Курс лекций "Сетевым технологиям"

Принципы  адаптивной настройки к параметрам линии были развиты в стандарте V.34+.

Стандарт  V.34+ позволил несколько повысить скорость передачи данных за счет усовершенствования метода кодирования. Один передаваемый кодовый символ несет в новом стандарте в среднем не 8,4 бита, как в протоколе V.34, а 9,8. Усовершенствованный метод кодирования дает скорость передачи данных в 33,6 Кбит/с.

Протоколы V.34 и V.34+ позволяют работать на 2-проводной выделенной линии в дуплексном режиме. Дуплексный режим передачи в стандартах V.34, V.34+ обеспечивается не путем частотного разделения канала, а одновременной передачей данных в обоих направлениях. Принимаемый сигнал определяется вычитанием передаваемого сигнала из общего сигнала в канале.

ПРИМЕЧАНИЕ

Заметьте, что метод передачи данных, описанный  в проекте стандарта 802.ЗаЬ, определяющего работу технологии Gigabit Ethernet на витой паре категории 5, взял многое из стандартов V.32-V.34+.

Стандарт  V.90 описывает технологию, направленную на обеспечение недорогого и быстрого способа доступа пользователей к сетям поставщиков услуг. Этот стандарт описывает асимметричный обмен данными: со скоростью до 56 Кбит/с из сети и со скоростью до 33,6 Кбит/с в сеть. Стандарт совместим со стандартом V.34+.

В стандарте V.92 учитывается возможность принятия модемом второго вызова во время соединения. В таких случаях современные станции передают на телефонный аппарат специальные двойные тоновые сигналы, так что абонент может распознать эту ситуацию и, нажав на аппарате кнопку Flash, переключиться на второе соединение, переведя первое соединение в режим удержания. Модемы предыдущих стандартов в таких случаях просто разрывают соединение, что не _t всегда удобно для абонента — может быть в этот момент он заканчивает загружать из Интернета большой файл, и вся его работа пропадает.

Типовая структура соединения двух компьютеров  или локальных сетей через  маршрутизатор с помощью аналоговых окончаний приведена на рис. 2.

Коррекция ошибок. Для модемов, работающих с DTE по асинхронному интерфейсу, комитет CCITT разработал протокол коррекции ошибок V.42. До его принятия в модемах, работающих по асинхронному интерфейсу, коррекция ошибок обычно выполнялась по фирменным протоколам Microcom. Эта компания реализовала в своих модемах несколько разных процедур коррекции ошибок, назвав их сетевыми протоколами Microcom (Microcom Networking Protocol, MNP) классов 2-4.

В стандарте V.42 основным является другой протокол — протокол доступа к линии связи для модемов (Link Access Protocol for Modems, LAP-M). Однако стандарт V.42 поддерживает и процедуры MNP 2-4, поэтому модемы, соответствующие рекомендации V.42, позволяют устанавливать связь без ошибок с любым модемом, поддерживающим этот стандарт, а также с любым MNP-совместимым модемом.

С помощью  кадров взаимной идентификации (Exchange Identification, XID) модемы при установлении соединения могут договориться о некоторых параметрах протокола, например о максимальном размере поля данных кадра, о величине тайм-аута при ожидании квитанции, о размере окна и т. п. Эта процедура напоминает переговорные процедуры протокола РРР.

Сжатие  данных. Почти все современные модемы при работе по асинхронному интерфейсу поддерживают стандарты сжатия данных CCITT V.42bis и MNP-5 (обычно с коэффициентом 1:4, некоторые модели — до 1:8). Сжатие данных увеличивает пропускную способность линии связи. Передающий модем автоматически сжимает данные, а принимающий их восстанавливает. Модем, поддерживающий протокол сжатия, всегда пытается установить связь со сжатием данных, но если второй модем этот протокол не поддерживает, то и первый модем переходит на обычную связь без сжатия.

При работе модемов по синхронному интерфейсу наиболее популярным является протокол сжатия синхронных потоков данных (Synchronous Data Compression, SDC) компании Motorola.

ISDN

Популярность  цифровой сети комплексных услуг  ISDN (Integrated Services Digital Network) в США стала расти лишь недавно. Зато в Европе, где выделенные телефонные линии непомерно дороги, она используется уже в течение нескольких десятилетий. ISDN — это цифровая коммуникационная служба, использующая ту же инфраструктуру, что и PSTN. ISDN разрабатывалась как полная цифровая замена аналоговой телефонной сети, но в США у нее до недавнего времени было очень мало сторонников. Лишь потребность в быстродействующем подключении к Интернету заставила начать изучение ее возможностей. Правда, в последние годы появились и другие способы быстрой связи с Интернетом, например, цифровые абонентские линии (Digital Subscriber Line, DSL) и кабельное телевидение (CATV). Они, как правило, оказываются быстрее и дешевле ISDN, что плохо сказывается на ее популярности.

В ISDN, как и в PSTN, используется набор номера, но сигналы по кабелям передаются цифровые, поэтому необходимости в модемах нет. Хотя на линиях ISDN допускается использование телефонов, факс-аппаратов и других устройств, в США ISDN чаще всего применяется исключительно для передачи данных. За счет использования набора номера ISDN можно применять для подключения к различным сетям. Например, если Вы подключаетесь с помощью ISDN к Интернету, для смены провайдера Вам достаточно набрать другой номер. Вмешательства телефонной компании не потребуется. С другой стороны, для ISDN нужно специальное оборудование, поэтому использовать эту службу с портативными компьютерами нельзя.

Скорость  передачи данных по линиям ISDN выше, чем по телефонным линиям PSTN. Базовый вариант ISDN — BRI (Basic Rate Interface) — состоит из двух каналов со скоростью 64 кбит/сек (5-каналы) для передачи данных пользователя и одного канала со скоростью 16 кбит/сек (D-канал) для передачи управляющего графика. Из-за названий каналов службу BRI иногда называют 2B+D. В-каналами можно пользоваться по отдельности или объединить их в один канал со скоростью 128 кбит/сек. Служба более высокого класса — PRI (Primary Rate Interface) — состоит из 23 В-каналов и одного D-канала со скоростью 64 кбит/сек. Полная полоса пропускания в этом случае такая же, как у выделенной линии Tl. PRI в США используется редко.

В ISDN используются такие же кабели, как и в PSTN, но конечному пользователю необходимо дополнительное оборудование. Телефонная компания предоставляет Вам U-интерфейс, то есть двухпроводную линию. Она подключается к терминальному устройству NT1 (network termination), на выходе которого имеются уже 4-проводные разъемы — S/T-интерфейсы.. Для его работы необходим терминальный адаптер (terminal adapter), который подключается к S/T-интерфейсу и имеет разъем для устройства ТЕ2.

Если  Вы планируете подключать к службе ISDN несколько устройств, покупайте NT1 в виде отдельного устройства. Однако в США ISDN чаще всего применяется только для выхода в Интернет, поэтому на рынке широко представлены устройства, объединяющие NT1 и терминальный адаптер. Такие объединенные устройства продаются как в виде плат расширения, так и в виде отдельных устройств, подключаемых к последовательному порту компьютера. В США ISDN никогда не была особенно популярна. Отчасти это связано с ее репутацией дорогой и не очень надежной службы. Многие телефонные компании, предоставляющие ISDN-услуги, берут за это как ежемесячную абонентскую плату, так и поминутную плату (как правило, около 1 цента за минуту). Если Вы с помощью ISDN подключаетесь к Интернету, добавьте к этим платежам еще и абонентскую плату провайдеру. Одним словом, удовольствие может оказаться довольно дорогим, по сравнению с DSL и CATV. Пользователи ISDN любят рассказывать о том, как сложно установить ISDN, как она часто выходит из строя и как они непрерывно звонят в службу поддержки. В какой-то степени плохая репутация ISDN оправдана. Но в целом в последние годы эта служба стала гораздо удобнее. Например, если Вы решите выходить с помощью ISDN в Интернет, многие провайдеры сами организуют Вам ее установку.

Компьютер

Рис. 4 К разъемам NT1 подключается терминальное оборудование, которое будет пользоваться линией ISDN

DSL

Цифровая  абонентская линия (Digital Subscriber Line, DSL) — это общее обозначение разнообразных цифровых коммуникационных служб, осуществляющих передачу данных по стандартным телефонным линиям, но со скоростью, существенно превышающей скорость PSTN и даже ISDN. Эта альтернатива представляет собой семейство технологий под общим названием xDSL, которое включает технологии:

- асимметричного цифрового  абонентского окончания  (Asymmetric Digital Subscriber Line, ADSL), которую в коммерческих предложениях операторов связи часто называют широкополосным доступом;

- симметричного цифрового  абонентского окончания (Symmetric Digital Subscriber Line, SDSL);

- цифрового абонентского  окончания с адаптируемой  скоростью передачи

(Rate Adaptive Digital Subscriber Line, RADSL);

- сверхбыстрого цифрового абонентского окончания (Very high-speed Digital Subscriber Line, VDSL).

Вы, конечно, заметили, что многие DSL-службы являются асимметричными (asymmetrical), т. е. у них различаются скорости для входящего и исходящего трафика. Это связано с тем, что сигналы DSL по своей природе порождают гораздо больше помех при передаче данных от компьютера-клиента в центральный офис, чем при передаче в обратном направлении. Конечных пользователей Интернета такое положение вполне устраивает, так как работа с Web и другие простые действия в Интернете обычно в большей степени связаны с получением информации, нежели с ее отправкой. Однако, если Вы планируете с помощью DSL подключить к Интернету собственные серверы, обязательно пользуйтесь симметричной службой или, по крайней мере, убедитесь, что скорость исходящего трафика удовлетворяет Вашим потребностям. Как и ISDN, службы DSL накладывают ограничения на расстояния.

Высокую скорость передачи DSL обеспечивает за счет использования высоких частот, которые в обычной телефонии не применяются, а также за счет специальных схем сигналов. Именно благодаря этому во многих случаях удается использовать одну и ту же телефонную линию как для DSL-соединения, так и для обычной голосовой связи. в Интернет. DSL — замечательное средство для выхода в Интернет с домашнего компьютера или из офисной ЛВС, при условии, что Вас устраивает используемая в ней скорость исходящего графика.

Из оборудования для подключения к ADSL Вам понадобятся удаленное терминальное устройство ADSL (ADSL Termination Unit-Remote, ATU-R), которое иногда называют также DSL-трансивером или DSL-модемом, и разветвитель, если Вы собираетесь использовать ту же линию и для обычной телефонной связи. DSL-модем в действительности модемом не является, поскольку потребности в преобразовании цифровых и аналоговых сигналов в данном случае нет; все коммуникации DSL являются цифровыми. ADSL-модемы, подключаемые к обоим концам короткой линии между абонентом и POP, образуют три канала: высокоскоростной нисходящий канал передачи данных из сети в компьютер, менее скоростной восходящий канал передачи данных из компьютера в сеть и канал телефонной связи, по которому передаются обычные телефонные разговоры. Передача данных в канале от сети к абоненту происходит со скоростью от 1,5 до 6 Мбит\с, а в канале от абонента к сети – со скоростью от 16 Кбит/с до 1 Мбит/с; для телефона оставлена традиционная полоса в 4 кГц.

ATU-R подключается  к компьютеру либо через стандартную плату сетевого адаптера Ethernet, либо через порт USB (Universal Serial Bus). На другом конце линии, у провайдера (рис. 3), стоит более сложное устройство — мультиплексор цифровой абонентской линии DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer). В отличие от ISDN, DSL соединяет два узла на постоянной основе и действует непрерывно.

Компьютер     ATU-R     DSL-служба             DSL-служба   DSLAM

Рис. 5. ADSL-соединение — прямой выход на провайдера Интернета или в другую компьютерную сеть

Технология  SDSL позволяет на одной паре абонентского окончания организовать два симметричных канала передачи данных. Обычно скорости каналов в восходящем и нисходящем направлениях составляют по 2 Мбит/с, но, как и у технологии ADSL, эта скорость зависит от качества линии и расстояния до оборудования DSLAM. Технология SDSL разработана в расчете на небольшие офисы, локальные сети которых содержат собственные источники информации, например веб-сайты или серверы баз данных. Поэтому характер трафика здесь ожидается скорее симметричный, так как доступ через SDSL потребуется не только к внешним сетям из локальных сетей, но и к таким источникам информации извне.

Широкое применение доступа через xDSL наносит еще один удар технологии ISDN. При применении этого типа абонентских окончаний пользователь получает еще и интегрированное обслуживание двух сетей — телефонной и компьютерной. Но для пользователя наличие двух сетей оказывается незаметным, для, него только ясно, что он может одновременно пользоваться обычным телефоном и подключенным к Интернету компьютером. Скорость же компьютерного доступа при этом превосходит возможности интерфейса PRI сети ISDN при существенно более низкой стоимости, определяемой низкой стоимостью инфраструктуры IP-сетей.

CATV

До сих  пор мы говорили только о технологиях  удаленного соединения, действующих на основе телефонных кабелей. Однако в последние десятилетия в США бурно развивается и другая проводная инфраструктура — кабельное телевидение (cable television, CATV). И все больше кабельных телевизионных компаний, осознав свою выгоду, предлагают клиентам выход в Интернет по тем же кабелям, что они используют для приема телепередач. Кабельное соединение обладает высокой скоростью, достигающей 512 кбит/сек, и обычно довольно дешево. В сетях CATV используется широкополосная передача, а значит, одна и та же сетевая среда способна одновременно переносить множество дискретных сигналов.