Доступ к сети и ее физическая среда (Слайд 1)

1. Доступ к сети

1.1. Резидентный доступ

1.2. Корпоративный доступ

1.3. Мобильный доступ

2. Физическая среда передачи

2.1. Медная витая пара

2.2. Коаксиальный кабель

2.3. Оптоволоконный кабель

2.4. Территориальные радиоканалы

2.5. Спутниковые радиоканалы

3. Интернет-провайдеры и магистрали Интернета

В предыдущих темах рассматривались вопросы организации ядра и периферии компьютерных сетей и роль оконечных систем и маршрутизаторов в процессе передачи данных.

В данной теме рассматривается доступ к сети - физические линии связи, соединяющие оконечные системы с периферийным маршрутизато­ром — первым маршрутизатором на любом пути, исходящем из оконечной системы.

Возможны различные варианты подключений оконечных систем к периферийным маршрутизаторам. (Слайд 2) Доступ к сети тесно связан с ее физической средой (волоконно-оптическими или коаксиальными кабелями, витыми парами, радиосвязью), поэтому основные понятия, связанные с физической средой сети также будут рассмотрены.

1. Доступ к сети

Доступ к сети возможен посредством проводного или беспроводного подключения.

Проводное подключение обеспечивают различные технологии:

• DSL;

• DOCSIS;

• Ethernet;

• FTTx;

• Dial-up;

• ISD;

• PLC;

• HFC.

Доступ к сети можно условно классифицировать следующим образом (Слайд 3):

• резидентный доступ - используется для подключения к сети домашних оконеч­ных систем (на практике встре­чаются случаи, когда этот способ используется и компаниями);

• корпоративный доступ - используется для подключения к сети оконечных сис­тем, находящихся в частных и государственных организациях и кампаниях;

• мобильный доступ - используется для подключения к сети различных портатив­ных систем.

1.1. Резидентный доступ (Слайд 4)

Резидентный доступ используется домашними оконечными системами, большин­ство из которых представляют собой обычные ПК. Но на сегодняшний день класс домашних систем расширяется: - к ним следует отнести web-телевизоры и некоторые другие устройства. Как правило, резидент­ный доступ осуществляется с помощью модема и коммутируемой телефонной линии посредством подключения к сети местного Интернет-провайдера.

Модем преобразовывает цифровые сигналы домашней системы в аналоговые сигналы, ко­торые передаются через телефонный кабель, представляющий собой медную витую пару (См.ниже). Передаваемый сигнал прини­мается стороной Интернет-провайдера, где модем осуществляет обратное преобразование аналоговых сигналов в цифровые сигналы и передает их на вход маршрутиза­тора.

Таким образом, типичный резидентный доступ к сети обеспечивается парой модемов, соединенных посредством коммутируемой телефонной линии. На се­годняшний день модемы теоретически позволяют обеспечить скорость передачи данных до 56 Кбит/с, однако низкое качество телефонных линий связи, как правило, не позволяет достичь указанной скорости.

Скорость передачи модемов чрезвычайно низка (3 мин. музыки в фор­мате МРЗ с помощью модема обычно загружается в течение приблизительно 8 мин.). Кроме того, модем занимает телефонную линию, что делает невозможным совмещение телефон­ных разговоров с работой в Интернете.

Эта проблема решается применением широкополосных средств сетевого доступа, обеспечивающих более высо­кие скорости передачи информации, а также освобождающих телефонную линию для голосовых звонков.

Основными такими средствами являются:

• цифровые абонентские линии (Digital Subscriber Line, DSL);

• оптоволоконно - коаксиальные кабели (Hybrid Fiber Coaxial Cable, HFC).

В начале ХХ века широкополосный доступ был мало популярен, чем модемный доступ:

• Южная Корея - 9,2 % пользователей,

• Канада — 4,2 % пользователей,

• США — 2,2 % пользователей,

• Европа – менее 2 % пользователей.

Тем не менее, в мире наблю­дается тенденция к ускоренному переходу на технологии DSL и HFC, причем HFC развивается в Америке, а DSL – в Европе и Азии.

DSL-технология (Слайд 5):

Как правило, DSL-доступ обеспечивается телефонными компаниями, иногда совме­стно с Интернет-провайдерами. Такая DSL-технология похожа на обычный модемный доступ по телефонному кабелю, однако позволяет за счет сокращения расстояния от пользователя до модема Интернет-провайдера значительно повысить скорости обмена, при­чем скорость передачи в сторону пользователя значительно выше, чем скорость пе­редачи в сторону Интернет-провайдера.

Теоретически технология DSL способна обеспечить скорость передачи более 10 Мбит/с в сторону пользователя и более 1 Мбит/с в сторону Интернет-провайдера.

В технологии DSL используется частотное мультиплексирование (См. предыдущую лекцию). Обычно диапазон частот линии связи между пользо­вательской системой и Интернет-провайдером делится на три неперекрывающие­ся полосы:

• высокоскоростной приемный канал с диапазоном от 50 кГц до 1 МГц;

• среднескоростной передающий канал с диапазоном от 4 до 50 кГц;

• телефонный канал с диапазоном от 0 до 4 кГц.

Суммарная полоса частот приемного и передающего каналов зависит от трех фак­торов:

• расстояния между модемами пользователя и Интернет-провайдера,

• длины витой пары,

• электрических помех.

Технология DSL организует прямое соединение между оконечными системами и Ин­тернет-провайдерами, то есть пользователи получают выделенный, а не разделяе­мый ресурс.

Технология HFC (Слайд 6)

Если коммутируемые модемные соединения и DSL используют обычные телефон­ные линии связи, то в технологии HFC для передачи требуются линии кабельного телевидения. В такой системе распределительное устройство осуществляет вещание через сеть, состоящую из коаксиального кабеля и усилите­лей, к которой подключены сотни домов. Оптоволокон­ный кабель соединяет распределительное устройство с передатчиками, к которым с помощью коаксиального кабеля подключены непосредственные пользователи. Каждый передатчик способен обслуживать от 500 до 5000 абонентов.

Технология HFC, как и DSL, требует наличия у пользователя специального уст­ройства - кабельного модема. Компании, предоставляющие услуги HFC, обычно предлагают абонентам либо приобрести кабельный модем, либо взять его в аренду. Как правило, кабельный модем представляет собой внешнее устройство, подключающееся к домашнему персональному компьютеру через порт 10-BaseT Ethernet.

Полоса пропускания линий связи в сетях HFC де­лится на два канала: передающий и принимающий (относительно пользователя). Как и в случае с DSL, принимающий канал обычно имеет более широкую полосу пропускания и, следовательно, обеспечивает большую скорость по сравнению с передающим каналом. Особенность технологии HFC заключается в том, что скорости каналов являются ресурсом, разделяемым между всеми пользователями сети. (См. ниже)

Важной характеристикой HFC является широковещательность, характеризуемая рядом моментов:

• любой пакет, посылаемый распределительным устройством, передается каждому из абонентов,

• каждый пользовательский пакет по общему передающему каналу приходит в единое распределительное устройство.

• если несколько пользователей одновременно занимаются загрузкой файлов из сети, то скорость загрузки каждо­го файла будет гораздо меньше скорости передачи линии связи.

• если в сети находится небольшое число активных пользователей, то загрузка web-страниц будет происходить на скорости, близкой к максимальной, потому что вероятность отправки запросов одновремен­но несколькими пользователями невелика.

• аналогично - разделяемый передающий канал - если несколько пользователей начнут со­вместную передачу своих пакетов, это приведет к т.н. коллизиям (столкновениям пакетов).

Технология HFC, опирающаяся на кабельные сети с ограниченным числом абонентов обеспечивает более широкую полосу пропускания.

Основное достоинство обоих технологий - непре­рывность обслуживания - пользователь может совершать обыч­ные телефонные звонки, не разрывая соединение с сетью.