Internet μέσω ομοαξονικού καλωδίου

Πέρα από το Wi-Fi που κυριαρχεί για τον διαμοιρασμό του Internet, υπάρχουν και οι καλωδιακές λύσεις μέσω PowerLan, μέσω δηλαδή του ηλεκτρολογικού δικτύου, ή και μέσω του δικτύου της τηλεόρασης. Όλοι οι αναγνώστες αυτού του περιοδικού, λίγο πολύ, έχουν ασχοληθεί με το ομοαξονικό καλώδιο. Για μερικούς, τα σήματα RF και το ομοαξονικό είναι… η ζωή τους! Για το λόγο αυτό, ανάμεσα στις τρεις τεχνολογίες που αναφέραμε, εμείς θα σταθούμε σε αυτήν που μας «ταιριάζει» περισσότερο, το δίκτυο υπολογιστών, μέσω ομοαξονικού καλωδίου.

Η τεχνολογία αυτή έρχεται να αξιοποιήσει την υποδομή αυτού του δικτύου και μέσω του ομοαξονικού καλωδίου, να περάσει τα δεδομένα των υπολογιστών. Η τεχνολογία μπορεί να βρει εφαρμογή σε σπίτια και πολυκατοικίες, όπου μάλιστα, στη δεύτερη περίπτωση πέρα από τον διαμοίραση των δεδομένων, μοιράζει και το …κόστος της συνδρομής του Internet. Για την προσέγγιση του θέματος και από πρακτικής πλευράς, είχαμε στη διάθεσή μας ένα σύστημα διαμοιρασμού internet, μέσω ομοαξονικού, της εταιρείας Ikusi (εικόνα 1), από το οποίο μπορέσαμε να βγάλουμε πρακτικά συμπεράσματα.

Tο σύστημα «Internet μέσω ομοαξονικού καλωδιακού δικτύου», χρησιμοποιεί τη διαμόρφωση OFDM στο κανάλι επιστροφής της τηλεόρασης 5-21MHz (εικόνα 2). Το μέσο πρόσβασης είναι half-duplex, βασισμένο σε συγκρούσεις (collisions). Τα modems που χρησιμοποιούνται είναι layer 2 συσκευές και συνεπώς επικοινωνούν με τις MAC addresses των υπολογιστών, όπως τα switches. Παρότι το περιβάλλον του δικτύου είναι collision-based, δεν λειτουργεί όπως ένα Ethernet δίκτυο, που ανιχνεύει τις συγκρούσεις (CSMA/CD), αλλά χρησιμοποιεί ένα πρωτόκολλο για να τις αποφεύγει (collisions avoidance). Η ταχύτητα που επιτυγχάνει, αγγίζει τα 14Mbps (θεωρητικά), που είναι αρκετή για πρόσβαση στο internet.

Το σύστημα χρησιμοποιεί περιορισμένα την τεχνολογία PLC, στο κανάλι επιστροφής της TV. Η τεχνολογία PLC (Power Line Communications) χρησιμοποιείται κυρίως από την εφαρμογή παροχής internet, μέσω του δικτύου του ρεύματος- και πιο συγκεκριμένα, προσδιορίζει την εκπομπή δεδομένων στην υπάρχουσα ηλεκτρική υποδομή. Για να επιτύχει το εγχείρημα αυτό, η PLC χρησιμοποιούσε παλαιότερα τη διαμόρφωση DSSS και πλέον την «πολυφορεμένη» OFDM.

Η διαμόρφωση DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum), είναι μια τεχνολογία Spread Spectrum (SS). Η SS είναι μια τεχνολογία διαμόρφωσης, η οποία εξαπλώνει το σήμα εκπομπής σε μια ευρεία μπάντα ραδιοσυχνοτήτων (εικόνα 3) και θυσιάζει εύρος για να κερδίσει καλύτερη αναλογία σήματος προς θόρυβο (signal-to-noise). Αυτή η τεχνική είναι ιδανική για μεταδόσεις δεδομένων, επειδή είναι ανεκτική στο θόρυβο και δημιουργεί χαμηλές παρεμβολές. Η DSSS χρησιμοποιεί μια ακολουθία δεδομένων ευρείας ζώνης (baseband) και την αναμιγνύει με το σήμα δεδομένων στενής ζώνης (narrowband), με αποτέλεσμα να διασπείρει την ενέργεια έξω από το εύρος ζώνης συμφωνίας του καναλιού. Έστω και το 40% της εκπεμπόμενης ακολουθίας να χαθεί, το αρχικό σήμα μπορεί να ανακτηθεί.

Η διαμόρφωση OFDM φαίνεται να είναι …μόδα, αφού χρησιμοποιείται σε πληθώρα εφαρμογών! Συστήματα όπως η ADSL, το Wi-Fi, το ψηφιακό ραδιόφωνο, η ψηφιακή τηλεόραση, το WiMAX και η PLC, χρησιμοποιούν τη διαμόρφωση OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Είναι μια τεχνική, βασισμένη στις διαμορφώσεις MCM (Multi Carrier Modulation) και FDM (Frequency Division Multiplexing). Η ιδιαιτερότητα της διαμόρφωσης OFDM, είναι ότι επιτρέπει την εκπομπή σημάτων, χωρίς απόσταση μεταξύ τους στο πεδίο των συχνοτήτων, αλλά «το ένα πάνω στο άλλο» (εικόνα 4). Δύο σήματα μπορούν να πολυπλεχθούν όταν είναι ορθογώνια μεταξύ τους, που σημαίνει ότι το ολοκλήρωμα των γινομένων τους, υπολογισμένο σε κάποια χρονική περίοδο, είναι μηδέν. Αν δύο σήματα είναι ορθογώνια, τότε είναι θεωρητικά δυνατό να κατασκευαστεί ένας δέκτης, ο οποίος θα λαμβάνει το ένα και θα απορρίπτει το άλλο, έστω και αν έχουν την ίδια συχνότητα!

Η συνδεσμολογία του συστήματος είναι πολύ απλή (εικόνα 5). Ξεκινώντας από τον «έξω κόσμο», το internet, για να αποκτήσουμε πρόσβαση σε αυτό, απαιτείται ένας router. O router είναι η συσκευή που φιλτράρει και δρομολογεί τα πακέτα του εσωτερικού δικτύου LAN, προς το internet- και αντίστροφα. Ο router παρέχει τουλάχιστον μια θύρα Ethernet, στην οποία και συνδέουμε το master modem του συστήματός μας, το οποίο μετατρέπει τα δεδομένα που δέχεται, σε σήμα broadband, παρέχοντας έξοδο RF.

Από την έξοδο RF του master modem, φεύγουμε με ομοαξονικό καλώδιο. Για τη μίξη του με το υπάρχον καλωδιακό δίκτυο τηλεόρασης, χρησιμοποιούμε ένα μίκτη, ο οποίος μπορεί να είναι ένα απλό splitter 1×2, με τις συνδέσεις ανάποδα, δηλαδή, στις εξόδους του θα συνδέσουμε την τελική έξοδο από τον ενισχυτή κεντρικής (ή το headend) της τηλεοπτικής εγκατάστασης και την έξοδο του master modem, και στην είσοδό του την κάθοδο προς το ομοαξονικό καλωδιακό δίκτυο. Με αυτόν τον τρόπο, ουσιαστικά παρεμβάλουμε την έξοδο του master modem στην κεντρική γραμμή του καλωδιακού δικτύου και εισάγουμε τα δεδομένα στην τηλεοπτική μπάντα.

Τώρα, για να λάβουμε τα δεδομένα από μια οποιαδήποτε πρίζα του δικτύου, αρκεί να συνδέσουμε το σήμα TV στο slave modem. Όπως βλέπουμε όμως και στην εικόνα 5, για τη σύνδεση αυτή, τοποθετούμε στην πρίζα ένα επιπλέον παθητικό στοιχείο, το οποίο διαχωρίζει με ειδικά φίλτρα την περιοχή του καναλιού επιστροφής της TV και την μπάντα επιγείων. Το παθητικό αυτό στοιχείο, παρέχει τρεις εξόδους RF: Ράδιο, Τηλεόραση και Data. Στην έξοδο Data, συνδέουμε με μια γέφυρα ομοαξονικού καλωδίου, το slave modem, που παρέχει την τελική σύνδεση RJ-45, όπου και συνδέουμε τον υπολογιστή μας.

Το μόνο πρόβλημα που μπορεί να προκύψει στη μεταφορά των δεδομένων, μέσω του ομοαξονικού δικτύου, είναι να μην επιτρέπουν οι ενισχυτές γραμμής του δικτύου, τη διέλευση του καναλιού επιστροφής 5-21MHz. Το κόστος για την αλλαγή των ενισχυτών, οπωσδήποτε, δεν θα είναι αμελητέο και μάλιστα μπορεί να ανέλθει σε αρκετά υψηλά ποσά. Για τη λύση του προβλήματος, χρησιμοποιούμε δύο diplexer για κάθε μονάδα ενίσχυσης σε συνδεσμολογία, όπως φαίνεται στην εικόνα 6. Με τον τρόπο αυτό, το μονοπάτι επιστροφής περνάει μέσω των diplexer.

Αφού ολοκληρωθεί η εγκατάσταση του συστήματος, προχωράμε στη λειτουργία του. Για να αποκτήσει πρόσβαση στο internet ένας υπολογιστής, που θα συνδέσουμε στο slave modem, πρέπει να γίνουν ορισμένες απλούστατες ρυθμίσεις, που αφορούν τις “κλασικές” δικτυακές παραμέτρους. Όπως βλέπουμε και στην εικόνα 7, ανοίγουμε την καρτέλα ρυθμίσεων του πρωτοκόλλου TCP/IP, για την εισαγωγή των κατάλληλων διευθύνσεων. Αρχικά, επιλέγουμε ένα δίκτυο IP διευθύνσεων, από το οποίο θα αντιστοιχίσουμε διευθύνσεις στους υπολογιστές. Οι διευθύνσεις αυτές είναι εσωτερικές και προορίζονται για το εσωτερικό LAN δίκτυο, οπότε μπορούμε απροβλημάτιστα να επιλέξουμε ένα δίκτυο Class C κατηγορίας, όπως το 192.168.0.0, με μάσκα 255.255.255.0. Το δίκτυο αυτό, παρέχει 254 IP διευθύνσεις, όπως όλα τα δίκτυα Class C. Όπως βλέπουμε, στη διεύθυνση της μάσκας, το τελευταίο πεδίο είναι μηδέν, επιτρέποντας τη χρήση οποιασδήποτε διεύθυνσης IP, από 192.168.0.1 – 192.168.0.254. Μία από αυτές, αντιστοιχείται στο interface του router, όπου συνδέεται στο master modem. Αυτή η διεύθυνση είναι η default gateway, που σετάρουμε στις ρυθμίσεις των PC (εικόνα 7). Με τις τρεις αυτές παραμέτρους, ρυθμισμένες σε κάθε υπολογιστή, οι χρήστες μπορούν να βγουν στο internet.

Όπως είναι φυσικό, μετά τα όσα έχουμε αναφέρει, το σύστημα βασίζεται κατά πρώτο λόγο, στη λειτουργία του καλωδιακού δικτύου τηλεόρασης. Για να είμαστε ειλικρινείς, θα πρέπει να παραδεχτούμε ότι δεν είναι λίγες οι περιπτώσεις, όπου το δίκτυο της τηλεόρασης έχει πολύ σοβαρά προβλήματα και σε ορισμένα διαμερίσματα, τα κανάλια είναι γεμάτα «χιόνι». Εύλογη λοιπόν θα ήταν η αμφιβολία της λειτουργίας του συστήματος «internet μέσω ομοαξονικού», σε μια τέτοια περίπτωση. Με πολύ απλό τρόπο, πρόχειρα μεν, αλλά με πολύ μικρές πιθανότητες αστοχίας, μπορούμε να γνωρίζουμε το εξής: Εάν έστω και ένα κανάλι τηλεόρασης φτάνει στην προβληματική πρίζα σε μέτρια κατάσταση, με μια στάθμη της τάξης των 50dBμV, τότε τo internet δεν θα έχει κανένα απολύτως πρόβλημα. Ο λόγος είναι, ότι, οι συχνότητες λειτουργίας του συστήματος είναι υπερβολικά χαμηλές και οι απώλειες των καλωδίων σε αυτές, είναι πολύ μικρότερες απ’ ότι στα κανάλια τηλεόρασης. Μάλιστα, εξαιτίας της ισχυρής διαμόρφωσης OFDM που χρησιμοποιεί, το σύστημα είναι πολύ ανθεκτικό σε παρεμβολές, καθιστώντας το πολύ βολικό κατά την εγκατάστασή του. Στο σύστημα που είχαμε στα χέρια μας, εισαγάγαμε εξασθένιση άνω των 60 dB, μεταξύ master και slave modem και, παρόλα αυτά, συνέχισε να δουλεύει!

Όπως προαναφέραμε, για να αποκτήσουν πρόσβαση στο internet οι τελικοί χρήστες, πρέπει να γίνουν οι ρυθμίσεις των IP διευθύνσεων στους υπολογιστές τους. Το σετάρισμα των υπολογιστών με static IP, είναι μεν πολύ απλό, αλλά μπορεί να δημιουργήσει προβλήματα. Για παράδειγμα, ένας χρήστης μπορεί να αλλάξει υπολογιστή και να χρειάζεται ξανά ρυθμίσεις στις διευθύνσεις του και να ζητήσει άσκοπη υποστήριξη. Μια εναλλακτική λύση, είναι να χρησιμοποιηθεί ένας DHCP server. Δουλειά του DHCP είναι να αναθέτει δυναμικά διευθύνσεις IP στους υπολογιστές ενός δικτύου LAN, από ένα εύρος διευθύνσεων, που του έχει προρυθμιστεί. Για να γλιτώσουμε το πρόσθετο κόστος ενός επιπλέον υπολογιστή, που θα λειτουργεί ως DHCP, μπορούμε να ρυθμίσουμε τον ήδη υπάρχοντα router, να αναλάβει την υπηρεσία. Φυσικά, το σετάρισμα του router δεν είναι τόσο απλό, όσο ενός software DHCP -και μάλιστα, διαφέρει από μονάδα σε μονάδα, τουλάχιστον όμως, είναι το μόνο σημείο κατά την εγκατάσταση, που μπορεί να μας προβληματίσει.

Η λύση του Wi-Fi είναι αυτή που έχει επικρατήσει στον εσωτερικό διαμοιρασμού του Internet και πράγματι είναι καταπληκτική τεχνολογία. Ωστόσο, υπόκειται σε περιορισμούς που έχουν να κάνουν με την ασύρματη μετάδοση. Η λύση της καλωδιακής διανομής ξεπερνάει αυτούς τους περιορισμούς και γιατί να μη χρησιμοποιηθεί εγκατάσταση που ήδη υπάρχει.

Για να κάνουμε την εφαρμογή ακόμα πιο εντυπωσιακή, προχωρήσαμε στη δοκιμή του συστήματος σε συνδυασμό με πολυδιακόπτη. Με την έξοδο του master modem στην είσοδο terrestrial του πολυδιακόπτη, συνδέσαμε το slave modem και έναν υπολογιστή, σε μια τυχαία έξοδο και αποκτήσαμε πρόσβαση στο Internet (εικόνα 8), που σημαίνει ότι ο πολυδιακόπτης υποστήριζε την μπάντα 5-21MHz, στην είσοδο των επιγείων και στο μονοπάτι επιστροφής.

Πώς θα σας φαινόταν λοιπόν, αν στην «απλή» τηλεοπτική πρίζα του διαμερίσματός σας, είχατε τέσσερις δορυφόρους, τηλεόραση και broadband Internet;;;