Основной интерфейс ISDN предназначен для пользователей с повышенными требования
ми к пропускной способности сети. Интерфейс PRI поддерживает либо схему ЗОВ + D, либо схему 23В + D. В обеих схемах канал D обеспечивает скорость 64 Кбит/с. Первый вариант предназначен для Европы, второй — для Северной Америки и Японии. Ввиду большой популярности скорости цифровых каналов 2,048 Мбит/с в Европе и скорости
1,544 Мбит/с в остальных регионах привести стандарт на интерфейс PRI к общему вари
анту не удалось.
Возможны варианты интерфейса PRI с меньшим количеством каналов типа В, например
20В + D. Каналы типа В могут объединяться в один логический высокоскоростной канал с общей скоростью до 1920 Кбит/с. При установке у пользователя нескольких интерфейсов
PRI все они могут иметь один канал типа D, при этом количество каналов В в том интер
фейсе, который не имеет канала D, может увеличиваться до 24 или 31.
Основной интерфейс может быть также основан на каналах типа Н. При этом общая про
пускная способность интерфейса все равно не должна превышать 2,048 или 1,544 Мбит/с.
Для каналов НО возможны интерфейсы ЗНО + D для американского варианта и 5Н0 +
D для европейского. Для каналов Н1 возможен интерфейс, состоящий только из одно-
Коммутируемый доступ через сеть ISDN
779
го канала Н11 (1,536 М бит/с) для американского варианта и^и одного канала Н12
(1,920 Мбит/с) и одного канала D для европейского варианта. Кадры интерфейса PRI имеют структуру кадров DS-1 для каналов Т1 или Е1.
Основной интерфейс PRI стандартизован в рекомендации 1.431.
В Н И М А Н И Е -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Как каналы В, так и каналы D являются логическими каналами абонентского окончания, которое физически представляет собой одну витую пару. Каналы D и В'образуются путем применения техники
TDM к физической среде, образуемой этой витой парой.
Стек протоколов ISDN
В сети ISDN существует два стека протоколов: стек каналов типа D и стек каналов типа В
(рис. 22.7).
Q.931
Q.921
1.430/431
7
б '1
5
Т
Сеть ISDN
! 7 ■
1-?-'
7
"в"1
■
5 .
5
1'4"1
"Я"1
3
3
2
2
1
1
Каналы
В
Канал D
п
а
Коммутация
Q.931
Q.921
1.430/431
Коммутатор
ISDN
Сигнальная
система 7
Коммутатор
ISDN
Каналы
В
Канал D
Рис. 22.7. Структура сети ISDN
Сеть каналов типа D внутри сети ISDN служит транспортной системой с коммутацией пакетов, применяемой для передачи сообщений сигнализации. Прообразом этой сети по
служила технология сетей Х.25. Для сети каналов D определены три уровня протоколов:
□ физический протокол определяется стандартом 1.430/431;
□ канальный протокол LAP-D определяется стандартом Q.921;
□ на сетевом уровне может использоваться протокол сигнализации Q.931, с помощью которого выполняется маршрутизация вызова абонента службы с коммутацией каналов.
Каналы типа В образуют сеть с коммутацией каналов, которая передает данные абонентов, то есть оцифрованный голос. В терминах модели OSI на каналах типа В в коммутаторах
780
Глава 22. Удаленный доступ сети ISDN определен только протокол физического уровня - протокол 1.430/431. Ком
мутация каналов типа В происходит по указаниям, полученным по каналу D. Когда кадры протокола Q.931 маршрутизируются коммутатором, происходит одновременная коммута
ция очередной части составного канала от исходного абонента к конечному.
Протокол LAP-D принадлежит к семейству HDLC. Протокол LAP-D обладает всеми
«родовыми чертами» этого семейства, но имеет и некоторые особенности. Адрес кадра
LAP-D состоит из двух байтов — один байт определяет код службы, которой пересылаются вложенные в кадр пакеты, а второй требуется для адресации одного из терминалов, если у пользователя к абонентскому окончанию подключено несколько терминалов. Терми
нальное устройство ISDN может поддерживать разные услуги: установление соединения по протоколу Q.931, коммутация пакетов Х.25, мониторинг сети и т. п. Протокол LAP-D обеспечивает два режима работы: с установлением соединения и без установления соеди
нения. Последний режим используется, например, для мониторинга сети.
Протокол Q.931 является сигнальным протоколом ISDN для участка пользователь-сеть, то есть протоколом типа UNI. Он переносит в своих пакетах ISDN-адрес вызываемого абонента, на основании которого и происходит настройка коммутаторов на поддержку составного канала типа В. Процедуру установления соединения по протоколу Q.931 ил
люстрирует рис. 22.8.
0 6 o a § S l^ '
А
— вь'ЗО®3
СОо« « й * -
Цапало _
-'onha^
<4:—
р а я ь в Р У ^ -
0 KOV5^-e-
-'оОЛ
о»
После того как пользователь снял тп
v
6
kv
и
т»
/
фонный аппарат ISDN формиоует n S ? Z
/ Р
Номер вызываемого абонента, теле-
тсглхт
РУет пакет вызова (set ud) и отппявлярт его по канэлу D ком-
„утаору ISDN, к которому он подключен. Этот к о м м п З о ^ щ ^ а ш Г а б о н е ™
пакетом обработки вызова, с ппиуг
.™,,. у а ор отвечает аппарату абонента гудки. Одновременно коммутатор запоминаетГГ ППаРаТ начинает генерировать длинные и передает принятое сообщение с л е д ™ ™ !
3аПР° Са На устан° вление соединения таблице, аналогичной таблицу *! У
У коммУтат°РУ. адрес которого он находит по
МаиШОУТИЗаттмм
по„лт„ гм,
П п м
Коммутируемый доступ через сеть ISDN
781этом сообщение протокола Q.931 транслируется в сообщение начального адреса (Initial
Address Message, I AM) протокола SS7 аналогичного назначения (на рисунке сообщения
SS7 не детализированы). Проходя через сеть, сообщения SS7 переводят промежуточные коммутаторы в состояние готовности к установлению соединения. Выходной коммутатор сети, к которому подключен аппарат вызываемого абонента, преобразует сообщение на
чального адреса протокола SS7 в сообщение вызова протокола Q.931, на основании кото
рого телефонный аппарат начинает звонить. Если абонент снимает трубку, то его аппарат генерирует сообщение соединения (connect), которое в обратном порядке проходит через все промежуточные коммутаторы (преобразованное, естественно, в соответствующее со
общение SS7). При обратном проходе коммутаторы устанавливают состояние соединения, коммутируя соответствующим образом каналы типа В.
Любое абонентское устройство ISDN должно поддерживать протокол Q.931, так что теле
фон ISDN намного сложнее своего аналогового коллеги. Как видно из рисунка, внутри сети сообщения Q.931 транслируются в сообщения протокола SS7, который является протоколом взаимодействия коммутатор-коммутатор (NNI), а затем снова преобразуются в сообщения Q.931 на абонентском окончании.
Использование сети ISDN для передачи данныхНесмотря на значительные отличия от аналоговых телефонных сетей, сети ISDN сегодня используются в основном так же, как
аналоговые телефонные сети, то есть как сети с ком
мутацией каналов, но только более скоростные: интерфейс BRI дает возможность устано
вить дуплексный режим обмена со скоростью 128 Кбит/с (логическое объединение двух каналов типа В), а интерфейс PRI — 2,048 Мбит/с. Кроме того, качество цифровых каналов гораздо выше, чем аналоговых. Это значит, что процент искаженных кадров оказывается гораздо ниже, а полезная скорость обмена данными существенно выше.
Обычно интерфейс BRI служит в коммуникационном оборудовании для подключения отдельных компьютеров или небольших локальных сетей домашних пользователей, а ин
терфейс PRI — для подключения сети средних размеров с помощью маршрутизатора.
Схема удаленного доступа через ISDN показана на рис. 22.9.
Подключение пользовательского оборудования к сети ISDN осуществляется в соответ
ствии со схемой, разработанной ITU-T (рис. 22.10). Оборудование делится на функцио
нальные группы, и в зависимости от группы различают несколько
контрольных точек соединения разных групп оборудования между собой.
Терминальным оборудованием 1 (ТЕ1) может быть цифровой телефон или факс-аппарат.
Контрольная тачка S соответствует точке подключения отдельного терминального устрой
ства к устройству сетевого окончания (устройство типа NT1) или концентратору пользо
вательских интерфейсов (устройству типа NT2). ТЕ1 по определению поддерживает один из пользовательских интерфейсов ISDN: BRI или PRI.
Если пользовательское терминальное оборудование ТЕ1 подключено через интерфейс BRI, то цифровое абонентское окончание выполняется по 2-проводной схеме (как и обычное окончание аналоговой телефонной сети). Для кодирования данных на участке DSL до точки подключения к сети ISDN
(контрольная точка U) в этом случае используется по
тенциальный код 2B1Q. Дуплексный режим DSL образован путем одновременной пере
дачи сигналов по одной витой паре в обоих направлениях с эхо-подавлением и вычитанием своего сигнала из суммарного. Максимальная длина абонентского окончания для этого кяпианта гогтяилярт
5.5 км
782
Глава 22. Удаленный доступ
Рис. 22.9. Удаленный доступ с использованием ISDN
NT2
Т
U
NT1
Z___
ШІЕВ
ШГІЇЇ
НК III
BRI/PRI
L b#
j w [її
DSL
РВХ
-^C^ISDN^
Терминальный
Компьютер
адаптер
Рис. 22.10. Подключение пользовательского оборудования ISDN
При использовании терминальным оборудованием ТЕ1 интерфейса PRI цифровое або
нентское окончание должно представлять собой канал Т1 или Е1, то есть 4-проводную
Коммутируемый доступ через сеть ISDN
783
линию с максимальной длиной около 1800 м. Соответственно на участке DSL до точки U применяется код HDB3 (Европа) или B8ZS (Америка).
Т е р м и н а л ь н о е о б о р у д о в а н и е 2
(ТЕ2) в отличие от ТЕ1 не поддерживает интерфейсы
BRI и PRI. Таким оборудованием может быть компьютер или маршрутизатор с последо
вательными интерфейсами, не относящимися к ISDN, например RS-232C, Х.21 или V.35.
Для подключения подобного оборудования к сети ISDN необходимо использовать тер
минальный адаптер.
Т е р м и н а л ь н ы й а д а п т е р
(Terminal Adaptor, ТА) согласует интерфейс
ТЕ2 с интерфейсом PRI или BRI. Для компьютеров терминальные адаптеры выпускаются в формате сетевых адаптеров. Контрольная точка R соответствует точке подключения терминального оборудования ТЕ2 к ТА. Тип абонентского окончания не зависит от того, работает терминальное оборудование через ТА или непосредственно.
У с т р о й с т в а с е т е в о г о о к о н ч а н и я 2
(NT2) представляют собой устройства канального или сетевого уровня, которые выполняют функции концентрации пользовательских интер
фейсов и их мультиплексирования. Например, к этому типу оборудования относятся: офисная АТС, коммутирующая несколько интерфейсов BRI, маршрутизатор, работающий в режиме коммутации пакетов (например, по каналу D), простой мультиплексор TDM, ко
торый мультиплексирует несколько низкоскоростных каналов в один канал типа В. Точка подключения оборудования типа NT2 к абонентскому сетевому окончанию (устройству
\NT1) называется контрольной точкой Г. Поскольку наличие данного типа оборудования не является обязательным (в отличие от NT1), то контрольные точки S и Т объединяются и обозначаются как контрольная течка S/Т . Физически интерфейс в точке S/Т представля
ет собой 4-проводную линию. Для интерфейса BRI в качестве метода кодирования выбран биполярный метод AMI, причем логическая единица кодируется нулевым потенциалом, а логический ноль — чередованием потенциалов противоположной полярности. Для ин
терфейса PRI используются другие коды — те же, что и для интерфейсов Т1 и Е1, то есть соответственно B8ZS и HDB3.
У с т р о й с т в а с е т е в о г о о к о н ч а н и я 1
(NT1) — это устройство физического уровня, которое согласует интерфейс BPR или PRI с цифровым абонентским Окончанием (DSL), соединяю
щим пользовательское оборудование с сетью ISDN. Фактически NT1 представляет собой устройство типа CSU, которое согласует методы кодирования, количество используемых линий и параметры электрических сигналов. Контрольная точка U соответствует точке подключения устройства NT1 к сети.
ПРИМ ЕЧА Н ИЕ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Устройство NT 1 может принадлежать оператору сети или пользователю (хотя всегда устанавливается
в помещении пользователя). В Европе принято считать устройство NT1 частью сетевого оборудо
вания, поэтому пользовательское оборудование (например, маршрутизатор с интерфейсом ISDN)
выпускается без встроенного устройства NT1. В Северной Америке принято считать устройство NT1
принадлежностью пользовательского оборудования, поэтому пользовательское оборудование часто
выпускается со встроенным устройством NT1.
Таким образом, для удаленного доступа необходимо оснастить компьютеры пользователей терминальными адаптерами, а в POP установить маршрутизатор, имеющий один или не
сколько интерфейсов PRI. В этом случае максимальная скорость доступа для отдельного пользователя будет равна скорости передачи двух каналов типа В, то есть 128 Кбит/с.
Драйверы терминальных адаптеров ISDN умеют объединять два отдельных физических
784Глава 22. Удаленный доступ канала типа В в один логический канал. Для этого служит расширение протокола РРР — многоканальный протокол РРР (RFC 1990).
Если пользователь удаленного доступа согласен ограничиться скоростью 64 Кбит/с, он может задействовать второй канал типа В своего интерфейса BRI для параллельной работы телефона ISDN, что невозможно сделать при применении аналогового коммутируемого модема.
Технология ADSLТехнология асимметричного цифрового абонентского окончания (Assymetric Digital
Subscriber Line, ADSL) была разработана для обеспечения скоростного доступа в Интер
нет массовых индивидуальных пользователей, квартиры которых оснащены обычными абонентскими телефонными окончаниями. Появление технологии ADSL можно считать революционным событием для массовых пользователей Интернета, потому что для них оно означало повышение скорости доступа в десятки раз (а то и более) без какого бы то ни было изменения кабельной проводки в квартире и доме.
Для доступа через ADSL, так же как и для аналогового коммутируемого доступа, нужны телефонные абонентские ркомчаййя и модбмы- Однако принципиальным отличием доступа через ADSL от коммутируемого доступ^ ^вляетСй то, Vro ADSL-модемы работают только в пределах абонентского окончания,/в то время как коммутируемые модемы используют возможности телефонной сети, устанавливая в ней соеданенив «из конца в конец*, которое проходит через несколько транзитных коммутаторов.Поэтому если традиционные телефонные модемы (например, V.34, V.90) должны обе
спечивать передачу данных на канале с полосой пропускания в 3100 Гц, то ADSL-модемы получают в свое распоряжение полосу порядка 1 МГц — эта величина зависит от длины кабеля, проложенного между помещением пользователя и POP, и сечения проводов этого кабеля.
Схема доступа через ADSL показана на рис. 22.11. Эта схема близка к общей схеме ис
пользования универсального абонентского окончания (см. рис. 22.2) за исключение того, что при доступе через ADSL факт
наличия телевизоров у пользователей игнорируется, а доступ для телефонов и компьютеров является совместным.
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 в стандарте ADSL 1998 года происходит со скоростью от 1,5 до 8 Мбит/с, а в канале от абонента к сети — от 16 Кбит/с до 1 Мбит/с; для телефона оставлена традиционная полоса в 4 кГц (рис. 22.12).
Для асимметрии нисходящей и восходящей скоростей полоса пропускания абонентского окончания делится между каналами также асимметрично. На рис. 22.12 показано рас
пределение полосы между каналами, при этом приведенные значения для восходящей и нисходящей полосы являются максимальными значениями, которые модем в каждом конкретном сеансе может использовать полностью или же частично.
Технология ADSL
785
ADSL-распределитель
ADSL-распределитель
ADSL-распределитель
» » *
ADSL-распределитель
/ADSL-модем
Рис. 22.11. Отличия условий работы ADSL-модемов от обычных модемов
Голос
Восходящая
в
Р
І
•"
•
полоса
ЖИМ
. -
t <■'
25 138 1104
Частота (кГц)
Рис. 22.12. Распределение полосы пропускания абонентского окончания между каналами ADSL
Неопределенность используемых полос частот объясняется тем, модем постоянно тестиру
ет качество сигнала и выбирает только те части выделенного для передачи спектра, в кото
рых соотношение сигнал/шум является приемлемым для устойчивой передачи дискретных данных. Заранее сказать, в каких частях выделенного спектра это соотношение окажется приемлемым, невозможно, так как это зависит от длины абонентского окончания, от се
чения провода, от качества витой пары в целом, от помех, которые наводятся на провода
786
Глава 22. Удаленный доступ абонентского окончания. ADSL-модемы умеют адаптироваться к качеству абонентского окончания и выбирать максимально возможную на данный момент скорость передачи данных.
В помещении клиента устанавливается распределитель, который выполняет разделение частот между ADSL-модемом и обычным аналоговым телефоном, обеспечивая их совмест
ное сосуществование.
В POP устанавливается так называемый мультиплексор доступа к цифровому абонент
скому окончанию (Digital Subscriber Line Access Multiplexer, DSLAM). Он принимает компьютерные данные, отделенные распределителями на дальнем конце абонентских окончаний от голосовых сигналов. DSLAM-мультиплексор должен иметь столько ADSL- модемов, сколько пользователей удаленного доступа обслуживает поставщик услуг с по
мощью телефонных абонентских окончаний.
После преобразования модулированных сигналов в дискретную форму DSLAM отправляет данные на IP-маршрутизатор, который также обычно находится в помещении POP. Далее данные поступают в магистраль передачи данных поставщика услуг и доставляются в со
ответствии с ІР-адресами назначения на публичный сайт Интернета или в корпоративную сеть пользователя. Отделенные распределителем голосовые сигналы передаются на теле
фонный коммутатор, который обрабатывает их так, как если бы абонентское окончание пользователя было непосредственно к нему подключено.
Широкое распространение технологий ADSL должно сопровождаться некоторой пере
стройкой работы поставщиков услуг Интернета и операторов телефонных сетей, так как их оборудование должно теперь работать совместно. Возможен также вариант, когда альтернативный оператор связи берет оптом в аренду большое количество абонентских окончаний у традиционного местного оператора или же арендует некоторое количество модемов в DSLAM.
Стандарт G.992.1 описывает работу трансиверов ADSL-модемов. Технология ADSL поддер
живает несколько вариантов кодирования информации (DMT, САР и 2B1Q). Достижения технологий xDSL во многом определяются достижениями техники кодирования, в которой за счет применения процессоров DSP удалось повысить скорость передачи данных при одновременном увеличении расстояния между модемом и оборудованием DSLAM.
За более чем десятилетнюю историю существования было принято несколько стандартов технологии ADSL, которые повысили верхний предел скорости доступа. Стандарт ITU-T
G.991.2, принятый в 1999 году, повысил максимальную скорость нисходящего потока до
12 Мбит/с, а восходящего — до 1,3 Мбит/с, стандарт ITU-T G.991.5, принятый в 2003 году и известный как ADSL2+, повысил скорость нисходящего потока до 24 Мбит/с. В послед
нем случае такой резкий скачок верхнего предела скорости произошел как за счет усо
вершенствований в технике кодирования, так и за счет расширения используемой полосы пропускания абонентского окончания до 2,2 МГц.
В 2006 году был принят стандарт ITU-T G.992.3, известный под названием VDSL2 (Very high-speed DSL2 — сверхскоростное цифровое абонентское окончание 2). Этот стандарт позволяет достигать скорости нисходящего потока до 250 Мбит/с, но только на достаточно коротких расстояниях от абонента до точки присутствия оператора, в том же случае, когда это расстояние увеличивается до 1,5 км, скорость передачи данных падает до скорости стандарта ADSL2+.
Нужно подчеркнуть, что новые высокоскоростные стандарты рассчитаны в первую очередь на высококачественные телефонные абонентские окончания; в тех же случаях, когда каче
Доступ через сети CATV
787ство проводки низкое, а расстояние до АТС — значительное, на существенное повышение скорости при применении модема нового стандарта рассчитывать не приходится.
Высокие скорости ADSL-модемов порождают для поставщиков услуг новую проблему, а именно проблему дефицита пропускной способности. Действительно, если каждый абонент доступа через ADSL будет загружать данные из Интернета с максимальной ско
ростью, например 1 Мбит/с, то при 100 абонентах поставщику услуг потребовался бы канал с пропускной способностью 100 Мбит/с, то есть Fast Ethernet, а если разрешить пользователям работать со скоростью 6 Мбит/с, то уже нужен канал ATM 622 Мбит/с или
Gigabit Ethernet. Для обеспечения необходимой скорости многие устройства DSLAM име
ют встроенный коммутатор ATM или Gigabit Ethernet. Технология ATM привлекает раз
работчиков DSLAM не только своей высокой скоростью, но и тем, что она ориентирована на соединение. При применении сети ATM на канальном уровне компьютер пользователя перед передачей данных должен обязательно установить соединение с сетью поставщика услуг. Это дает возможность контролировать доступ пользователей и учитывать время использования и объем переданных данных, если при оплате за услугу эти параметры учитываются.
Технология SDSL позволяет на одной паре абонентского окончания организовать два симметричных канала передачи данных. Канал тональной частоты в этом случае не предусматривается. 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 источнгікам информации извне. В технологии SDSL используется также голосовая часть спектрального диапазона, поэтому при работе SDSL- модема нельзя параллельно с передачей данных разговаривать по обычному телефону, как это делается при работе ADSL-модема.
Широкое применение доступа через xDSL наносит еще один удар технологии ISDN. При применении этого типа абонентских окончаний пользователь получает еще и интегри
рованное обслуживание двух сетей: телефонной и компьютерной. Но для пользователя наличие двух сетей оказывается незаметным, для него только ясно, что он может одно
временно 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 1Р-сетей.
Доступ через сети CATVКабельное телевидение является одной из телекоммуникационных услуг, для которой была создана собственная разветвленная инфраструктура абонентских окончаний. Хотя кабельное телевидение и уступает по распространенности телефонной сети, тем не менее количество коаксиальных абонентских окончаний, соединяющих дома и квартиры с точка
ми присутствия поставщиков услуг, в некоторых странах стало приближаться к количеству абонентских телефонных окончаний. Учитывая, что коаксиальный кабель обладает гораздо более широкой полосой пропускания (как минимум, 700-800 МГц), абонентское окончание
788
Глава 22. Удаленный доступ
CATV может вполне справиться с одновременной передачей телефонного, компьютерного и телевизионного трафиков.
Схема использования линий CATV в качестве универсальных окончаний для доступа в Интернет, телефонную сеть и сеть кабельного телевидения нами в общих чертах уже рассматривалась. Именно окончание CATV было выбрано в качестве примера на рис. 22.2.
Теперь мы остановимся на некоторых деталях этого вида доступа.
Отличием абонентского окончания CATV является то, что к коаксиальному кабелю по схеме монтажного ИЛИ подключаются одновременно несколько абонентов (рис. 22.13).
Это может быть несколько десятков домов или же сотен квартир многоквартирного дома.
Поэтому абонентское окончание CATV представляет собой классическую разделяемую среду, которая используется, например, в сетях Ethernet на коаксиальном кабеле.
В отсутствии кабельных модемов оборудование CATV служит для широковещательного распространения телевизионных программ до телевизионных приемников абонентов
CATV из источника информации, расположенного в точке присутствия поставщика услуг.
Для этого занимается диапазон частот от 50 до 550-868 МГц (точное значение зависит от национальной политики выделения частот). Каждой программе CATV выделяется в этом диапазоне полоса в 6 или 8 МГц, сигнал которой шифруется и может быть дешифрирован приемниками тех абонентов, которые подписались на прием определнной программы.
Для использования такого абонентского окончания в помещении каждого абонента вы
сокоскоростного доступа устанавливается распределитель и кабельный модем, а в точке присутствия — головной модем, который еще называют модемной терминальной станцией
(Cable Modem Termination Station, CMTS).
Для двунаправленной передачи компьютерных данных кабельные модемы клиентов и стан
ция CMTS занимают неиспользуемые телевизионными программами частоты. Обычно это диапазон относительно низких частот от 5 до 50 МГц, расположенный ниже частот телевизионных программ, а также диапазон высоких частот выше 550 МГц.
Диапазон низких частот используется для менее скоростного восходящего канала, а диа
пазон высоких частот — для высокоскоростного нисходящего канала. Скорость передачи
Беспроводной доступ
789данных в восходящем направлении может доходить до 10 Мбит/с, а в нисходящем — до
30-40 Мбит/с. Модемы пользователей могут взаимодействовать только со станцией
CMTS.
Так как восходящий и нисходящий каналы разделены по частотам, абонентское окончание
CATV образует две разделяемые среды.
Для нисходящего канала CMTS является единственным передатчиком информации, поэтому здесь не возникает конкуренции за доступ к среде. Станция CMTS использует нисходящий канал для передачи по нему кадров данных всем абонентам за счет адресации
Ethernet и разделения канала во времени.
Восходящий канал задействуется в режиме
множественного доступа всеми кабельными модемами, подключенными к данному абонентскому окончанию. В этой разделяемой среде CMTS играет роль
арбитра. Каждый абонентский модем начинает передачу только после того, как получит разрешение на это от головного модема по прямому каналу. Для того чтобы один абонентский модем не занимал канал надолго, CMTS назначает каждому абонентскому модему тайм-слот ограниченного размера. Тайм-слоты распределяются толь
ко между активными модемами — это позволяет расходовать ограниченную пропускную способность максимально эффективно. Для вновь подключаемых абонентских модемов предназначены специальные тайм-слоты. При включении абонентский модем использует такой тайм-слот, чтобы оповестить CMTS о своем присутствии в сети. Далее он ожидает, когда ему будет выделен тайм-слот на равных основаниях с другими модемами.
Кабельный модем абонента может иметь разъем для подключения обычного телефона, для которого также выделяется полоса в 4 МГц в нижнем диапазоне частот. В этом случае абонент получает от одного поставщика услуг доступ трех типов: телефонный, компью
терный и телевизионный.
Беспроводной доступМы уже касались особенностей беспроводной передачи данных в предыдущих главах: в главе 10 были рассмотрены общие принципы беспроводной связи, а в главе 14 — техно
логии беспроводных локальных и персональных сетей. Беспроводная передача данных в последнее время широко используется также для организации доступа, особенно в тех случаях, когда поставщик услуг по какой-то причине не может обеспечить своим клиен
там проводной доступ. Чаще всего это случается с альтернативными поставщиками услуг, которые не имеют в своем распоряжении проводных абонентских окончаний к домам кли
ентов. Другим типичным примером является организация временного высокоскоростного доступа для определенного здания, например при проведении конференции в помещении гостиницы, не оснащенном средствами проводного доступа необходимой пропускной способности.
Беспроводной доступ может быть как фиксированным, так и мобильным.
Фиксированный беспроводной доступ организуется для абонентов, компьютеры которых находятся в пределах ограниченной территории, чаще всего в пределах здания. В таком случае поставщик услуг может использовать направленную антенну и передатчик извест
ной мощности, чтобы обеспечить устойчивый прием высокочастотных сигналов в такой узкой области покрытия, как здание. Если у поставщика услуг имеется достаточно большое количество абонентов фиксированного беспроводного доступа, то он обычно задействует
790Глава 22. Удаленный доступ несколько направленных антенн, чтобы покрыть все секторы, в которых находятся его абоненты.
Для беспроводного фиксированного доступа употребляется также термин
беспроводное абонентское окончание (Wireless Local Loop, WLL). Этот термин хорошо отражает тот факт, что, несмотря на отсутствие кабелей, абоненты «привязаны» к определенной гео
графической точке, как и в случае проводного абонентского окончания.
Существуют
узкополосные и
широкополосные беспроводные абонентские окончания. Пер
вый тип не обеспечивает передачу телевизионного сигнала, а только сравнительно низ
коскоростной компьютерный трафик (64-128 Кбит/с) и телефонный сигнал. Второй тип обычно основан на системах распространения телевизионного сигнала, поэтому работает с высокочастотными диапазонами и обеспечивает все три вида доступа, причем компью
терные данные передаются обычно со скоростями в несколько сотен килобит в секунду или несколько мегабит в секунду.
К системам последнего типа относятся
многоканальная служба распределения (Multichannel Multipoint Distribution Service, MMDS) и
локальная служба распределения (Local Multipoint Distribution Service, LMDS). MMDS работает в диапазоне 2,1 ГГц, a LMDS — 30 ГГц в Америке и 40 ГГц в Европе. Обе системы обеспечивают двунаправлен
ную передачу сигналов для абонентов телевизионных, телефонных и компьютерных ус луг.
Так как система MMDS работает на существенно более низких частотах, чем LMDS, она обеспечивает гораздо более широкую область покрытия. Одна мачта с направленными ан
теннами MMDS обычно может обслуживать территорию радиусом в 50 км, в то время как радиус покрытия передатчиков LMDS обычно не превышает 5 км, а в городских условиях он может быть и того меньше. Зато LMDS может обеспечить для своих абонентов более высокие скорости доступа (до 155 Мбит/с).
Как в узкополосных, так и в широкополосных беспроводных абонентских окончаниях ис
пользуются различные методы мультиплексирования сигналов для одновременной работы своих абонентов в одном секторе направленности антенны, а также для разделения теле
визионного, телефонного и компьютерного трафиков. Обычно здесь применяется комби
нация приемов FDM и TDM. Например, для каждого типа трафика может быть выделен определенный диапазон частот в соответствии с принципами частотного мультиплексиро
вания. Затем внутри диапазона частот, выделенного для компьютерного трафика, может применяться асинхронное временное мультиплексирование с определенным алгоритмом доступа к общей среде, например с центральным арбитром. Для некоторых абонентов, ко
торым необходима гарантированная полоса пропускания, может применяться синхронное временное мультиплексирование с образованием беспроводных каналов PDH/SDH.
К сожалению, технологии WLL до сих пор во многом являются фирменными с несо
вместимыми оборудованием доступа и центральными станциями. Для устранения этого недостатка был разработан стандарт IEEE 802.16 (известный под названием WiMAX), который определяет некоторые общие принципы использования частотного диапазона, методов мультиплексирования и предоставляемые услуги. Также этот стандарт предусма
тривает применение разнообразных методов мультиплексирования, как частотного, так и временного синхронного и асинхронного, чтобы учесть интересы разных производителей оборудования WLL и обеспечить максимальную гибкость таких систем.
Технология 802.11 также может использоваться для фиксированного беспроводного доступа. Однако она применяется в этом качестве не так часто, потому что ориентиро
вана исключительно на компьютерный трафик и игнорирует особенности телефонного
Выводы
791и телевизионного трафиков, а именно — доступ с постоянной битовой скоростью. Метод доступа CDMA/CA, описываемый в 802.11, не может обеспечить требуемого уровня QoS для чувствительного к задержкам трафика. Тем не менее некоторые поставщики услуг применяют технологию 802.11 для фиксированного доступа в Интернет тех абонентов, которых удовлетворяет неопределенная пропускная способность. Эта технология также популярна для «кочевого» доступа в зонах временного пребывания абонентов, например в аэропортах или на железнодорожных вокзалах.
Беспроводной мобильный доступ в Интернет предоставляется сегодня в основном опера
торами мобильных телефонных сетей. Мобильная телефония второго поколения обеспечи
вает доступ в Интернет, используя в качестве транспорта с коммутацией пакетов протокол
GPRS (General Packet Radio Service — служба пакетной радиосвязи общего назначения), который работает в сетях D-AMPS и GSM. Однако скорость такого доступа невысока (все
го 2400-9800 Кбит/с). В мобильных сетях третьего поколения, которые только начинают разворачиваться, эта скорость должна существенно возрасти (до 2 Мбит/с).
ВыводыТермин «удаленный доступ» применяется в том случае, когда говорят о доступе домашних пользователей или сотрудников мелких филиалов предприятий к ресурсам Интернета или корпоративной сети.Существуют различные категории клиентов удаленного доступа, отличающиеся используемыми абонентскими окончаниями, наличием или отсутствием домашней локальной сети, требованиями к скорости доступа и типом ресурсов, к которым требуется обеспечить доступ (ресурсы публичного домена Интернета или корпоративной сети).Поставщик услуг обычно стремится сделать абонентское окончание универсальным, то есть способным передавать трафик трех основных терминальных устройств массового пользователя: телефона, телевизора и компьютера.Базовым сервисом удаленного доступа является режим удаленного узла, когда компьютер пользователя становится узлом локальной сети поставщика услуг или своего предприятия.Особым режимом удаленного доступа является удаленное управление, когда компьютер пользователя эмулирует терминал, подключенный к другому компьютеру. Удаленное управление позволяет пользователю получить полный контроль над другим компьютером и запускать на нем любые приложения. Это удобно для пользователя, но представляет большую потенциальную опасность для корпоративных ресурсов.Наиболее старым видом удаленного доступа является коммутируемый доступ через аналоговые окончания PSTN. С помощью обычного модема компьютер устанавливает в телефонной сети соединение с сервером удаленного доступа, подключенного к сети с коммутацией пакетов.Фиксированная полоса пропускания в 4 кГц, выделяемая пользователям телефонной сети, принципиально ограничивает скорость передачи обычных модемов. Модемы V.90 обеспечивают восходящую скорость до 33,6 Кбит/с и нисходящую скорость до 56 Кбит/с, но в последнем случае только тогда, когда все транзитные телефонные коммутаторы от клиента до сервера удаленного доступа являются цифровыми.Технология ISDN была разработана для создания универсальной сети, оказывающей, в том числе, услуги компьютерного доступа. Однако сегодня ее скорость передачи (128 Кбит/с) считается слишком низкой для доступа массовых клиентов к мультимедийной информации.Технология ADSL полностью использует полосу пропускания телефонного абонентского окончания, деля ее натри канала: дуплексный голосовой, восходящий (до 1 Мбит/с) и нисходящий (до 24 Мбит/с) компьютерные. Ограничение на полосу пропускания для абонента телефонной сети в 4 кГц не влияет 792Глава 22. Удаленный доступ
на работу ADSL-модемов, так как компьютерные данные в ближайшей точке присутствия ответвляются в сеть с коммутацией пакетов.Кабельные модемы работают на коаксиальном абонентском окончании CATV, которое является разделяемой средой для нескольких абонентов, подключенных к одному и тому же кабелю. Широкая полоса пропускания коаксиального кабеля обеспечивает восходящую скорость до 10 Мбит/с, а нисходящую — до 30-40 Мбит/с.Для фиксированного беспроводного доступа служит множество фирменных технологий, обеспечивающих доставку пользователю телефонной, телевизионной и компьютерной информации. Для предоставления разнообразных услуг такой доступ требует сочетания частотного и временнбго мультиплексирования, а также коммутации каналов и пакетов.Мобильный доступ пока существует в виде дополнительной низкоскоростной услуги по передаче данных через сотовые телефонные сети второго поколения. Стандарты сетей третьего поколения предусматривают более высокие скорости передачи данных, но их внедрение только начинается.Вопросы и задания1. Каким образом может оказывать услуги доступа поставщик услуг, который не владеет кабельными абонентскими окончаниями? Варианты ответов:
а) арендовать абонентские окончания у провайдера, которому они принадлежат;
б) заключить с провайдером, которому принадлежат абонентские окончания, договор на направление трафика пользователей в свою сеть;
в) организовать радиодоступ для клиентов.
2. Какие характеристики клиентов удаленного доступа нужно принимать во внимание при организации такого доступа?
3. Какое абонентское окончание можно назвать универсальным?
4. В режиме удаленного управления:
а) компьютер пользователя
работает как монитор удаленного компьютера;
б) невозможно обмениваться файлами с удаленным компьютером;
в) локальный и удаленный компьютеры являются равноправными.
5. Какой вид доступа используется при конфигурировании маршрутизаторов?
6. Почему скорости обычных (коммутируемых) модемов намного уступают скоростям
ADSL-модемов и кабельных модемов? Варианты ответов:
а) коммутируемый модем в отличие от ADSL-модема не поддерживает параллельную обработку кадров;
б) полоса пропускания, доступная коммутируемому модему, существенно уже;
в) коммутируемый модем использует телефонную сеть «из конца в конец», а ADSL- модем — нет.
7. К устройству какого уровня в терминах модели OSI можно отнести модем?
8. Чем отличаются требования к локальной сети провайдера, предоставляющего услуги коммутируемого доступа, от требований к локальной сети поставщика услуг доступа через ADSL? Варианты ответов:
а) локальная сеть поставщика услуг ADSL должна иметь существенно более высокую пропускную способность;
Вопросы и задания
793
б) локальная сеть поставщика услуг ADSL должна быть разбита на несколько сетей
VLAN;
в) ничем.
9. Какой метод доступа к разделяемой среде используют кабельные модемы? Варианты ответов:
а) CSMA/CD;
б) CSMA/CA;
в) централизованный доступ, управляемый арбитром.
10. Вы купили модем V.90 и связываетесь по телефонной сети со своим знакомым, который также использует модем V.90. Вы уверены, что все телефонные коммутаторы на пути между вами и вашим знакомым работают в цифровом режиме. На какой скорости вы получите соединение со своим знакомым?
11. Какую услугу ISDN целесообразно использовать, если к сети ISDN подключены с по
мощью маршрутизаторов две локальные сети, причем межсетевой трафик в течение длительного периода времени имеет интенсивность от 100 до,512 Кбит/с? Варианты ответов:
а) постоянное соединение по интерфейсу PRI;
б) коммутируемое соединение по интерфейсу BRI;
в) постоянное соединение по двум интерфейсам BRI.
12. Что необходимо изменить в настройке, если ADSL-модем работает на абонентском окончании с недопустимо высоким процентом ошибок? Варианты ответов:
а) снизить скорость передачи данных;
б) повысить скорость передачи данных;
в) увеличить полосу пропускания линии.
Скачать 22.28 Mb.