Un módem de cable es un tipo de puente de red que proporciona comunicación de datos bidireccional a través de canales de radiofrecuencia en una infraestructura de cable híbrido de fibra coaxial (HFC), radiofrecuencia sobre vidrio (RFoG) y coaxial . Los módems por cable se utilizan principalmente para brindar acceso a Internet de banda ancha en forma de Internet por cable , aprovechando el gran ancho de banda de una red HFC y RFoG. Se utilizan comúnmente en América , Asia , Australia y Europa .
Internet Experiment Note (IEN) 96 [1] (1979) describe uno de los primeros sistemas de módem por cable de RF . De las páginas 2 y 3 de IEN 96:
El sistema de cable-bus
El sistema MITRE/Washington Cablenet se basa en una tecnología desarrollada en MITRE/Bedford. Sistemas de cable-bus similares están en funcionamiento en varios sitios gubernamentales, por ejemplo, el Hospital Militar Walter Reed y el Centro Espacial Johnson de la NASA , pero todos ellos son redes independientes y sólo locales.
El sistema utiliza cable coaxial estándar de televisión con antena comunitaria (CATV) y unidades de interfaz de bus (BIU) basadas en microprocesador para conectar las computadoras y terminales de los suscriptores al cable. ... El bus de cable consta de dos cables coaxiales paralelos, uno de entrada y otro de salida. El cable de entrada y el cable de salida están conectados en un extremo, la cabecera , y terminados eléctricamente en sus otros extremos. Esta arquitectura aprovecha los componentes CATV unidireccionales bien desarrollados . [2] La topología es dendrítica (es decir, ramificada como un árbol ). ...
Las BIU contienen módems de radiofrecuencia (RF) que modulan una señal portadora para transmitir información digital utilizando 1 MHz del ancho de banda disponible en el rango de frecuencia de 24 MHz. El resto del ancho de banda de 294 MHz se puede utilizar para transportar otros canales de comunicación , como televisión abierta , FM , circuito cerrado de televisión o un sistema telefónico de voz , u otros canales digitales. La velocidad de datos de nuestro sistema de banco de pruebas es de 307,2 kbps .
El Comité IEEE 802 definió 10BROAD36 en 802.3b-1985 [3] como un sistema de banda ancha IEEE 802.3 / Ethernet de 10 Mbit/s para correr hasta 3.600 metros (11.800 pies) sobre cableado de red coaxial CATV. La palabra banda ancha, tal como se utiliza en las especificaciones originales IEEE 802.3, implicaba el funcionamiento en bandas de canales multiplexados por división de frecuencia ( FDM ) en contraposición a las modulaciones de forma de onda cuadrada de banda base digital (también conocidas como codificación de línea ), que comienzan cerca de cero Hz y, en teoría, consumen una frecuencia infinita . banda ancha . (En los sistemas del mundo real, los componentes de señal de orden superior se vuelven indistinguibles del ruido de fondo ). En el mercado, muchos proveedores no desarrollaron el equipo 10BROAD36 ni lo implementaron en muchas redes de usuarios en comparación con los equipos para los estándares de banda base IEEE 802.3/ Ethernet como 10BASE5. (1983), 10BASE2 (1985), 10BASE-T (1990), etc.
El Comité IEEE 802 también especificó un estándar de redes digitales CATV de banda ancha en 1989 con 802.7-1989 . [4] Sin embargo, al igual que 10BROAD36 , 802.7-1989 tuvo poco éxito comercial.
Hybrid Networks desarrolló, demostró y patentó el primer sistema de módem por cable asimétrico de alta velocidad en 1990. Una idea clave de Hybrid Networks fue que en los primeros días de Internet, la descarga de datos constituye la mayor parte del tráfico de datos, y esto se puede atender adecuadamente con una red de datos altamente asimétrica (es decir, una gran tubería de datos descendente y muchas pequeñas tuberías de datos ascendentes). Esto permitió a los operadores de CATV ofrecer servicios de datos de alta velocidad inmediatamente sin necesidad de una costosa actualización del sistema. También fue clave que vio que las comunicaciones ascendentes y descendentes podían realizarse en el mismo o en diferentes medios de comunicación utilizando diferentes protocolos trabajando en cada dirección para establecer un sistema de comunicaciones de circuito cerrado. Las velocidades y protocolos utilizados en cada dirección serían muy diferentes. Los primeros sistemas utilizaban la red telefónica pública conmutada (PSTN) para el camino de regreso, ya que muy pocos sistemas de cable eran bidireccionales. Los sistemas posteriores utilizaron CATV tanto para el camino ascendente como para el descendente. La arquitectura del sistema híbrido se utiliza hoy en día para la mayoría de los sistemas de módem por cable.
LANcity fue uno de los primeros pioneros en módems de cable, desarrollando un sistema propietario que se implementó ampliamente en los EE. UU. LANcity, que fue dirigida por el ingeniero iraní-estadounidense Rouzbeh Yassini , luego fue adquirida por Bay Networks . [5] Bay Networks fue posteriormente adquirida por Nortel . [6] Nortel en ese momento había formado una empresa conjunta con Antec llamada ARRIS Interactive. [7] Debido a acuerdos contractuales con Antec que involucran esta empresa conjunta, Nortel escindió el grupo LANCity en la empresa conjunta ARRIS Interactive. ARRIS continúa fabricando módems de cable y equipos de sistema de terminación de módem de cable (CMTS) que cumplen con el estándar DOCSIS .
Zenith ofreció una tecnología de módem por cable utilizando su propio protocolo que introdujo en 1993, siendo uno de los primeros proveedores de módem por cable. La tecnología Zenith Cable Modem fue utilizada por varios sistemas de televisión por cable en los Estados Unidos y otros países, incluidos Cox Communications San Diego, Knology en el sureste de los Estados Unidos, el servicio Americast de Ameritech (que luego se vendió a Wide Open West después de la Fusión SBC / Ameritech), Cogeco en Hamilton Ontario y Cablevision du Nord de Québec en Val-d'Or. [8] Zenith Homeworks utilizó modulación BPSK (Bi-Phase Shift Keyed) para lograr 500 Kbit/s en 600 kHz, o 4 Mbit/s en 6 MHz. [9]
Com21 fue otro de los primeros pioneros en módems por cable y tuvo bastante éxito hasta que los sistemas propietarios quedaron obsoletos debido a la estandarización DOCSIS. El sistema Com21 utilizó un ComController como puente central en las cabeceras de la red CATV, el cable módem ComPort en varios modelos y el sistema de gestión NMAPS utilizando como plataforma HP OpenView . Posteriormente, también introdujeron un multiplexor de ruta de retorno para superar los problemas de ruido al combinar señales de ruta de retorno de múltiples áreas. El protocolo propietario se basó en el modo de transferencia asincrónica (ATM). El conmutador central ComController era un sistema modular que ofrecía un canal descendente (transmisor) y un módulo de gestión. Las ranuras restantes podrían usarse para receptores ascendentes (2 por tarjeta), Ethernet dual 10BaseT y, más tarde, también interfaces Fast-Ethernet y ATM. La interfaz ATM se convirtió en la más popular, ya que admitía las crecientes demandas de ancho de banda y también admitía VLAN . Com21 desarrolló un módem DOCSIS, pero la empresa se declaró en quiebra en 2003 y cerró. Los activos DOCSIS CMTS de COM21 fueron adquiridos por ARRIS .
CDLP era un sistema propietario fabricado por Motorola . El equipo de las instalaciones del cliente (CPE) de CDLP era capaz de utilizar rutas de retorno tanto de PSTN (red telefónica) como de radiofrecuencia (cable). El servicio basado en PSTN se consideraba "cable unidireccional" y tenía muchos de los mismos inconvenientes que el servicio de Internet por satélite ; como resultado, rápidamente dio paso al "cable bidireccional". Los módems de cable que utilizaban la red de cable RF para la ruta de regreso se consideraban "cable bidireccional" y podían competir mejor con el servicio de línea de abonado digital (DSL) bidireccional. El estándar tiene poco uso ahora, ya que los nuevos proveedores utilizan el estándar DOCSIS y los proveedores existentes han cambiado al estándar DOCSIS. CyberSURFR, propiedad de Motorola CDLP, es un ejemplo de un dispositivo construido según el estándar CDLP, capaz de alcanzar un pico de 10 Mbit/s de bajada y 1,532 Mbit/s de subida. CDLP admitía un ancho de banda descendente máximo de 30 Mbit/s que podía alcanzarse utilizando varios módems de cable.
El ISP australiano BigPond empleó este sistema cuando inició las pruebas de módem por cable en 1996. Durante varios años, el acceso a Internet por cable sólo estuvo disponible en Sydney , Melbourne y Brisbane a través de CDLP. Esta red funcionó en paralelo al nuevo sistema DOCSIS durante varios años. En 2004, la red CDLP fue cancelada y reemplazada por DOCSIS.
CDLP también se implementó en el operador de cable francés Numericable antes de actualizar su red de banda ancha IP utilizando DOCSIS.
Digital Video Broadcasting ( DVB ) y Digital Audio Visual Council (DAVIC) son organizaciones europeas que desarrollaron algunos estándares de módem por cable. Sin embargo, estos estándares no han sido adoptados tan ampliamente como DOCSIS.
A mediados de la década de 1990, el comité IEEE 802 formó un subcomité (802.14) [10] para desarrollar un estándar para sistemas de módem por cable. IEEE 802.14 desarrolló un borrador de estándar, que estaba basado en cajeros automáticos . Sin embargo, el grupo de trabajo 802.14 se disolvió cuando los operadores de sistemas múltiples ( MSO ) de América del Norte respaldaron la entonces incipiente especificación DOCSIS 1.0 , que generalmente utilizaba el servicio de mejor esfuerzo y estaba basado en IP (con puntos de código de extensión para admitir ATM [11] para QoS en el futuro). Los MSO estaban interesados en implementar rápidamente servicios para competir por clientes de acceso a Internet de banda ancha en lugar de esperar los procesos más lentos, iterativos y deliberativos de los comités de desarrollo de estándares. Albert A. Azzam fue secretario del grupo de trabajo IEEE 802.14, [12] y su libro High-Speed Cable Modems , [13] describe muchas de las propuestas presentadas a 802.14.
Aunque el Grupo de trabajo de ingeniería de Internet (IETF) generalmente no genera estándares completos para módems por cable, el IETF creó grupos de trabajo ( WG ) que produjeron varios estándares relacionados con tecnologías de módem por cable (incluidos 802.14, DOCSIS, PacketCable y otros). En particular, los Grupos de Trabajo del IETF sobre IP sobre red de datos por cable (IPCDN) [14] e IP sobre radiodifusión de vídeo digital (DVB) [15] produjeron algunos estándares aplicables a los sistemas de módem por cable, principalmente en las áreas del Protocolo simple de gestión de red (SNMP) . ) Bases de información de gestión ( MIB ) para módems de cable y otros equipos de red que operan sobre redes CATV .
A finales de la década de 1990, se formó un consorcio de operadores de cable estadounidenses , conocido como "MCNS", para desarrollar rápidamente una especificación de cable módem abierta e interoperable. Básicamente, el grupo combinó tecnologías de los dos sistemas propietarios dominantes en ese momento, tomando la capa física del sistema CDLP de Motorola y la capa MAC del sistema LANcity. Cuando se redactó la especificación inicial, el consorcio MCNS entregó el control a CableLabs , que mantuvo la especificación, la promovió en varias organizaciones de normalización (en particular, SCTE e ITU ), desarrolló un programa de pruebas de certificación para equipos de módem por cable y desde entonces ha redactado un borrador. múltiples extensiones de la especificación original.
Si bien los equipos DOCSIS RFI 1.0 implementados generalmente solo admiten el servicio de mejores esfuerzos , el documento DOCSIS RFI 1.0 Interim-01 analizó las extensiones y mecanismos de QoS utilizando telefonía IntServ , RSVP , RTP y modo de transferencia síncrona (STM) (a diferencia de ATM ). [11] DOCSIS RFI 1.1 [16] posteriormente agregó mecanismos de QoS más robustos y estandarizados a DOCSIS. DOCSIS 2.0 agregó soporte para S-CDMA PHY , mientras que DOCSIS 3.0 agregó soporte IPv6 y unión de canales para permitir que un solo módem de cable use simultáneamente más de un canal ascendente y más de un canal descendente en paralelo.
Prácticamente todos los módems por cable que funcionan hoy en día son compatibles con una de las versiones DOCSIS. Debido a las diferencias entre los sistemas PAL europeo y NTSC estadounidense, existen dos versiones principales de DOCSIS, DOCSIS y EuroDOCSIS. Las principales diferencias se encuentran en el ancho de los canales de RF: 6 MHz para Estados Unidos y 8 MHz para Europa. Una tercera variante de DOCSIS se desarrolló en Japón y ha tenido un despliegue limitado en ese país.
Aunque la interoperabilidad "era el objetivo del proyecto DOCSIS", [17] la mayoría de los operadores de cable sólo aprueban una lista muy restringida de módems de cable en su red, [18] [19] [20] [21] identificando los módems 'permitidos' por su marca, modelos, a veces versión de firmware y, en ocasiones, llegando a imponer una versión de hardware del módem, en lugar de simplemente permitir una versión DOCSIS compatible.
En 2004, se estableció Multimedia over Coax Alliance (MoCA) para desarrollar un estándar industrial para el hogar conectado, utilizando el cableado coaxial existente. Inicialmente desarrollados para redes domésticas con MoCA 1.0/1.1, los estándares MoCA continuaron desarrollándose con MoCA 2.0/2.1 en 2010 y MoCa 2.5 en 2016.
En 2017, Multimedia over Coax Alliance introdujo la especificación MoCA Access, basada en el estándar MoCA 2.5, adecuada para abordar el acceso a la red de banda ancha en edificios mediante cableado coaxial. [22] MoCA Access amplía las redes domésticas MoCA 2.5 para adaptarse a los operadores e ISP que están instalando fibra hasta el sótano/punto de entrega (FTTB/FTTdp) y desean utilizar el cable coaxial existente para la conexión a cada apartamento o casa. "
Con el desarrollo de la telefonía de voz sobre Protocolo de Internet (VoIP), se han incorporado adaptadores telefónicos analógicos (ATA) en muchos módems de cable para brindar servicio telefónico. Un ATA integrado se conoce como adaptador de terminal multimedia integrado (E-MTA).
Muchos proveedores de servicios de televisión por cable también ofrecen servicios telefónicos basados en VoIP a través de la infraestructura de cable ( PacketCable ). Algunos clientes de Internet de alta velocidad pueden utilizar la telefonía VoIP suscribiéndose a un servicio de terceros, como Vonage , MagicJack+ y NetTALK.
En topología de red, un módem por cable es un puente de red que cumple con IEEE 802.1D para redes Ethernet (con algunas modificaciones). El módem por cable une las tramas Ethernet entre la LAN de un cliente y la red coaxial. Técnicamente, es un módem porque debe modular datos para transmitirlos a través de la red de cable y debe demodular datos de la red de cable para recibirlos.
Con respecto al modelo OSI de diseño de red , un módem de cable es a la vez un dispositivo de capa física (capa 1) y un reenviador de capa de enlace de datos (capa 2). Como nodo de red direccionable por IP , los módems de cable admiten funcionalidad en otras capas.
La capa 1 se implementa en Ethernet PHY en su interfaz LAN y una PHY específica de cable definida por DOCSIS en su interfaz de cable HFC. El término módem por cable se refiere a esta PHY específica del cable. La capa de red (Capa 3) se implementa como un host IP en el sentido de que tiene su propia dirección IP utilizada por el operador de red para mantener el dispositivo. En la capa de transporte (capa 4), el módem por cable admite UDP en asociación con su propia dirección IP y admite filtrado basado en números de puerto TCP y UDP para, por ejemplo, bloquear el reenvío de tráfico NetBIOS fuera de la LAN del cliente. En la capa de aplicación (Capa 7), el módem por cable admite ciertos protocolos que se utilizan para la administración y el mantenimiento, en particular el Protocolo de configuración dinámica de host (DHCP), SNMP y TFTP .
Algunos módems de cable pueden incorporar un enrutador y un servidor DHCP para proporcionar a la LAN una dirección de red IP. Desde una perspectiva de topología de red y reenvío de datos, esta funcionalidad de enrutador generalmente se mantiene distinta de la funcionalidad de módem por cable (al menos lógicamente), aunque los dos pueden compartir un solo gabinete y aparecer como una unidad, a veces llamada puerta de enlace residencial . Por lo tanto, la función de módem por cable tendrá su propia dirección IP y dirección MAC , al igual que el enrutador.
Los módems por cable pueden tener un problema conocido en la jerga de la industria como "flap" o "flapping". [23] Una falla del módem ocurre cuando la conexión del módem a la cabecera se interrumpe (se desconecta) y luego vuelve a estar en línea. Por lo general, no se registra el tiempo fuera de línea o la tasa de colgajo, solo la incidencia. Si bien esto es algo común y normalmente pasa desapercibido, si la fluctuación de un módem es extremadamente alta, estas desconexiones pueden provocar la interrupción del servicio. Si hay problemas de usabilidad debido a una falla, la causa típica es un módem defectuoso o una cantidad muy alta de tráfico en la red del proveedor de servicios (utilización ascendente demasiado alta). [24] Los tipos de colgajo incluyen reinserciones, aciertos y errores y ajustes de potencia. [25]
En enero de 2020, se reveló una vulnerabilidad que afectaba a los módems de cable que utilizan conjuntos de chips Broadcom y se denominó Cable Haunt . Los investigadores de seguridad dicen que la vulnerabilidad afecta a cientos de millones de dispositivos. Los exploits son posibles gracias al uso de credenciales predeterminadas en el componente analizador de espectro del módem (utilizado principalmente con fines de depuración) accesibles a través de un puerto de red que está abierto de forma predeterminada en los modelos vulnerables. [26] [27]
Los amplificadores son uno de los componentes comunes utilizados en el sistema CATV.
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