Кабельный модем Zenith - Zenith Cable Modem

Кабельный модем Zenith был одним из первых проприетарных кабельные модемы. Две основные модели: одна работает со скоростью 500 килобит в секунду (кбит / с), а другая - со скоростью 4 мегабит в секунду (мбит / с) с BPSK и приблизительно 25% альфа.

История

Кабельный модем Zenith изначально разрабатывался для средних кабельная сеть в середине 1980-х гг. Он использовался как восьмибитный полный рост ПК / AT -типа карта, содержащая Intel 80186 выделенный процессор, подключенный к внешнему белому ящику размером около 2 "x12" x6 ". Другие аналогичные продукты были произведены Унгерманн-Басс (UB) под 10ШРОГ36 стандарт и Виталинк. UB имел модели, поддерживающие RS-232 выходы Ethernet, а также преобразователь частоты с перемодуляцией.

В конце 1993 г. Зенит Электроникс и Вундеркинд предоставил 12 модифицированных 500 Кбит "белых модемов" для Cox Communications в Сан-Диего, в том числе два с поддержкой IBM Microchannel. Эти модифицированные модемы предназначались для поддержки испытания кабельного модема Prodigy, которое началось на 1 500 переданном оптоволоконном узле в Эль-Кахоне, Калифорния. Модификация допускала операцию sub-split с фиксированным вверх по течению частота и вниз по течению при 74,75МГц, в пределах 4 МГц между аналоговыми каналами 4 и 5.

Первоначальное испытание состояло из сервера Prodigy в головной станции El Cajon, подключенного через микроканальный кабельный модем к преобразователю частоты Olsen. Эта базовая сеть поддерживала 1500 домашних оптоволоконных узлов с шестью «подписчиками», включая одного сотрудника Cox, который также был менеджером головного узла. Одна карта была установлена ​​в монтаж в стойку ПК в головной станции Federal, другой - в головной станции Эль-Кахон. Было установлено 1500 фильтров верхних частот, чтобы исключить попадание капель. Сервис был достаточно надежным.

Zenith обновила свои белые модемы до матового черного корпуса, добавив название Homeworx и продвигая кабельные операторы по цене 350 долларов за 250 единиц. В новом дизайне использовался внешний корпус того же размера, добавлены светодиоды для индикации питания / передачи / приема / активности и заменена полноразмерная восьмибитная карта ISA на меньшую. 16 бит версия. В новом дизайне отказался от встроенного процессора. В модеме, подключенном к карте, использовался 15-контактный D-оболочка разъем, который точно соответствует игровому разъему ПК. Обе модели питались от ПК. Новый модем был гибким по частоте, с утилитой конфигурации, которая запускалась на ПК для настройки частот US и DS. Возможность настройки карты MAC-адрес вскоре был отпущен. Однако MAC-адрес карты не был напечатан на внешней стороне платы и поэтому был невидим после установки на ПК. MAC-адрес не был напечатан в машиночитаемый (штрих-код) формат. Кокс добавил их в CM перед установкой и отследил от абонента до MAC-адреса модема в Электронная таблица Excel, поскольку MAC-адрес содержит слишком много цифр, чтобы поместиться в какие-либо поля в системе выставления счетов клиента.

Версии продукта

  • Белый модем 1980-х годов
  • Черный внутренний модем, Homeworx
  • Внешний модем, один разъем Ethernet
  • Внешний модем, два разъема Ethernet
  • HW revision A: - первый модем в черном корпусе
  • Аппаратная версия B: - объем производства около 750-1000 единиц для отгрузки 8-10 операторам кабельного телевидения.
  • Аппаратная версия C: - представлена ​​модель с двумя платами и высотой 4 дюйма, что позволяет использовать с традиционными Ethernet 10BaseT подключение вместо внутреннего Карта ПК. Внешние модели использовали RJ-14 стиль телефонная розетка для последовательного управления, настройки и управления с помощью поставляемого Zenith служебного приложения.
  • HW revision D: - Устранена восприимчивость к РЧ помехи из поблизости сотовые телефоны. Неисправность привела к отказу фазированной автоподстройки частоты (ФАПЧ) передающей стороны. Для разрешения потребовался цикл питания, неисправность не была обнаружена в программном обеспечении, кроме отсутствия подключения.
  • HW revision E: - введен двойной интерфейс 10BaseT для Калифорнийский университет в Сан-Диего, и другие клиенты. Добавлен MAC-адрес модема к внешнему CM в формате, читаемом штрих-кодом.

Все модемы Zenith содержали небольшой переключатель, управляющий вторым коаксиальным портом. Модем может работать либо на одном коаксиальном кабеле (встроенный диплексный фильтр), либо на двух (использование головной станции, двойные сети предприятия или внешний диплексный фильтр).

Первоначальная конструкция головного узла Zenith заключалась в использовании жилого кабельного модема внутри сервера и преобразователя частоты для преобразования частоты восходящей передачи в частоту нисходящего приема.

Эта конструкция не масштабировалась для более чем нескольких сетей, поэтому был представлен Channelmizer - устройство для монтажа в стойку высотой 2,5 дюйма с отдельными RF портами US и DS, переключателем с диплексным фильтром и портом Ethernet.

Первая крупномасштабная головная станция Zenith была построена в Кокс-Сан-Диего с использованием демонстрационного оборудования Zenith с выставки Western Cable Show 1994 года. В Эль-Кахоне были установлены 3 преобразователя частоты и 4 преобразователя каналов. Эти плюс 3 других преобразователя каналов были подключены к 8-портовому Cisco Catalyst 1200. Коммутатор Ethernet с одномодовым восходящим каналом FDDI для 4 устройств, 140 км Кольцо FDDI вокруг округа Сан-Диего. Сервер Prodigy получил традиционный Карта Ethernet.

7 преобразователей частоты + 7 преобразователей каналов поддерживали 65 000 домов, подключенных к 23 оптоволоконным узлам, и занимали полную стойку.

Демонстрация технологии до первоначального развертывания

Prodigy был развернут через кабельный модем для 200 пользователей ко времени проведения Western Cable Show 1994 года. Чтобы расширить систему с 16 пользователей на 3 оптоволоконных узлах до 200, потребовалось добавить то, что превратилось в 64 000 домов, что сделало полевые испытания кабельного модема Cox San Diego / Prodigy крупнейшим в мире развертыванием кабельного модема (по зоне обслуживания) в то время.

Критерии приемлемости были слишком строгими, чтобы 65% домов прошли через высокоскоростной доступ в Интернет, что является обычным явлением сегодня:

  • Подписка на Prodigy> 9 месяцев
  • Кабельный абонент
  • Живите в двухсторонней активированной зоне
  • Открыть слот в 80386 на базе ПК или выше
  • Готовность участвовать при вызове с 15 декабря 1994 г. по 3 января 1995 г.

В результате население приняло 1/4 1% домов, или 64 000 домов прошли 150 пользователей.

В то время двусторонняя связь в этой зоне обслуживания считалась надежной, учитывая, что двусторонняя импульсная связь Оплата за просмотр кабельные коробки были развернуты в этих же местах. Приставки Pioneer использовали FSK, ретранслировали до 32 раз в течение 3 дней и работали до 5 покупок без обратного пути.

MAC-уровень Zenith

CSMA / CD, или Ethernet «подобное» было расширено за счет уменьшенияпо ставке до 500 кбит / с для радиуса завода до 50 (100?) миль и до 4 Мбит / с для радиуса завода до 25 миль (40 км). Передающее устройство сначала прослушало активность. Если была активность, он включил бы светодиод «A» и ждал. Активность определяется как любая РЧ-энергия, понятная или нет, с абсолютной амплитудой -25 дБмВ в приемный порт устройства в полосе пропускания 1 МГц или 6 МГц (500 кбит / с или 4 Мбит / с соответственно).

При обнаружении отсутствия активности с использованием соответствующих таймеров отсрочки (согласно Ethernet CSMA /CD стандарт), CM передал преамбулу, за которой следовало начало кадра Ethernet. Одновременно передающий КМ начнет прослушивать свой собственный пакет. Если КМ смог декодировать свой пакет и правильно сравнить контрольная сумма первых 17 байтов пакет, он объявит об отсутствии столкновений и продолжит работу. Если была ошибка контрольной суммы, он объявлял бы коллизию и прекращал передачу после 19-го байта. Это было легко и напрямую измерить с помощью Novell Программное обеспечение LANalyzer на выделенном Окна 3.1 для ПК рабочих групп.[1]

На карте было несколько локально доступных счетчиков чрезмерных и поздних столкновений, но не было ни водителя, ни руководства.

К 20 ноября 1996 г. вышел Зенит. SNMP MIB и управление их Channelmizer под выпуск программного обеспечения 9.32, под заголовком «Контроллер данных узла SNMP»

Подготовка

Физическое владение правильно установленным модемом подключило абонента к сети, и использование этого модема с анализатор пакетов обеспечит полный просмотр всех переданных и полученных пакетов от каждого пользователя, использующего этот частотный преобразователь.

Удаление устройства за неуплату потребовало физического извлечения устройства и предотвращения доступности использованных или украденных модемов. Модемы нельзя было отключить удаленно.

Восприятие качества и реальность

Не конкурируя напрямую с существующим товаром - жилым ISDN проникновение было ниже 0,1%, у технологии были серьезные проблемы с ростом:

Команда определила 19 независимых причин двух ошибок - CT-9 и CT-16: «Произошел сбой связи».

Драйвер / Программное обеспечение

  • Драйвер IPX не загружается при запуске windows
  • Линия IDNX со скоростью 56 кбит / с от локального сервера Prodigy в головной части Эль-Кахон до Йорктауна, штат Нью-Йорк, не работает
  • Сервер Prodigy в головной части Эль-Кахон столкнулся с заклиниванием драйвера из-за чрезмерного шума на обратном пути и невозможности передавать пакеты, вызывать Prodigy и запрашивать сброс сервера
  • Повторяющийся MAC-адрес CM
  • Утеряна конфигурация частоты модема.
  • Трафик Storm / ARP Storm, чрезмерный трафик любого типа или ARP-шторм отключат сеть. Самым быстрым решением часто было отключение сети и перезагрузка пораженных систем. (Часто требовалось позвонить клиенту по телефону и попросить его об этом.)

Аппаратное обеспечение модема

  • Сотовый телефон используется рядом с кабельным модемом, ФАПЧ разблокирована, отключите и выключите питание для устранения неисправности.
  • Channelmizer запереть, сотовый телефон используется рядом с кабельным модемом головной станции, PLL разблокирована. Цикл питания для разрешения
  • Дрейф преобразователя частоты, разрешение: замените блок Olsen на модель производства Wavecom (теперь Vecima Networks, которая сейчас производит повышающие преобразователи для Cisco DOCSIS совместимые платформы CMTS)
  • Переключатель диплексного фильтра получил "удар"
  • Модуль модема отключен или вставлен в Компьютерная игра порт вместо модемной карты. (С черным модемом проблема меньше, поскольку светодиоды погаснут, но невозможно проверить на белом модеме без светодиодов.)

РФ

  • LRC СТС-75 конец линии терминатор, вызывающий искажение общего пути (CPD). Дефект механической конструкции возник, когда кусок 22-го калибра нержавеющая сталь провод был прессовая посадка в алюминиевый корпус и сжат, чтобы стать «водонепроницаемым». К сожалению, коррозия все равно развивалась, и образовавшийся диод из разнородных металлов вызвал CPD. Решение: замените 10 000 единиц по цене 4 доллара за деталь + 25 долларов за рабочую силу на модель из анодированного золота.
  • Выравнивание обратного тракта и комбинирование головной станции: Независимо разработайте процесс выравнивания обратного тракта «точки X» и компенсации амплитуды. Из-за Амплитудная модуляция В формате (AM) FP-лазеров обратного тракта непрерывный тональный сигнал +25 дБмВ, подаваемый в модуль мониторинга состояния волоконно-оптического узла, не поступает на головную станцию ​​с постоянной амплитудой. Подкладывайте входы к преобразователю частоты, чтобы обеспечить вход +5 дБмВ для этого тона для каждого волоконного узла (индивидуально).
  • Filter Corp. Фильтр кирпичной стены на пути выхода к преобразователю частоты был слишком резким, что приводило к чрезмерному групповая задержка
  • ПК Кабельная телефония тональный сигнал распределения часов CW пробной точности на абонентских передатчиках 73,25 МГц, заставляющий загораться световой индикатор «A» и 100% коллизий
  • Плохо выбранная частота восходящего потока для белых модемов, разрешенная для развертывания черных модемов
  • Слишком много домов прошло через частотный преобразователь. Надежно работали с 8500 до 10 000, но намного лучше прошло около 6500 домов.
  • Модуляция динамика. Когда коаксиальный разъем на соседнем телевизор слабый, а звук действительно громкий, механическая вибрация телевизора изменяет физическое соединение коаксиального кабеля, допуская проникновение и другие помехи.
  • Отсутствует усилитель обратного тракта. В первые дни испытаний несколько ремонтных машин несли усилители с функцией обратного канала. Один усилитель был заменен односторонним и неправильно обозначен.

Требования РФ

Несущая / что-либо с уровнем не менее 25 дБ на приемном порте всех модемов. Для поддержки изменяющейся во времени природы HFC-сети на входе преобразователя частоты в головной станции требовалось 35 дБ C / что угодно.

"Несущая / что-либо" включает: C / шум, C / помехи и продукты искажения.

Входной сигнал для каждого кабельного модема +5 дБмВ +/- 2 дБ. Из-за отсутствия какой-либо реальной входной АРУ, отсутствия ре-модулирующего преобразователя частоты и отсутствия восходящего управление мощностью передачи, узкий диапазон уровней приема учитывает изменение восходящего тракта.

Для сравнения, CMTS 2003 года, совместимая с DOCSIS 2.0, работающая на уровне от 0,5 до 1 дБ от теории, обеспечивает как 16QAM и 64 QAM в 6,4 МГц при 25 дБ C / шум и в некоторых случаях отрицательное отношение C / I.[2] CMTS следующего поколения

Ремонт завода в РФ в 1994/1995 г.

HP 8590L (недорогая версия 8591c), видеовыход, подключенный к модулятору канала Cadco, работающему выше 550 МГц, с Radio Shack черно-белый телевизор (кинескоп) настроен на УВЧ каналы, чтобы увидеть картинку. Добавьте к этому генератор гребней с 4-6 тонами CW, портативный HP Calan 1776 анализатор спектра.. Не все усилители имеют хорошую контрольную точку обратного тракта, поэтому ремонтную лабораторию попросили модифицировать некоторые диплексные фильтры линейного удлинителя, чтобы пропускать прямой и отводить обратный путь к Разъем F. Также была переделана розетка для колодок. Любой сигнал, поступающий в усилитель мощности с амплитуда выше -45 дБмВ было обнаружено и зафиксировано. CLI снизился до менее 5 мкВ / м. 2 года спустя Майло Медин, технический директор @Дома сообщалось, что он сказал: «Пожалуйста, покажите мне оптоволоконные приемники, подключенные к внешний завод, они не имеют достаточного шума, поэтому они определенно не подключены и не выровнены должным образом ». Позже он сказал, что« завод по возврату в Кокс Сан-Диего настолько чистый, что его можно съесть ». В Сан-Диего никогда не было серьезных проблем с радиочастотами когда дело дошло до возвращения после 1995 года.

Центр сетевых операций

Создан по образцу Калифорнийский университет в Сан-Диего NOC электросвязи в Центральном здании коммунальных служб, программное обеспечение Novell LANalyzer с внутренним кабельным модемом и техник, который вручную перемещает тестовое соединение между преобразователями частоты. Одновременно можно было измерить только один преобразователь частоты. HP Openview (HPOV) и 24-портовый HP Advancestack Концентратор Ethernet с AUI "аплинк" был доступен. Эта комбинация позволила концентратору Advancestack отправлять диагностические пакеты IPX драйверу NDIS на каждом ПК. Если предположить, что драйвер всегда был запущен на ПК, приложение HP openview будет отображать идентификатор устройства NetWare - 00000, MAC-адрес, так как реального NetWare сервер /маршрутизатор. Программное обеспечение управления будет генерировать «диагностические запросы» NDIS от концентратора и сообщать о количестве успешных ответов. Перезагрузка ПК, загрузка / выгрузка драйвера или возникновение радиочастотных сбоев приведет к тому, что каждый кабельный модем будет переходить из активного в неактивное состояние сотни раз в день.

HPOV мог экспортировать лог-файл к База данных Paradox для последующего анализа и выявления тенденций. Устранение перезагрузки ПК / перезагрузки драйвера из-за ВЧ-сбоев и корреляция ВЧ-сбоев на одном преобразователе частоты и всей плоской сети было невозможно. Эти методы стали оправданием и фундаментальные исследования за то, что позже было запатентовано другими: США 6032019  и США 5943604 . Со временем эта техника стала обязательной в DOCSIS 3.0, хотя он был отклонен и проигнорирован в течение 3 лет как «частное расширение DOCSIS» @Home и скопирован всеми поставщиками DOCSIS CMTS.

К сентябрю 1994 года NOC был расширен за счет внедрения 2 @ Cisco Catalyst 1200 Ethernet для коммутаторов FDDI и 2 @ Cabletron MMAC-3 FNB-концентраторов (6 Ethernet + 2 FDDI), создавая надежный путь от федеральной головной станции до Эль-Фолс. Головная станция Cajon и устранение одного ненадежного пути между концентратором Advancestack и различными преобразователями каналов / преобразователями частоты.

Видеоконференцсвязь через кабельные модемы в 1994/1995 гг.

CUseeME и Apple QuickTime Конференц-связь 1.0 beta[3] пробежал через проприетарные кабельные модемы Zenith и Lancity, когда РЧ тракт был достаточно чистым. Эти модемы могли взаимодействовать на одних и тех же узлах РЧ-волокна, используя Мультиплексирование с частотным разделением, используя коммутатор Ethernet для подключения к другим несовместимым сетям.

В конце бета-тестирования видео с разрешением 160 x 120 пикселей было увеличено до 320 x 240 пикселей, а Качество звука значительно улучшил яблоко Power Macintosh 7100 СРЕДНИЙ.

Cogeco

Cogeco в Канаде запустила внешний кабельный модем Rev D со скоростью 4 Мбит / с примерно в 1996 году и к августу 1997 года имела 2500 абонентов. В сети произошли сбои по трем причинам:

  • Сеть Zenith представляет собой чистый мост CSMA / CD Ethernet. Он не понимает Слой 3 Протокол ARP. Таким образом, ARP прорывается через слой 2 коммутаторы, использованные в первых проектах головных станций, засоряли бы сеть.
  • Коммутаторы уровня 2 и маршрутизаторы уровня 3 в то время не выполняли никаких QOS или ограничение скорости, таким образом, входной порт 4 Мбит / с на Channelmizer может быть затоплен пакетами трафика до 10 Мбит / с.
  • Сеть Cogeco содержала необычный усилитель обратного тракта как часть модернизации, чтобы приспособить обратный тракт. Этот усилитель содержал конструктивный дефект, из-за которого пэд и эквалайзер плагин модули буквально упадут с печатная плата когда устройство было открыто. Существовала тепловая несовместимость, из-за которой отверстия для деталей увеличивались в диаметре, а штифты удлинялись и становились меньше. Эта ошибка была задокументирована и доказана в результате первого развертывания Cogeco DOCSIS с Cisco uBR7246, линейная карта MC11-FPGA и IOS 11.3 (4) NA, которые содержали «список откидных створок».

Рекомендации

  1. ^ [Novel NetWare LANalyzer для Windows, P / N 136-001692-002 Ред. A, версия 2.0 Авторские права 1983-1993 гг.]
  2. ^ См. Превосходный анализ Фрэнсиса Эдджинтона в 2003 г. статья . Фрэнсис написал многие алгоритмы тестирования для HP / Agilent 8591c. Кабельное ТВ Личность для FCC тестирование производительности.
  3. ^ Пресс-релиз QuickTime Conferencing

внешняя ссылка

  • «Вундеркинд для проверки использования кабеля». Нью-Йорк Таймс. 1993-11-24. Получено 2014-11-11.
  • Дэвид Уакс вспоминает запуск в 1993-1994 годах. Статья
  • Современные измерения производительности CMTS Статья
  • Патентный поиск Номера патентов: 6,032,019, 5 943 604 Метод устройства эхо для определения местоположения входных шумовых промежутков на концах головок кабельного телевидения