نظام إنهاء مودم الكابل

لتوفير خدمات بيانات عالية السرعة، تقوم شركة الكابلات بربط مركزها الرئيسي بالإنترنت عبر وصلات بيانات عالية السعة مع مزود خدمة الشبكة . من جانب المشتركين في المركز الرئيسي، يُمكّن نظام إدارة مودمات الكابلات (CMTS) التواصل مع مودمات الكابلات الخاصة بهم . تختلف قدرة أنظمة CMTS المختلفة على خدمة أعداد مختلفة من مودمات الكابلات، تتراوح بين 4000 مودم و150000 مودم أو أكثر، وذلك تبعًا لحجم حركة البيانات، وبالتالي عدد القنوات المخصصة لكل مجموعة خدمة وحجم هذه المجموعات. مع ذلك، يُوصى بأن يخدم نظام I-CMTS، على سبيل المثال، 30000 مشترك (مودم كابل). ^{[ 2 ]} قد يحتوي مركز رئيسي واحد على ما بين 1 إلى 12 نظام CMTS لخدمة عدد مودمات الكابلات التي يخدمها هذا المركز أو موزع HFC .

يمكن تصور نظام إدارة الاتصالات عبر الكابلات (CMTS) على أنه جهاز توجيه مزود بمنافذ إيثرنت (وصلات) من جهة، ومنافذ ترددات لاسلكية عبر كابل محوري من الجهة الأخرى. يُعرف جانب الإيثرنت باسم واجهة جانب الشبكة (NSI). ^{[ 3 ] [ 4 ]}

مجموعة الخدمة هي مجموعة من العملاء الذين يتشاركون قنوات الاتصال اللاسلكية (RF) وبالتالي عرض النطاق الترددي. يحتوي نظام إدارة محطات الكابلات (CMTS) على واجهات وموصلات RF منفصلة لإشارات الوصلة الهابطة والوصلة الصاعدة. تنقل واجهات RF/المحورية إشارات RF من وإلى "الوصلات" المحورية المتصلة بمودمات الكابلات الخاصة بالمشتركين، باستخدام زوج واحد من الموصلات لكل وصلة، أحدهما للوصلة الهابطة والآخر للوصلة الصاعدة. بعبارة أخرى، يمكن أن يكون هناك زوج من موصلات RF لكل مجموعة خدمة، على الرغم من إمكانية تكوين شبكة بأعداد مختلفة من الموصلات التي تخدم مجموعة من مجموعات الخدمة، بناءً على عدد قنوات الوصلة الهابطة والصاعدة التي تستخدمها مودمات الكابلات في كل مجموعة خدمة. لكل موصل عدد محدود من القنوات التي يمكنه نقلها، مثل 16 قناة لكل موصل وصلة هابطة، و4 قنوات لكل موصل وصلة صاعدة، وذلك حسب نظام إدارة محطات الكابلات (CMTS). ^{[ ٢ ]} على سبيل المثال، إذا كانت أجهزة مودم الكابل في كل مجموعة خدمة تستخدم ٢٤ قناة للتحميل، وقناتين للرفع، فيمكن لثلاثة موصلات تحميل خدمة أجهزة مودم الكابل في مجموعتي خدمة، بينما يخدمها موصل رفع واحد. ^{[ ٢ ]} قد تخدم مجموعة الخدمة ما يصل إلى ٥٠٠ منزل. تحتوي مجموعة الخدمة على قنوات، ويتم مشاركة عرض النطاق الترددي بين جميع أعضاء المجموعة. ^{[ ٥ ] [ ٦ ] [ ٧ ]} تُعاد تجميع القنوات لاحقًا في محطة الكابل الرئيسية أو مركز التوزيع، وتُخدَم بواسطة أنظمة إدارة الكابلات (CMTS) ومعدات أخرى مثل تعديلات السعة الطرفية (Edge QAM).

تُوصَّل إشارات الترددات اللاسلكية من نظام إدارة محطات الاتصالات عبر كابل محوري بوحدات إدارة الترددات اللاسلكية في المحطة الرئيسية لتقسيمها ودمجها، مع معدات أخرى مثل أنظمة إدارة محطات الاتصالات الأخرى، بحيث يمكن لعدة أنظمة خدمة مجموعة واحدة، ^{[ 2 ] [ 3 ]} ثم إلى "منصة بصرية" أو منصة رئيسية، تحتوي على وحدات إرسال واستقبال تُحوِّل إشارات الترددات اللاسلكية إلى نبضات ضوئية لنقلها عبر الألياف الضوئية من خلال شبكة HFC. ^{[ 8 ] [ 9 ]} ومن أمثلة المنصات البصرية Arris CH3000 وCisco Prisma II. في الطرف الآخر من الشبكة، تُحوِّل عقدة بصرية النبضات الضوئية إلى إشارات ترددات لاسلكية مرة أخرى، وتُرسلها عبر كابل محوري رئيسي. يحتوي هذا الكابل على مُضخِّم واحد أو أكثر على طوله، كما يحتوي على نقاط توزيع تُوصَّل بها أجهزة مودم العملاء عبر كابل محوري.

في الواقع، تحتوي معظم أنظمة إدارة الاتصالات عبر الكابل (CMTS) على واجهات إيثرنت (أو واجهات بيانات عالية السرعة تقليدية أخرى مثل SONET ) بالإضافة إلى واجهات ترددات لاسلكية (RF). وبهذه الطريقة، يمكن توجيه حركة البيانات القادمة من الإنترنت (أو ربطها) عبر واجهة الإيثرنت، ثم عبر نظام إدارة الاتصالات عبر الكابل (CMTS)، ومن ثم إلى واجهات الترددات اللاسلكية المتصلة بكابل الألياف الضوئية الهجين ( HFC ) الخاص بشركة الكابلات. تنتقل حركة البيانات عبر كابل الألياف الضوئية الهجين (HFC) لتصل في النهاية إلى مودم الكابل في منزل المشترك. أما حركة البيانات من نظام المشترك المنزلي فتمر عبر مودم الكابل وتخرج إلى الإنترنت في الاتجاه المعاكس.

عادةً ما تنقل أنظمة CMTS حركة مرور بروتوكول الإنترنت فقط . أما حركة المرور المتجهة إلى مودم الكابل من الإنترنت، والمعروفة بحركة المرور الهابطة، فتُنقل في حزم بروتوكول الإنترنت المغلفة وفقًا لمعيار DOCSIS . تُنقل هذه الحزم عبر تدفقات بيانات تُعدّل عادةً على قناة تلفزيونية باستخدام إصداري 64-QAM أو 256-QAM من تعديل السعة التربيعية .

تُنقل البيانات الصاعدة (البيانات من مودمات الكابل إلى المحطة الرئيسية أو الإنترنت) في إطارات إيثرنت مُغلفة داخل إطارات DOCSIS مُعدّلة بتقنيات QPSK أو 16-QAM أو 32-QAM أو 64-QAM أو 128-QAM باستخدام آليات مشاركة التردد TDMA أو ATDMA أو S- CDMA . ويتم ذلك عادةً في نطاق التردد الفرعي أو نطاق الإرجاع من طيف تلفزيون الكابل (المعروف أيضًا بقنوات "T")، وهو نطاق ترددي أقل بكثير من نطاق تردد الإشارة الهابطة، ويتراوح عادةً بين 5 و42  ميجاهرتز في DOCSIS 2.0 أو بين 5 و65  ميجاهرتز في EuroDOCSIS.

يُمكّن نظام إدارة الاتصالات عبر الكابلات (CMTS) النموذجي جهاز المشترك من الحصول على عنوان IP عن طريق توجيه طلبات DHCP إلى الخوادم المختصة. يُعيد خادم DHCP هذا، في أغلب الأحيان، استجابة نموذجية تتضمن عنوان IP مُخصصًا للجهاز، وعناوين البوابة/الموجّه، وخوادم DNS، وما إلى ذلك.

قد يقوم نظام إدارة شبكة الكابلات (CMTS) بتطبيق بعض عمليات التصفية الأساسية للحماية من المستخدمين غير المصرح لهم والهجمات المختلفة. ويتم أحيانًا تنظيم حركة البيانات لتحديد أولويات حركة بيانات التطبيقات، ربما بناءً على الخطة المشترك بها أو استخدام التنزيل، وكذلك لضمان جودة الخدمة (QoS) لخدمة VoIP الخاصة بمشغل الكابلات والمبنية على بروتوكول PacketCable . ومع ذلك، غالبًا ما تتم وظيفة تنظيم حركة البيانات بواسطة مودم الكابل أو محول حركة البيانات. كما قد يعمل نظام إدارة شبكة الكابلات (CMTS) كجسر أو موجه .

لا يستطيع مودم الكابل الخاص بالعميل الاتصال مباشرةً بمودمات أخرى على نفس الخط. بشكل عام، يتم توجيه حركة بيانات مودم الكابل إلى مودمات كابل أخرى أو إلى الإنترنت عبر سلسلة من محطات إدارة الكابلات (CMTS) وأجهزة التوجيه التقليدية. مع ذلك، من الممكن نظريًا أن يمر مسار البيانات عبر محطة إدارة كابلات واحدة (CMTS).

تجمع منصة الوصول المتقاربة للكابلات ( CCAP ) بين وظائف نظام إدارة الاتصالات عبر الكابلات (CMTS) وتقنية تعديل السعة التربيعية الطرفية (Edge QAM) في جهاز واحد، مما يتيح لها توفير كلٍ من البيانات (الإنترنت) بوظائف CMTS، والفيديو (قنوات التلفزيون) بوظائف Edge QAM. ^{[ 10 ] [ 11 ]} تقوم تقنية تعديل السعة التربيعية الطرفية (Edge QAM) بتحويل الفيديو المُرسل عبر بروتوكول الإنترنت (IP) أو غيره، إلى إشارة QAM لنقلها عبر شبكة الكابلات. عادةً ما تكون أجهزة Edge QAM أجهزة مستقلة توضع على "حافة" الشبكة. كما يمكن توصيلها بنواة CMTS لتكوين نظام M-CMTS أكثر قابلية للتوسع. عادةً ما تكون نواة CMTS نظامًا تقليديًا أو نظام I-CMTS يدعم التشغيل كنواة CMTS في نظام M-CMTS. ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

في حلول M-CMTS، ينقسم تصميم I-CMTS إلى مكونين. الأول هو المكون المادي للوصلة الهابطة (PHY)، المعروف باسم Edge QAM (EQAM). أما الثاني فهو مكون شبكة IP و DOCSIS MAC، ويُشار إليه باسم M-CMTS Core. يُضاف إلى هذا التصميم عدة بروتوكولات ومكونات جديدة، منها واجهة توقيت DOCSIS، التي توفر ترددًا مرجعيًا بين EQAM وM-CMTS Core عبر خادم DTI. والثاني هو واجهة PHY الخارجية للوصلة الهابطة (DEPI)، التي تتحكم في نقل إطارات DOCSIS من M-CMTS Core إلى أجهزة EQAM ^{[ 16 ].} من التحديات التي تواجه منصة M-CMTS زيادة تعقيد دمج الترددات اللاسلكية، وارتفاع عدد نقاط الفشل. ومن مزايا تصميم M-CMTS قابليته العالية للتوسع لاستيعاب أعداد كبيرة من قنوات الوصلة الهابطة ^{[ 17 ] .}

يتم تطبيق وحدات CCAP الافتراضية (vCCAPs) أو وحدات CMTS الافتراضية (vCMTSs) على خوادم تجارية جاهزة للاستخدام تعتمد على معالجات x86 باستخدام برامج متخصصة، ^{[ 18 ]} ويمكن استخدامها لزيادة سعة الخدمة دون الحاجة إلى شراء هياكل CMTS/CCAP جديدة، أو لإضافة ميزات إلى CMTS/CCAP بسرعة أكبر. ^{[ 19 ]}

ينقل نظام CMTS/CCAP البعيد جميع وظائف CMTS/CCAP إلى الشبكة الخارجية، على عكس أنظمة CMTS أو CCAP التقليدية التي يتم تثبيتها في موقع مزود الخدمة. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

• مجموعة أريس
• شبكات سي 9
• تقنيات كاتابولت
• شركة كواكسيال نتوركس
• أنظمة كاسا
• أنظمة سيسكو
• تشونغتشينغ جينغهونغ
• داميري سا
• شركة Gainspeed (شركة نوكيا) مؤرشفة بتاريخ 13 يوليو 2016 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) .
• شركة WISI للاتصالات المحدودة
• كاثرين
• سوما ساينتيفيك
• تقنيات هواوي
• شركة هارمونيك المحدودة
• تيليست
• شبكات فيسيما

• شركة 3COM (استحوذت عليها شركة HP )
• أنظمة الوصول إلى النطاق العريض (استحوذت عليها شركة ADC للاتصالات )
• شركة ADC للاتصالات (استحوذت شركة BigBand Networks على قسم أنظمة الاتصالات عبر الهاتف المحمول )
• شبكات بيغ باند (انسحبت من أعمال CMTS، واستحوذت شركة ARRIS لاحقًا على الأعمال المتبقية )
• كادانت (استحوذت عليها شركة أريس )
• شركة Com21 ( التي استحوذت عليها شركة ARRIS )
• شركة ريفر دلتا (استحوذت عليها شركة موتورولا)
• تيرايون (استحوذت عليها موتورولا)
• شركة باسيفيك برودباند للاتصالات (استحوذت عليها شركة جونيبر نتوركس )
• شركة جونيبر نتووركس (انسحبت من أعمال أنظمة إدارة الاتصالات عبر الهاتف المحمول)
• لان سيتي (استحوذت عليها شركة باي نتوركس )
• موتورولا (استحوذت عليها شركة أريس)
• دافني سا (التي حصل عليها داميري سا)
• شركة ساينتفك أتلانتا (استحوذت عليها شركة سيسكو)