Módem de cable Zenith

El módem de cable Zenith fue uno de los primeros módems de cable propietarios . Los dos modelos básicos son uno que funciona a 500 kilobits por segundo (Kbit/s) y el otro a cuatro megabits por segundo (Mbit/s) con BPSK y aproximadamente un 25 % de alfa.

El módem de cable Zenith se desarrolló originalmente para una red de televisión por cable de distribución intermedia a mediados de la década de 1980. Se utilizaba como una tarjeta de 8 bits de tamaño completo tipo PC/AT que contenía una CPU dedicada Intel 80186 , conectada a una caja externa blanca de aproximadamente 5 x 30 x 15 cm. Otros productos similares fueron fabricados por Ungermann-Bass (UB) bajo el estándar 10BROAD36 y con tinta Vital. UB contaba con modelos que admitían salidas RS-232 y Ethernet, así como un traductor de frecuencia remodulante.

A finales de 1993, Zenith Electronics y Prodigy suministraron 12  módems modificados de 500 kbit/s a Cox Communications en San Diego, dos de ellos con soporte para IBM Microchannel. Estos módems modificados estaban destinados a la prueba del módem de cable Prodigy, que comenzó en un nodo de fibra óptica con cobertura en 1500 hogares en El Cajón, California. La modificación permitía el funcionamiento en modo subsplit, con una frecuencia de subida fija y una de bajada de 74,75 MHz , dentro del intervalo de 4 MHz entre los canales analógicos cuatro y cinco.  

La prueba inicial consistió en un servidor Prodigy en la central de El Cajón, conectado mediante un módem de cable basado en Microchannel a un traductor de frecuencia Olsen. Esta red básica soportaba 1500 nodos de fibra óptica para uso doméstico, con seis "suscriptores", entre ellos un empleado de Cox, quien también era el administrador de la central. Se instaló una tarjeta en una PC de montaje en rack en la central de Federal y otra en la de El Cajón. Se instalaron 1500 filtros de paso alto para eliminar cualquier interferencia de las derivaciones. El servicio fue razonablemente fiable.

Zenith actualizó sus módems blancos a una carcasa negra mate, añadiendo la marca Homework y comercializándolos para operadores de cable a un precio de 350 dólares por 250 unidades. El nuevo diseño mantenía el mismo tamaño de carcasa externa, incorporaba LEDs para indicar alimentación, transmisión, recepción y actividad, y sustituía la tarjeta ISA de 8 bits de tamaño completo por una versión más pequeña de 16 bits . El nuevo diseño eliminaba la CPU integrada. El módem conectado a la tarjeta utilizaba un conector D-shell de 15 pines , que coincidía exactamente con el conector de juegos del PC. Ambos modelos se alimentaban desde el PC. El nuevo módem era compatible con frecuencias variables, con una utilidad de configuración que se ejecutaba en el PC para configurar las frecuencias de EE. UU. y DS. La opción de configurar la dirección MAC de la tarjeta pronto se eliminó. Sin embargo, la dirección MAC de la tarjeta no estaba impresa en la parte exterior de la placa, por lo que era invisible una vez instalada en el PC. Tampoco estaba impresa en un formato legible por máquina (código de barras). Cox agregó estos datos al CM antes de la instalación y realizó un seguimiento de la dirección MAC del módem del suscriptor en una hoja de cálculo de Excel , ya que la dirección MAC contenía demasiados dígitos para caber en cualquier campo del sistema de facturación del cliente.

• Módem blanco, de diseño basado en la década de 1980.
• Módem interno negro, Tarea
• Módem externo, un conector Ethernet
• módem externo, dos tomas Ethernet
• Revisión de hardware A: primer módem con carcasa negra
• Revisión B del hardware: producción en volumen de aproximadamente 750 a 1000 unidades para su envío a entre 8 y 10 operadores de cable.
• La revisión de hardware C introdujo un modelo de dos placas y una carcasa de 10 cm de altura que permitía su uso con una conexión Ethernet 10BASE-T tradicional en lugar de una tarjeta de PC interna . Los modelos externos utilizaban un conector telefónico tipo RJ-14 para el control, la configuración y la gestión en serie mediante una aplicación de utilidad proporcionada por Zenith.
• Revisión de hardware D: se eliminó la susceptibilidad a la interferencia de radiofrecuencia de teléfonos móviles cercanos . El fallo provocó la falla del bucle de enganche de fase (PLL) del lado de transmisión. La solución requirió reiniciar el sistema; el fallo no era detectable en el software, salvo por la falta de conectividad.
• Revisión de hardware E: introdujo una interfaz dual 10BaseT para la Universidad de California, San Diego , y otros clientes. Se agregó la dirección MAC del módem al CM externo, en un formato legible mediante código de barras.

Todos los módems Zenith incluían un pequeño interruptor que controlaba el segundo puerto coaxial. El módem podía funcionar con un solo cable coaxial (filtro diplex integrado) o con dos (para uso en cabecera, redes de doble planta o filtro diplex externo).

El diseño inicial del "cabecero" de Zenith consistía en utilizar un módem de cable residencial dentro de un servidor y un traductor de frecuencia para convertir la frecuencia de transmisión ascendente en la frecuencia de recepción descendente.

Este diseño no era escalable a más de unas pocas redes, por lo que se introdujo el Channelizer : un dispositivo de 2,5 pulgadas de altura para montaje en rack con puertos RF US y DS separados, el conmutador de filtro diplexor y un puerto Ethernet.

La primera cabecera Zenith a gran escala se construyó en Cox San Diego utilizando el hardware de demostración del stand de Zenith en la Western Cable Show de 1994. Se instalaron tres traductores de frecuencia y cuatro canalizadores en El Cajón. Estos, junto con otros tres canalizadores, se interconectaron a un conmutador Ethernet Cisco Catalyst 1200 de 8 puertos con enlace ascendente FDDI monomodo para un anillo FDDI  de 4 dispositivos y 140 km alrededor del condado de San Diego. El servidor Prodigy obtuvo una tarjeta Ethernet tradicional.

Los siete traductores de frecuencia, junto con los siete canalizadores, daban servicio a 65.000 hogares a través de 23 nodos de fibra óptica y ocupaban un rack completo.

El sistema Prodigy se implementó mediante módem de cable para 200 usuarios a tiempo para la Feria de Cable del Oeste de 1994. Para ampliar el sistema de 16 usuarios en tres nodos de fibra a 200, fue necesario añadir lo que se convirtieron en 64.000 hogares conectados, lo que convirtió la prueba de campo del módem de cable Cox San Diego - Prodigy en el mayor despliegue de módem de cable del mundo (por área de servicio) en ese momento.

Los criterios de aceptación eran demasiado estrictos para lograr el 65% de hogares con acceso a internet de alta velocidad, algo común hoy en día:

• Suscriptor de Prodigy durante más de nueve meses
• Abonado de cable
• Vive en una zona con comunicación bidireccional.
• Ranura libre en PC con chipset 80386 o superior
• Disposición a participar, cuando se le convoque entre el 15 de diciembre de 1994 y el 3 de enero de 1995.

El resultado fue una población del 0,25 % de los hogares que cumplían con el requisito, o 64.000 hogares que cumplían con el requisito para 150 usuarios.

En aquel momento, se asumía que la comunicación bidireccional en esta área de servicio era fiable, dado que los decodificadores de cable Impulse Pay Per View bidireccionales se habían desplegado en esos mismos lugares. Los decodificadores Pioneer utilizaban FSK, retransmitían hasta 32 veces en tres días y funcionaban hasta cinco compras sin necesidad de retorno.

CSMA/CD , o Ethernet "similar", se amplió reduciendo la velocidad de datos a 500  kbit/s para un radio de planta de hasta 50 (100?) millas y a 4  Mbit/s para un radio de planta de hasta 25 millas (40 km) . El dispositivo transmisor primero escuchaba si había actividad. Si había actividad, activaba el LED "A" y esperaba. La actividad se define como cualquier energía de RF, inteligible o no, con una amplitud absoluta de -25 dBmV en el puerto de recepción del dispositivo dentro de una banda de paso de 1 MHz o 6 MHz (500 kbit/s o 4 Mbit/s respectivamente).     

Al detectar la ausencia de actividad, utilizando los temporizadores de espera adecuados (según el estándar Ethernet CSMA / CD ), el CM transmitía un preámbulo seguido del inicio de la trama Ethernet. Simultáneamente, el CM transmisor comenzaba a escuchar su propia ráfaga. Si el CM lograba decodificar su propia ráfaga y comparar correctamente la suma de verificación de los primeros 17 bytes del paquete , declaraba que no había colisión y continuaba. Si había un error en la suma de verificación, declaraba una colisión y dejaba de transmitir después del byte 19. Esto se midió de forma sencilla y directa utilizando el software Novell Analyzer en un PC dedicado con Windows 3.1 para grupos de trabajo. ^{[ 1 ]}

La tarjeta mantenía algunos contadores accesibles localmente sobre colisiones excesivas y tardías, pero no había conductor ni administración.

El 20 de noviembre de 1996, Zenith lanzó las MIB SNMP y la gestión para su Channelizer en la versión de software 9.32, bajo el título "Node Data Controller SNMP".

La posesión física de un módem correctamente instalado conectaba al abonado a la red, y el uso de este módem con un analizador de paquetes permitiría visualizar todos los paquetes transmitidos y recibidos por cada usuario que compartiera ese traductor de frecuencia.

Para retirar un dispositivo por falta de pago, era necesario recuperarlo físicamente e impedir el acceso a módems usados ​​o robados. Los módems no podían desactivarse de forma remota.

Aunque no competía directamente con un producto existente, la penetración de ISDN residencial era inferior al 0,1%, y la tecnología tuvo serios problemas de crecimiento:

El equipo identificó 19 causas independientes de dos errores: CT-9 y CT-16, "Se ha producido un fallo en las comunicaciones".

Portadora/cualquier cosa de al menos 25  dB en el puerto de recepción de todos los módems. Para soportar la naturaleza variable en el tiempo de una red HFC,  se requería 35 dB C/cualquier cosa en la entrada del traductor de frecuencia en la cabecera.

"Portadora/cualquier cosa" incluye: ruido, interferencia y productos de distorsión.

Entrada descendente a cada módem de cable de +5 dBmV ± 2  dB. Debido a la inexistencia de un control automático de ganancia (AGC) de entrada real, la falta de un traductor de frecuencia remodulante y la falta de control de potencia de transmisión ascendente , el estrecho rango de nivel de recepción compensó la variación de la ruta ascendente.

En comparación, un CMTS compatible con DOCSIS 2.0 de 2003 que opera a 0,5 a 1  dB de la teoría proporciona tanto 16QAM como 64 QAM en 6,4  MHz a 25  dB C/ruido, y en algunos casos C/I negativo. ^{[ 2 ]}

Un HP 8590L (versión de bajo costo del 8591c), salida de video conectada a un modulador de canal Caddo que opera por encima de 550  MHz, con un televisor monocromático Radio Shack (tubo de imagen) sintonizado a canales UHF para ver la imagen. A esto se le agregó un generador de peine con 4 a 6 tonos CW, un analizador de espectro "portátil" HP Callan 1776. No todos los amplificadores tenían un buen punto de prueba de ruta de retorno, por lo que se le pidió al laboratorio de reparación que modificara algunos filtros diplexores de extensor de línea para dejar pasar la ruta de avance y desviar la ruta de retorno a un conector F. También se convirtió un zócalo de almohadilla. Cualquier señal que ingresara a un amplificador con una amplitud superior a -45 dBmV fue localizada y corregida. El CLI se redujo a menos de 5 uV/m. Dos años después, se informó que Milo Medan, CTO de @Home, dijo: "Por favor, muéstrenme los receptores de fibra que están conectados a la planta exterior , estos no tienen suficiente ruido, por lo que ciertamente no están conectados o alineados correctamente". Posteriormente, se le citó diciendo: "La planta de retorno de Cox San Diego está tan limpia que se podría comer sobre ella". San Diego nunca tuvo problemas graves de radiofrecuencia en lo que respecta a la ruta de retorno después de 1995.

Inspirado en el NOC de telecomunicaciones de la Universidad de California en San Diego, ubicado en el Edificio de Servicios Centrales, se utilizó el software Novell Analyzer con módem de cable interno y un técnico para mover manualmente la conexión de prueba entre los traductores de frecuencia. Solo se podía medir un traductor de frecuencia a la vez. Se disponía de HP OpenView (HPOV) y un concentrador Ethernet HP Advance Stack de 24 puertos con enlace ascendente AUI. Esta combinación permitía que el concentrador Advance Stack enviara paquetes de diagnóstico IPX al controlador NDIS de cada PC. Suponiendo que el controlador estuviera siempre en ejecución, la aplicación HP OpenView mostraba el ID del dispositivo NetWare  (00000) y la dirección MAC, ya que no existía un servidor o enrutador NetWare real . El software de gestión generaba "pings de diagnóstico" NDIS desde el concentrador e informaba del número de respuestas correctas. Reiniciar el PC, cargar y descargar el controlador o experimentar fallos de RF provocaba que cada módem de cable pasara de activo a inactivo cientos de veces al día.

HPOV podía exportar el archivo de registro a una base de datos de Paradox para su posterior análisis y seguimiento de tendencias. No era posible eliminar las recargas de PC y de controladores de las fallas de RF, ni correlacionar las fallas de RF en un único traductor de frecuencia con respecto a toda la red plana. Estos métodos se convirtieron en la justificación y la investigación fundamental para lo que posteriormente fue patentado por otros: US 6032019  y US 5943604. Finalmente, esta técnica se volvió obligatoria en DOCSIS 3.0, aunque fue rechazada e ignorada durante tres años como una "extensión propietaria de DOCSIS" por @Home y copiada por todos los proveedores de CMTS de DOCSIS. 

En septiembre de 1994, el NOC se amplió con la introducción de dos conmutadores Cisco Catalyst 1200 Ethernet a FDDI y dos concentradores Cabletron MMAC-three FNB (seis Ethernet más dos FDDI), construyendo una ruta confiable desde la cabecera federal hasta la cabecera de El Cajon y eliminando una ruta poco confiable entre el concentrador Advance Stack y los diversos Channelizers y traductores de frecuencia.

CUs-SeeMe y Apple QuickTime Conferencing 1.0 beta ^{[ 3 ]} funcionaban con los módems de cable propietarios de Zenith y Lan City cuando la ruta de RF estaba suficientemente limpia. Estos módems podían interoperar en los mismos nodos de fibra de RF mediante multiplexación por división de frecuencia , utilizando un conmutador Ethernet para conectar las redes que, de otro modo, serían incompatibles.

En la fase final de la versión beta, la resolución de vídeo de 160 x 120 píxeles se aumentó a 320 x 240, y la calidad de audio mejoró notablemente en el Apple Power Macintosh 7100 AV.

Cogeco en Canadá se lanzó con el  módem de cable externo Rev D de 4 Mbit/s alrededor de 1996, y para agosto de 1997 tenía 2500 suscriptores. La red experimentó fallas por tres razones:

• La red Zenith es una red Ethernet CSMA/CD conmutada pura. No tiene conocimiento del protocolo ARP de capa 3. Por lo tanto, las tormentas ARP a través de los conmutadores de capa 2 utilizados en los primeros diseños de cabecera congestionarían la red.
• Los conmutadores de capa 2 y los enrutadores de capa 3 de la época no realizaban ninguna función de QoS ni limitación de velocidad , por lo que un puerto de entrada de 4  Mbit/s en el Channelizer podía saturarse con ráfagas de tráfico de hasta 10  Mbit/s.
• La red de Cogeco incluía un amplificador de ruta inversa inusual, incorporado como parte de la modernización para dar cabida a la ruta de retorno. Este amplificador presentaba un defecto de diseño que provocaba que los módulos enchufables de la almohadilla y el ecualizador se desprendieran literalmente de la placa de circuito impreso al abrir el dispositivo. Existía una incompatibilidad térmica que causaba que los orificios para los componentes aumentaran de diámetro, mientras que los pines se alargaban y se estrechaban. Este fallo se documentó y comprobó durante la primera implementación de DOCSIS de Cogeco con la tarjeta de línea Cisco uBR7246, MC11-FPGA e IOS 11.3(4)NA, que contenía la "lista de flaps".

• "Prodigio pondrá a prueba el uso del cable" . New York Times . 24 de noviembre de 1993. Consultado el 11 de noviembre de 2014 .
• David Waks recuerda el lanzamiento de 1993-1994. Artículo archivado el 3 de julio de 2008 en Wayback Machine.
• Artículo sobre las mediciones de rendimiento de los sistemas CMTS modernos
• Búsqueda de patentes archivada el 28/04/2019 en Wayback Machine. Números de patente: 6,032,019 , 5,943,604. Método de dispositivo de eco para localizar brechas de ruido de entrada aguas arriba en cabeceras de televisión por cable.