Материал: Анализ принципов построения сетей доступа на основе технологии xDSL

Рисунок 2.1 - Функциональные компоненты IDSL

Как видно из рис. 2.1, линия организована на основе обычных каналов BRI и службы 2B+D с общей производительностью в 144 кбит/с. На стороне клиента можно установить (или продолжить использование) любое совместимое с ISDN оборудование. На местной станции игнорируются все сигналы по D-каналу, поскольку IDSL все же остается службой по частной линии. Это не ограничение возможностей, поскольку большинство домашних пользователей применяют ISDN для доступа к Интернету или корпоративному Интернету.

Так же стоит отметить, что, работая на одной паре проводов, покрывает расстояние до 18 килофутов или 5,5 километров.

2.6 Технология SDSL

(Single Line Digital Subscriber Line - однолинейная цифровая абонентская линия).

Также как и технология HDSL, технология SDSL обеспечивает симметричную передачу данных со скоростями, соответствующими скоростям линии Т1/Е1, но при этом технология SDSL имеет два важных отличия. Во-первых, используется только одна витая пара проводов, а во-вторых, максимальное расстояние передачи ограничено 3 км. В пределах этого расстояния технология SDSL обеспечивает, например, работу системы организации видеоконференций, когда требуется поддерживать одинаковые потоки передачи данных в оба направления. В определенном смысле технология SDSL является предшественником технологии HDSL II.

2.7 Технология RADSL

(Rate-Adaptive Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия с адаптацией скорости соединения). Технология RADSL обеспечивает такую же скорость передачи данных, что и технология ADSL, но при этом позволяет адаптировать скорость передачи к протяженности и состоянию используемой витой пары проводов. При использовании технологии RADSL соединение на разных телефонных линиях может иметь разную скорость передачи данных. Скорость передачи данных выбирается при синхронизации линии, во время соединения или по специальному сигналу, поступающему от станции.

Изменение параметров локальной линии могут быть связаны с природными явлениями (дождь, повышенная солнечная активность, средняя температура проводов). Теоретически RADSL способна мгновенно адаптироваться к изменениям параметров линии, даже во время сеанса связи, хотя это и необязательно.

2.8 Технология VDSL

(Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line - сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия)

Технология VDSL является наиболее "быстрой" технологией xDSL. Она обеспечивает скорость передачи данных "нисходящего" потока в пределах от 13 до 52 Мбит/с, а скорость передачи данных "восходящего" потока в пределах от 1,5 до 2,3 Мбит/с, причем по одной витой паре телефонных проводов. Технология VDSL может рассматриваться как экономически эффективная альтернатива прокладыванию волоконно-оптического кабеля до конечного пользователя. Однако, максимальное расстояние передачи данных для этой технологии составляет от 300 метров до 1300 метров (табл. 2.1). То есть, либо длина абонентской линии не должна превышать данного значения, либо оптико-волоконный кабель должен быть подведен поближе к пользователю (например, заведен в здание, в котором находится много потенциальных пользователей). Технология VDSL может использоваться с теми же целями, что и ADSL; кроме того, она может использоваться для передачи сигналов телевидения высокой четкости (HDTV), видео по запросу и т.п.

Таблица 2.1 - Расстояния и скорости VDSL

2.9 Преимущества технологий xDSL

Технологии DSL, позволяющие передавать голос, данные и видеосигнал по существующей кабельной сети, состоящей из витых пар телефонных проводов, наилучшим образом отражают потребность пользователей в высокоскоростных системах передачи.

Ключевые преимущества технологий xDSL:

.        использование существующей абонентской линии;

.        значительное увеличение скорости передачи данных по медной паре телефонных проводов без необходимости их модернизации;

.        передача по этой единственной абонентской линии (АЛ) всего разнообразного трафика массового пользователя - от традиционного телефонного разговора до доступа в Internet;

.        передача всего трафика данных пользователя (включая и трафик Internet) в обход коммутируемых сетей ТСОП (телефонная сеть общего пользования) или ISDN непосредственно в транспортную сеть передачи данных;

.        набор технологий DSL обеспечивает скорость передачи данных от 32 Кбит/с до 50 Мбит/с, так что пользователь может сделать выбор в зависимости от собственных потребностей;

.        как средство передачи данных оборудование xDSL занимает промежуточное положение между дешевыми аналоговыми модемами и дорогими выделенными линиями. Высокие скорости передачи при сравнительно небольших затратах делают технологии хDSL практически идеальным средством передачи данных для представителей малого и среднего бизнеса;

.        существует возможность одновременно использовать и аналоговую телефонную связь, и цифровую высокоскоростную передачу данных по одной и той же линии, разделяя спектры этих сигналов. Использование DSL позволяет разговаривать по телефону, не отключаясь от Internet.

2.10 Вывод к разделу

хDSL (англ. <#"792062.files/image013.gif">

Рисунок 3.1 - Варианты xDSL подключения

Рассмотрим основные компоненты xDSL соединения.Network (Сеть доступа) - фундамент внутренней сети оператора связи. Предоставляет соединения между множеством пользователей и множеством провайдеров различных услуг. Для реализации таких соединений могут использоваться коммутаторы Frame Relay, коммутаторы ATM и/или маршрутизаторы. Access Node (узел доступа)- это место, в котором физически сосредоточены коммутаторы и/или маршрутизаторы. В зависимости от масштабов и стоимости транспортировки информации возможно наличие нескольких Access Node в одной сети доступа.

DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) -основа решений DSL. Функционально это устройство концентрирует трафик множества DSL подключений в сеть с большой пропускной способностью для соединения с остальными сетями.Transiver Unit (ATU-R) (Приемопередающее устройство DSL)- удаленное приемопередающее устройство на стороне пользователя. Пользователи подключаются к ATU-R по наиболее распространенным интерфейсам: 10Base-T,Tl/El и даже USB. Возможно наличие дополнительных портов для поддержки передачи голоса, данных и/или видео. ATU-R выпускаются в различных конфигурациях в зависимости от специфики предоставляемого сервиса.Transiver Unit (ATU-C) (Приемопередающее устройство DSL) - приемопередающее устройство на стороне телефонной станции Cenrtal Office.

3.2 Способы конфигурации абонентского доступа

Существует целый ряд альтернативных способов конфигурации абонентского доступа, основными из которых являются:

Доступ на основе статических IP адресов

Доступ на основе динамической адресации (DHCP)

Доступ с использованием протокола РРР "поверх" Ethernet (PPPoE)

Доступ с использованием протокола РРР "поверх" ATM (PPPoA)

Рисунок 3.2 - Организация сетевого доступа клиентов xDSL

Этот способ адресации клиентов является наиболее простым, но вместе с этим имеет ряд недостатков, в совокупности увеличивающих стоимость внедрения такой технологии. Основными недостатками являются:

−       плохая масштабируемость

−       сложность реализации на клиентской стороне

−       отсутствует процедура аутентификации

−       сложности при переконфигурировании оборудования на клиентской стороне

Данный способ конфигурации больше всего подходит для небольшой, неразвивающейся сети. Хотя для некоторых бизнес реализаций, не испытывающих трудностей с финансированием и нуждающихся в постоянном соединении с Интернет это достаточно выгодный вариант.

3.2.2 Динамическая IP адресация (DHCP)

Данная архитектура основывается на использовании протокола DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), динамически распределяющего адресное пространство между клиентами абонентской сети доступа. Такая реализация выгодно отличается от статической адресации прежде всего своей гибкостью и прозрачностью для пользователей. Помимо всего вышесказанного, с использованием DHCP существует возможность централизованного переконфигурирования сети.

Способ DHCP лучше подходит для достаточно крупной сети. Когда пользовательский компьютер, использующий протокол DHCP, выходит в сеть, инициируется процесс получения лицензии DHCP. Сервер DHCP выдаёт разрешение на использование адресов IP в течение определённого времени, называемого временем аренды leaseduration (это время может быть, в частности, и неограниченным).

Однако подобно статической адресации, способ DHCP не способен аутентифицировать конечных пользователей и поэтому при этом способе возможно применение только метода постоянной оплаты пользователем сетевых услуг. Устранение этого недостатка архитектуры DHCP возможно только путём добавления сетевым провайдером собственного, как правило, достаточно сложного и дорогого программного обеспечения.

Кроме трудности исполнения, этот способ требует также выполнения дополнительных эксплуатационных и административных условий, поскольку необходимо тесно интегрировать множество различных приложений, чтобы сделать процедуру аутентификации успешной. Но даже в случае нормальной работы этого способа остаётся ещё возможность несанкционированного доступа в сеть до момента начала процедуры аутентификации.

3.2.3 Доступ при помощи протокола РРР

Наибольшее применение уже достаточно долгое время нашла архитектура, основанная на использовании протокола РРР (Point-to-PointProtocol), требующая процедур авторизации и аутентификации, что позволяет оператору корректно отслеживать время и оплату сетевых ресурсов. Такая архитектура в течение долгого времени используется десятками миллионов пользователей в системах коммутируемого абонентского соединения (dial-up) через телефонную сеть общего пользования.

Благодаря встроенным универсальным механизмам идентификации пользователя и расчёта стоимости предоставляемых услуг, известным также под названием функций ААА (Authentication, Authorization, Accounting) не требуется изменений существующих серверов баз данных при добавлении новых услуг, в том числе и услуг, предоставляемых технологиями xDSL. Иными словами, архитектура РРР позволяет провайдерам услуг Интернет и альтернативным операторам связи защитить прошлые инвестиции уже при создании новых широкополосных услуг с целью привлечения новых пользователей на отличающемся сильной конкуренцией рынке услуг связи.

Протокол РРР может выполняться двумя способами:

)        РРР "поверх" Ethernet (PPPoE)

)        РРР "поверх" ATM (PPPoA)

3.2.4 РРРоЕ

Основное достоинство метода РРРоЕ заключается в использовании двух широко распространённых стандартизованных сетевых структур, которыми являются стек протоколов РРР и локальная сеть Ethernet. Соответственно, доступ на основе РРРоЕ имеет следующие преимущества:

минимальные изменения существующей инфраструктуры

минимальные затраты и время на развертывание новых широкополосных сетевых услуг.

Указанные факторы важны как для операторов связи и провайдеров сетевых услуг, так и для пользователей. Для последних особенно важно то, что процедура доступа к новым сетевым услугам остаётся для них практически той же, что и при прежнем доступе, например, к Интернет с помощью аналоговых модемов телефонных сетей общего пользования.

Провайдеры сетевых услуг могут эффективно перепродавать многочисленные виртуальные соединения, каждое со своими свойствами, индивидуальному пользователю или разным пользователям того же самого сегмента Ethernet. Метод РРРоЕ требует также применения стороннего клиентского программного обеспечения. Этот недостаток является одновременно и сильной стороной этого метода, поскольку позволяет провайдерам Интернет и операторам связи управлять предоставляемыми услугами и защищать их способом, который иначе был бы невозможен. Поскольку они не являются собственниками инфраструктуры или не управляют оборудованием помещения пользователя СРЕ, единственным путём для этих операторов связи является организация услуг с помощью этого стороннего программного обеспечения, которым они управляют и которым они обеспечивают пользователей.

3.2.5 РРРоА

Ключевое преимущество РРРоА - это способность обеспечения заданного качества услуг QoS (и, в первую очередь, максимально допустимого времени задержки и гарантированной пропускной способности длявсего соединения). Однако этот метод требует применения элементов технологии ATM в PC пользователя, что увеличивает цену последнего и сложность организации широкополосных услуг, поскольку интерфейсные карты ATM достаточно сложны и не всегда совместимы с настольной операционной системой. Однако даже при наличии такой совместимости требуются ещё дополнительные драйверы конфигурирования. Кроме того, дляполного использования преимуществ архитектуры РРРоА необходимы коммутируемые виртуальные каналы SVCs, которые пока ещё не получили широкого распространения на сети. И, наконец, программное обеспечение РРРоА предусмотрено далеко не для всех платформ: так, оно не поддерживается домашними LAN, а также кабельным и беспроводным доступом.

3.3 Типы линий связи

Средой передачи информации называются те линии связи (или каналы связи), по которым производится обмен информацией между компьютерами.

3.3.1 Кабели на основе витых пар

Витые пары проводов используются в дешевых и сегодня, пожалуй, самых популярных кабелях. Кабель на основе витых пар представляет собой несколько пар скрученных попарно изолированных медных проводов в единой диэлектрической (пластиковой) оболочке. Он довольно гибкий и удобный для прокладки. Скручивание проводов позволяет свести к минимуму индуктивные наводки кабелей друг на друга и снизить влияние переходных процессов.

Неэкранированные витые пары (UTP)характеризуются слабой защищенностью от внешних электромагнитных помех, а также от подслушивания, которое может осуществляться с целью, например, промышленного шпионажа. Причем перехват передаваемой по сети информации возможен как с помощью контактного метода (например, посредством двух иголок, воткнутых в кабель), так и с помощью бесконтактного метода, сводящегося к радиоперехвату излучаемых кабелем электромагнитных полей. Причем действие помех и величина излучения во вне увеличивается с ростом длины кабеля. Для устранения этих недостатков применяется экранирование кабелей.

Основные достоинства неэкранированных витых пар - простота монтажа разъемов на концах кабеля, а также ремонта любых повреждений по сравнению с другими типами кабеля. Все остальные характеристики у них хуже, чем у других кабелей. Например, при заданной скорости передачи затухание сигнала (уменьшение его уровня по мере прохождения по кабелю) у них больше, чем у коаксиальных кабелей. Если учесть еще низкую помехозащищенность, то понятно, почему линии связи на основе витых пар, как правило, довольно короткие (обычно в пределах 100 метров). В настоящее время витая пара используется для передачи информации на скоростях до 1000 Мбит/с, хотя технические проблемы, возникающие при таких скоростях, крайне сложны.

В случае экранированной витой пары STP каждая из витых пар помещается в металлическую оплетку-экран для уменьшения излучений кабеля, защиты от внешних электромагнитных помех и снижения взаимного влияния пар проводов друг на друга (crosstalk - перекрестные наводки). Для того чтобы экран защищал от помех, он должен быть обязательно заземлен. Естественно, экранированная витая пара заметно дороже, чем неэкранированная. Ее использование требует специальных экранированных разъемов. Поэтому встречается она значительно реже, чем неэкранированная витая пара.

Для присоединения витых пар используются коннекторы типа RJ-45, похожие на разъемы, используемые в телефонах (RJ-11), но несколько большие по размеру. Разъемы RJ-45 имеют восемь контактов вместо четырех в случае RJ-11. Присоединяются разъемы к кабелю с помощью специальных обжимных инструментов. При этом золоченые игольчатые контакты разъема прокалывают изоляцию каждого провода, входят между его жилами и обеспечивают надежное и качественное соединение. Надо учитывать, что при установке разъемов стандартом допускается расплетение витой пары кабеля на длину не более одного сантиметра.