รู้จักกับ Cable Modem
Cable Modem สำหรับบ้านเรา ยังเป็นของใหม่ ที่เริ่มมีให้บริการจากผู้ให้บริการหลายราย
เช่น TelecomAsia เป็นต้น Cable Modem เป็น Modem ที่ใช้เชื่อมต่อระหว่างผู้รับบริการตามบ้าน
กับผู้ให้บริการ (Service Provider) โดยผ่านทางเครือข่ายสาย Cable TV ที่มีอยู่แล้ว
เช่น การใช้ร่วมกับสาย Cable ของ UBC เป็นต้น โดยทั่วไปการเชื่อมต่อของ Cable
Modem จะมีอยู่ 2 จุดได้แก่ การเชื่อมต่อที่มีปลายด้านหนึ่งไปที่ จุดเชื่อมต่อสาย
Cable TV บนผนัง ขณะที่ปลายอีกด้านหนึ่ง เชื่อมต่อกับ เครื่อง PC อุปกรณ์ Cable
Modem มักจะเป็นอุปกรณ์ภายนอก ที่เชื่อมต่อกับ PC ผ่านทาง LAN Card ตามมาตรฐาน
Ethernet 10Base-T และสายตีเกลียว ส่วนตัว Cable Modem มักจะเป็น ตัว Modem
ภายนอก ที่เชื่อมต่อกับ PC โดยตรงโดยทาง Universal Serial Bus (USB) หรือ เป็นแบบ
Internal ที่ติดตั้งบน PCI Bus
Cable Modem ทำงานได้เร็วเพียงใด?
อัตราความเร็วในการทำงานของ Cable Modem ขึ้นอยู่กับระบบของมันที่ใช้ ขึ้นอยู่กับสถาปัตยกรรมของเครือข่าย
และปริมาณการใช้งาน หรือ ความหนาแน่นในการใช้งานของเครือข่าย โดยปกติแล้วการส่งถ่ายข้อมูลเชิง
Downstream (จากเครือข่ายสู่คอมพิวเตอร์) อัตราความเร็วของมันสามารถทะยานสู่
27 Mbps ได้อย่างสบาย โดยอัตราความเร็วนี้ อาจถูกเฉลี่ยออกไปตามจำนวนของผู้เข้ามาใช้ในเครือข่ายขณะนั้น
และก็เป็นเรื่องยากที่เครื่องคอมพิวเตอร์ บนเครือข่ายสามารถวิ่งได้ด้วยความเร็วขนาดนั้น
ดังนั้น ค่าเฉลี่ยความเร็วสูงสุดที่ทำได้อยู่ที่ 1-3 Mbps เท่านั้น อย่างไรก็ดี
อัตราความเร็วยังขึ้นอยู่กับ ผู้ให้บริการ อีกทั้งยังแตกต่างไปตามชนิดและ ข้อตกลงในการให้บริการอีกด้วย
อัตราความเร็วการส่งถ่ายข้อมูล เชิง Upstream (จากคอมพิวเตอร์สู่เครือข่าย) จะมีค่าที่ต่ำกว่า Downstream เช่นเดียวกับกับ ADSL อัตราความเร็วที่สามารถส่งถ่ายแบบ Upstream จะอยู่ที่10 Mbps อย่างไรก็ดี ทั้งผู้ผลิต Cable Modem และผู้ให้บริการเครือข่าย ได้กำหนดความเหมาะสมที่ความเร็ว 500Kbps ไปจนถึง 2.5 Mbps แต่ก็มีผู้ให้บริการบางรายได้กำหนดความเร็ว Upstream จำกัดที่ 256 Kbps เท่านั้น
การที่ Cable Modem มีอัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูล ทั้งขาล่องขึ้นและล่องลง ไม่เท่ากัน นี่เอง จึงถูกเรียกว่า เป็นการทำงานแบบ Asymmetric และได้รับมาตรฐานการทำงานที่ถูกกำหนดโดย DOCSIS EuroDOCSIS และ DVB EuroModem
รูปแบบการเชื่อมต่อของ Cable Modem
เพื่อให้ Cable Modem สามารถบริการการ Access เข้าสู่อินเทอร์เนตความเร็วสูง
ดังนั้น ผู้ให้บริการ Cable จะต้องสร้าง เครือข่ายที่ทำงานบนการเดินสายผสมระหว่าง
Coax กับ Fiber Optic (HFC) จากภาพ xxx แสดงให้เห็น สถาปัตยกรรมของเครือข่าย
ที่ประกอบด้วย ส่วนที่เรียกว่า Regional Cable Head End ซึ่งสามารถให้บริการแก่สมาชิกตามบ้านได้มากถึง
200000-400000 หลัง ซึ่งส่วนที่เป็น Regional Cable Head End นี้จะทำหน้าที่ป้อน
สัญญาณให้กับ Distribution Hub ซึ่งสามารถป้อนสัญญาณให้กับสมาชิกตามบ้านได้มากถึง
20000-40000 สำหรับ Distribution Hub ในแต่ละจุด ซึ่งเชื่อมต่อกันบน สาย Fiber
Optic ที่เชื่อมกันในรูปแบบของวงแหวน
ที่ตัว Distribution Hub นี้ มีการมอดดูเลต สัญญาณบนสัญญาณพาหะแบบ Analog จากนั้นก็นำส่งเข้าไปที่สาย Fiber Optic และวิ่งสู่เครือข่าย Fiber Optic ไปที่ Node ซึ่งให้บริการสมาชิกตามบ้านจำนวน 500-1000 หลัง และจาก Node สัญญาณเหล่านี้ จะถูกนำพาไปบนสาย Coax แล้ววิ่งไปยังสมาชิกตามบ้าน หรือสำนักงาน
Regional Cable Head End
หน้าที่หลักของ Regional Head End ได้แก่การทำตนเป็นศูนย์ปฏิบัติการเครือข่ายข้อมูลท้องถิ่น
โดยใช้ IP Switch หรือ Router เพื่อเชื่อมต่อระหว่างเครือข่าย Cable Modem
กับ โครงข่ายIP (IP Back Bone) ซึ่งเชื่อมต่อกับ อินเทอร์เนตอีกทีหนึ่ง (รูปที่
6)
รูปที่ 6 แสดงโครงข่ายการเชื่อมต่อโครงข่ายของ Regional Cable Head End
ตัว IP Switch หรือ Router เหล่านี้ ยังสามารถเชื่อมต่อไปที่อุปกรณ์หรือระบบที่เรียกว่า Cable Modem Termination System (CMTS) ซึ่งอยู่ใน Distribution Hub ปัจจุบันมีผู้ให้บริการ Cable Modem ในต่างประเทศ ที่ใช้แนวทางการส่งข้อมูลในรูปแบบของ Packet ความจุสูงบน การเชื่อมต่อของ Fiber Optic กับ CMTS ซึ่งอยู่ภายใน Distribution Hub ตัวอย่างของวิธีการ หรือแนวทางการส่งข้อมูล ได้แก่ Packet Over SONET (POS) ซึ่งจะได้ความเร็วในการขนส่งข้อมูลที่เทียบเท่า OC-12 หรือ 622 Mbps
นอกจากนี้ ภายใน Regional Cable Head End ยังได้ติดตั้ง Content และ Application Server ไว้ที่นี่ ซึ่งมีการใช้ระบบการบริการจัดการเครือข่ายที่นี่ เช่นกัน ถ้าหากผู้ให้บริการ มีข้อเสนอบริการรูปแบบต่างๆ มากไปกว่า การ Access ออกไปที่อินเทอร์เนต เช่น การให้บริการ Voice Over IP หรือ IP Telephone Gateway หรือบริการ Voice Call ก็สามารถเชื่อมต่อไปที่เครือข่ายโทรศัพท์สาธารณะ
Distribution Hub
รูปที่ 7 แสดงการทำงานของ Distribution Hub
Distribution Hub เป็นจุดที่ใช้แลกเปลี่ยนสัญญาณระหว่างเครือข่าย Regional
Fiber กับโครงข่ายสายสัญญาณ ตรงจุด Distribution Hub นี้เอง ระบบที่เรียกว่า
Cable Modem Termination System (CMTS) จะทำหน้าที่แปลงข้อมูลจาก เครือข่าย
WAN หรือ Packet On SONET ให้เป็นสัญญาณ Digital ที่ผ่านการผสมสัญญาณแล้ว ส่งออกไปที่
HFC จากนั้นก็จะถูกถอดสัญญาณคลื่นพาออกให้เหลือสัญญาณข้อมูลโดย Cable Modem
ที่ติดตั้งอยู่ที่พักอาศัยหรือสำนักงานของผู้รับบริการ
CM
รูปที่ 8 แสดงการติดตั้ง Cable Modem ที่บ้านพักอาศัย
การเชื่อมต่อ Cable Modem ที่สำนักงาน
ในสภาพแวดล้อมที่เป็นสำนักงานนั้น Cable Modem จะเชื่อมต่อกับเครือข่าย LAN ผ่านทาง Ethernet Hub ผ่านทาง Switch หรือ Router เพื่อให้ผู้ที่อยู่บนเครือข่าย สามารถใช้งานผ่านทาง Cable Modem พร้อมกันได้หลายๆคน
Cable Modem ทำงานได้อย่างไร?
การ Access เข้าสู่ Internet ในปัจจุบัน ด้วยความเร็วขนาด 28.8 33.6 หรือ 56
Kbps นั้น เป็นการใช้เทคโนโลยีของ Modem แบบ Voice Band หลักการทำงานของ Cable
Modem จะเหมือนกับ Voice Band Modem ตรงที่มีการ ผสมสัญญาณเสียก่อน จึงค่อยส่งออกไปที่สายส่งสัญญาณ
(Modulate/Demodulate) อย่างไรก็ดี Cable Modem มีหน้าที่การทำงานหลายประการที่เหมาะกับการเชื่อมต่อ
อินเทอร์เนตความเร็วสูงได้ดี บนเครือข่ายประเภทนี้ มีการกำหนดความเร็วที่เรียกว่า
Upstream หรือ Downstream ขณะที่ Voice Band Modem ไม่มีการแบ่ง Upstream หรือ
Downstream แต่อย่างใด
ในมุมมองของผู้ใช้บริการนั้น Cable Modem เป็นเครื่องรับ แบบ 64/256 QAM RF ที่สามารถปลดปล่อยข้อมูลข่าวสารขนาด 30-40 Mbps บนช่องของสายสัญญาณขนาด 6 MHz ซึ่งจะเท่ากับว่าเร็วกว่า Modem ขนาด 56 Kbps ถึง 500 เท่า
ข้อมูลจากผู้เข้ารับบริการจะถูกส่งออกไปที่เครือข่ายผ่านระบบที่ถูกโปรแกรมมาอย่างยืดหยุ่นและมีประสิทธิภาพ ภายใต้การควบคุมโดย Head End ข้อมูลที่จะถูกส่งออกไป จะต้องผ่านการผสมสัญญาณโดยเครื่องส่งที่ใช้วิธีการผสมสัญญาณแบบ QPSK/16 QAM ทำให้มีอัตราความเร็ว 320 Kbps ไปจนถึง 10 Mbps (รูปที่ 10)
รูปแสดงโครงสร้างและวิธีการทำงานภายในของ Cable Modem ที่จุดให้บริการลูกค้า
ผู้เข้ารับบริการยังสามารถชมรายการ Cable TV ได้ตามปกติ ขณะที่ยังรับข้อมูลข่าวสารจากเครือข่าย หรือ อินเทอร์เนต ด้วยอุปกรณ์ที่เรียกว่า Splitter ข้อมูลข่าวสารจาก Cable Modem สามารถแบ่งใช้งานแก่ User ได้มากถึง 16 User บนเครือข่ายภายใน
เนื่องจากเครือข่าย Cable บางแห่งถูกออกแบบมาเพื่องานบริการแพร่ภาพ TV ดังนั้น Cable Modem อาจใช้ สายโทรศัพท์ หรือ QPSK/16 Modem เชื่อมต่อสายแบบ 2-Way เพื่อการส่งข้อมูลในทาง Upstream จากที่ตั้งของผู้ใช้งานมาที่เครือข่าย เมื่อใดที่สายโทรศัพท์ถูกใช้แบบประชิดกันกับเครือข่ายแพร่สัญญาณแบบทางเดียว (One Way Broadcast Network) เช่นนี้ เราเรียกว่า Telephone Return Interface (TRI) ในลักษณะการทำงานเช่นนี้ เครือข่ายดาวเทียม หรือ เครือข่ายโทรทัศน์แบบไร้สาย สามารถถูกนำมาทำงานเป็นเครือข่ายข้อมูลได้ เช่นกัน
ที่ปลายของสายสัญญาณ ซึ่งติดตั้ง Head End นั้น ข้อมูลจากผู้ใช้แต่ละคน จะถูกกรองด้วย Upstream Demodulators (หรือ TRI ก็ได้ แล้วแต่ความเหมาะสม) ก่อนที่จะถูกส่งไปให้ Cable Modem Termination System (CMTS) เพื่อจัดการต่อไป
CMTS เป็น ระบบที่ใช้ Switches ข้อมูลข่าวสาร ที่ถูกออกแบบมาอย่างเฉพาะงาน
เพื่อให้จัดส่งข้อมูลข่าวสารจาก ผู้ใช้ Cable Modem หลายๆจุดไปที่ เครือข่ายสลับสัญญาณ
เพื่อจัดส่งออกไปที่ผู้ให้บริการต่างๆ เช่น ผู้ให้บริการ อินเทอร์เนต หรือผู้ให้บริการข้อมูลอื่นๆ
หรือบริษัทสาขาของผู้เข้ารับบริการ เป็นต้น และในทางกลับกัน ตัว CMTS ทำหน้าที่
รับเอาข้อมูล จากผู้ให้บริการข้อมูล หรือ อินเทอร์เนต เข้ามาและส่งต่ออกไปให้แก่
ผู้ใช้บริการ Cable Modem ตามบ้านหรือสำนักงาน เป็นต้น และก่อนที่ข้อมูลจากเครือข่าย
(ที่มาจาก CMTS) จะถูกส่งออกไปยังกลุ่มของ ผู้ใช้บริการนั้น จะต้องถูกส่งไปที่
64/256 QAM Modulator เสียก่อน ผลก็คือ ข้อมูลของผู้ใช้บริการจะถูกผสมสัญญาณกับคลื่นพาหะ
แล้ววิ่งเข้าไปในช่องสายสัญญาณขนาดความถี่ 6 MHz ซึ่งเป็นย่านความถี่ สำหรับผู้ให้บริการแพร่สัญญาณในรูปแบบต่างๆ
เช่น Cable TV เป็นต้น
รูปแสดง การเชื่อมต่อของ Cable Modem Termination System (CMTS) กับ Head End
Cable Head End เป็นระบบที่รวมเอาข้อมูลจากช่องสัญญาณ Downstream พร้อมด้วย Video หรือ รายการแบบ Pay Per-view หรือเสียง ที่ ผู้ใช้บริการ Cable TV จะได้รับมาไว้ที่นี่ ก่อนที่จะส่งออกไปเครือข่ายสาย Cable ซึงสัญญาณแบบรวมกันนี้ จะวิ่งเข้าไปที่ สถานที่ผู้รับบริการ ข้อมูลในส่วนที่เกี่ยวกับภาพ TV และข้อมูลข่าสาร จะถูกจับแยกอกจากกันโดย Set Top Box หรือ Splitter คือส่วนที่เป็นภาพจะออกไปที่ TV และส่วนที่เป็นข้อมูลจะวิ่งไปที่ PC
สถาปัตยกรรมของโครงข่ายข้อมูลที่ใช้สาย Cableสถาปัตยกรรมของโครงข่ายข้อมูลที่ใช้สาย Cable นั้น มีลักษณะไม่ผิดแผกแตกต่างไปจากเครือข่าย LAN ภายในองค์กรมากนัก โครงข่ายนี้ มี CMTS เป็นแกนหลัก โดยทำหน้าที่เชื่อมต่อเครือข่ายในสำนักงานหรือที่พักอาศัย กับเครือข่ายอื่นๆ ที่อยู่ไกลออกไปถึง 100 กิโลเมตรได้เป็นอย่างดี โครงข่ายประเภทนี้ อาจต้องมีหน่วยปฏิบัติการท้องถิ่นซึ่งทำหน้าที่ดูแลการจัดส่งข้อมูล ข่าวสารก็ได้
ลักษณะนี้ จะต้องมี Distribution Hub ที่ติดตั้งอยู่ใน Cable TV Head End ซึ่งระบบ Head End นี้ อาจประกอบด้วย เครื่องรับดาวเทียม และสาย Fiber Optic ที่เชื่อมต่อกับ Head End จุดอื่นๆอีกด้วย อย่างไรก็ดี ลักษณะของโครงข่ายนี้ อย่างน้อยที่สุด จะต้องมี ระบบ CMTS (ซึ่งทำหน้าที่ขนส่งข้อมูลข่าวสาร ทั้งแบบ Upstream และ Downstream) รวมทั้ง IP Router เพื่อเชื่อมต่อกับ Super Hub
Super Hub เป็นส่วนที่อยู่ใน Cable Head End ภายในห้องที่มีการปรับอุณหภูมิให้เหมาะสม และติดตั้ง Computer Server ต่างๆ เพื่อใช้ปฏิบัติงานโครงข่ายข้อมูลด้วยสาย Cable นี้ หน้าที่ของ Computer Server เหล่านี้ ได้แก่ การ Transfer File หรือการทำพิสูจน์สิทธ์ของผู้เข้ามาขอรับบริการ รวมทั้งทำการบันทึก การใช้บริการและจัดเก็บข้อมูลการใช้บริการของผู้ใช้ เพื่อจัดทำบิลเก็บค่าบริการต่อไป นอกจากนี้ ก็ยังทำหน้าที่ แจกจ่าย IP ซึ่งทำงานในรูปแบบ ที่เรียกว่า DHCP Server อีกด้วย รวมทั้ง DNS Server
รูปแสดงการเชื่อมต่อ Distribution Hub ขั้นพื้นฐานบนโครงข่าย Cable Data
ยิ่งไปกว่านั้น ตัว Super Hub นี้ยังมีการใช้ระบบ Network Management ที่จำเป็นสำหรับเครือข่ายข้อมูล และเครือข่ายภาพ TV อีกด้วย
รูปแสดง การเชื่อมต่อของ Super Hub