Acesso via cabo

O acesso via cabo é outro exemplo de tecnologia de acesso que permite aproveitar um cabeamento já existente, no caso a malha de cabos das operadoras de TV a cabo. Os dados são transmitidos usando faixas de freqüência não utilizadas para a transmissão dos canais de TV, o que permite que os dois serviços convivam pacificamente.

No sistema de TV a cabo é usado um único cabo coaxial para levar o sinal para um grande número de residências, em uma arquitetura que lembra um pouco a das antigas redes 10BASE-5. O cabo coaxial oferece como vantagem a boa blindagem eletromagnética, que protege o sinal contra interferências, permitindo que ele trafegue por distâncias maiores.

Do ponto de vista técnico, é um cabeamento bastante superior ao utilizado nas linhas de telefone, o que permite o uso de freqüências mais altas que no ADSL. A desvantagem é que o mesmo cabo é compartilhado por um grande número de assinantes, o que faz com que a taxa de transmissão seja dividida entre todos que estiverem transmitindo dados simultaneamente.

Similar ao que temos no ADSL, a banda do cabo é dividida em canais independentes de 6 MHz, cada um utilizado para transmitir o sinal de um dos canais da TV a cabo. Para o acesso à web é utilizado o sistema DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specifications), que utiliza uma faixa de freqüência diferente da utilizada para os canais de TV para criar um link de dados.

Existem três versões do DOCSIS: 1.0, 1.1 e 2.0. As três versões oferecem uma taxa de download total de 42.88 megabits (38 depois de descontado o overhead do protocolo usado) por segmento de cabo, mas elas se diferenciam pelas taxas de upload suportadas.

Nas versões 1.0 e 1.1 é utilizada uma faixa de freqüência de apenas 3.2 MHz para upload, com o uso do sistema 16QAM de modulação, que permite a transferência de 3.2 bps por Hz, resultando em uma banda total de 10.24 megabits (9 Mb utilizáveis). Na versão 2.0 passa a ser usada uma faixa de freqüência de 6.4 MHz, combinada com o uso dos sistemas 64 QAM ou 128 QAM de modulação, resultando em uma taxa de upload de 30.72 megabits (27 Mb utilizáveis). Outras diferenças são que o 1.1 inclui suporte a QoS (usado por serviços de voz, como o Netfone) e o 2.0 implementa um sistema de modulação menos susceptível a interferências, o que melhora a estabilidade da conexão.

Os três padrões são intercompatíveis, de forma que é possível misturar cable modems dos três padrões na mesma rede. Entretanto, por utilizarem um sistema de codificação inferior, os modems dos padrões 1.0 e 1.1 consomem mais banda do cabo (já de demoram mais tempo para dar upload do mesmo volume de dados), de forma que é vantajoso para as operadoras substituírem os modems dos padrões anteriores depois de atualizar a rede para o padrão 2.0. Atualmente quase todos os modems em uso suportam o novo padrão.

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Thomson TCM420, um exemplo de modem antigo, mas que já suporta o DOCSIS 2.0

Tanto o DOCSIS 1.0 quanto o 1.1 oferecem um link bidirecional, mas o DOCSIS 1.0 pode ser implementado em redes antigas, que não possuem um canal de retorno, criando um serviço de acesso unidirecional, onde o upload é feito usando uma conexão discada. No Brasil, este sistema foi utilizado na primeira versão do Ajato, que oferecia downloads de até 128 kbits, com o upload limitado à taxa oferecida pelo modem discado. Como era de se esperar, o serviço fez pouco sucesso, pois não resolvia o problema da cobrança dos pulsos, nem permitia uma conexão contínua.

Para implementar um link bidirecional, é necessário atualizar a rede, implantando o canal de retorno. Isso exigiu um grande investimento por parte das operadoras, mas o acesso bidirecional resultou em uma grande expansão do serviço.

Uma diferença fundamental entre o ADSL e o acesso via cabo é que no ADSL você tem uma conexão dedicada com o DSLAN instalado na central, enquanto no cabo você compartilha o mesmo circuito com todos os assinantes da mesma área. Cada segmento pode conter de 100 a mais de 1000 assinantes, que dividem os 38 megabits de download e os 9 a 27 megabits de upload suportados pelo cabo.

O segmento é terminado em um CMTS (cable modem termination system), que tem uma função similar à do DSLAN no ADSL, decodificando os sinais transmitidos através do cabo e roteando os pacotes para a internet. Este é um ARRIS C4, um exemplo de CMTS. Ele é capaz de atender a 15 segmentos de cabo independentes e inclui interfaces de rede (para o backbone com a internet), circuitos de roteamento e outros componentes. Apesar de parecer muito grande na foto, ele tem na verdade 62×44 cm, de forma que pode ser instalado junto com outros aparelhos em um único rack:

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Apesar dos modems instalados no mesmo circuito compartilharem o mesmo cabo, é utilizado o BPI (Baseline Privacy Interface) para encriptar as transmissões, de forma que os modems se comuniquem apenas com o CMTS e não entre si, evitando que um usuário possa escutar as transmissões de outros usuários do mesmo segmento. Apesar do sistema ser baseado em chaves de encriptação de apenas 56 bits, ele oferece um nível razoável de segurança, já que o algoritmo não possui brechas de segurança conhecidas e as chaves são substituídas periódicamente.

Outra curiosidade é que a limitação de velocidade não é feita no CMTS, mas sim no próprio cable modem. Para isso, são utilizados arquivos de configuração encriptados, fornecidos pelo CMTS aos modems, via TFTP. Os arquivos permitem não apenas limitar as taxas de download e upload de cada assinante de acordo com o plano escolhido, mas também alterar a taxa dinamicamente, limitando o download de um assinante que excedeu a cota mensal, por exemplo.

Em muitos modelos, é possível regravar o firmware do modem, utilizando uma versão modificada para ignorar a configuração enviada pelo CMTS e utilizar mais banda que o permitido pelo plano. A limitação de download é chamada de cap e o procedimento de alterar o firmware para removê-la é chamado de uncap (tirar o cap). Naturalmente, tirar o cap do modem é ilegal e a atualização das redes tem adicionados cada vez mais empecilhos.

Os primeiros planos de acesso via cabo eram caros e ofereciam taxas baixas de transferência justamente por que as redes eram organizadas em circuitos com um grande número de assinantes, de forma que era necessário limitar a banda utilizada por cada um a níveis muito baixos, de forma a não sobrecarregar a estrutura.

Para melhorar a qualidade do serviço, as operadoras foram obrigadas a dividir as redes em segmentos menores, de forma a reduzir o número de assinantes por segmento e assim poder oferecer taxas mais altas para cada um, além de migrar do DOCSIS 1.x para o 2.0 de forma a aumentar a taxa de upload.

Mesmo assim, se você fizer as contas, vai logo chegar à conclusão que vendendo planos de acesso 2, 4 e 8 megabits, os 38 megabits de download permitidos pelo cabo são logo excedidos, já que mesmo nos menores segmentos, não é comum termos menos de 100 a 200 assinantes no mesmo cabo.

Chegamos então ao overselling, uma prática que consiste em vender um volume muito maior de planos de acesso do que seu link permite (em geral é usada uma proporção de 30 para 1, ou mais), levando em conta o fato de que apenas alguns assinantes usam toda a banda oferecida pela conexão num dado momento. Isso faz com que nos momentos de pico o link fique congestionado e o acesso fique mais lento para todos.

Todas as operadoras fazem overselling, tanto as que oferecem acesso via ADSL quanto via cabo. As proporções podem mudar de acordo com a empresa, região ou plano, de forma que a qualidade do serviço varia, mas seria impossível para uma empresa qualquer oferecer acesso doméstico a preços competitivos sem adotar a prática. É justamente por isso que não existe uma grande diferença prática entre o link “dedicado” entre seu modem e o DSLAN da central usado no ADSL e o link “compartilhado” entre os usuários do mesmo segmento no acesso via cabo, pois na maioria dos casos o gargalo não está na conexão inicial, mas sim no backbone com a internet.

É justamente por causa disso que os planos de acesso doméstico são tão mais baratos do que links dedicados empresariais da mesma velocidade. Nos planos domésticos as operadoras garantem apenas 10% da velocidade da conexão (ou simplesmente não oferecem garantia alguma) e a velocidade real da conexão pode variar de acordo com o uso do backbone, enquanto nos links dedicados existe garantia sobre o serviço.

Outro ponto em que as conexões domésticas se diferenciam é no uso de limitações de tráfego ou de traffic shaping (que consiste em limitar as taxas de transferências para determinados protocolos ou determinadas portas, limitando o uso de programas P2P, por exemplo), medias usadas pelas operadoras para reduzir o uso do backbone, permitindo aumentar assim o uso do overselling.

Com isso, elas podem passar a vender (por exemplo), planos de 4 megabits pelo mesmo preço dos planos anteriores de 1 megabit, mas em troca impor um limite de tráfego de 20 GB e passar a fazer traffic shaping, limitando o uso de programas P2P e outros protocolos que resultam em um grande consumo de banda. No final, o uso backbone pode ficar até menor e eles ganham um trunfo de marketing.

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