоговорочной поддержкойамериканских производителей и операторов, то второй, европейский, стандартсталкивается с все более жесткой конкуренцией европейского аналога DOCSIS — такназываемого EuroDOCSIS (основное различие между американской и европейскойверсией DOCSIS связано с разной шириной телевизионных каналов в США и Европе изатрагивает только физический уровень).

Изначально эти стандартыбыли рассчитаны на поддержку разных приложений. Если Совет по цифровому аудио ивидео (Digital Audio Visual Council, DAVIC) разрабатывал стандарт дляпредоставления интерактивных услуг на базе телевизионных приставок, тоамериканские кабельные операторы (Multiservice Cable Operator, MCO),объединившиеся в MCNS, ориентировались, прежде всего, на предоставление вкачестве дополнительной услуги передачи данных по кабелю.

Отсюда и их основныеотличия. Стандарт DVB/DAVIC опирается на использование фиксированных ячеек ATMи стандартных для ATM методов обеспечения качества услуг. Поддержка передачиданных, в частности TCP/IP, обеспечивается с помощью AAL5. Стандарт DOCSISпредусматривает использование стандартных кадров Ethernet и поэтому лучше всегоподходит для передачи пакетных данных.

При сравненииконкурирующие группы производителей часто прибегают к одному и тому же трюку, аименно — сопоставляют последнюю версию своего стандарта с предыдущей версиейсоперничающего с ним. Так, например, сторонники DVB/DAVIC напирают на поддержкукачества обслуживания, хотя схожие возможности были включены в версию 1.1; асторонники DOCSIS говорят об отсутствии в DVB/DAVIC защиты информации, хотясоответствующие средства были определены уже в DVB/DAVIC 1.4.

Конечно же, объективныеразличия между стандартами существуют. Например, для обратного канала DVB/DAVICпредусматривает только модуляцию QPSK, тогда как DOCSIS — еще и 16-QAM. Врезультате первый поддерживает меньшую максимальную пропускную способность придоступе абонентов. Однако максимальная скорость в 10,24 Мбит/с в случае 16-QAM редкокогда достижима на практике вследствие зашумленности каналов и конкуренции задоступ.

Вообще, продолжатьсравнение двух стандартов можно было бы довольно долго, но дело не в реальныхдостоинствах конкурентов, а в широте поддержки, которой они пользуются, такчто, по-видимому, DVB/DAVIC уготована та же судьба, что и Token Ring,100VGAnyLAN и ATM в локальных сетях. Впрочем, хотя и нельзя говоритьнепосредственно об объединении двух стандартов, разрабатываемый OpenCableстандарт для телевизионных приставок опирается на DOCSIS, но включает икомпоненты DAVIC.

Помимо двух названныхесть и еще один, международный, стандарт IEEE 802.14. Однако из-за долгогоотсутствия прогресса в разработке он не получил сколько-нибудь заметнойподдержки, и сейчас соответствующая рабочая группа при участии компанийBroadcom и Terayon работает над физическим уровнем следующего поколения свысокой — до 30 Мбит/с — скоростью передачи данных в обратном направлении (откабельного модема к станции). Иногда этот еще не появившийся стандартнеофициально называют DOCSIS 1.2.

3.3 Стекпротоколов DOCSIS [14, 7]

Ввиду доминирующегоположения на рынке оборудования на базе DOCSIS мы кратко рассмотрим именно этуспецификацию (сокращение DOCSIS переводится как спецификация интерфейса сервисапередачи данных по кабелю — Data Over Cable Service Interface Specification, аупотребляемое взаимозаменяемо с ним MCNS как мультимедийная система на базекабельной сети — Multimedia Cable-Network System). Вообще говоря, стандартвключает 12 документов, определяющих интерфейс между кабельным модемом иконечным оборудованием, интерфейс между оконечной системой (Cable ModemTermination System, CMTS) и внешней сетью, радиочастотный интерфейс, интерфейсдля обратного телефонного соединения, защиту и интерфейс с системой управления.

Как написано в стандартеDOCSIS, главная функция оконечной системы и обслуживаемой ею кабельных модемовсостоит в прозрачной передаче трафика TCP/IP между конечным оборудованиемподписчика и распределительным узлом. Под словосочетанием «прозрачной передаче»подразумевается то что, ни пользователь, ни ПО работающее в операционнойсистеме не подозревают, что к компьютеру подключен кабельный модем (если непринимать во внимание того, что модем стоит рядом с компьютером, и его можнобанально увидеть), они лишь пользуются стандартным TCP/IP интерфейсом,предоставленным им операционной системой. Таким образом, кабельные модемы могутподдерживать все стандартные приложения на базе TCP/IP.

/>

Рис. 4. Стек протоколов DOCSIS в сравнении с моделью OSI.

Канальный уровень делитсяна три подуровня, а именно: стандартный подуровень контроля канала LLC всоответствии с IEEE802.2(более поздняя модификация IEEE802.14), подуровеньзащиты канального уровня и зависящий от направления передачи подуровень контролядоступа к среде передачи. Спецификация физического уровня также зависит отнаправления передачи и различается выделенными диапазонами частот иприменяемыми методами модуляции, а также форматами пакетов.

3.4 Подуровень MAC [10]

Системыпередачи на базе кабельных модемов имеют несимметричную архитектуру: однаоконечная станция может обслуживать сотни и даже тысячи кабельных модемов. Это,конечно же, связано с особенностями топологии сетей КТВ.

Все кабельные модемыслушают передачу конечной станции на своем канале и принимают кадры,предназначенные им самим или подключенным к ним конечным устройствам. Такимобразом, при передаче в прямом направлении какая-либо конкуренция за средупередачи отсутствует, и здесь возникает лишь одна серьезная проблема — защитаинформации, так как передача осуществляется путем широковещания.

Другое дело, когданескольким модемам требуется передать запрос, данные и т. д. оконечной станции.В этом случае ввиду разделяемой среды передачи они неизбежно вынужденыконкурировать друг с другом за доступ к ней. Однако конкуренция можетвозникнуть только при запросе со стороны модема о выделении ему подканала(интервала времени) для передачи (вообще говоря, конкуренция может возникнутьтакже, когда требуется передать короткое сообщение, для которого модем решит незапрашивать выделение интервала времени).

Для обеспечениямножественного доступа с разделением по времени (Time Division Multiple Access,TDMA) обратный канал делится на интервалы времени (кванты или слоты). По своемуназначению эти интервалы делятся на три вида — зарезервированные (reserved),коллизионные (contention) и ранжирующие (ranging).

Любой кабельный модемможет попытаться передать запрос или данные в коллизионные интервалы времени. Вслучае если два или более модемов предпримут такую попытку одновременно, топакеты наложатся друг на друга и будут испорчены, о чем головная станциянемедленно сообщит им по широковещательному каналу. После этого каждый измодемов попробует повторить попытку через случайный интервал времени. Разрешениеконфликтов осуществляется в соответствии с усеченным бинарным экспоненциальнымалгоритмом отката.

Обычно коллизионныеинтервалы времени используются для отправки коротких запросов о выделениизарезервированных интервалов времени для передачи данных. При получении такогозапроса головная станция предоставляет свободные зарезервированные интервалывремени в соответствии с алгоритмом выделения пропускной способности. Данныйалгоритм не определяется стандартом и реализуется производителем в соответствиис его предпочтениями. После резервирования за ним интервала кабельный модемможет беспрепятственно передавать в отведенное ему время свои данные.

Ранжирующие слоты служатцелям синхронизации часов и согласования уровня сигнала. Первая задачавозникает в связи с тем, что протяженность кабелей может значительноотличаться, из-за чего разница в задержке поступления сигналов от разныхкабельных модемов может достигнуть нескольких миллисекунд. В результате сигналможет выходить за предписанный ему временной интервал и накладываться насоседний сигнал.

Чтобы компенсироватьразличия в задержке при передаче сигналов, и используются ранжирующие слоты.Обычно это три последовательных интервала времени. По требованию оконечнойсистемы кабельный модем передает сигнал в среднем из трех интервале (двасоседних интервала образуют «защитный интервал» для предотвращения конфликтов сдругим трафиком). CMTS измеряет задержку и сообщает модему, на какую величинуон должен сдвинуть свои часы вперед или назад.

Второе назначение состоитв согласовании уровней мощностей сигнала, чтобы все поступающие на оконечнуюсистему сигналы имели один уровень. В противном случае CMTS не сможет выявитьколлизию сильно различающихся помощности сигналов.

3.5 Организациязащиты [10]

Операторам кабельныхсетей приходилось принимать защитные меры и ранее при предоставлении такихуслуг, как «платный просмотр». Однако высокоскоростная передача данных ставитнамного более серьезные проблемы с точки зрения защиты.

Главная из них связана сшироковещательной природой сетей КТВ: любая передача по сети может быть безтруда подслушана. Поэтому трафик следует в первую очередь защитить отперехвата. Для этого уже в самой первой версии стандарта DOCSIS 1.0 былопредусмотрено шифрование передаваемых данных. Применяемый в DOCSIS базовыйинтерфейс обеспечения конфиденциальности (Baseline Privacy Interface, BPI)поддерживает шифрование в соответствии с режимом сцепления шифруемых блоков(Cipher Block Chaining, CBC) стандарта DES с 56-разрядным ключом, а также обменключами с применением 768-разрядного шифрования RSA.

Однако BPI и DOCSIS 1.0не обеспечивали защиты от двойников, поэтому в DOCSIS 1.1 была включенарасширенная версия BPI. BPI+, так она называется, поддерживает аутентификацию спомощью сертификатов. Кабельный модем должен предоставить сертификат,удостоверяющий, что MAC-адрес и открытый ключ RSAдействительно принадлежат ему.

Обеспечиваяконфиденциальность передачи и идентификацию подписчиков, BPI и BPI+ не всостоянии защитить, например, от атак типа «отказ в обслуживании», когдакакой-либо злонамеренный пользователь забивает шумом или мусором весь обратныйканал.

   3.6  Голос по кабелю [5,11]

Как и другиеконкурирующие технологии, такие, как DSL, благодаря высоким поддерживаемымскоростям кабельные модемы открывают потенциальную возможность для оказанияголосовых услуг. Однако для их предоставления с надлежащим качеством операторами производителям предстоит преодолеть ряд проблем. Часть из них является общейдля всех альтернативных технологий передачи речи по пакетным сетям, часть жеспецифична для сети КТВ.

Одна из такихспецифических проблем характерна не только для передачи голоса, но и вообще дляпередачи данных с помощью кабельных модемов — это однонаправленнаяшироковещательная природа сети КТВ. Однако если в случае передачи данных ввидунесимметричности доступа в Internet ее можно обойти посредством организацииобратного канала по телефонной линии, то для оказания голосовых услуг преобразованиесети КТВ в двунаправленную среду передачи посредством замены усилителейявляется обязательным условием.

Типичной проблемой дляпакетных сетей является большая (и варьирующаяся) задержка при передачепакетов. Эта задержка складывается из задержки на выборку, задержки наоцифровку и задержки на передачу по сети. В кабельных сетях к этой суммедобавляется еще задержка на опрос. Она связана с особенностями передачи пакетовкабельными модемами. Чтобы отправить голосовые пакеты, агенту приходится ждать,пока, оконечная станция опросит всех остальных агентов о наличии у них пакетовдля передачи. Поэтому, в целях минимизации задержки, оборудование с поддержкойголосовых услуг должно уметь прогнозировать момент следующего опроса иподготавливать к этому времени голосовые пакеты.

Появившаясяв 1999 г. версия DOCSIS за номером 1.1 предусматривает меры по обеспечению QoSи предоставлению приоритета определенным видам трафика. Однако она не решаетвсех технических вопросов, связанных с оказанием голосовых услуг на базекабельных модемов. Чтобы восполнить имеющиеся пробелы, консорциум американскихкабельных операторов разработал спецификацию протокола сигнализации вызовов посети (Network-Based Call Signaling, NCS). Она базируется на существующемпротоколе управления шлюзом между различными средами (Media Gateway ControlProtocol, MGCP), поэтому ее иногда называют также MGCP NCS. Кроме того, NCSпредусматривает дополнительные меры защиты, помимо принятых в DOCSIS 1.0 и 1.1для обеспечения конфиденциальности разговоров, в частности использование IPSec.

Таблица 1

3.7 Требования стандартов [7, 8]

Свойства DOCSIS 1.x Euro-DOCSIS DVR-RC Скорость приема 64-QAM: 27 Mbps 256-QAM: 42 Mbps ITU J83 Annex B FEC 6Mhz Channelization 64-QAM: 38 Mbps 256-QAM: 52 Mbps ITU J83 Annex A FEC 8Mhz Channelization 64-QAM: 38 Mbps 256-QAM: 52 Mbps ITU J83 Annex A FEC 8Mhz Channelization, OOB Скорость передачи .320, .640, 1.280, 2.560 и 5.120 Mbps QPSK и .640, 1.280, 2.560, 5.120, 10.24 Mbps 16-QAM 5-42Mhz 320, .640, 1.280, 2.560 и 5.120 Mbps QPSK и .640, 1.280, 2.560, 5.120, 10.24 Mbps 16-QAM 5-65Mhz 1.544 Mbps; 3.088 Mbps Differential QPSK 5-65Mhz Производительность >80% эффективности, при смешанной передаче голоса и данных, на скоростях до 10.24 Mbps в 3.2 Mhz >80% эффективности, при смешанной передаче голоса и данных, на скоростях до 10.24 Mbps в 3.2 Mhz 50-72% эффективности, на скорости 3,088 Mbps в 2 Mhz Службы Internet Access, Interactive Set-top Box, Voice over IP Internet Access, Interactive Set-top Box, Voice over IP Internet Access, Interactive Set-top Box Коммерческое использование Уже Уже DAVIC 1.2, теперь DVR-RC, придет в конце 2000 года? Базовые протоколы Variable Length, Native IP with QoS Variable Length, Native IP with QoS ATM Cell transport, with IP adaptation layer translation Безопасность Baseline Privacy/Plus 56 bit DES CBC Baseline Privacy/Plus 56 bit DES CBC Никакой, возможно сделают позже.

4. Планирование сети

4.1Анализпроизводителей модемов [2]

HybridNetworks

кабельныемодемы  компании Hybrid Network марки Series2000 используют HFC сеть, чтобы передавать данные клиентам, и предполагают, чтоupstream данные передаются с помощью,телефонного кабеля (асимметричная архитектура).

Downstream передаётся со скоростью 10 Mbps на 2Mhzканале, вместо обычного 6Mhz канала. Модем Hybrid Networks использует алгоритмоптимизации IP пакетов, чтобы  свести нанет риск замедления upstream при большойпроизводительности downstream.Этопозволяет 10 Mbps для downstreamинтерполировать к 56.6 Kbps для upstream.

Сдвухсторонним использованием кабеля (симметричная архитектура (понадобится лишьнебольшой модуль апгрейда)), при помощи QPSK можно увеличить скорость upstream с 56.6 Kbps до 5Mbps

МодемHybrid Networks, имеет большие преимущества при использовании  асимметричнойархитектуры.

СхемыSeries 2000 минимизируют потребность взаводской модернизации. Hybrid Networks заявляет, что  при использовании ихсхем модуляции в большом бизнесе можно преобразовать инфраструктуру бизнескомпьютеров до кабельных модемов их компании, и увеличить тем самым будущийрост и усовершенствование компании (не точный перевод)

Один многопользовательский кабельный модем router компании Hybrid Networks можетобслуживать целых двадцать компьютеров, что означает малую цену услуги наабонента. На базе Series 2000 вполне можноорганизовать безопасную сеть кокой либо не очень большой компании, причем любойсотрудник сможет получить доступ к этой сети прямо из дома используя модем Series 2000.

Motorola

КомпанияMotorola также приложила усилия, чтобы создать кабельный модем, который назвалаCybersurfer этот модем — часть программы Motorola Cable Data. Программа Motorola Cable Data была разработана для предоставления быстродействующихкоммуникаций для on-line услуг, таких как: доступ в Интернет, телеконференции идругих услуг для домашнего и делового использования.

CyberSURFER,как и многие другие модемы оснащен 10 Base TEthernet соединением. При помощи Ethernet wiring hub интерфейса, один CyberSURFER может давать IP адреса сразунескольким персональным компьютерам. Передатчик RF иприемник в CyberSURFER обеспечивают соединение через HFC сеть.

Данныеот абонента(upstream) передаются на скорости768 kbps по 600 кГц каналу. downstream — 30 Mbps канал, который использует 6MHz  диапазон и обеспечивает максимум 10 Mbps производительность каждомуабоненту.

Системымодуляции использованные в CyberSURFER — DQPSK для upstream, и64 QAM для downstream.

Phasecom

SpeedDemon Phasecom как и большинство других модемовиспользует Ethernet 10Base T

Интерфейс,для соединения с HFC. Модем использует QAM модуляцию для downstream и QPSK модуляцию для upstream. ВSpeedDemon применена Time Division Multiple access (TDMA) технология, с помощьюкоторой достигается скорость в 30 Mbps  downstream, и 2.56 Mbps для upstream.Модем требует ширину диапазона в 6 MHz для downstream и2 MHz upstream. Этот модем был разработандля использования в  малых офисах и для домашних компьютеров. Также модем можетфункционировать как мост, таким образом, позволяя нескольким пользователямполучить соединение, использовав лишь один клиентский модем.

BayNetworkLANcity(последнее — подразделение BayNetwork)

компанияBayNetworks имеет широкий диапазон изделий, которые включают кабельные модемы,аппаратные маршрутизаторы switchи. Их кабельные модемы обеспечивают 10 Mbps дляdownstream и достаточно большой upstream. Эти скорости могут стабильноподдерживаться на расстоянии до 200 миль, без каких либо потерь данных. Модемыкомпании BayNetwork LANcity  поддерживают технологию plug andplay(в операционных системах windows98 и старше не требуют установкикаких либо специальных драйверов, а  могут потребовать лишь перезагрузки, длятого чтобы операционная система «увидела» их), они используютSNMP-агента  и имеют встроенную Operations Support Systems / BusinessSupport System (OSS/BSS). Предпринимая подобный шаг, компания  BayNetworksпыталась обеспечить низкую цену на установку и обслуживание их изделий.

Кабельный модем LANcityподдерживает до 16 пользователей.

3COM [1]

Системные и коммуникационные возможности.Поддерживает различныестандартные сетевые протоколы, включая, IPX, AppleTalk и NETBEUI.Поддерживаетлюбые приложения, взаимодействующие с поддерживаемыми уровнями TCP или UDP

Физические интерфейсы
Компьютер: RJ-45 (10BASE-T) и USB
Абонентская линия кабельного телевидения: разъем F-типа, гнездо
Питание: от внешнего источника постоянного тока (в комплекте)
Светодиодные индикаторы: питание, установка соединения, передача данных,многофункциональный индикатор для функций, заданных оператором (FCN)

Входящая связь
Диапазон частот: 91-857 МГц
Полоса частот канала: 6 МГц
Модуляция: 64 QAM или 256 QAM
Скорость передачи: 5.056 млн. символов/с или 5.361 млн. символов/с
Скорость передачи информации: 23.96 Мбит/с или 30.8 Мбит/с
Рабочий диапазон приемника: от +15 до -15 дБмВ
Номинальный уровень входного сигнала: +0 дБмВ
Импеданс: 75 Ом (номинальное значение)
Коррекция ошибок: ITU J.83-B по MCNS-RFI
Частота ошибок с учетом коррекции (BER): 10-8 при отношениисигнал/шум 23.5 дБ для 64 QAM, 10-8 при отношении сигнал/шум 30.0 дБдля 256 QAM

Исходящая связь
Диапазон частот: 5-42 МГц
Полоса частот канала: 200-3200 Кгц
Модуляция: QPSK или 16 QAM
Скорость передачи символов: 160-2560 тыс. символов/c
Скорость передачи информации: 128 — 9000 Кбит/с
Диапазон сигналов передатчика: От +8 до +58 дБмВ
Импеданс: номинал 75 Ом
Коррекция ошибок: Код Рида-Соломона
Частота ошибок с учетом коррекции (BER): 10-8 при отношениисигнал/шум 16 дБ

Соответствие стандартам
Электромагнитное излучение FCC Part 15, Class B EU EMC Directive VCCI
Безопасность UL CSA TUV
Стандарты DOCSIS SP-CMCI SP-CMTRI SP-OSSI P-RFI SP-BPI

Технические тесты (источникжурнал CMPC)

Одновременная передача данных вдвух направлениях

/> Производит. (Mbit/s) Скорость Com21 3.547 0.887 Nortel 2.130 0.532 3Com Int 0.975 0.244 3Com Ext 0.973 0.243 Toshiba 0.819 0.205

   Рис.5 График теста на скорость и производительность  различных

 модемов при  передаче данных в двух направлениях                                                                                  

Downstream/> Производит. (Mbit/s) Скорость Nortel 5.795 1.449 Com21 5.749 1.437 3Com Ext 5.743 1.436 3Com Int 5.680 1.420

/>
Toshiba

2.525 0.631

Рис.6 График теста на скорость и производительность  различных

модемов при  передаче данных в прямом направлении

FTP-HTTP

/> Производит.(Mbit/s) Скорость Nortel 3.545 20.317 3Com Ext 2.712 27.774 3Com Int 2.708 27.870 Com21 2.640 28.652 Toshiba 1.912 13.278 /> <td/> />
   Рис.7 График теста наскорость и производительность  различных

 модемов при  использовании FTP и HTTPпротоколов

Upstream/> Производит.(Mbit/s) Скорость Com21 2.625 0.656 Nortel 0.534 0.133 3Com Int 0.492 0.123 3Com Ext 0.491 0.123 Toshiba 0.383 0.095

/>

Рис.8 График теста на скорость и производительность  различных

 модемов при  передаче данных в обратном направлении

Как можно видеть из приведённыхграфиков по параметрам Upstream, Downstream,а также по двунаправленной передачи данных модемы компании BayNetwork(LANcity) уступают модемам других производителей, но поболее важному параметру – скорости при использовании FTP-HTTP протоколов модемы этой фирмы намного опережают своихконкурентов, невысокая цена этих модемов (около 260 долларов США), а так жеголовного оборудования (порядка 1600 долларов США(HUBна 250 абонентов)), наличие огромного числасервисных функций, а так же высокая интегрированность этой фирмы  на Российскийрынок, склоняют к использованию модемов именно этой фирмы.4.2 Устройство  ифункции кабельного модема. [5]

Основной функцией кабельных модемов являетсяпередача данных по сети КТВ. Подключение кабельногомодема осуществляется обычно через разделитель. Разделитель, в соответствии сосвоим названием, делит сигнал между телевизором и кабельным модемом. К одномуиз выходов разделителя и подключается кабельный модем. Несмотря намногочисленные отличия в

/>

Рис. 9. Устройство кабельного модема

конструкции, все модемыимеют одну и ту же базовую архитектуру

Кразделителю (фактически — телевизионной антенне) модем подключается черезтюнер. Обычно тюнер имеет встроенный диплексор для приема и передачи сигналов.Принятый сигнал подается на демодулятор. Данный блок выполняет функциипреобразования сигнала из аналоговой в цифровую форму, демодуляции QAM-64/256,синхронизации кадров MPEG и коррекции ошибок в соответствии с кодомРида-Соломона.

Его двойником являетсяпакетный модулятор; он соответствующим образом модулирует сигнал для егопоследующей передачи на оконечную станцию и выполняет все те же операции, но вобратной последовательности. Исходящий сигнал пропускается через задающийусилитель для обеспечения требуемой мощности сигнала. Часто и демодулятор, имодулятор реализуются в виде одной микросхемы.

Блок контроля доступа ксреде передачи (Media Access Conrol, MAC) служит, с одной стороны, начальнойточкой для исходящего пути, а с другой — конечной точкой для входящего пути.Ввиду сложности применяемых алгоритмов реализация функций уровня MAC требуетприменения микропроцессоров. Для этого используются микропроцессоры PowerPCкомпании Motorola или другие RISC-процессоры.

После обработки в блокеMAC данные передаются на компьютер через интерфейс. Помимо Ethernet на 10Мбит/с это может быть также USB, PCI (в случае встроенного модема) и др.

 

4.3Устройство сети[13]

 

Топология сети кабельноготелевидения имеет древовидную (графа без циклов) структуру. В узлах дерева (нелистьях), т. е. на головных станциях операторов, располагаются оконечныесистемы кабельных модемов (Cable Modem Termination System, CMTS), а на еголистьях, т. е. в доме или на квартире у подписчиков, находятся собственнокабельные модемы. Связывающая их инфраструктура представляет собой коаксиальнуюили гибридную (Hybrid Fiber-Coaxial, HFC) сеть.

/>

                                                                                                                           ма

                                                                                                                                 

                                                                       УМ

/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>                                                                      

/>                                                                                                          ЧР

/> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> /> /> /> <td/> /> />

/>/>/>                                                                    УД   

/> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> <td/> <td/> /> /> />

/>                                                                                                              HUB

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> /> /> />
ТВ   /> ТВ   />/>                                                                                                     РС                             РС

/>/>/>/>                                                                                            />       />

Рис. 10 Общая топология сети

ГС КТВ- Головная станциякабельного телевидения

ГС INTERNET- Головное оборудованиепередачи данных включает в себя:

-     Головноймодем

-     Транслятор

-     Маршрутизатор

-     WEB, Mail серверы

ОМ- Ответвитель магистральный

УМ- Усилитель магистральный

УД- Усилитель домовой

ЧР- Частотный разделитель

LCP- Кабельный модем

УАР- Оконечноеустройство для подключения абонентов кабельного телевидения                                                                             

РС- Рабочая станция абонента компьютерной сети

ТВ-телевизионные приемники абонентов кабельной сети

На рисунке 10показан только один сегмент сети. Остальные сегменты подключаются к магистралианалогично через магистральные ответвители.

С противоположной стороныкабельные модемы подключаются к оборудованию в помещении заказчика(HUBу). Таким оборудованиемявляется обычно одиночный ПК. Вообще говоря, кабельные модемы позволяютобеспечить доступ в Internet и для небольшой домашней сети. Наиболее популярныминтерфейсом для подключения ПК является Ethernet на 10 Мбит/с.

Оконечная система наголовной станции передает поступающие от кабельных модемов запросы намаршрутизатор IP. От него же она получает данные для передачи абонентскимустройствам. Такая передача осуществляется в широковещательной рассылке, и каждыйиз модемов извлекает предназначенные для него данные. При передаче данныеобъединяются с телевизионными сигналами.

CMTS(HUB) и маршрутизатор составляют минимальную сетевуюконфигурацию для передачи данных на головной станции; вместе они называютсяраспределительным концентратором (Distribution Hub). Кроме того, на головнойстанции могут располагаться кэширующие серверы для ускорения предоставленияинформационного наполнения и снижения нагрузки на магистральные каналы доступа.

Разрабатываемуюсеть планируется развернуть в микрорайоне Заречный.

Сеть КТВ охватывает в микрорайоне 5 тыс. квартир. Она имеет триветки, каждая – протяженностью до 3 км. Максимальное число магистральныхусилителей на одной ветке – 7, расстояние между ними – около 350 м.Используется магистральный кабель разных типов: PK-75-17, PK-75-19, PK-75-24,Sat-703, RG-11 и др. 

В сети используются магистральные и домовыеусилители преимущественно серии 300 (соответственно УМ-311 и УД-311). Еще доначала эксплуатации сети большинство ее магистральных усилителей поддерживалообратный канал. Напротив, почти все домовые усилители его не обеспечивали,поскольку для трансляции программ КТВ он был не нужен. Сейчас производитсяпостепенная реконструкция сети и устанавливаются усилители фирмы Hirshman (800MГц) с обратным каналом.

Для организации интрасети на инфраструктуреКТВ (как замечалось выше) были выбраны кабельные модемы серии LANcity компанииBay Networks. Для передачи данных используются два телевизионных канала нанесущих 227 MГц (прямой канал) и 24 MГц (обратный канал). В каждом их нихзадействуется полоса 6 МГц.

Модемы LANcity обеспечивают быстродействие вобоих направлениях до 10 Мбит/с, т.е. являются симметричными. Аппаратная частьсистемы передачи данных по сети КТВ включает в себя головное оборудование ихотя бы один пользовательский модем.

Головноеоборудование  состоит из головного модема (LCb) и транслятора (LCt). Головноймодем рассчитан на обслуживание 2000 пользователей и подключается кмаршрутизатору или компьютеру по интерфейсу AUI, а к транслятору – при помощикоаксиального кабеля. Этот модем может использоваться и как пользовательскийкорпоративный модем. Настройка режима его работы (в качестве головного илипользовательского модема) осуществляется при помощи программного обеспечения.

Транслятор служит для связи головного модемас сетью КТВ. Он включает в себя усилитель и конвертор частот прямого иобратного каналов. Головное оборудование передачи данных подключаетсяпараллельно ГС кабельного телевидения до первого магистрального усилителя.(рис. 10)

Необходимо такжеспециальное ПО, одной из функций которого является формированиеконфигурационных файлов для пользовательских модемов. В состав ПО входит такжеSNMP-менеджер, поскольку по этому протоколу осуществляется управление оборудованиеми его диагностика. ПО поддержки SNMP входит в комплект поставки.

В настоящее время один пользовательский модемLCP компании Bay Networks способен обслуживать до 16 пользователей. Подключениеабонентов осуществляется следующим образом: непосредственно после выходадомового усилителя устанавливается разветвитель на две ветки, одна из которыхуходит на домовую телевизионную разводку, а вторая — на кабельный модем. (рис.10) При помощи витой пары к последнему подключен концентратор. Далее домовая разводкасистемы передачи данных осуществляется при помощи витой пары или коаксиальногокабеля. При этом учитываются ограничения на дальность связи, которыенакладывает протокол Ethernet.

Как правило,устанавливается один кабельный модем на многоквартирный дом или группублизлежащих домов. Во втором случае промежуток между домами преодолевается«по воздуху» – с помощью коаксиального кабеля. Другими словами, в доме (нескольких домах)строится локальная сеть (ЛС) Ethernet, а кабельный модем служит коллективнымустройством доступа в сеть КТВ, которая, в свою очередь, позволяет решитьпроблему «последней мили». Для предоставления услуг доступа в Internet необходимо проложить магистраль до первичного провайдера. В качестве первичного провайдера выступаеткомпания УралРелком, которая выделяет  10Мб канал для доступа в Internet.

Наначальном этапе предлагается   установить сервер на основе windowsNT,который будет выполнять функции Web- сервера,Mail-сервера и первичного концентратора, подключить к немуголовной кабельный модем, сетевую карту, и установить соответствующеепрограммное обеспечение. Далее потребуется компьютер – маршрутизатор длякоторого на начальном этапе   достаточно конфигурации 486/32mbозу,2 сетевые карты, без винчестера и монитора. На период инсталляции Freesco(см. ниже) можно взять монитор с windowsNTсервера, дальнейшая работа маршрутизатора будет осуществляться с дискеты.Маршрутизатор предлагается соединить с winNT серверомпри помощи «витой пары» (одна сетевая карта на маршрутизаторе и сетевая картана winNT сервере необходимы именно для этой цели,вторая же сетевая карта на маршрутизаторе предназначена для подключения к болеекрупному провайдеру). Далее будет необходимо соединить головной кабельный модемс телевизионной сетью. Для организации обратного канала необходимо настроитьусилители обратного сигнала. После чего остаётся подключение компьютеровпользователей к сети КТВ при помощи кабельных модемов. Минимальные требования ккомпьютеру пользователя это процессор не ниже 486, 4Мб ОЗУ, любой монитор иустановленная Ethernet карта. Если на компьютерепользователя установлена O.С. windows9x/windowsNT/windows2000,то необходимо будет сконфигурировать лишь tcp/ip настройки OS (так как предполагается использование модемовкомпании BayNetworks, которые обладают интерфейсом plug and play и модем будет найден сразупосле включения и перезагрузки). В случае же систем на базе Linuxа так же dos, ещё перед этим некоторые временныезатраты вызовет настройка драйверов, хотя и в этих O.С.работа с кабельным модемом возможна, более того в последних версиях пакетов ужевключена поддержка кабельных модемов, и перекомпиляция ядра будет произведенаавтоматически.

4.4Настройка сети

1. Сборка схемына столе, без использования кабельных усилителей. Необходимо добиться загрузкиголовного и пользовательского модемов, понять принцип работы оборудования.

2. Добавление ксхеме кабельного усилителя. Этот этап позволяет понять, как влияют параметрыпрямого и обратного каналов на работу кабельных модемов.

3. Установка головногооборудования на линию и подключение пользовательского модема непосредственнопосле первого магистрального усилителя.

4. Настройкалинии сети КТВ в соответствии с требованиями, выявленными на втором этапе.

5. Установкакабельного модема на выбранном участке линии, тестирование, подстройка взависимости от условий работы.

Первый этап занял у нас около трех дней, поскольку пришлосьповозиться с программным обеспечением, поставляемым вместе с оборудованием.Данное ПО рассчитано на Windows 95 и включает в себя утилиту формированияконфигурационных файлов для пользовательских модемов, серверы DHCP и TFTP.Оказалось, что ПО работает только если не пытаться изменять параметры системывручную. Впоследствии мы отказались от использования этого ПО и перевели обслуживаниемодемов на Windows NT (о чем говорилось выше).

Второй этап не принес особых неожиданностей, однако пропускать егонельзя. В противном случае будет очень сложно понять, что нужно сделать сусилителями на линии. Успешно завершив этот этап, можно представитьпоследовательность усилителей на линии как один усилитель, у которого требуетсяправильно отрегулировать параметры работы.

Третий этап, по моему мнению, самый сложный. Дело в том, что длякабельных модемов допуски по уровням сигналов в прямом и обратном каналах лежатв достаточно широком диапазоне, но для реальной линии необходимо найти нужныйбаланс значений ослабления сигнала с помощью аттенюаторов. У нас основныепроблемы были связаны с наличием помех в телевизионных каналах, а также с плохойработой головного модема при низком номинале ослабления сигналов в обратномканале. Этот процесс отнимает довольно много времени, так как изменения внастройках требуют тестирования на протяжении нескольких дней.

Сложности, возникшие на четвертом этапе, были связаны с отсутствиемизмерительного оборудования и методики регулировки обратного канала (для целейКТВ он используется нечасто). Для регулировки обратного канала пришлось собратьгенератор, работающий на частоте 27 MГц (тот минимум, который может измеритьнаше оборудование). Напомню, модемы у нас работают на частоте 24 (+-3) MГц, чтовнесло дополнительные погрешности в измерения.

Пятый этап обычно не представляет сложности при правильномвыполнении предыдущих действий. Кроме того, если модем загрузился хотя бы одинраз, на его дисплее можно увидеть параметры прямого и обратного каналовкабельной линии и произвести необходимую регулировку.

Весь процесс тестирования занял у нас около полугода. Однако можносказать, что он продолжается до сих пор: коммерческая эксплуатация позволяетпроверить надежность сети, а кроме того, обеспечивает круглосуточный мониторингее состояния со стороны пользователей, чего невозможно добиться с помощьюодного пользовательского модема.

Следует признать, что оборудование работает достаточно надежно.Модемы выдерживают изменение уровней сигнала в кабельной сети на 4–6 дБ. В техслучаях, когда связь все-таки прерывается, модемы перезагружаютсяавтоматически. Этот процесс осуществляется практически незаметно для абонентов:цикл загрузки пользовательского модема составляет около 30 с, после чего связьвосстанавливается.

 

4.5Программное обеспечение[5]

WEB-серверы

Внастоящее время существует огромное количество всевозможных web-серверов,для всевозможных операционных систем, и с различными возможностями, сводныехарактеристики некоторых из них приведены в Таблице 2

Таблица 2

+ да, — нет

Apache 1.1.3

Internet Connection Secure Server 4.1

Lotus Domino 4.5a

Luckman's Web Commander 1.0

Microsoft Internet Information Server 3.0

Netscape Enterprise Server 2.01

Netscape FastTrack Server 2.01

Novell Web Server 3.0

WebSite Professional 1.1

WebStar 2.0.2

Цена, рекомендуемая изготовителем, долл. Бесплатно 295 995 (редакция для одного процессора) 249

Бесплатно

(при использовании windows nt)

1 295 295 Поставляется вместе с IntranetWare 499 799 Виртуальные серверы + + + + + + + + + - Автоматическое перенаправление URL/Несколько портов + + + + + - + + + + + + + + — - + + — - Масштабирование на несколько процессоров + + + - + + + - + - Браузер - - + + + + + + + + Перенаправление URL на другие серверы + + + - + + + + + + Работает как промежуточный сервер + + - - - - - - - - Встроенный процессор поиска - - + + + + - + + - Отключение индексации каталогов + + + + + + + + + + Агент SNMP - - - - + + - - - - Авторские инструменты HTML/Утилита построения навигационных карт — - — - — + + + + + + - + - — - + + + + Инструменты управления узлами Web - - + + + + - - + + HTTP 1.1 Put + - + + + + + - + +

Настройка и управление

Управление Web-сервером:

С консоли сервера/Web-браузера + + — + + -* + - + + — + + + + - + - + +

Утилита контроля производительности отслеживает:

Текущие соединения + + - + + + - + + + Запросы CGI и другие API-запросы + + - + + + - - + + Байты переданные/принятые + + + + — - + + + + + + + + + + + + + + Файлы конфигурации сохраняются в Реестре/каталоге

N/A 1 +

N/A1 -

— + + + + - + + + +

N/A1 -

+ -

N/A1 +

Протоколирование

Стандартный формат регистрационного журнала CERN/NCSA + + + + + + — + + + + + + + + + + + — + Инструменты составления отчетов - + - + + + + - + - Регистрация попыток доступа/обращений к страницам — - + + + + + + + + + + + + + + + + + + Настраиваемые файлы регистрации + + + - - + + - + + Регистрация в базах данных ODBC/SQL — - — - — - — - + + — - — - — - + + — - Записи в журнале выполняются CGI-сценариями + + + - + + + - + + Записи с идентификацией браузера + - + - - + + - + +

Безопасность

Пароль/Опознание по методу запрос-ответ + + + + + + + + + + + + + + + - + + + + Совместимость с SSL v.3 - - - - + + + + - - Управление доступом средствами ОС - + - - + - - + - - Управление доступом средствами сервера + + + + - + + + + + Контроль за доступом по имени домена/IP-адресу + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Контроль за доступом к документам + + + - - + + + + + Контроль за доступом к фрагментам документов - + + - + - - - + - Создание личных сертификатов - + + + - - + + - - Сценарии и «мастера» для создания сертификатов + + + + + + + + + -

Разработка прикладных программ

CGI/WinCGI

+ N/A 1

+ N/A1

+ + + + + + + + + +

+ N/A1

+ +

+ N/A1

Java/JavaScript на стороне сервера — - — - — - — - + + + + + + — - + - + - ISAPI/NSAPI — - — + — - + - + - — + — + — - + - — - Прочие API Нет ISAPI ICAPI, Notes API Нет Active Server Pages, ActiveX, ADO Session Management, Database access Session Management, Database access Нет WSAPI W*API Средства SSI (Server Side Includes) + + - + + + + + + +

Техническое обслуживание и сопровождение

Оперативная техническая помощь/Бесплатные консультации по телефону

+ NA2

+ + + + + - + + + + + + + + + + + -

* Пользователь управляет сервером Lotus Domino с клиентскогоПК.
N/A 1 — неприменимо. Данная характеристика свойственна лишьпрограммам на базе Windows.
N/A 2 — неприменимо. Пакет Apache не содержит средств телефонии.

Проанализировавэту таблицу можно сделать вывод, что наименьшим отношением цена/качествообладает Microsoft IIS, именно эта программарекомендуется для будущей сети.

                                                  Mail-серверы

Современныетребования, предъявляемые к ПО электронной почты, не ограничиваются тольконеобходимостью обеспечения передачи сообщений. Электронная почта должнаобеспечить выполнение одновременно несколько функций, или другими словами, онадолжна быть многокомпонентным программным продуктом. 

 Проведемсравнения возможностей и характеристик программных продуктов Lotus Domino 4.6,Microsoft Exchange 5.0, Novell Groupwise 4.x и Netscape. В первую очередь,современная почта должна быть многофункциональной и надежной. Лучшую надежностьможно получить при использовании технологии “клиент-сервер”.Многофункциональность обеспечивается наличием встроенных в продукт такиххарактеристик, как планирование мероприятий (органайзер), ведение дискуссий илихотя бы общих папок, возможность работы с библиотеками документов и“прозрачный” режим работы из Internet через Web-browser. В таблице 3 приведеныо наличии этих характеристик в сравниваемых продуктах.

Таблица 3. Характеристики программ современной электронной почты

Lotus Domino 4.6

Microsoft Exchange 5.0

Novell Groupwise 4.x или5

Netscape Mail 3.0

Архитектура клиент-сервер + + - + Календарное планирование + + - Отдельный сервер Ведение дискуссий (общие папки) + + Только в 5ой версии Отдельный Collabra сервер Ведение библиотек документов + + + Отдельный Enterprise сервер Автоматическое получение Web-страниц на сервере + - - -

Наоснове этой таблицы, а так же многочисленных заявлениях экспертов в различныхкомпьютерных журналах посвящённых этой проблеме, можно сделать вывод, что LotusDomino является наиболее функциональной программой в этом роде,она не только ни в чем не уступает своему основному конкуренту MS Exchange, но ипо значительному числу параметров превосходит его. Исходя из этого выбираем дляпланируемой сети Lotus Domino.

Маршрутизатор

Внастоящее время существует огромное количество всевозможных маршрутизаторов,как аппаратных, так и программных, из всего этого многообразия хотелось быособое внимание уделить пакету программ Freesco(www.freesco.org),преимущества этого пакета состоят в том, что во- первых это операционнаясистема (на базе ядра Linux) была разработана исключительно длямаршрутизирования, а как следствие легкость в настройке и малые системныетребования, во вторых это свойственная системам на базе Linuxнадёжность в сетевой сфере, в- третьих это поддержка данной OSкабельных модемов. Сам по себе пакет программ является абсолютно бесплатным, аего полная готовая к работе версия занимает одну 1.44 mb дискету.Именно Freesco и выбираем в качестве маршрутизатора для будущейсети.

Обеспечение авторификации [14]

Какдополнительное расширение будущей сети предлагается усовершенствовать её припомощи возможности авторификации пользователей сети, из-за аппаратной сложностиреализации подобных алгоритмов предлагается использовать специальное программное обеспечение, а именно,  алгоритма “доказательств с нулевымзнанием”(ZKP)

Метод ZKP основан на том, чтопроверяющий знает всегда только половину информации. Конечно, при таком условиинельзя быть уверенным в том, что человек тот за кого он себя выдает. Нопроверяющий каждый раз может спросить любую часть информации, причем несколькораз.

Рассмотрим данный методна примере графов. Граф – конечная  совокупность точек, называемых вершинами;некоторые из них соединены друг с другом линиями, называемыми ребрами графа.Простейший вид графа – это города соединенные дорогами на карте.

У некоторых графов естьгамильтонов цикл – это способ соединения всех вершин графа одной кривой,проходящий по его ребрам и не проходящий через одну вершину дважды. Допустим,проверяющему показали гамильтонов цикл графа, но он не знает от какой точки ккакой идти, если проверяющий убедился в том, что у проверяемого нужный граф, тоон не видит гамильтонов цикл, так как у графа изменились координаты точек.

Каждый вопрос будетпонижать шансы на случайный ответ. Сначала, вероятность угадать, равна 1/2,потом 1/4 и через сто вопросов вероятность упадет до 1/2100. Есличеловек не знает правильного графа и гамильтонова цикла, то ему будетпрактически невозможно ответить на все вопросы ни разу не ошибавшись, апроверка заканчивается при первой же ошибке.

Как происходит проверка?Допустим, некоторый компьютер (А) устанавливает подлинность представленияудалённого компьютера (Б). У компьютера Б есть граф, для которого ему известенгамильтонов цикл.

Сначала компьютер Бпосылает  граф, который получился из проверочного случайным переименованиемвершин. Компьютер А случайным образом выбирает, какую информацию он хочетпроверить, совпадение этого графа с тем, что у него есть, или известностькомпьютеру Б гамильтонова цикла для этого графа. Предположим, что компьютер бхочет убедиться в совпадении этого графа с тем, что есть у него и посылает обэтом сообщение компьютеру Б, компьютер Б в свою очередь посылает компьютеру Аинформацию о том, каким образом надо переименовать вершины графа, чтобыполучился исходный. Если подобное преобразование действительно переведет граф висходный, то компьютер А считает, что на этот вопрос он получил правильныйответ и продолжает проверку.

Далее компьютер Б сновапосылает граф, на этот раз, переименовав вершины по-другому (случайнымобразом). Пусть в этот раз компьютер А выбрал, что хочет узнать гамильтоновцикл, тогда компьютер Б посылает последовательность имен вершин, которая визмененном графе действительно является гамильтоновым циклом. Таким образом,после некоторого числа подобных шагов, компьютер А убеждается, что компьютер Бдействительно тот, за которого себя выдаёт, отметим, что при этом компьютер Ане сможет сам представится компьютером Б, ведь он так и не узнал гамильтоновацикла для исходного графа, а гамильтонов цикл найти для граф с десятьювершинами уже не просто, а если у графа 100 вершин то это уже почти невозможно.А если вершин 1000, то подбор гамильтонова цикла на современном компьютерезаймет несколько сотен лет.

Как же генерируютсяпроверочные графы? Пусть в начале есть граф на 1000 вершин, где n-ая вершина соединена с n+1, а 1000 с 1, теперьслучайным образом переименуем вершины, и запомним теперь для этого графагамильтонов цикл далее для каждой пары вершин с вероятностью 34% будемсоединять ребром, в конце данной процедуры получим граф, для которого мы знаемцикл и в то же время, найти его кем-то другим не представляется возможным.

Чтобы показать вам всюсложность нахождения гамильтонова цикла рассмотрим граф из семи точек,приведенный на рисунке ниже. Если попытаться самому придумать гамильтонов цикл,то на это уйдет от 30 минут до нескольких часов.

/>

Рис. 11 Гамильтонов цикл

На рисунке показан граф с7 вершинами; сплошные линии — гамильтонов цикл для данного графа пунктир ребра,по которым не прошла кривая гамильтонова цикла. При возможной реализациипроекта, можно будет написать подобное программное обеспечение.

6.  Расчет затрат иэкономической эффективности планируемой сети.

 

Расчетдоходной части на календарный год.

Приток денежных средств на реализацию проекта –этобанковский кредит 25000$ под 12% годовых на 3 года.

                                                                                                      Таблица 6.1

Количество клиентов в конце года 50 Сумма ежемесячных выплат клиента 33$ Сумма годовых выплат одного клиента 396$ Сумма годовых выплат всех клиентов 19800$

Следует понимать, что приведенные расчеты весьмаприблизительны. Например, очень сложно предугадать, средние ежемесячные выплатыклиента.

Расходы по организациипроекта

          Расходыпо организации и реализации программы доступа в интернет по сетям КТВскладываются из следующих крупных блоков:

         -      В         ыплата процента по кредиту и самого кредита;

-       Помесячная плата внешнемупровайдеру;

-       Приобретение  оборудования;

-       Прокладывание кабеля к внешнемупровайдеру;

-       Приобретение программногообеспечения;

-       Настройка сети;

-       Расходы на рекламу, информированиеклиентов и т.п.;

-       Зарплата сотрудников отдела.

Помесячнаяплата внешнему провайдеру.

Так как планируется относительно небольшая сеть тонеобходим внешний провайдер, например в качестве внешнего провайдера можетвыступать организация УралРелком100 Мбитный канал по витой паре, в этойорганизации, обходится примерно в 800 долларов ежемесячно.

Оборудование.

Приобретение оборудования представляет собой один изнаиболее дорогостоящих элементов этого проекта. Набор и количество техникиопределяется в основном степенью масштабности сети. Для реализации этогопроекта необходимы – сервер winNt, маршрутизатор Linux, а так жеклиентные модемы. Несколько клиентов заключили договора на доступ в интернет,им устанавливается клиентские модемы. Сервер winNt имаршрутизатор устанавливаются в помещении организации предоставляющей услугикабельного телевидения.

Прокладываниекабеля к внешнему провайдеру

Длятого чтобы соединить маршрутизатор с внешним провайдером потребуется примерно 2км кабеля TПП-096, комплект грозо защиты APС, так женекоторые расходы вызовет монтирование кабеля.

 

Компьютерноепрограммное обеспечение.

    Является одним из важнейших элементов проекта. Для сервера winNTв качестве операционной системы – Windows2000 advanced server edition; в качестве mail-сервера– Lotus domino corporation edition; в качестве web-сервера microsoft IIS – являющийся частью windows2000; намаршрутизаторе – операционная система – FreeSco.

Настройка сети

Некоторыерасходы вызовет необходимость настройки ПО  головной станции, а так женастройка для работы у клиентов.

Расходына рекламу.

Необходиморасклеить объявления на домах подключённых к сети, так же можно разослать письмаабонентам сети.

Фондоплаты труда сотрудников.

Поддержаниеработаспособности подобной сети требует высокой квалификации программистов иоператоров сети соответственно заработная плата, новым сотрудникам  тоже должнабыть высока, так же необходимо будет повысить заработную плату существующимсотрудникам, в связи с большей нагрузкой.

                       Расчет расходной частина первый год.                                                                                                                                               Таблица 6.2                          

Консультации и обучение сотрудников 500$

/>Процент за кредит                    

/>Ежегодная выплата кредита

Помесячная плата внешнему провайдеру

  3000$

  8500$

800$*12

WinNT сервер 1200$ Головной модем 1500$ Маршрутизатор 500$ Прокладка кабеля 1540$ Windows 2000 advanced server edition 1500$ Lotus domino corporation edition 1200$ Настройка сети 200$ Расходы на рекламму 50$ Фонд оплаты труда (2 человека) 480$*12 ИТОГО 35050$

Вэту таблицу не включены пользовательские модемы, так как их оплата производитсяклиентом при подключении.

Расчетэкономических показателей на первый год.

Доходы в первый год составят 19800$.

Расходыв первый год составят 35050$, значит убыток составит 15250$.

Расчетэкономических показателей на второй год.

                                                                             Таблица 6.3 Консультации и обучение сотрудников 0$

/>Процент за кредит

/>Ежегодная выплата кредита

Помесячная плата внешнему провайдеру

3000$

8500$

800$*12

WinNT сервер 0$ Головной модем 0$ Маршрутизатор 0$ Прокладка кабеля 0$ Windows 2000 advanced server edition 0$ Lotus domino corporation edition 0$ Настройка сети 200$ Расходы на рекламму 50$ Фонд оплаты труда (2 человека) 480$*12 ИТОГО 27110$

Приусловии стабильности экономического и политического состояния страны, во второйгод при возросших доходах (за счет роста количества клиентов, роста абонентскойплаты и введения дополнительных услуг) (приблизительно 46100$), расходы будутсущественно меньше и составят 27110$.

Получимприбыль в 18990 долларов.

Налогна прибыль(30%) составит 5697$.

Чистаяприбыль составит 13293$.

Расходнаячасть за третий год эксплуатации в основном будет складываться  из выплатыкредита и проценту по кредиту, а так же помесячной выплаты    внешнемупровайдеру и составит 26630$.

Доходнаячасть, за счет увеличения числа клиентов составит 58100$.  Прибыль составит31470$.

Налогна прибыль (30%) составит 9441$.

Чистаяприбыль составит 22029$.                                                  Таблица6.4

/>

                                             1 Год                         2Год                             3Год

/>

 Расход                              35050$                      27110$                      26630$

/>

/> Доход                                19800$                       46100$                      58100$         

 Чистаяприбыль              -15250$                        13293$                      22029$

/>

 Итого:Чистая прибыль за 3 года  20072$

/>

Приусловии стабильности экономического и политического состояния страны, на третийгод эксплуатации, за  счет роста количества клиентов, увеличения абонентскойплаты, дополнительных услуг, доходная часть значительно превысит расходную.

 В связи с выше изложенным можно считать, что проект по внедрению доступа в INTERNETпо сетям кабельного телевидения окупиться ко второму кварталу третьего годаэксплуатации.

                                  6. Безопасность жизнедеятельности

Содержание.

    6.Безопасность жизнедеятельности.

6.1 Характеристика рабочего места.

6.2        Безопасность труда.

6.2.1  Защита от шума.

6.2.2  Защита от электромагнитныхизлучений.

6.2.3  Защита от ионизирующих излучений.

6.2.4  Защита от воздействия электростатическогополя.

6.3      Условия труда.

6.3.1  Производственный микроклимат.

6.3.2  Производственное освещение.

6.3.3  Технические меры защиты отпоражения электрическим током.

6.3.4  Защитное заземление компьютерногооборудования.

6.4      Эргономика рабочего места.

6.4.1  Работа с дисплеем.

6.4.2  Рабочее место.

6.5      Пожарная безопасность.

6.6      Чрезвычайные ситуации.

6.7      Выводы.

6.1.Характеристика рабочего места.

Вовремя работы на компьютерах операторам приходится постоянно находится передПЭВМ. Работа на ПЭВМ характеризуется воздействием на организм человекаследующих вредных факторов:

-    повышенное значение напряженияэлектрического тока;

-    рентгеновское излучение,возникающее при торможении электронного луча на внутренней поверхностикинескопа монитора;

-    синий люминофор экрана монитораимеет частичное излучение в ультрафиолетовой области спектра;

-    электромагнитные колебания низкойчастоты, связанные с работой схем развёртки электронно-лучевой трубки монитора;

-    электромагнитные поля (эффектотражения);

-    повышенный уровень шума;

-    электромагнитное излучение(радиочастоты);

-    электростатическое поле.

Дляобеспечения, наилучших условий для эффективной и безопасной работы нужносоздать такие условия труда, которые будут комфортными и максимальноуменьшающими воздействие данных вредных факторов. Необходимо, чтобыперечисленные вредные факторы согласовывались с установленными правилами инормами.

6.2.Безопасность труда.

6.2.1.Защита от шума.

Шум- это совокупность звуков, неблагоприятно воздействующих на организм человека,мешающих его работе и отдыху.

Исследованияпоказывают, что в условиях шума прежде всего страдают слуховые функции. Нодействие шума не ограничивается влиянием только на слух. Он вызывает заметныесдвиги ряда физиологических и психических функций. Шум вредно влияет на нервнуюсистему и снижает скорость и точность сенсомоторных процессов, возрастает числоошибок при решении интеллектуальных задач. Шум оказывает заметное влияние навнимание человека и вызывает негативные эмоции.

Основнымисточником шума в помещениях,  где   находятся ЭВМ,  является оборудование длякондиционирования воздуха, печатная  и  копировальная  техника,  а  в  самих ЭВМ вентиляторы систем охлаждения. В соответствии с [1] уровень шума на рабочемместе не должен превышать 59дБ. Нормируемые уровни шума обеспечиваются путемиспользования звукопоглощающих материалов для облицовки помещений.

Основнымимерами борьбы с шумом являются:

-    устранение или ослабление причиншума в самом его источнике в процессе проектирования и эксплуатацииоборудования;

-    изоляция источников шума от окружающейсреды средствами звукоизоляции и звукопоглощения;

-    рациональная планировкапроизводственного оборудования;

-    изоляция источников шума отокружающей среды;

6.2.2.Защита от электромагнитных излучений.

Согласно[2] нормируемыми  параметрами  в диапазоне частот  60 кГц — 300МГц  являютсянапряженности  Е  и  Н электромагнитного поля.  При  частоте  от  60кГц до 3МГцнапряженность электрического поля может составлять до 50В/м, а напряженностьмагнитного поля до 5А/м.

Приработе монитора   генерируется   электромагнитное излучение очень низкойчастоты. Вблизи монитора напряженность электромагнитного поля составляет от 4до 7 миллигаусс. Напряженность магнитного поля выше 4 миллигаусс является вредной  для  человека.  Такое  излучение  является причиной аномалий прибеременности и вызывает изменение на клеточном уровне. Отрицательно сказываетсяна человеческом организме увеличение количества положительно заряженных ионов ввоздухе, вблизи работающего монитора.  Медицинские исследования, проведенные вСША, показывают, что долговременное  пребывание  в  деионизированной  атмосферевоздействуют на метаболизм и приводит   к  изменению биохимической  реакции  в крови  на  клеточном уровне,  что нередко приводит к стрессам. При работе смонитором на нем накапливается заряд статического электричества, приводящий квозникновению электростатического разряда.

Защитаот электромагнитного воздействия обеспечивается экранами с электропроводящейповерхностью. В конструкции этих экранов, как правило, предусмотрена возможностьзаземления. Эти экраны обеспечивают надежную защиту от электромагнитныхизлучений. Существуют следующие типы экранов:

-    экраны типа «поляроид»;

-    экраны пленочного типа;

-    стеклянные экраны;

-    сетчатые экраны.

Среди представителей всех перечисленных типов естьэкраны с проводящей поверхностью и возможностью заземления. Эти экраны защищаютвладельца от электростатического и электромагнитного излучения монитора.

6.2.3.Защита от ионизирующих излучений.

Ионизирующееизлучение – излучение,  взаимодействие которого с веществом приводит кобразованию в этом веществе ионов разного типа.

Ионизирующееизлучение состоит из заряженных и незаряженных частиц, к которым относятсятакже фотоны.

Энергиючастиц ионизирующего излучения измеряют во внесистемных единицах электрон — вольтах.

Источникионизирующего излучения — устройство, испускающее ионизирующее излучение .

Сначалом применения дисплейной, техники, в которой используетсяэлектронно-лучевые трубки, возникла проблема защиты оператора от вредногорентгеновского излучения, источником которого она является. При разработкесовременных дисплеев учитываются безопасные дозы излучения и делается все,чтобы обезопасить человека от вредного воздействия радиации .

6.2.4.Защита от воздействия электростатического поля.

Причинойвозникновения электростатического заряда является то, что электронно-лучеваятрубка в  мониторе заряжена отрицательно, что приводит к накоплениюположительных аэроионов. При избытке положительных аэроионов их положительныхзаряд начинает отталкивать микрочастицы, всегда  присутствующие в воздухе. Они разгоняются и бомбардируют лицо и глаза человека, находящегося  передмонитором. Это производит очень негативное действие (раздражение нервнойсистемы и кожи) .

Напряженностьэлектростатического поля не должна превышать значений, допустимых [2].

Содержаниелегких аэроионов обоих знаков в зоне дыхания работающего человека практическиможет колебаться в пределах от 1,5-10 до 5-10 в 1 см воздуха.

Длязащиты от воздействия электростатического заряда предпочтительнее всегоприменяясь заземленный защитный фильтр.

Также в качестве защиты от статического электричества в помещениях с ЭВМ можноиспользовать нейтрализаторы и увлажнители, а полы должны иметь антистатическоепокрытие.

Дляподдержания нормированных значений концентрации положительных и отрицательных,ионов в помещениях с ЭВМ рекомендуется устанавливать кондиционеры, устройстваионизации воздуха или проводить естественное проветривание длительностью неменее 10 минут после каждых 2 часов работы.

Вцелях предотвращения вредного влияния на организм работающих людей пылинок саэроионами необходимо ежедневно проводить влажную уборку помещений и не реже 1раза в смену удалять пыль с экранов при выключенном мониторе.

6.3.Условия труда.

6.3.1.Производственный микроклимат.

Наиболеезначительным физическим фактором является производственный микроклимат, которыйхарактеризуется уровнем температуры и влажности воздуха, а также интенсивностьюуровня радиации.

ИспользуемыеЭВМ не требуют создания особых микроклиматических условий для работы инормально функционируют в пределах допустимых для человека значений температурыи влажности.

Ввиду того, что ЭВМ являются источниками тепловыделений, существует возможность  повышения температуры и снижения влажности воздуха на рабочихместах, способствующих раздражению кожи. Микроклиматические условия в помещениис ЭВМ должны удовлетворять требованиям в соответствии [3] :

-    температура окружающей среды вхолодный период года 20 — 22C,  в теплый           период 22 — 25С;

-    относительную влажность воздуха 30- 60%;

-    содержание пыли — макс. 0.0001кг/м при размере частиц макс.  3 мкм.

Однимиз условий здорового и высокопроизводительного труда является обеспечениечистоты воздуха. Атмосферный воздух в своем составе содержит в процентномотношении:

азот                                                   78,8%

кислород                                          20,25%

аргон, неон и другие инертные газы        0,93%

углекислый газ                                 0,03%

Воздухтакого состава наиболее благоприятен для дыхания человека.

Рассматриваемоев данной дипломной работе сетевое оборудование и рабочие станции в процессеработы не вырабатывают никаких вредных веществ. Таким образом воздушная среда впомещении, где они используется, вредных воздействий на организм человека неоказывает и удовлетворяет требованиям I категории работ, согласно [3].

Оптимальныенормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха врабочей зоне производственных помещений нормируются [3] и приведены, в таблице6.1.

Таблица 6.1.

Сезон года Категория работ

Температура,

С

Относитель ная влажность,

%

Скорость движения воздуха,

м/с

Холодный Период I 22 — 24 40 – 60 0,1

Теплый

Период

I 23 — 25 40 – 60 0,1

6.3.2.Производственное освещение.

Освещениеслужит одним из важнейших факторов, влияющих на производительность труда.Рационально устроенное освещение на рабочих местах операторов являетсясущественным показателем высокого уровня культуры труда, неотъемлемой частьюнаучной организации труда и эстетики производства.

Требованияк рациональной освещенности производственных помещений сводятся к следующему:

-    правильный выбор источников светаи систем освещения;

-    создание  необходимого  уровня освещенности  рабочих поверхностей;

-    ограничение  слепящего  действия света,  устранение бликов;

-    обеспечение равномерногоосвещения.

Приемлемыйуровень освещения в помещении можно найти, если последовательно решить двезадачи:

1.Определить  требуемый  для  оператора уровень  освещения рабочего места внешними источниками света.

2.Если требуемый уровень освещенности окажется неприемлемым для других,операторов, работающих в данном, помещении, необходимо найти способ сохранениятребуемого контраста изображения другими средствами. Например, можнораспределить световой поток с учетом расположения рабочих мест и средствотображения, информации.

Припроектировании и организации рабочего места оператора ЭВМ следует предпринятьмеры по предотвращению прямых и отраженных бликов. Прямые блики появляется врезультате наличия источников света непосредственно в поле зрения оператора,отраженные блики — в результате наличия внутри поля зрения отражающихповерхностей. Прямые блики можно уменьшить любым из следующих способов:применять отраженное освещение; пользоваться несколькими источниками освещенияменьшей мощности вместо одного сильного; использовать средства экранированияпрямого света от глаз оператора.

Отраженныеблики можно уменьшить следующими способами:

-    использовать рассеянный свет;

-    применять матовые поверхности;

-    располагать источники прямогосвета так, чтобы угол наблюдения оператором рабочей площади не совпадал с угломпадения- на нее- лучей- света от щеточника.

Важнойзадачей является выбор вида освещения (естественное или. искусственное) и всоответствии с этим — выбор типа производственного помещения (с окнами или безокон).

Наиболееблагоприятно для человека естественное освещение. При естественном освещениипроизводительность труда рабочих выше, чем при искусственном. Для достаточногоестественного освещения площадь окон должна составлять не менее 1/3 от общейплощади- наружных стен.

Однако,следует учитывать, что применение естественного света имеет много недостатков:поступление света, как правило, только с одной стороны, неравномерностьосвещенности в пространстве и т.д.

Дляустранения этих недостатков необходимо применять дополнительные приспособления.Применение двойного света (сочетание естественного и искусственного освещения)физиологически мало эффективно и отрицательно действует на зрение, способствуетпреждевременному утомлению.

Применениеискусственного освещения помогает избегать многих из рассмотренных недостаткови создавать оптимальный световой режим. Однако, применение помещений без оконсоздает в ряде случаев у людей чувство стесненности и неуверенности. Особенносильно это проявляется в помещениях малого объема. В больших помещениях данныйнедостаток практически отсутствует,поэтому здесь предпочтительно применение искусственного освещения можноприменять лампы накаливания и люминесцентные лампы.

Согласно[4] величина освещенности люминесцентными лампами должна быть в горизонтальнойплоскости не ниже 300 лк — для системы общего освещения. С учетом зрительнойработы высокой точности величина освещенности может быть увеличена до  1000 лк.

Кромеосвещенности большое влияние на деятельность оператора оказывает цвет окраскипомещения и спектральные характеристики используемого света. Рекомендуется,чтобы потолок отражал 80-90%, стены — 50-60%, а пол — 15-30% падающего на нихсвета. Помещение, где расположена ПЭВМЛ должно быть светлым, чистым. Потолки истены рекомендуется окрашивать в светлые тона.

Впомещениях, где установлено компьютерное оборудование, созданы условия,удовлетворяющие данным требованиям.

6.3.3. Технические мерызащиты от поражения электрическим током.

Всетехнические меры можно условно разделить на две группы.

Техническиезащитные меры первой группы обеспечивают защиту от поражения электрическимтоком обслуживающего персонала в случае прикосновения к токоведущим частям, кним относятся:

-    контроль  состояния  изоляции электротехнических устройств и участков питающей их сети;

-    блокировка и защитные ограждения;

-    оптимальное расположениеоборудования, обеспечивающее разрывы между токоведущими частями;

-    сигнализация безопасности(световая, звуковая), маркировка и предупредительные плакаты;

-    защита от перехода высокогонапряжения на сторону низкого напряжения;

-    применение низких напряжений 42 и12 В;

-    применение индивидуальных защитныхизолирующих средств.

Техническиемеры второй группы обеспечивают защиту от поражения электрическим током приприкосновении к корпусу электроустановки в случае пробоя изоляции токоведущихчастей, к ним относятся:

-    защитное заземление;

-    защитное зануление;

-    защитное отключение;

-    двойная изоляция;

-    применение разделительныхтрансформаторов.

Электрическаяизоляция токоведущих частей.

Известно,что надежность и долговечность работы электротехнического оборудования вомногом зависят от состояния электрической изоляции токоведущих частей.Повреждение изоляции весьма часто является главной причиной многихэлектрических травм, аварий и пожаров. Физический смысл изоляции, как защитноймеры, заключается в ограничении тока, протекающего по телу человека, добезопасной величины.

Надежнаяизоляция зависит от многих факторов и обеспечивается применением, определенногоее типа (рабочая, усиленная и двойная), соответствующих изоляционныхматериалов, рациональной конструкцией электрооборудования, нормальнымиусловиями производственной среды и, наконец, правильной организациейпрофилактики в процессе эксплуатации.

Какправило, электротехническое оборудование имеет рабочую изоляцию, которая должнавыдерживать предельно возможные в условиях эксплуатации механические,электрические и тепловые нагрузки.

Защитноезаземление — это преднамеренное соединение с землей нетоковедущих металлическихчастей электрического оборудования, аппаратуры, молниеотводов и разрядников.Назначение защитного заземления — снизить до безопасной величины напряжение накорпусе относительно земли, возникающее на нетоковедущих частяхэлектроустановок в случае замыкания на корпус (пробоя на корпус) приповреждении изоляции проводников, несущих рабочий ток питания аппаратуры.

Принципдействия защитного заземления можно пояснить на следующем примере (7.1).Человек с сопротивлением Rч, касаясь поврежденного каркаса стойки, включаетсяпараллельно сопротивлению заземлителя Rз и сопротивлению пробитойизоляции проводов R1, а также последовательно сопротивлению изоляциинеповрежденного провода R2 по отношению к земле. В этом случае ток проходящийчерез тело человека :

Iз=U*Rз/Rч*R2,  (7.1)
где U — напряжение сети.

Согласноэтому выражению ток, проходящий через тело человека, можно снизить, увеличивал,сопротивления Rч и R2 или уменьшая сопротивление заземлителя. Последнееявляется наиболее простым, так как сопротивление заземления во многом зависитот его конфигурации и поэтому можно, изменяя ее, получить любое нужное значениесопротивления.

Такимобразом, при наличии заземления с сопротивлением растеканию тока малойвеличины, резко уменьшается ток<sub/>протекающий через тело человека,который коснулся поврежденного заземленного корпуса. К аналогичному выводуможно прийти, рассмотрев значение сопротивления заземления корпусовэлектрооборудования при питании от сети переменного тока.

6.3.4.Защитное заземление компьютерного оборудования.

ПроектируемаяЛВС создается на базе имеющихся рабочих станций, расположенных в разных местаходного здания. Помещения оборудованы кабельными коробами для прокладки кабелей.К каждому рабочему месту (компьютеру) проведено электропитание      ~ 220 В, частотой 50 Гц, с рабочим заземлением. Перед вводом электропитания в помещениеустановлены автоматы, отключающие электропитание в случае короткого замыкания.Отдельно проведено защитное заземление .

Приподключении ПЭВМ необходимо соединить корпус аппаратуры с жилой защитногозаземления, для того, чтобы в случае выхода из строя изоляции или по    каким-либо другим причинам опасное напряжение электропитания, при прикосновениичеловеком корпуса аппаратуры, не смогло создать ток опаской величины через,тело человека.

Дляэтого используется третий контакт в электрических розетках, который подключен кжиле защитного заземления. Корпуса аппаратуры заземляются через кабельэлектропитания по специально выделенному проводнику.

6.4.Эргономика рабочего места.

6.4.1.Работа с дисплеем.

Дисплей должен отвечать следующим техническимтребованиям:

-    яркость свечения не менее 100кд/м2;

-    минимальный размер световой  точки   не   более   0,1    мм   для цветного дисплея;

-    контрастность изображения знака неменее 0,8;

-    частота кадровой развертки неменее 7 кГц;

-    количество точек не менее 640;

-    антибликовое покрытие экрана;

-    размер экрана не менее 31 см подиагонали;

-    высота символов на экране не менее3,8 мм; Расстояние   от   глаз оператора до экрана должно быть порядка 40 — 80см;

-    яркость свечения не менее 100кд/м2;

-    минимальный   размер   световой  точки   не   более   0,1    мм   для цветного дисплея;

-    контрастность изображения знака неменее 0,8;

-    частота кадровой развертки неменее 7 кГц;

-    количество точек не менее 640;

-    антибликовое покрытие экрана;

-    размер экрана не менее 31 см подиагонали; высота символов на экране не менее 3,8 мм;

-    Расстояние от глаз оператора доэкрана должно быть порядка 40 — 80 см;

Дисплей должен бытьоборудован поворотной площадкой, позволяющей перемещать его в горизонтальной ивертикальной плоскостях в пределах 130-220 мм и изменять угол наклона экрана на10-15 градусов.

Дипломнаяработа выполнялась на компьютере с монитором ViewSonicдиагональю 39 см. Данный монитор выполнен в соответствии с мировыми стандартамии отвечает всем вышеперечисленным техническим требованиям.

Такжеэтот монитор снабжен системой Low Radiation, которая сводит кминимуму уровень вредных излучений. Средняя яркость свечения экрана должна бытьболее высокой относительно яркости свечения других объектов на рабочем столе.Нижней комфортной границей уровня яркости светящихся сигналов можно считать 30кд на 1 м2.

Оптимальноесоотношение яркости между экраном, его ближним и дальним окружением(периферийная зрительная зона) составляет 5:2:1. Соотношение фон — буква — 5:1.Значительно сниженный контраст между знаком и фоном экрана способствуетутомлению зрительного анализатора. Субъективная оценка яркости воспринимаемогосигнала зависит от яркости фона, в связи с чем различают прямой контраст — рассчитываемый для темного объекта на светлом фоне обратный контраст -для светлогообъекта на темном фоне.

Критическаячастота мелькания (КЧМ) — это частота появления светового сигнала, при которойон как раздражитель воспринимается непрерывно.

Этачастота зависит от яркости, размеров, конфигурации изображения. При нормальныхусловиях эта КЧМ примерно равна 15 — 25 Гц, но при зрительном утомлении этавеличина снижается.

Вразработанной программе эта величина — частота смены изображений — не превышает1 Гц, что позволяет считывать данные без утомления оператора.

Длязащиты от эффекта блёсткости следует предусмотреть специальные экраны,плёночные покрытия, фильтры и т.д.

Коэффициентотражения экрана должен составлять:

-    0,4 — 0,8 при низком уровнеосвещённости (10 — 500 ж);

-    ОД — 0,4 при среднем уровнеосвещённости (500 -10000 лк);

-    ОД при высоком уровне освещённости(> 10000 лк);

Цветповерхности стола, на котором расположено терминальное оборудование, должендополнять цвет терминала и быть матовым для снижения отражения.

6.4.2.Рабочее место.

Рабочееместо оператора для выполнения работ сидя должно соответствовать требованиям[5].

Пространственнаяорганизация рабочего места должна обеспечивать оптимальную рабочую позу:

-    голова наклонена вперёд на 10 — 20градусов;

-    спина имеет упор, соотношениемежду плечом и предплечьем, а также между бедром и голенью — прямой угол.

Основныепараметры рабочего места должны быть регулируемыми. Этим обеспечиваетсявозможность создания благоприятных условий труда отдельному человеку с учётомгеоантропометрических характеристик.

Основныепараметры рабочего места, оснащённого персональным компьютером (рис.7.1.):

-    высота сидения 42-45 см;

-    высота клавиатуры от пола 70-85см;

-    угол наклона клавиатуры отгоризонтали 7-15 градусов;

-    удалённость клавиатуры от краястола 10-26 см;

-    расстояние от центра экрана допола 90 — 115 см;

-    угол наклона экрана от вертикали0-30 градусов (оптимальный 15);

-    удалённость экрана от края стола50 — 75 см;

-    высота рабочей поверхности длязаписей 74 — 78 см;

-    на рабочем месте необходимопредусмотреть подставку для ног, рекомендуемую для всех видов работ, связанныхс длительным сохранением положения сидя [5].

Припроектировании пространственного размещения рабочих мест в общем зале,необходимо учитывать потребность человека в сохранении персональногопространства и оптимальной дистанции, зависящей от характера взаимоотношений иот внешней ситуации.

Рекомендуетсяразмещать рабочие места на расстоянии 215 — 400 см. (дальняя фаза социальнойдистанции).

Присутствиедругого лица на этой дистанции не является мешающим фактором, как на болееблизких дистанциях, т.е. человек может продолжать работать, несмотря наприсутствие другого человека. Общение при этом не затруднено. Припроектировании сдвоенных рабочих мест  опускается размещение работников нарасстоянии 120 — 215 см, что соответствует близкой фазе социальной дистанции.

Системныеблоки устанавливаются на рабочем месте с учётом лёгкой досягаемости кнакопителям на гибких магнитных дисках и удобного доступа к разъёмам и органамуправления на тыльной стороне. Часто используемые дискеты должны хранитьсявблизи системного блока в пыле — и электромагнитозащищённой ячейке. Принтер,как правило, размещают справа от пользователя. Печатаемый текст должен бытьвиден оператору при нахождении его в основной рабочей позе. Вблизи от принтерав специальных отсеках хранится чистая бумага и другие необходимыепринадлежности.

Соединительныекабели прокладываются в специальных каналах. Устройство каналов должно бытьтаким, чтобы соединительные разъёмы не препятствовали извлечению кабелей.

Дляманипулятора типа «мышь» справа от пользователя на столешнице должна бытьпредусмотрена свободная площадка, которая по форме и размеру должна бытьидентична поверхности экрана.

 

6.5.Пожарная безопасность.

Длябольшинства помещений, оборудованных ВТ, установлена категория пожарнойопасности В [4] — (горючие и негорючие жидкости, твердые горючие и негорючиевещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы,способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другомтолько гореть при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии илиобразуются, не относятся к категориям А или Б). Учитывая высокую стоимостьэлектронного оборудования, а также категорию пожарной опасности помещений, вкоторых оно размещается, здания для помещения, оборудованных ВТ, должны быть Iстепени огнестойкости по СНиП [4].

В производственном помещении необходимо соблюдать следующие правила безопасности:

-    проходы, выходы изпомещения, доступы к средствам пожаротушения должныбыть все время свободны;

-    оборудование,находящееся в эксплуатации, должно быть исправно и проверяться каждыйраз перед началом работы;

-    поокончании работ осмотреть помещение, обесточить электросеть, закрыть помещение.

Число эвакуационныхвыходов из зданий с каждого этажа и из помещений должно быть не менее двух.Ширину эвакуационного выхода (двери) устанавливают не менее    0.8 м.Устройство винтовых лестниц, раздвижных и подъемных дверей, вращающихся дверейи турникетов на путях эвакуации недопустимо. Также не допускается размещать налестничных клетках какие-либо помещения, прокладывать технологическиекоммуникации, устраивать выходы подъемников и грузовых лифтов [6]. Наэвакуационных путях устраивают как естественное, так и искусственное аварийноеосвещение.

Пожарныекраны устанавливают в коридорах, на площадках лестничных клеток, у входов, т.е.в доступных, заметных местах. Ручные углекислотные огнетушители устанавливают впомещениях, оборудованных ВТ,  из  расчета  один  огнетушитель   на     40-50кв. м площади, но не менее двух в помещении.

Дляобнаружения начальной стадии загорания и оповещения службы пожарной охраныиспользуют системы автоматической пожарной сигнализации (АПС). Они могутсамостоятельно приводить в действие установки пожаротушения, пока пожар недостиг больших размеров.

ОбъектыВЦ кроме АПС необходимо оборудовать установками стационарногоавтопожаротушения. Целесообразно применять установки газового тушения пожаров,действие которых основано на быстром заполнении помещения огнетушащим газовымвеществом, в результате чего снижается содержание кислорода в воздухе.

6.6.Чрезвычайные ситуации.

Кчрезвычайным ситуациям, которые могут произойти можно отнести пожар и короткоезамыкание.

В соответствии сГОСТ [6] пожарная безопасность должна обеспечиваться системой предотвращенияпожара и организационно — техническими мероприятиями. Противопожарная защитадостигается применением средств пожаротушения, установок пожарной сигнализации,применением средств коллективной и индивидуальной защиты.

Вслучае возникновения короткого замыкания необходимо как можно быстрее отключитьЭВМ от сети.

Привозникновении пожара необходимо:

-    сообщить в пожарнуюохрану по телефону 01 и оператору либо секретарю;

-    обесточитьэлектрооборудование;

-    приступитьк тушению пожара первичными средствами пожаротушения;

-    организоватьэвакуацию персонала из опасной зоны;

-    организоватьвстречу пожарной команды и предоставить ей полную информацию осложившейся обстановке.

6.7.Выводы.

Помещениев котором проходят работы соответствует нормам безопасности жизнедеятельности исанитарным правилам и нормам. На основании перечисленных выше санитарно — гигиенических и эргономических требований к условиям труда операторов можносделать следующий вывод: работа за персональным компьютером более 4-х часовнежелательна, иначе возможно ухудшение состояния здоровья.

Такимобразом, становится очевидным, что грамотная организация рабочего места исоблюдение инструкций и правил внутреннего распорядка предприятия позволитрабочему персоналу с максимальной эффективностью решать поставленные перед нимзадачи.

                                         Библиографический список.

1.  ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ. Шум. Общиетребования безопасности.

2.  ГОСТ 12.1.006-84 ССБТ.Электромагнитные поля радиочастот. Общие требования безопасности.

3.  ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общиесанитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

4.  СниП II-4-79Строительные нормы и правила. Нормы проектирования. Естественное иискусственное освещение. М.: Стройиздат, 1980. Ч.П. гл. 4. 57 с.

5.  ГОСТ 12.2.032-78 ССБТ. Рабочееместо при выполнении работ сидя. Общие требования.

6.  ГОСТ 12.2.004-85 ССБТ. Пожарнаябезопасность. Общие требования.

7.  ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ.Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление.

                                                 8. Заключение

 

В настоящей работеизучены основные проблемы обеспечения доступа в сеть Интернет посредствомкабельных модемов. Кабельные модемы располагаются между кабельной сетью икомпьютером, выполняя функции различных устройств: модема,шифратора-дешифратора информации, моста, маршрутизатора, сетевого адаптера,SNMP-агента и даже концентратора Ethernet.

Вработе изучены следующие вопросы: анализ существующих на данный моментразработок в этой области;  изучение архитектуры устройств, предназначенных дляоказания подобного рода услуг, и называемых «Кабельные модемы»;  изучениестандартов этих устройств;  анализ характеристики модемов некоторыхпроизводителей; анализ компонентов, необходимых для создания сети на базе этойтехнологии; выделение преимуществ и недостатков этой технологии, а такжеметодов продвижения исследуемой технологии на российский рынок.

Врезультате была спроектирована локальная компьютерная сеть с доступом в Internet наоснове существующих сетей кабельного телевидения.

Даннаямодель сети уже реализована в микрорайоне Заречный города Екатеринбурга иявилась первой в России сетью такого рода доведенной до коммерческойэксплуатации.

Рассмотренная технология несёт в себе поистинеграндиозные перспективы по развитию сети Internet, и интеграции этой сетив дома российских граждан.

                                    9. Библиографический список

1. www.3com.ru/

2. www.rednet.ru/

3. www.catv.org/

4. www.cabledatacomnews.com/

5. www.citforum.ru/

6. E. Gillett, Connecting Homes to theInternet: An Engineering Cost     Model of Cable vs. ISDN, MIT лаборотория для компьютерного научно технического доклада 654, Июнь 1995

7. IEEE 802.14 Working Group

8. Digital Audio-Visual Council (DAVIC)

9. Журнал “Сети” № 8, 9/1998

10. Журнал сетевых решений «LAN» № 06/2000(Статья«Стандартизация кабельных модемов»)

11. Журнал сетевых решений «LAN» № 05/2000(Статья«Кабельные  модемы»)

12. ADSL (ComputerCommunications) — Walter J. Goralski. Изд. McGraw Hill Text (Март 1998). 352 с.

13. High-Speed Cable Modems:Including IEEE 802.14 Standards — / Albert A. Azzam. Изд. McGraw HillText (июнь 1997). 570 с.

14. Voice over Data Networks/ Gilbert Held. Изд. Computing McGraw-Hill (Июнь 1998). 300 с.

15. ResidentialBroadband / George Abe.Изд. MacMillan Techincal Pub (Октябрь 1997). 500 с.

16. Broadband ReturnSystems for Hybrid Fiber/Coax Cable TV Systems / Donald Raskin, Dean Stoneback.Изд. Prentice Hall (Декабрь 1997). 400 с.

Приложение 1

Некоторые модемы, получившие сертификат DOCSIS/>/>/>/>/>

/>

PCX 1000 поризводства Toshiba

Этот модем был одним из первых двух получивших DOCSIS сертификат. Основон он на Libit (теперь TI) чипе (модуляции/демодуляции) и MAC чипе от TurboNet Communications.

Новая версия была сертифицирована в мае 2000.

/>

DCM105 от RCA Thomson Consumer Electronics.

Это второй из двух модемов получивших сертификат DOCSIS первыми. Он основан на  Broadcom чипе.

DCM205 это второе поколение кабельных модемов (как DCA105).

RCA Thomson позже сертифицировало свои модели DCM215 (Ethernet) и DCM225 (Ethernet и USB). Новая USB версия была сертифицирована в августе 2000.

/>

U.S. Robotics кабельный модем CMI и CMX от 3Com Corporation.
CMI это внутренний модем основанный на ISA шине, он пока не получил DOCSIS сертификат.

CMX это внешний модем (получил DOCSIS версии 1.0 ). Этот модем к сожалению не может быть улучшен до  DOCSIS 1.1 програмно.

/>/>/>/>/>

/>

SB2100 от General Instrument.

SB3100 модель выглядит похоже но имеет несколько дополнительных индикаторов.

/>

CM-100 от Arris Interactive (подразделение Nortel Networks).

 появилась также USB версия, которая была сертифицирована в августе 2000.

/>

CM010 от Aske y Computer Corp.

CM030 (picture below) сертифицировано в мае 2000.

/>

UBR904и UBR924 от Cisco. Эти кабельные модемы в основном ориентированы на SOHO рынок.

Новые версии были сертифицированы в мае и октябре 2000 соответственно.

/>

/>

PD10d от Philips Electronics (в сотрудничестве с  Cisco)

/>

/>

InfoRanger от  Samsung Information Systems of America (в сотрудничестве с  Cisco)  сертифицирован в июне 2000.

/>

/>

Sony Corp (в сотрудничестве с  Cisco)

/>

/>

Terayon получил DOCSIS 1.0 сертификат в начале сентября1999.

/>/>

/> <p/>

Это список DOCSIS 1.0 сертифицированых модемов компании COM21:
DOXport 101 – сертифицирован в декабре 1999, есть только с ethernet интерфейсом, TI Chipset, более не выпускается.

 DOXport 1010 – сертифицирован в декабре 1999, есть только с ethernet интерфейсом, Broadcom chipset, более не выпускается.
DOXport 111 – сертифицирован в марте  2000, есть только с ethernet интерфейсом, TI Chipset.

DOXport 121 — сертифицирован в июле 2000, ethernet и USB интерфейсы, TI Chipset.
DOXport 1110 — сертифицирован в сентябре 2000, ethernet и USB интерфейсы, Broadcom chipset.

/>

/>

Best Data

Новая версия была сертефицирована в мае 2000.

К сожалению не удалось найти фотограффию

DX Antenna. Новая версия была сертефицирована в июне 2000.

/>

 

Dassault WD020 получил DOCSIS 1.0 в марте2000.

/>

/>

Motorola  DM-100 и PL-100 получили DOCSIS 1.0 в марте 2000. У модели DM-100 есть USB интерфейс.

/>

/>

TurboComm получил DOCSIS сертификат в марте 2000.

/>

 

Joohong  S2000 получил DOCSIS 1.0 в мае 2000.

К сожалению не удалось найти фотограффию

Nortel Asia получил DOCSIS 1.0 в мае 2000.

К сожалению не удалось найти фотограффию

SOHOware получил DOCSIS 1.0 в мае 2000.

/>

 

Future Networks получил DOCSIS 1.0 в мае 2000.

К сожалению не удалось найти фотограффию

Alcatel получил DOCSIS 1.0 в мае 2000.

/>

 

Zyxel  Prestige 941 получил DOCSIS 1.0 в июне 2000.

/>

 

NetGear (Nortel)  CM200 получил DOCSIS 1.0 в мае 2000.

/>

 

NetGame Phazer получил DOCSIS 1.0 в июне 2000.

К сожалению не удалось найти фотограффию

GVC получил DOCSIS 1.0 в июне 2000.

/>/>

 

Zoom  Model 5001 Internal PCI получил DOCSIS 1.0 в июле 2000.

/>

 

Ambit  USB получил DOCSIS 1.0 в июле 2000.

D-Link  DCM-1000 получил DOCSIS 1.0 в июле 2000.

Ericsson  USB получил DOCSIS 1.0 в июле 2000.

К сожалению не удалось найти фотограффию

PowerCom получил DOCSIS 1.0 в июле 2000.

AsusTek ACM-6000 получил DOCSIS 1.0 в августе 2000.

К сожалению не удалось найти фотограффию

CIS получил DOCSIS 1.0 в октябре 2000.

К сожалению не удалось найти фотограффию

Net & Sys получил DOCSIS 1.0 в октябре 2000.

 

  Приложение 2

 10. Перспективы и проблемы применения КТВ для доступа в Internet

10.1 Преимущества кабельных модемов [4]

Популярностьинтерактивных услуг глобальных сетей возросла необычайно. В 1994 г. Internetиспользовали 30
млн. людей, к концу 1995 г. их стало уже 100 млн., а к 1998 г. количествопользователей глобальных сетей увеличилось до 300 млн. Для обеспечения всемэтим пользователям полноценного доступа к Internet потребуются высокоскоростныесредства передачи цифровых сигналов. Именно таким средством и являетсякабельный модем, поэтому эта технология имеет прекрасные перспективы, ведь ееможно использовать для высокоскоростного доступа к Internet из дома, школы илиофиса.
Использование кабельных модемов имеет следующие преимущества:
скорость,
гибкость,
масштабируемость,
различные варианты архитектур,

поддержку различных протоколов.

Кратко рассмотрим перечисленные преимуществакабельных модемов.
Скорость
Интерактивный доступ с помощью кабельных модемов даст возможностьпользователям персональных компьютеров загружать информацию из Internet втысячи раз быстрее, чем при использовании самых современных телефонных модемов.В течение 1-2 с пользователь сможет загрузить данные, которые по телефоннойлинии сегодня грузятся 20 мин. Кабельный модем ускоряет передачу информации с28,8 Кбит/с (обычный модем) до 10 Мбит/с. Компании, выпускающие кабельныемодемы, сейчас разрабатывают
устройства, которые будут передавать информацию со скоростью 30 Мбит/с. Это в1000 раз быстрее, чем скорость передачи обычного телефонного модема. Длясравнения скоростей различных типов линий связи
приведем следующую таблицу.

Таблица 10.1 Сравнение скоростей различных типовлиний связи

Скорость передачи данных, Kбит/c

Тип модема

Время передачи файла

14,4 обычный 1,5 ч 28,8 обычный 46 мин. 56 обычный 24 мин. 128 ISDN 10 мин. 1540 для линий T-1 52 с 4000 Кабельный 20 с 10000 Кабельный 8 с

Гибкость
Кабельный модем можно подключить к Internet различными способами. Это позволяет клиенту выбрать
оптимальный для себя вариант. Есть несколько способов передачи сигнала, которые учитывают существующую инфраструктуру. Клиент может воспользоваться всеми вариантами прямой и обратной передачи сигнала.
Прямая передача может выполняться:

по кабельной сети,

в радиодиапазоне.

Для передачи обратного сигнала можно использовать:
кабель,
телефонную линию,
ISDN,
выделенную линию,
радио.
Естественно, здесь идет речь о несимметричной архитектуре, которая лучше всего может использовать уже существующие коммуникации.

Масштабируемость

Кабельные модемы позволяют провайдерам Internet легко увеличивать количество клиентов. Для этого достаточно проложить кабель от помещения клиента к ближайшему отводу от магистрали. А если прямой и обратный сигналы передаются по разным каналам, то все можно организовать еще проще. Например, пользователь принимает радиосигналы, а обратные сообщения передает по телефонной линии. Кроме того, цифровая информация может передаваться даже по непригодным для теле и видеосигналов каналам.

10.2Проблемы кабельных модемов

Внедрение любой новой технологии предполагает предварительное решение ряда задач, которые могут быть не только техническими, но и экономическими или организационными. Это относится и к кабельным модемам. Здесь возникают следующие проблемы.

Управление сетью. Провайдеры должны постоянно контролировать работу кабельной сети и правильно управлять ею.

Технические проблемы. Фирмам-производителям кабельных модемов придется разработать надежную архитектуру, обеспечивающую совместимость кабельных сетей различных провайдеров и согласовать
стандарты передачи сигналов по ним.
Шифрование данных. Для кабельной сети, которая может быть подключена к любому зданию в городе, важно сохранить конфиденциальность данных. Для этого, видимо, необходимо использовать специальные устройства для шифрования сигнала или данных.
Удобство использования. Кабельный модем должен иметь различные полезные свойства, например контроль скорости передачи, поддержку нескольких компьютеров или даже локальной сети, возможность определения своего места в сети и так далее.
Различные методы обратной передачи. Небольшим компаниям, которые будут предлагать услуги для доступа к Internet через кабельное телевидение, по-видимому, не удастся обеспечить в своих сетях двусторонний доступ. Их клиенты смогут получить доступ к Internet с помощью несимметричной архитектуры сети, т. е. обратный сигнал будет передаваться по телефону.
Стоимость. Цена кабельного модема должна быть сопоставима с ценой высокоскоростного телефонного модема, т. е. Составлять около 300-400 дол.
Арендная плата за использование модема для доступа к Internet, естественно, будет зависеть от провайдера.

10.3 Применение кабельных модемов

Для руководителя организации, которая собирается предоставлять услуги по установке и эксплуатации кабельных модемов, важно определить потребность клиентов в высоких скоростях передачи данных. Рассмотрим основные варианты использования кабельных модемов. Прежде всего, это скоростной доступ к «Всемирной паутине». Кроме того, появляются новые технологии на основе World Wide Web, такие как язык Java, с помощью которого можно писать приложения для Internet. Этот язык позволяет включать в документы HTML сложные изображения и мультипликацию. Разрабатываются различные протоколы, предназначенные для передачи по WWW звуковых сообщений и видео клипов. Приобретает популярность и еще одна новая технология — язык моделирования виртуальной реальности (VRML), — с помощью которой можно передавать трехмерные графические изображения. Такие технологии будут требовать больших скоростей передачи данных на персональный компьютер пользователя.

Следует отметить, что обмен информацией во всех этих случаях несимметричен: от пользователя поступают только небольшие команды, а из Internet — огромный поток информации. Поэтому для доступа к Internet можно
использовать несимметричную архитектуру кабельной сети.

Работа дома

Программное обеспечение, которое используется для работы на дому, требует быстродействующих линий связи с Internet или с центральным офисом фирмы, где работает служащий. Сегодня многие служащие частично или полностью выполняют работу дома. Для домашней работы часто используется компьютер, оснащенный факсом, сетевой платой и принтером. Могут потребоваться и дополнительные телефонные линии или даже ISDN. Имеющие все это оборудование служащие могут легко управлять своими делами из дома или приносить домой срочную работу. Их называют надомниками (Work-At-Home — WAH) или служащими с домашним офисом (Small Office / Home Office — SOHO).
WAH- и SOHO-служащие — это те, для кого, в основном, предназначена новая технология кабельных модемов. Заметим, что у них часто уже есть линия связи с Internet, которая, правда, оставляет желать лучшего. Для них необходима технология, обеспечивающая гораздо большие скорости передачи данных.

Малый бизнес

Многие высокотехнологические  фирмы малого бизнеса, в том числе и  в России, имеют все необходимое оборудование: серверы для удаленного доступа, сканеры, принтеры, факсы и различные устройства для доступа к Всемирной сети. Количество таких фирм постоянно растет. Малые фирмы занимаются различными видами деятельности – от высокотехнологичного производства, в котором, например, занято 80 служащих, до консультационных фирм с тремя специалистами. Такие фирмы могут успешно конкурировать с крупными предприятиями, так как быстрее перестраивают свою работу и предоставляют своим клиентам новые технологии и услуги. Для работы этих предприятий важна высокоскоростная связь с Internet, и поэтому они нуждаются в кабельных модемах.

Intranet

Для построения корпоративных интрасетей также нужны высокоскоростные каналы связи, так как филиалы компании должны иметь доступ к хранящейся в центральном офисе информации. Ожидается бурное развитие рынка intranet, который может достигнуть в 2001 г. ежегодного оборота в 23 млрд. дол. По оценкам экспертов, этот рынок будет развиваться значительно быстрее, чем рынок услуг Internet. Построение intranet вызовет серьезные проблемы, если канал связи между ее сегментами будет медленным. Здесь также могут быть использованы кабельные модемы, которые позволяют развивать достаточно большие скорости.

Образование

Некоторые университеты в Соединенных Штатах предлагают студентам проходить обучение по специальным программам с помощью удаленного доступа через Internet. Правда, в России такие курсы находятся только на стадии разработки. Благодаря этому способу обучения студенты могут сэкономить время и деньги, приобретая новые знания на расстоянии. Компьютерные курсы помогают служащим коммерческих фирм быстро и эффективно приобретать новые знания и навыки. Это позволяет компаниям иметь более компетентный персонал и квалифицированные кадры. Иногда университеты предлагают обучающие программы, которые распространяются по телевизионным кабельным системам. По этим программам уже обучается более 10 тыс. зарегистрированных студентов, и потребность в такого рода обучении будет увеличиваться.

Видеоконференции

Видеоконференцсвязь развивается достаточно бурно. Обычно видеоконференции проводятся в специально оборудованных комнатах, где их участники могут ознакомиться с обсуждаемыми материалами и иметь
визуальный контакт со своими коллегами. Первые системы для видеоконференций были настолько дороги, что только очень большие компании могли их использовать. Кабельные модемы позволяют существенно уменьшить стоимость таких систем. Настольная видеоконференцсвязь с помощью кабельных модемов позволит людям организовывать дома такие конференции с помощью достаточно дешевого оборудования — небольших видеокамер, специального программного обеспечения и устройств кодирования-декодирования.
Недавно были разработаны продукты, с помощью которых можно сжимать видеоизображения и посылать их по обычным телефонным линиям со скоростью от 4 до 12 кадров в секунду. В июне 1996 г. фирма Intel
представила оборудование, которое использует процессоры Pentium и специальное программное обеспечение для сжатия видеоизображения и передачи его по телефонным линиям. С появлением кабельных модемов эти
технологии смогут существенно продвинуться вперед, так как обратный канал передачи модема может иметь небольшую скорость.

Интерактивные видеоигры

С ростом популярности Internet появилась и распространилась новая модель интерактивной игры. Популярная игра Quake, которая принесла своим разработчикам доход в 50 млн. дол., теперь может быть загружена через Internet. Игры становятся трехмерными и все больше используют звуковые эффекты. С развитием Internet появляется возможность для тесного взаимодействия удаленных игроков и для более совершенного звукового и графического оформления игр. Это требует увеличения скорости передачи данных, а именно с этой задачей и может справиться кабельный модем.

 

 

 

10.4 Кабельные модемы в России [5, 9]

Начало октября 1997 г. ознаменовалось официальнымприходом в Россию одной из новейших технологий широкополосной передачи данных,которая обеспечивает транспортировку информации по сетям кабельного
телевидения (КТВ) со скоростью до 40 Мбит/с. 1 октября компания Bay Networksподписала дистрибьюторский контракт с фирмой Step Logic, в соответствии скоторым последняя займется распространением на территории СНГ кабельных модемовLANcity и соответствующего коммутационного оборудования производства Bay.
Следует отметить, что Минское производственное объединение «Горизонт»
 уже несколько лет предлагает на рынке СНГ кабельные модемы своего
производства. Однако на самом деле речь идет не о кабельных модемах,предназначенных для передачи телеметрической информации в сетях КТВ наскоростях в несколько десятков кбит/с (к этой категории относятся устройства ПО«Горизонт»), а также не о громоздких, правда скоростных, кабельных модемахпочти штучного производства, которые действительно около 10 лет применялись длярешения ряда специфических задач в западных сетях КТВ и были довольнодорогостоящими (например,  в начале 90-х гг. первая модель кабельного модемафирмы LANcity, тогда еще самостоятельной компании, стоила 15 тыс. долл.).
Теперь до России добрались устройства, которые появились на свет в 1995 г. — нагребне волны неимоверной популярности Internet. Благодаря использованиюсигнальных процессоров (DSP) кабельные модемы нового
поколения стали меньше по габаритам, надежнее в работе и, что самое главное,значительно дешевле своих предков. Производители этих устройств стремилисьвыполнить требование американских операторов КТВ
(недвусмысленно выраженное в ноябре 1995 г.), снизив оптовую ценуприблизительно с 1 тыс. долл. в 1995 г. до 550-700 дол. в 1996 г. К январю 1998года только Bay Networks (купившая к тому времени LANcity -
одного из ведущих производителей этих устройств) смогла полностью удовлетворитьтребование операторов, доведя стоимость модема LANcity Personal (LCP) до 495дол. При закупке крупных партий этих устройств
(обычно измеряемых десятками и даже сотнями тысяч штук) они обходились ещедешевле — в 395 дол.
Bay Networks, опережает своего единственного конкурента, подразделениеMultimedia Group компании Motorola (по практически единодушному мнениюнаблюдателей, сейчас среди производителей кабельных модемов есть дванеоспоримых лидера — Bay Networks и Motorola MG), и по количеству продаж.
Соперник Bay предпочитает оперировать цифрами заказов: такой-то операторзаказал 50 тыс. кабельных модемов, такой-то — 250 тыс., а все вместе — целыймиллион. Bay (а прежде — и LANcity) говорит о количестве
уже проданных кабельных модемов: май 1996 г. — 20 тыс., март 1997 г. — 50 тыс.,октябрь 1997 г. — 100 тыс.
Итак, нет ничего удивительного в том, что первым производителем кабельныхмодемов, вышедшим на российский рынок, стала компания Bay Networks. Удивительнолишь, что она не сделала такого шага раньше.
Майк Хэммонд, руководитель российского представительства Bay, признался насостоявшейся в октябре пресс-конференции, что вина за это полностью лежит нанем. В течение всего прошлого года он отвечал категорическим отказом напредложения европейской штаб-квартиры компании начать продвижение кабельныхмодемов в России, считая, что в нашей стране отсутствуют не только спрос на этупродукцию, но и какие бы то ни было условия для ее применения.
Изменить свою точку зрения его заставили выставки «Netcom '96» и «Comtec '97».По словам Майка Хэммонда, очень многие посетители интересовались кабельнымимодемами и даже выказывали желание их купить.
 Нет ни каких сомнений в большом будущем сетей КТВ. Они способны обеспечить нетолько трансляцию телевизионных программ, но и распространение ПО, доступ вInternet, работу надомных сотрудников в
корпоративных сетях, построение виртуальных сетей, высокоскоростной доступ кинтерактивным и коллективным компьютерным играм, библиотекам CD-ROM,предоставление услуг дистанционного обучения и тренинга, электронного магазинаи банка. Сети КТВ позволяют осуществить и многое другое — то, что в настоящеевремя недоступно для большинства владельцев компьютеров в силу черепашьейскорости
коммутируемых каналов или неприличной дороговизны выделенных и ISDN-каналов.

Только  с идеей бесплатного приложения вряд ли можносогласиться. Наибольший выигрыш от применения кабельных модемов достигается всетях КТВ «с двусторонним движением», т. е. обеспечивающих не только прием, нои передачу информации.
По разным источникам, стоимость перехода на «двустороннее движение» составляетот 2 до 30 тыс. дол. На милю. Дело не ограничивается просто заменой усилителей- это не очень дорогое мероприятие. По данным американских источников, ихзамена в больших сетях (несколько тысяч абонентов) обходится в 100 дол. наподписчика. А вот, сколько стоит коммутационное оборудование для региональныхцентров и студий КТВ? Но самой главной проблемой остается «последняякоаксиальная миля».
 Качество оконечной кабельной разводки, особенно ее воздушной части, невыдерживает никакой критики. Она просто не в состоянии обеспечить необходимоесоотношение полезного сигнала к шумам в диапазоне 5-30 МГц, предназначенном дляорганизации обратного канала (от абонента к головной станции) и сильно загруженномпромышленными и другими электромагнитными помехами.
Препятствий на пути модернизации сетей КТВ предостаточно. Поэтому следуетприслушаться к мнению
большинства участников конференции Национальной ассоциации КТВ США: превращениесетей КТВ в высокоскоростные сети передачи данных — это бизнес для серьезных икрепких в финансовом отношении компаний.