Vorwort | 5 |
Inhalt | 7 |
1 Einleitung | 12 |
1.1 Besonderheit Kabelnetz | 12 |
1.2 Begriff der Bandbreite | 13 |
1.3 Rauschen bei analoger und digitaler Übertragung | 14 |
2 Qualitätsanforderungen an das HFC-Kabelnetz | 16 |
2.1 Einführung | 16 |
2.2 Pegelrechnung | 16 |
2.2.1 Definitionen | 16 |
2.2.2 Absoluter Pegel | 17 |
2.2.3 Pegeltoleranz | 18 |
2.2.4 Pegelunterschied | 18 |
2.3 Rauschen | 19 |
2.3.1 Widerstandsrauschen | 19 |
2.3.2 Andere Arten des Rauschens | 20 |
2.4 Intermodulation CSO, CTB | 21 |
2.5 Normen und Spezifikationen | 21 |
2.5.1 Gesetz und Verordnung (Sammlung am Bsp. der Schweiz) | 21 |
2.5.2 Fremde Gesetzgebung (informativ von Bedeutung) | 22 |
2.5.3 Normen | 22 |
2.6 Elektromagnetische Verträglichkeit EMV | 24 |
2.6.1 Einstrahlung und Abstrahlung | 24 |
2.6.2 Ingress | 24 |
2.6.3 Radiowellen | 24 |
3 Technischer Aufbau des Kabelnetzes | 30 |
3.1 Technisches Konzept | 30 |
3.2 Aufbau des Kabelnetzes | 31 |
3.2.1 Glasfaserübertragung Kopfstation - Hub - Node | 31 |
3.2.2 Koaxiales Verteilnetz | 33 |
4 Analoge Modulation | 42 |
4.1 Frequenzbänder | 42 |
4.2 Amplitudenmodulation | 43 |
4.3 Spezielle Formen der Amplitudenmodulation | 44 |
4.4 Restseitenband-Modulation (Vestigial Sideband) | 45 |
4.5 Frequenzmodulation und Phasenmodulation | 47 |
5 Digitale Modulation | 50 |
5.1 Einführung | 50 |
5.1.1 Digitale Zahlendarstellung | 50 |
5.1.2 Datenrate | 51 |
5.2 Konstellationsdiagramm | 52 |
5.3 Wirkung von Störungen auf QAM | 53 |
5.4 Modulation Error Ratio MER | 54 |
5.4.1 Definition | 54 |
5.4.2 Ursachen | 56 |
5.5 Bitfehlerrate BER | 57 |
5.6 Zusammenhang MER und BER | 58 |
5.7 Umrechnung Eb/No in C/N | 58 |
6 Abriss der Informationstheorie | 60 |
6.1 Einführung | 60 |
6.2 Beispiele und Definitionen | 62 |
6.3 Zum Informationsgehalt digitaler Signale | 62 |
6.4 Informationsgehalt analoger Signale | 63 |
6.5 Codierungstheorie | 63 |
6.5.1 Definitionen und Begriffe | 63 |
6.5.2 Informationsübertragung | 67 |
6.6 Fehlerschutz | 71 |
6.6.1 Einführung | 71 |
6.6.2 Fehlererkennung | 72 |
6.6.3 Fehlerkorrektur | 72 |
7 Analoge Übertragung im Kabelnetz | 82 |
7.1 Rauschen | 82 |
7.2 Frequenzgang (lineare Verzerrungen) | 83 |
7.3 Intermodulation (nichtlineare Verzerrungen) | 83 |
7.4 Gruppenlaufzeit | 84 |
7.5 Brumm | 84 |
7.6 Reflexionen | 84 |
8 Protokolle | 86 |
8.1 Zweck von Protokollen | 86 |
8.2 Das OSI-Schichtenmodell | 86 |
8.3 Ethernet | 88 |
8.4 IP Protokoll Version IPv4 | 89 |
8.5 TCP Protokoll | 90 |
8.6 Internet Protokoll Architektur | 91 |
9 Unterscheidung von Netzen nach Zugriffsart | 94 |
9.1 Allgemeine Zugriffsverfahren | 94 |
9.1.1 Zeitmultiplex | 95 |
9.1.2 Frequenzmultiplex | 95 |
9.1.3 Spread Spectrum | 95 |
9.2 Spezielle Zugriffsverfahren | 99 |
9.3 Unterscheidung von Netzen nach Vermittlungsart | 100 |
9.3.1 Leitungsvermittlung | 100 |
9.3.2 Speichervermittlung | 101 |
10 Basisspezifikation für das Kabelnetz | 102 |
10.1 Frequenzbandbelegung | 102 |
10.2 DOCSIS Qualitätsanforderungen | 102 |
10.2.1 Auszug aus DOCSIS 1.1 Spezifikation | 102 |
10.2.2 Auszug aus EuroDOCSIS3 1.1 Spezifikation | 103 |
10.2.3 Zusatzanforderungen bei DOCSIS 2.0 | 104 |
10.3 Definition Rauschabstand für DOCSIS im Upstream | 104 |
10.4 Spektrum-Überwachungssystem | 104 |
10.5 DOCSIS Betriebs-Geräuschabstand im Upstream | 105 |
10.6 Zielkriterien für den logischen Layer | 106 |
10.7 Weitere Entwicklung von DOCSIS | 107 |
11 DOCSIS Versionen | 108 |
11.1 Einführung | 108 |
11.2 DOCSIS 1.0 | 108 |
11.3 DOCSIS 1.1 | 109 |
11.4 DOCSIS 2.0 | 109 |
11.4.1 Störungsunterdrückung durch Filter (ICF) | 110 |
11.4.2 Verbesserte Entzerrung für A-TDMA | 111 |
11.4.3 Verbesserte Burst-Acqusition für A-TDMA | 111 |
11.4.4 Verbesserte Fehlerkorrektur für Impulsstörungen | 111 |
11.4.5 S-CDMA | 111 |
11.5 Belegung des physischen DOCSIS Layers | 112 |
11.5.1 Varianten der DOCSIS-Kanalcodierung | 112 |
11.5.2 Übersicht DOCSIS Netz | 113 |
11.6 DOCSIS Referenz-Schema | 115 |
12 Verbindung zwischen Modem und CMTS | 118 |
12.1 Übersicht | 118 |
12.2 Erstmalige Anmeldung eines Modems beim CMTS | 120 |
12.2.1 Installation | 120 |
12.2.2 Downstream Kanalsuche | 120 |
12.2.3 Das Kabelmodem wartet auf SYNC Message | 120 |
12.2.4 Das Kabelmodem beschafft die Upstream Parameter | 121 |
12.2.5 Initial Ranging | 121 |
12.2.6 Automatische Modemeinstellung | 121 |
12.2.7 Zulassungsprozess | 122 |
12.2.8 Bandbreitenanforderung | 122 |
12.2.9 Bandbreiten-Zuweisungstabelle MAP | 122 |
12.2.10 IP-Verbindungsfähigkeit | 122 |
12.2.11 Time of Day | 123 |
12.2.12 Übertragung der Betriebsparameter | 123 |
12.2.13 Registrierung | 123 |
12.2.14 Baseline Privacy | 123 |
12.3 Einzelheiten zum Ranging | 126 |
12.3.1 Ranging-Ablauf | 126 |
12.3.2 Einstellen der Sendeleistung am Kabelmodem | 127 |
12.3.3 Contention Resolution | 128 |
12.4 Zusammenhang Ticks, Mini-Slots und Symbole | 128 |
12.5 Zugriffsverfahren im Rückweg | 130 |
12.6 Timeout Zähler | 131 |
12.7 Grenzen des Datendurchsatzes | 132 |
12.7.1 Im Downstream | 132 |
12.7.2 Im Upstream | 133 |
12.8 Aufbauen des IP-Layers | 134 |
12.9 Registrierung | 134 |
12.10 Data Link Encryption | 134 |
12.11 Quality of Service | 135 |
12.12 MAC Layer Fragmentation | 135 |
12.13 MAC Layer Concatenation | 135 |
12.14 Präambel | 135 |
12.15 Forward Error Correction | 136 |
12.15.1 Fehlerschutz im Downstream | 136 |
12.15.2 Fehlerschutz im Upstream | 137 |
12.16 Interleaving | 137 |
12.16.1 Aufgabe des Interleavings | 137 |
12.16.2 Interleaving im Downstream | 138 |
12.16.3 Interleaving im Upstream | 139 |
12.17 Scrambling | 139 |
12.18 Upstream Vergleich DOCSIS 1.x und 2.0 | 139 |
12.19 Zusammenfassung der Modem Zustände | 140 |
13 Gestörte DOCSIS-Übertragung | 142 |
13.1 Ungenaue Pegelung im Vorwärtsweg | 142 |
13.2 Pegelfehler Im Downstream | 142 |
13.3 Schlechter Geräuschabstand | 142 |
13.4 Schlechtes Carrier-to-Junk-Ratio | 143 |
13.5 Headend Zusammenschaltung | 144 |
13.6 Zuviele Nodes auf einem Upstream Port | 145 |
13.7 Zuviele Kabelmodems an einem Upstream Port | 145 |
13.8 Mikroreflexionen | 145 |
13.9 Gruppenlaufzeit | 145 |
13.10 Common Path Distortion | 145 |
13.11 Laser Clipping | 148 |
13.12 Störungen durch Schwachstellen | 152 |
13.12.1 Material und Installation | 152 |
13.12.2 Planung, Material und Einstellungen | 152 |
13.12.3 Materialmängel und Alterung | 152 |
13.12.4 Äussere Ursachen für Ingress (Man Made Noise) | 154 |
14 Auswertungen aus CMTS und Kabelmodem | 156 |
14.1 Rauschabstand Downstream SNR | 156 |
14.2 Rauschabstand Upstream SNR | 158 |
14.3 Ermittlung der Codeword Error Rate CER | 163 |
14.4 Flap-List | 167 |
14.4.1 Insertions | 168 |
14.4.2 Hits and Misses | 168 |
14.4.3 Power Adjustments | 169 |
14.4.4 Auswertung | 169 |
14.4.5 Show Cable Abfrage Show cable Hop | 171 |
14.4.6 CPU Auslastung im CMTS | 172 |
14.5 Ausgewertete technische Informationen von CISCO | 173 |
15 Erhöhte Anforderungen an den Netzunterhalt | 176 |
15.1 Störungsbehebung | 176 |
15.2 Präventiv-Unterhalt | 176 |
15.3 Modifikationen | 176 |
15.4 Netz Upgrade | 176 |
15.5 Mitarbeiterschulung | 177 |
15.6 Die Besonderheit im Zweiwegnetz | 177 |
15.7 Fehlersuche durch Korrelation von Informationen | 178 |
15.8 Fehlersuche durch geografische Darstellung | 178 |
15.9 Flankierende Massnahmen | 180 |
15.9.1 Abfiltern von Liegenschaften ohne Zweiwegdienste | 180 |
15.9.2 Einsatz von Ingressblockern | 181 |
15.10 Objektive Funktionsüberwachung im DOCSIS Netz | 183 |
Literaturverzeichnis | 186 |