Ethernet-over-Coax MoCA

Transcriptie

1 Ethernet-over-Coax MoCA Multimedia over Coax Alliance Overal en Ergens internettoegang is wat we graag willen. Met MoCA technologie komt dat ideaal een stap dichterbij met Gbit Ethernetverbindingen via bestaande coaxkabels! Hoe werkt MoCA, welke snelheden biedt het en hoe toepasbaar is MoCA voor u? Lees dit hoofdstuk en begrijp hoe MoCA u helpt om overal en ergens in uw woning internettoegang te krijgen.

2 Geschiedenis van MoCA 1 Aan het eind van de jaren 90 kwamen de eerste DVR (digitale video recorders) in Amerika op de markt en daarmee ontstond ook de behoefte om de DVR te bedienen via het binnenhuisnetwerk, zodat ook in andere kamers van de woning de opgeslagen beelden te zien zouden zijn. De behoefte aan snelle en stabiele netwerken groeide (ook omdat de DVR s als onderdeel van een satelliet- en kabel ontvangstpakket aangeboden werden) maar producten om beelden in andere kamers te zien via bv. draadloze (WiFi) of bedrade verbindingen (zoals Powerline 2 ) voldeden nog niet aan de verwachtingen. Het enige wat goed voldeed waren verbindingen met netwerkkabels. Dit leidde ertoe dat in 2004 een industrie-alliantie gevormd werd om in Amerikaanse huizen de overal al aanwezige coaxkabels te gebruiken voor overdracht van data en video. Geen onlogische keuze. Een goed coaxnetwerk heeft nauwelijks last van storing door instraling van buitenaf, was in elk Amerikaans huis in meerdere kamers aanwezig en biedt een breed frequentiegebied om te gebruiken om informatie te transporteren. En zo ontstond in 2004 MoCA, de afkorting voor Multimedia over Coax Alliantie. Het doel van de alliantie was de toepassing van technologie te bevorderen voor het distribueren van HD en Ultra HD-content, en te zorgen voor continue en ononderbroken toegang tot internet in en rond het huis 3. MoCA is een technische begrip geworden en dit hoofdstuk spreken we daarom over MoCA als we de technologie ervan bedoelen. In het kort komt het er op neer dat MoCA adapters via het bestaande coaxbinnenhuisnetwerk een hoge snelheid Ethernet verbinding onderhouden zonder het bestaande kabeltelevisiesignaal te storen. De MoCA adapters regelen onderling hoe het Ethernetverkeer tussen de adapters gerouteerd wordt. MoCA in Nederland Vrijwel alle Nederlandse huizen hebben een coaxnetwerk met minimaal een maar in veel gevallen twee of meer televisieaansluitingen. Als een abonnee besluit van provider te wisselen, bijvoorbeeld bij de omschakeling van Ziggo naar KPN, en daardoor diensten ontvangt via een ander type netwerk (een LAN netwerk) wordt het coaxnetwerk in de woning onbruikbaar voor televisieaansluitingen. Een uitstekende voedingsbodem voor de toepassing van MoCA als het trekken van netwerkkabels geen optie is. Ook als de abonnee voor zijn televisiediensten aangesloten blijft op het coaxnetwerk van de kabelexploitant blijft MoCA een uitstekende oplossing voor het maken van Gbit verbindingen. MoCA opereert in een ander frequentiegebied dan die voor kabeltelevisiediensten 4 zodat er geen onderlinge storing plaats vindt. Het coaxnetwerk wordt dus gelijkertijd gebruikt voor zowel kabeltelevisie als ook Gbit Ethernet verbindingen. Samengevat biedt de toepassing van MoCA vanuit de consument gezien en groot aantal voordelen: datatransport via bestaande coaxkabels, splitters en aansluitdozen, en daarom geen extra netwerkkabels door de woning, geen verstoring van de kabeltelevisiediensten via de coaxkabel en meerdere MoCA adapters voor meerdere Ethernetaansluitingen zijn mogelijk 1 Ref. The Multimedia Over Coax Alliance, Proceedings of the IEEE, maart Ook wel Homeplug genoemd, een alternatief voor een bekabeld netwerk waarbij data via het stroomnet verzonden wordt 3 Ref. Multimedia over Coax Alliance op haar website. 4 Analoge- en digitale televisie, internet en telefonie

3 Ook vanuit technisch oogpunt biedt MoCA unieke voordelen geschikt voor 4k UHD 5 televisiedoorgifte geen extra IP adressering voor MoCA adapters vanuit het kabelmodem/router meerdere MoCA adapters mogelijk in een netwerk plug&play installatie Internet overal en ergens Kabelaansluiting Het MoCA huis Heeft de woning op elke verdieping of in bijna iedere kamer een coaxaansluiting? Dan kan MoCA toegepast worden om een backbone te vormen voor de Ethernetaansluitingen zodat de gehele woning voorzien is van bedrade of draadloze internettoegang. MoCA toepassingen en technologie MoCA is vanuit technisch oogpunt het beste alternatief voor het maken van stabiele en hoge snelheidsverbindingen als daarvoor geen UTP kabels aanwezig zijn en ook niet getrokken kunnen worden. Voorbeelden waar een stabiele en hoge datasnelheid gewenst is zijn bijvoorbeeld: aansluiten van meerdere iptv settop boxen voor ontvangst van HD en UHD televisie aansluiten van apparatuur in studieruimtes aansluiten op een Access Point voor het maken van een extra WiFi netwerk koppelen van slimme (keuken)apparatuur met het internet. Een typisch binnenhuis coaxnetwerk begint bij het abonnee overname punt en is met een of meerdere TV/R-aansluitdozen afgesloten. In dit netwerk vinden we producten als coaxkabels, connectoren, splitters, versterker en TV/R-(eind)aansluitdozen. Voor de betrouwbaarheid en stabiliteit van het datatransport via MoCA adapters is de aanwezigheid van deze producten geen enkel probleem. MoCA is zodanig gedefinieerd dat het Gbit verbindingen tussen MoCA adapters in stand houdt ook als de demping in dat netwerk zeer hoog is. We spreken hier van een hoog dynamisch bereik. 5 Ultra HD Kantoor Meterkast MoCA adapter Woonkamer Slaapkamer kinderen Slaapkamer ouders MoCA adapter MoCA adapter MoCA adapter MoCA adapter Keuken MoCA adapter

4 Is de demping tussen MoCA adapters groter dan ca. 50 db dan valt de verbindingssnelheid tussen adapters terug van een Gbit naar 100 Mbit. Ook de maximale throughput daalt (zie grafiek). Er kunnen maximaal 16 MoCA adapters achter een router in een netwerk geïnstalleerd worden. Met 2 adapters wordt een point-topoint verbinding gemaakt, voor elke extra Ethernetaansluiting komt er dan een extra MoCA adapter bij. De router (extern of in het modem) zorgt voor de organisatie van het IP verkeer, de MoCA adapters voor het onderlinge datatransport. Via het binnenhuisnetwerk wordt zowel het kabeltelevisiesignaal als ook het MoCA signaal verzonden. Beiden storen elkaar niet omdat ze in verschillende frequentiebanden opereren. 5 MHz 862 MHz1125 MHz 1525 MHz De Alliance heeft de techniek zo gedefinieerd dat het hoge snelheid data over een bestaand coaxnetwerk in woningen transporteert. Dat leidde tot twee belangrijke besluiten over de modulatievorm en de frequentieband Het kabeltelevisiesignaal en Moca storen elkaar niet. Modulatievorm Er is gekozen voor een robuuste modulatievorm waarbij op digitale wijze de informatie via de amplitude en fase van de carrier 6 verpakt is. De keuze viel op de OFDM 7 modulatie techniek met een hoge 8 (MoCA 1.1) 256QAM resp. (MoCA 2.0) 1024QAM subcarrier modulatie. Frequentieband Een ander probleem dat opgelost moest worden was de ongestoorde toepassing van MoCA bij gebruik van het bestaande coaxnetwerk in de woning. Een bestaand coaxnetwerk wordt in veel gevallen gebruikt voor kabeltelevisie (5-862 MHz), maar soms ook voor de distributie van satelliet signalen ( MHz of MHz). Er zijn daarom voor de MoCA adapters 3 frequentiebanden gedefinieerd: de E-band : MHz, de F-band : MHz en de D-band 9 : MHz In Nederland worden enkel MoCA adapters aangeboden die in de D band werken. MoCA en Satellietontvangst gaan niet samen Het signaal uit de downconverter wordt via de coaxkabel in de frequentieband MHz verzonden, en dat is ook het werkgebied van MoCA adapters. De consequentie is dat MoCA adapters niet op een coaxkabel aangesloten kunnen zijn als over diezelfde kabel ook het satellietsignaal verzonden wordt. 6 Draaggolf Kabeltelevisie-band MoCA -band E-band F-band D-band 475 MHz 625 MHz 650 MHz 875 MHz 1125 MHz 1525 MHz MoCA 1.1 kanaalplan. (ref. Multimedia Over Coax Alleance, 2013) 7 Orthogonal frequency-division multiplexing 8 hoog vergeleken met de 256 QAM dat toegepast wordt in de huidige kabeltelevisienetwerken. 9 De D-band loopt voor MoCA 2.0 door tot MHz MoCA adapters hebben een hoog dynamisch bereik, tot aan een demping van ca. 50 db blijft de Gbit verbinding bestaan (bron: Multimedia over Coax Alliance. Grafiek: Cable Home BV)

5 Netwerkarchitectuur De netwerkarchitectuur met MoCA adapters is als een mesh netwerk opgebouwd. Een dergelijk netwerk wordt ook wel een peer-to-peer netwerk genoemd. In bijgaande opstelling zijn 4 MoCA adapters met elkaar verbonden met in totaal 6 unieke routes via de coaxkabel. Omdat elke verbinding bidirectioneel is, zijn er in totaal dus 12 unieke MoCA verbindingen in dit netwerk. In het MoCA netwerk zijn alle MoCA adapters met elkaar verbonden. Belangrijke MoCA parameters In de MoCA standaard zijn een aantal belangrijke parameters vastgelegd. In de praktijk komt het echter vaak voor dat niet alle mogelijkheden in een MoCA adapter ook daadwerkelijk ingevoerd zijn. 1. Datapakket en routering Een MoCA netwerk accepteert Ethernetdata en stuurt die op een transparante wijze 10 door. De MoCA adapter zelf werkt dus a.h.w. in een bridge mode. Een MoCA netwerk is het beste te vergelijken met een Ethernetswitch waarbij elke MoCA adapter een switchpoort is en de onderlinge communicatie tussen de MoCA adapters op de onderlinge communicatie tussen de uitgangen van de Ethernetswitch lijkt. 2. Datasnelheid, vertraging ( latency ) en dataverliezen Datasnelheid is een lastig begrip in de communicatie tussen apparaten. Immers, op welk punt in de verbinding meten we de snelheid en wat meten we dan eigenlijk. We gebruiken het OSI 11 model om hier wat meer duidelijkheid over te krijgen. De fysieke laag (ook wel PHY genoemd) is de eerste laag in het OSI model. Dit is de hardwarelaag met als belangrijkste taak de ruwe data in het netwerk de plaatsen en voor de juiste fysieke verbindingen te zorgen. De tweede laag is de datalinklaag die (als enige laag in het OSI model) uit twee sublagen bestaat, (1) de Logical Link Control laag en OSI laag Protocol data eenheid (2) de Media Access Control (ook wel MAC genoemd) laag. 7. Toepassing In de MAC laag wordt o.a. het fysieke adres 6. Presentatie Data van de netwerkkaart (het datalink-adres of 5. Sessie MAC-adres) aan de data toegevoegd. 4. Transport 3. Netwerk Segment of Datagram Paketten Het MAC-adres is uniek en bestaat uit 12 hexadecimale cijfers. 2. DatalinkLLC (logical Link Control) MAC (Media Access Control) 1. Fysiek Bit MoCA gebruikt de MAC throughput om de datasnelheid te definiëren, in feite de werkelijke netto datasnelheid in de communicatie 12. OSI model (bron: ITU-T recommendation X.200) MoCA technologie is ontworpen voor dataoverdracht waarbij de combinatie van hoge datasnelheid, lage vertragingen en geringe data- 10 De MoCA adapter gebruikt het MAC adres van het zendende apparaat en ontvangende apparaat om het dataverkeer te routeren 11 Open System Interconnection. Het model beschrijft en standaardiseert de communicatiefuncties in een telecommunicatienetwerk 12 Dit in tegenstelling tot de bruto datasnelheid in de hogere OSI lagen. Hier zijn de datasnelheden hoger, maar de takenpakketten bevatten ook overhead informatie waardoor automatisch het aantal bits per seconde stijgt zonder dat er voor de gebruiker informatie aan toegevoegd wordt. Frame IN OUT-3 OUT-2 OUT-1 IN OUT-1 OUT-2 OUT-3 Het MoCA netwerk laat zich vergelijken met een Ethernetswitch

6 verliezen voor optimale verbindingen zorgt. Hoge datasnelheden zijn nodig voor de overdracht van HDTV (4-20 Mbps per zender). De MoCA 1.1 versie biedt een throughput in het netwerk van 175 Mbps, de MoCA 2.0 versie een throughput van 400 Mbps. Lage latency is nodig om vertraging in video-overdracht te beperken. Vooral ook voor gamers een erg belangrijke parameter. Om de nadelige effecten van hoge latency te compenseren is een groter buffergeheugen in het netwerk nodig. MoCA 1.1 heeft een maximale latency van 7.5 msec en een gemiddelde van 4.5 msec, MoCA 2.0 heeft een maximale latency van 5.1 msec en een gemiddelde van 3.6 msec. Met behulp van de speciale software voor gaming is dat nog verder terug te brengen tot een maximum van 3.1 msec en een gemiddelde van 2.4 msec. Het beperken van dataverliezen (BER 13, het aantal bits dat verloren gaat tijdens de communicatie en opnieuw verzonden moeten worden) is met name belangrijk voor de ontvangst van streaming video 14. De maximale verliezen 15 voor de MoCA 1.1 is 10-5, die voor MoCA Beveiliging De tussen MoCA adapters uitgewisselde data kan worden versleuteld. Ook kunnen aan MoCA adapters passwords toegekend worden. Door het netwerk met MoCA adapters van een password te voorzien, is het ook onderscheidend en zo kan deelname aan MoCA netwerken van buren worden vermeden. In het geval dat buren ook een MoCA netwerk hebben zonder password en het MoCA signaal naar de andere woning kan lekken is het probleem van lekken eenvoudig te vermijden met de installatie van het MoCA filter (zie foto). Een MoCA PoE (Point of Entry) filter blokkeert het MoCA signaal maar laat het kabeltelevisiesignaal ongemoeid. MoCA 1.1 versus MoCA 2.0 MoCA 2.0 is de opvolger van de MoCA 1.1. Beide versies zijn in hetzelfde netwerk te gebruiken. Met de komst van de MoCA 2.0 zijn een aantal belangrijke technische verbeteringen doorgevoerd. De belangrijkste verbetering is de datasnelheid (de MAC throughput). Was die bij MoCA 1.1 nog 175 Mbps, bij MoCA 2.0 is de snelheid 400 Mbps. Deze verbetering komt door een aantal aanpassingen: - grotere kanaalbandbreedte van 50 MHz naar 100 MHz - groter aantal draaggolven ( subcarriers ) van 224 naar hogere modulatieniveau s van 256 QAM naar 1024 QAM - verbeterde foutcorrectie Doordat MoCA 2.0 een grotere kanaalbandbreedte heeft zijn er, t.o.v. MoCA 1.1, minder MoCA kanalen beschikbaar in de D-band (1125 MHz MHz). Om voor de MoCA 2.0 toch meer ruimte te maken is de D-band opgerekt tot 1675 MHz (de extended D-band ). 13 Bit Error Rate 14 Een type uitzending zonder mogelijkheid om niet ontvangen data opnieuw op te vragen 15 Bijvoorbeeld 10-8 betekent 1 foutief ontvangen databit op een totaal van bits Met het MoCA filter worden MoCA signalen geblokkeerd en het kabeltelevisiesignaal doorgelaten

7 De D-band is op te splitsen in een D-low en een D-high band waardoor twee onafhankelijke MoCA netwerken Gekoppeld kanalenpaar (225 MHz) binnen de D-band aanwezig kunnen zijn. Tuning van een enkel kanaal Tuning 100 MHz kanaal 100 MHz kanaal 1125 MHz 1675 MHz Uitgebreide D-band (totaal 550 MHz) Tuning van gekoppelde kanalen Enkel- en gebonden kanaal in de uitgebreide D-band (ref. The Multimedia Over Coax Alliance, 2013 ) Het frequentieplan biedt de volgende mogelijkheden in de uitgebreide D-band: enkel- en gekoppelde MoCA 2.0 kanalen een MoCA 2.0 kanaal plus een gekoppeld MoCA 2.0 kanaal een mix van kanalen afkomstig van MoCA 1.x en MoCA 2.0 adapters MoCA 2.0 kanalen worden in stappen van 25 MHz verzet. Ook kunnen twee kanalen aan elkaar gekoppeld worden ( bonded channels ) met een tussenruimte van 25 MHz, waardoor er een breed kanaal van 225 MHz ontstaat met een max. throughput van 800 Mbps tussen twee MoCA adapters. D-high band (325 MHz) Gekoppeld kanalenpaar (225 MHz) 100 MHz 100 MHz Tuning van een enkel kanaal D-low band (100 MHz) Tuning gekoppelde kanalen MoCA 2.0 heeft in haar definitie ook een aantal extra 1125 MHz 1225 MHz 1350 MHz 1575 MHz 1675 MHz mogelijkheden toegevoegd: Uitgebreide D-band (totaal 550 MHz) - Turbo modus Een speciale status waarbij de snelheid tussen twee Twee onafhankelijk MoCA netwerken binnen de MoCA uitgebreide D-band (ref. The Multimedia Over Coax 2.0 adapters geoptimaliseerd wordt en de Alliance, 2013 ) throughput meer dan 500 Mbps wordt. - Gekoppelde modus In deze modus worden twee MoCA kanalen gebruikt om tezamen een kanaal te vormen, de totale breedte kanaalbreedte is 225 MHz. Voor het zenden worden beide kanalen gebruikt, waardoor de MAC throughput zich verdubbelt van 400 Mbps naar 800 Mbps en (turbo modus) van 500 Mbps tot 1000 Mbps. - Heruitzending modus Als er sprake is van dataverlies (bv. bij het onderbreken van een vaste coaxverbinding tijdens belangrijke datatransmissie) kan MoCA 2.0 de data opnieuw verzenden Meerdere netwerken MoCA 2.0 is zo ontworpen dat twee MoCA 2.0 netwerken binnen de D-band onafhankelijk van elkaar kunnen werken met een netwerk in de D-low en een netwerk in de D-high band. Netwerk-1 Netwerk-2 16 Deze heruitzending is selectief en levert enige vertraging op

8 MoCA 1.1 en 2.0 specificaties 17 MoCA 1.1 MoCA 2.0 MoCA 2.0 bonded Data modulatie OFDM OFDM OFDM Aantal draaggolven Afstand tussen draaggolven khz khz khz Max. modulatie 256 QAM 1024 QAM 1024 QAM Kanaalbreedte 50 MHz 100 MHz 2x100 MHz Foutcorrectie Reed Solomon LPDC LPDC Encryptie 56 bit DES 128 bit AES 128 bit AES Max. aantal adapters Throughput (2 adapters) > 175 Mbps > 400 Mbps > 800 Mpbs Throughput (6 adapters) > 140 Mbps > 400 Mbps > 800 Mbps Throughput (enkel NA > 500 Mbps > 1000 Mbps 2 adapters in het netwerk) Max. dataverlies < 10-5 < 10-8 < 10-8 Compatibiliteit MoCA 1.0 MoCA 1.0 en MoCA 1.1 MoCA 1.0 en MoCA 1.1 Vertraging < 4.5 msec gemiddeld < 7.5 msec max. < 3.6 msec gemiddeld < 5.1 msec max. < 3.6 msec gemiddeld < 5.1 msec max. Heruitzending modus Nee Ja Ja Multicast ondersteuning Broadcast Multicast Multicast MoCA en de Ziggo mediabox De nieuwere mediaboxen van Ziggo bieden ook een op MoCA gebaseerde overdrachtsmogelijkheid van televisiesignalen. De overdracht vindt tussen de master mediabox en de slave mediabox (Ziggo noemt deze resp. de Horizon Mediabox en de Horizon Extra Mediabox ) plaats. De Horizon Extra Mediabox ontvangt de signalen van de Horizon Mediabox. De Horizon Extra Mediabox communiceert met de Horizon Mediabox via de coaxkabel (MoCA ), of de netwerkkabel (UTP), of draadloos (WiFi, 5 GHz) De MoCA van de Horizon Mediabox is niet volgens de internationale standaard ontwikkeld. Het is een gesloten systeem (MoCA apparaten en de Horizon Mediabox kunnen onderling niet communiceren). De Horizon Mediabox maakt gebruikt van 2 vaste frequenties (1150 MHz en 1250 MHz) die zich niet aanpassen in geval van storing. Een frequentie wordt gebruikt om de verbinding tussen de Horizon Mediabox tot stand te brengen, de andere frequentie wordt gebruikt voor dataoverdracht van de Horizon Mediabox naar de Horizon Extra Mediabox. Het gebruik van twee vaste frequentie is geen MoCA standaard en in combinatie met de Ziggo encryptie is het onmogelijk dat adapters die wel aan de standaard voldoen met de Horizon box kunnen communiceren. 17 Gebaseerd op publicaties van de MoCA Alliance

9 Een ander nadelig bijproduct van het MoCA in de Horizon Mediabox is, dat wel televisiesignalen overgedragen worden, maar niet het internetsignaal. Test de verbinding Met de hoge snelheden die MoCA in haar specificaties heeft staan zal de vraag komen om die snelheden ook in de praktijk te testen. Er zijn twee testen die van belang zijn, de PING 18 test en de snelheidstest ( speedtest ). De PINGtest is bedoeld om de kwaliteit van een verbinding te testen. Er wordt een aantal bytes aan data naar een host (een Echo-request pakket) verzonden en na enkele milliseconden (de reactietijd) komt er een antwoord (een Echo-response pakket). Het Echo-response bevat informatie over de reactietijd (het aantal msec dat het duurde voordat het Echo-response pakket terugkwam) en de TTL 19 van het pakket. De reactietijd tussen het versturen en het ontvangen van de bevestiging wordt ook wel roundtrip tijd genoemd. Met een PINGtest krijg je een indruk van de kwaliteit van de verbinding en de vertragingstijd van de verbinding. Een snelheidstest ( speedtest ) wordt door een PINGtest vooraf gegaan om eerst de kwaliteit van de verbinding te testen. Na de PINGtest wordt een groter datapakket verzonden en de tijd gemeten hoelang het duurt voordat het weer ontvangen wordt. Om afwijkingen tijdens de snelheidstest te verwerken, worden zowel pieksnelheden als ook de gemiddelde snelheden per seconde een aantal malen gemeten. Het hoogste gemiddelde wordt als gemeten snelheid weergegeven. Zorg ervoor dat tijdens de speedtest geen andere programma s op de computer actief zijn die ook van de internetverbinding gebruik maken. Doe een snelheidstest op meerdere momenten, het resultaat van slechts 1 test is namelijk niet maatgevend voor de snelheid gedurende een hele dag. Voorbeelden van testsites zijn: Onafhankelijke Speedtest Onafhankelijke PINGtest Speedtest van Ziggo Een erg handig programma om de kwaliteit van een verbinding te controleren is het programma PINGplotter. U geeft het doeladres aan en het programma laat zien via welke servers de verbinding tot stand komt en welke vertragingen daarbij ontstaan. Als u bv. meent dat het bij een bepaalde verbinding erg lang duurt voordat die tot stand komt, kunt u dat met PINGplotter analyseren. Met PINGplotter kunnen vertragingen in verbindingen zichtbaar gemaakt worden (bron: Cable Home BV) 18 Ping: Packet InterNet Grouper 19 TTL Time To Live. De TTL-waarde bepaald hoelang een pakket in het netwerk bestaan kan, elke keer als het pakket een router passeert wordt 1 routerhop (of 1 seconde) van de TTL-waarde afgetrokken, en als de waarde TTL-0 is, wordt het pakket verworpen

10 Basisschema Loop OUT MHz Cable IN Echobox 2.0 Echobox 2.0 Bij de installatie van de MoCA is het altijd belangrijk te weten op welke connector het MoCA signaal aanwezig is. Voor de Echoboxen van Teleste en de Moka-16/32 van Hirschmann is dat de Cable In connector MHz MHz In het bijgaand principe schema zien we dat de Data Data ingang van de MoCA adapter een diplexfilter heeft, met een laagdoorlaatfilter voor de kabeltelevisieband en een hoogdoorlaatfilter voor de Bestaande coaxnetwerk MoCA aansluiting, basis principe (bron: Cable Home BV) frequentieband voor de doorgifte van het MoCA signaal. Aangezien iedere MoCA adapter hetzelfde is, is het woord Loop OUT resp. Cable IN erg verwarrend. Makkelijker is te onthouden dat de Cable IN connector altijd de aansluiting is voor de kabel met het MoCA signaal. Hirschmann HMV41 versterker is uitgevoerd met een IEC-female connector voor de aansluiting van een externe MoCA adapter (foto: Cable Home BV) Loop OUT MHz Ontwikkelingen Eind 2015 is Hirschmann met een nieuwe versterker op de markt gekomen, de HMV41. Dit is de eerste versterker die met een eigen ingang (IEC-female) voor het MoCA signaal uitgevoerd is. De connector zit verscholen achter een afneembaar klepje. Er staat een 5 VDC spanning op de connector als voorbereiding voor een toekomstig extern aan te brengen MoCA module. Het handige van deze applicatie is dat nu op eenvoudige wijze de MoCA adapter aan de versterker is te koppelen zodat op alle 4 uitgangen het MoCA signaal beschikbaar komt. Een andere ontwikkeling is de komst van de Echobox adapter die geïntegreerd is met een dualband access point. Deze Echobox/AP biedt 4 LAN Gbit poorten en twee WiFi bereiken (2.4 GHz en 5 GHz). Een interessante toevoeging is het menu voor de Cable IN Basisschema, kabelmodem gekoppeld aan 1e MoCA adapter (bron: Cable Home BV) F-female connectoren op de Echobox (foto: Cable Home) Hirschmann HMV41 versterker (foto: Hirschmann Multimdia BV) Echobox V2.0 met geïntegreerd access point (2.4/5 GHz) en 4 Gbit LAN poorten (foto: Cable Home BV) instellingen van het access point en het weergeven van datasnelheden tussen de V2.0 Echoboxen. Deze datasnelheden worden op het fysieke laag gelezen en zijn circa 600 mbps. Het aflezen van de onderlinge snelhedne is erg handig in een netwerk van meerdere V2.0 Echoboxen als er een vermoeden is dat een coaxverbinding meer dan ca. 50 db dempt; dit is onmiddellijk in de tabel te zien doordat de datasnelheden vanaf de betreffende Echobox lager zijn dan de snelheden vanaf andere Echoboxen.

11 MoCA Kanalen MoCA definieert een aantal 50 MHz kanalen in de D band waarop MoCA apparaten elkaar kunnen vinden. Als de MoCA apparaten de mogelijkheid bieden om met dubbele kanalen te werken ( bonded channels, 100 MHz breed) dan moeten die gebonden kanalen naast elkaar liggen. De kanalen in de D-band. Kanaalnummer Frequentie MoCA versie D MHz 1.1 D1a 1175 MHz 2.0, 2.5 D MHz alle versies D2a 1235 MHz 2.0, 2.5 D MHz alle versies D3a 1275 MHz 2.0, 2.5 D MHz alle versies D4a 1335 MHz 2.0, 2.5 D MHz alle versies D5a 1375 MHz 2.0, 2.5 D MHz alle versies D6a 1435 MHz 2.0, 2.5 D MHz alle versies D7a 1475 MHz 2.0, 2.5 D MHz alle versies D8a 1535 MHz 2.0, 2.5 D MHz alle versies D9a 1575 MHz 2.0, 2.5 D MHz alle versies D10a 1635 MHz 2.0, 2.5 Snelheden in de MAC en PHY laag Er is wel eens wat verwarring over datasnelheden. Het is daarbij belangrijk te weten op welke laag van het OSI model die snelheid gemeten is. De MoCA specificaties zijn daarin duidelijk, de snelheid op de MAC laag is voor MoCA het uitgangspunt: MoCA versies 1.0 en 1.1: 175 Mbps MoCA versie 2.0: 500 Mbps en (bonded channels) 1000 Mbps MoCA versie 2.5: 1500 Mbps en (bonded channels) 2000 Mbps Voor snelheden in de PHY laag ligt het anders. Aan de data in deze laag worden nog enkele databits toegevoegd voor bv. de adressering. Daarom is de gemeten mbps datasnelheid in de PHY laag hoger, rond de 600 mpbs voor de MoCA versie 2.0. De datasnelheid is ook afhankelijk van het ruisniveau in het kanaal. Het kan daarom gebeuren dat in een netwerk met meerdere MoCA adapters de datasnelheden in de PHY laag verschillend zijn. In een netwerk van bijvoorbeeld 4 MoCA adapters hebben we in totaal 6 verbindingen. In het menu van de MoCA adapter (voor zover die door de fabrikant toegankelijk gemaakt is) staan de datasnelheden in een PHY tabel genoemd en is te zien met welke verbindingssnelheid

12 w-x X x-z (Op PHY niveau) de adapters onderling met elkaar communiceren niveau. Zie de opzet hiernaast met 4 MoCA adapters (ook wel eens nodes genoemd). x-y De 6 PHY datasnelheden zijn W w-z Z W-X W-Y w-y y-z W-Z X-Y X-Z Y Y-Z Deze snelheden hoeven dus niet gelijk aan elkaar te zijn. Voor de MoCA 2.0 versie ligt de PHY snelheid rond de 600 Mbps. Zendvermogen MoCA definieert het zendvermogen van de MoCA adapters. Wat de MoCA adapters in een binnenhuisnetwerk aan signaalsterkte ontvangen hangt uiteraard af van de demping in het binnenhuisnetwerk. MoCA versie Aantal kanalen waarop gezonden wordt Kanaalbreedte (MHz) Max. uitgangsvermogen per kanaal Max. uitgangsvermogen totaal 1.0/ dbm - +7 dbm -1 dbm - +7 dbm dbm - +5 dbm 0 dbm dbm dbm dbm +0.3 dbm dbm dbm dbm +0.7 dbm dbm De minimale signaalsterkte aan de ontvangstzijde (om nog aan de minimale PHY datasnelheid in de D-band te voldoen) is: MoCA versie Minimale ontvangstvermogen PHY datasnelheid 1.0/ dbm 225 Mbps dbm 240 Mbps dbm 600 Mbps/kanaal dbm 600 Mbps/kanaal (soms staan de waarden in dbmv. Tel, om van dbm naar dbmv te komen, 48,75 op bij de dbm waarde). Point of Entry ( PoE ) filter We bespraken dit filter al eerder in het hoofdstuk over beveiliging. Door het filter bij het abonnee overname punt (AOP) te plaatsen voorkom je dat het MoCA signaal de woning verlaat. De plaatsing van een PoE filter kent een aantal belangrijke voordelen. We zetten ze hier op een rijtje. 1. Beveiliging Door een PoE filter achter het AOP te plaatsen wordt het MoCA signaal sterk verzwakt. Zodanig dat het door buren met hun eigen MoCA adapters niet kan worden gezien. 2. Verbetert het MoCA signaal in de woning Het PoE filter heeft een zekere reflectie voor de MoCA signalen, en stuurt die als het ware te-

13 rug het huisnetwerk in (we noemen dit ook wel reflectiedemping; gereflecteerde MoCA signalen worden gedempt teruggestuurd). Het effect hiervan is dat bij bijvoorbeeld een splitter die achter het PoE filter is gemonteerd, de isolatie tussen de uitgangen lager wordt waardoor het MoCA signaal met lagere demping door beide uitgangspoorten kan gaan. Meting wijzen uit dat een splitter een poort-poort isolatie heeft van 20 db, maar bij de plaatsing van een PoE filter daalt die isolatie tot circa 7 db (3.5 db van uitgang naar ingang, dan wordt het signaal door het PoE filter gereflecteerd en met een plus 3.5 db van ingang naar uitgang) en komt het MoCA met slechts =7 db demping aan op de andere poort. Een winst van 13 db!. Versterker PoE filter Splitter 3. Plaatsing van het PoE filter achter een versterker MoCA adapters dienen achter een versterker geplaatst te worden. Bij versterkers met slechts 1 uitgang, waarbij door splitters de aansluitingen in de woning verzorgt worden, wordt het PoE filter op de uitgang van de versterker gemonteerd. Hierdoor wordt voor het MoCA signaal de demping van de splitter verlaagt. Dit geldt overigens niet voor versterkers met meerdere uitgangen, omdat er dan geen splitters gebruikt worden en het MoCA signaal zich via de uitgangen van de versterker verspreidt. Grotere netwerken met MoCA adapters Er kunnen maximaal 16 MoCA adapters in een netwerk worden geplaatst. Door van bridging gebruik te maken kunnen meer MoCA adapters geplaatst worden. Ook kan bridging helpen om MoCA adapters over grotere afstanden te monteren. We geven een voorbeeld. RF IN Router 1x4 Ethernet PoE PoE Ethernet 1x8 1x8 ECB PoE PoE 1x8 1x8 ECB Ethernet Ethernet ECB ECB

14 In dit voorbeeld zien we 4 segmenten die door 4 ECB s (Ethernet Coax Bridge) met het internet verbonden worden. Een ECB is een MoCA adapter die enkel als taak heeft het segment met het Ethernetsignaal te voeden (via de coaxkabel aan zijn uitgang). Samenvatting Dit hoofdstuk geeft veel informatie over een specifieke oplossing om het internetbereik in de woning via het coaxnetwerk te vergroten. We zetten alles nog eens op een rijtje. 1. MoCA =kabeltelevisie+internet Met MoCA adapters wordt van het coaxnetwerk een LAN netwerk gemaakt zonder dat internetsignalen de kabeltelevisiesignalen storen of vice versa 2. Gbit verbindingen MoCA adapters maken onderling een Gbit verbinding die pas naar een 100 Mbit verbinding terugvalt als de demping tussen de adapters meer dan 50 db is. 3. Plug&Play Het installeren van de MoCA adapters vraagt geen technische kennis. Een foutief gemonteerde adapter raakt niet defect en kan wederom in het netwerk geplaatst worden. 4. Technische features In dit hoofdstuk hebben we over veel technische mogelijkheden gesproken, deze zijn door de Alliantie gedefinieerd maar fabrikanten nemen niet alle mogelijkheden in hun MoCA adapters op. 5. WiFi bereik vergroten Door achter een MoCA adapter een WiFi access point te plaatsen, of door een MoCA adapter met geïntegreerde WiFi te plaatsen, wordt het WiFi bereik in de woning vergroot. 6. Point of Entry (PoE) filter Met een PoE filter voorkom je dat het MoCA signaal de buren bereikt. Ook verbeter je de technische eigenschappen in passieve producten zoals splitters door een PoE filter ervoor te monteren. 7. Universeel protocol MoCA adapters van verschillende fabrikanten kunnen in hetzelfde netwerk gemonteerd worden, vermits ze aan het MoCA protocol voor de dataoverdracht voldoen.