Выбор решений широкополосного интернета. 25.04 - Лекция. Выбор решений широкополосного доступа. Настройка. Лекция Выбор решений широкополосного доступа. Настройка подключений xdsl. Цель ознакомиться с решениями широкополосного доступа и принципами организации подключений xdsl и xsp соединения
 Скачать 199.59 Kb.
|
1 2 Лекция Выбор решений широкополосного доступа. Настройка подключений xDSL. Цель: ознакомиться с решениями широкополосного доступа и принципами организации подключений xDSL и xSP соединения Широкополосный или высокоскоростной доступ в Интернет обеспечивается с помощью ряда технологий, которые позволяют пользователям отправлять и принимать информацию в гораздо больших объемах и с гораздо более высокими скоростями, чем в случае доступа в Интернет по обычным телефонным линиям. Широкополосный доступ обеспечивает не только высокую скорость передачи данных, но и непрерывное подключение к Интернету и двустороннюю связь, то есть возможность как принимать («download»), так и передавать («upload») информацию на высоких скоростях. Широкополосный доступ, он же ШПД, формально начинается со 128 Кбит/с. Для предоставления ШПД в Интернет могут использоваться множество различных носителей и технологий передачи данных. К ним относятся кабельная связь, усовершенствованный телефонный сервис под названием «цифровая абонентская линия» (Digital Subscriber Line, DSL), спутниковая связь, оптико-волоконная связь, фиксированный беспроводный доступ и другие. В настоящее время все из вышеперечисленных технологий (кроме, пожалуй, кабельной связи) находят своё применение и активно развиваются, что обеспечиваются высоким спросом на услуги, которые становятся доступными благодаря широкополосному доступу. Остановимся подробнее на каждом из способов предоставления ШПД. Технология xDSL Технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) — это новая высокоскоростная технология, которая решает проблему пропускной способности абонентской линии ТфОП ("последней мили") — линии связи между поставщиком и потребителем услуг сетей передачи данных. Асимметричная цифровая абонентская линия (ADSL) является наиболее популярной технологией DSL. Технология ADSL представляет собой платформу для доставки широкополосных услуг, поддерживающую большой набор приложений (высокоскоростной доступ в Internet, телеконференции, виртуальные частные сети и мультимедиа), которые требуют широкой полосы пропускания. Слово "асимметричная" в названии технологии означает несимметричность потока данных в направлениях "сервер-пользователь" (downstream) и "пользователь-сервер" (upstream). ADSL позволяет установить большую скорость передачи данных в направлении от сервера к потребителю. Такой обмен наиболее эффективен при доступе к мощным информационным ресурсам сетей Internet, видео по требованию, удаленному доступу к локальной вычислительной сети центрального офиса. Такой режим работы ADSL учитывает главную особенность сети Internet, в соответствии с которой информационный поток от сети к пользователю, содержащий программы, графику, звук и видео, существенно превышает информационный поток от пользователя к сети, который обычно формируется нажатием клавиши клавиатуры или щелчком мыши. Скорость передачи данных к пользователю обычно составляет от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с. Скорость передачи данных от пользователя обычно составляет от 64 Кбит/с до 1,5 Мбит/с. В большинстве случаев пользователи посылают лишь запрос на предоставление ресурса, в ответ получая большой объем информации. На рис. 1.1 приведены схемы организации линий связи с помощью HDSL и ADSL. Как видите, на каждом конце линии HDSL используются одинаковые устройства. В случае применения модемов ADSL требуется дополнительное оборудование – сплиттеры (они представляют собой фильтры и служат для разделения каналов данных и голоса) и используемые для подключения к сетям передачи данных мультиплексоры DSLAM (Digital Subscriber Loop Access Multiplexer).  Рисунок 1.1 – Схема организации линии связи по технологии xDSL Технологии хDSL позволяют совмещать высокоскоростную передачу данных и передачу голоса по одной и той же медной паре. Существующие типы технологий хDSL различаются в основном по используемой форме модуляции и скорости передачи данных. Технологии xDSL поддерживают несколько вариантов кодирования информации: 2B1Q: Two-binary, one-quaternary, используется для IDSL и HDSL CAP: Carrierless Amplitude Phase Modulation - используется для HDSL DMT: Discrete multitone modulation, наиболее распространенный метод, известен также как OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing) В зависимости от соотношения входящей и исходящей скоростей различают симметричные и асимметричные разновидности технологии xDSL. Основными разновидностями симметричного доступа являются: IDSL, HDSL, SDSL, MDSL, MSDSL, SHDSL, HDSL2/4, VDSL. IDSL (ISDN DSL) – нестандартизованная технология передачи данных по одной медной паре со скоростью до 128 кбит/с. При реализации технологии используется метод передачи 2B1Q с эхокомпенсацией и используются те же модемы или терминальные адаптеры, что и в сетях ISDN, однако в отличие от ISDN поддерживает режим постоянного соединения с провайдером. IDSL может применяться для одновременной передачи речи и данных по одной витой паре на расстояние до 40 км. HDSL (High-bit-Rate DSL) – технология передачи потоков Т1 (1544 кбит/с) по двум витым парам (стандарт ANSI – T1.TR.28) или потоков Е1 (2048 кбит/с) по трем витым парам (стандарт ETSI – TS 101 135, рекомендация ITU-T- G.991.1). Используются методы передачи 2B1Q или QAM (QAM-8 – QAM-256). Системы передачи на базе этой технологии имеют большую длину регенерационного участка и поэтому находят широкое применение при организации и модернизации трактов Е1 и Т1, объединении сегментов ЛВС, организации выносов и т. п. SDSL (Symmetrical/single pair DSL) – вариант HDSL, рассматриваемый как самостоятельная технология, в которой используется для передачи одна витая пара. Реализуемая скорость – от 128 до 2320 кбит/c, метод передачи – 2B1Q. Технология используется, в частности, для связи ЛВС по телефонным линиям. MDSL (Moderate speed DSL) – «среднескоростной» вариант SDSL (от 384 до 1168 кбит/c). Используется код 2B1Q с адаптацией скорости передачи к условиям связи. MSDSL (Multirate Symmetrical/ Single pair DSL) – вариант SDSL со скоростью передачи от 144 до 2320 кбит/с. Используется модуляция CAP с адаптацией скорости передачи к условиям связи. SHDSL (Single-pair High-speed DSL) – стандартизованная ITU-T (Рек. G.991.2) технология передачи цифровых потоков со скоростью от 192 до 2320 кбит/с по одной витой паре. Предусмотрена возможность работы по двум витым парам со скоростью от 384 до 4640 кбит/с. Метод передачи TC-PAM обеспечивает спектральную совместимость при работе по одному кабелю оборудования SDHSL с системами ISDN, HDSL, ADSL. В технологии заложены возможности работы в магистральных сетях связи на базе транспортных технологий ATM, IP, Frame Relay. HDSL2/4 – стандартизованная ANSI (T1.TRQ.06-2001) технология передачи потока T1 по одной или двум витым парам, являющаяся аналогом SHDSL для скоростей передачи до 1.5 Мбит/с. Используемый метод передачи – TC-PAM. VDSL (Very-High Digital Subscriber Line — сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) — это практически то же самое, что и ADSL. Однако, в отличие от ADSL, VDSL может работать в асимметричном, но и в симметричном режиме. По сравнению с ADSL VDSL имеет значительно более высокую скорость передачи данных: от 13 до 52 Мбит/с, в направлении от сети к пользователю, и от 1,5 Мбит/с от пользователя к сети при работе в асимметричном режиме. Максимальная пропускная способность линии VDSL при работе в симметричном режиме составляет примерно 26 Мбит/с в каждом направлении передачи. В зависимости от требуемой пропускной способности и типа кабеля длина линии VDSL лежит в пределах от 300 метров до 1,3 км. Асимметричный доступ представлен следующими технологиями: ADSL, RADSL, UADSL, ADSL2+, VDSL. ADSL (Asymmetrical DSL) –технология передачи цифровых потоков (ITU-T – Рек. G.992.1, ANSI – T1.413, ETSI – TS 101 388) со скоростями не менее 6.144 Мбит/с в сторону пользователя и 640 кбит/с в обратном направлении на расстояние до 2.7 км. Использование метода передачи DMT позволяет обеспечить одновременную высокоскоростную передачу данных и речевых сигналов по одной витой паре. Оборудование ADSL-доступа подключается к транспортным сетям по технологиям SDH и ATM. RADSL (Rate Adaptive DSL) – нестандартизованный в ITU-T вариант ADSL, позволяющий изменять скорость передачи в линии по желанию оператора либо по такому критерию, как качество линии. В настоящее время адаптация скорости передачи к параметрам линии реализуется во всем выпускаемом ADSL-оборудовании. G.Lite, UADSL (Universal ADSL) – технология передачи цифровых потоков (ITU-T – Рек. G.992.2) по обычной медной паре со скоростями не более 1.536 Мбит/с в сторону пользователя и 512 кбит/с в обратном направлении на расстояние до 3.5 км. Используется метод передачи DMT. Технология разработана для организации доступа в Интернет по витой паре как альтернатива дорогостоящему ADSL-доступу. ADSL2 – технология передачи (G.992.3) по медной паре со скоростями не менее 8 Мбит/с в сторону пользователя и 800 кбит/с в обратном направлении. Планируется, что скорость передачи в оборудовании ADSL2 будет достигать 12Мбит/с на расстоянии до 1.5 км, а при использовании технологии инверсного мультиплексирования для ATM IMA скорость потока, направленного в сторону абонента по 4 витым парам, сможет достигать 40 Мбит/с. ADSL2+ (G.992.5). Увеличенная полоса используемых частот (до 2.2 МГц) позволит передавать данные со скоростью до 25 Мбит/с на расстояние около 1 км. VDSL – технология передачи по медной паре со скоростью до 52 Мбит/с в сторону пользователя на расстояние до 300 м. В последнее время получает технология Ethernet-over-VDSL (EoV). В настоящее время наблюдается рост популярности услуг симметричного доступа. Наилучшие перспективы имеет стандартизованная в 2001 г. в ITU-T технология SHDSL, намного превосходящая по техническим параметрам другие симметричные xDSL-технологии. В оборудовании ADSL-доступа пропускная способность используется в настоящее время далеко не полностью. Это можно объяснить отсутствием массового спроса на услугу «видео по запросу» VoD (Video-on-Demand), а для организации качественного доступа в Интернет существующих скоростей оказывается пока вполне достаточно. Технологии кабельного телевидения Сети кабельного телевидения получили широкое распространение в США. Именно там появилась идея интерактивного ТВ, то есть телевещания с обратной связью или обратным каналом. Дело в том, что коаксиальный кабель, так же как общая шина, пропускает электромагнитные волны в обоих направлениях одинаково хорошо. Если разделить весь спектр полосы пропускания кабеля на прямые и обратные каналы, то потребуется модернизация лишь активного оборудования, то есть магистральных усилителей и кабельных модемов, преобразующих абонентский трафик передачи данных в соответствующий канал вещания от абонента к центральной станции кабельного телевидения и обратно. Спецификация IEEE 802.3b определяла требования к компонентам вычислительной сети, которая была построена по принципу CSMA/CD и использовала в качестве среды передачи данных телевизионный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом. Использование алгоритма частотного уплотнения в спецификации 10 Broad 36 обеспечивает передачу информационного сигнала со скоростью 10 Мбит/с. При этом узлы сети могут быть разнесены на значительно большее расстояние (максимальная длина сегмента 1800 м, максимальный размер сети из конца в конец 3600 м), чем в обычном Ethernet. Применение технологии 10 Broad 36 обеспечивало ощутимые преимущества за счет использования существующих коммуникаций и увеличения дальности информационного взаимодействия с широкой полосой пропускания. С появлением и широким внедрением оптоволоконных сетевых инфраструктур эти преимущества были нивелированы. Кабельные модемы обеспечивают высокоскоростной доступ к Internet по сетям кабельного телевидения (рис. 1.2). Применение подобных модемов ориентировано прежде всего на домашних пользователей, поскольку в большинстве жилых кварталов уже проложены кабельные коммуникации.  Рисунок 1.2 – Схема организации кабельного ШПД Существует два типа кабельных модемов, сильно отличающихся друг от друга. Первый – это HFC-модемы для гибридных сетей (Hybrid Fiber-Coax). Такие сети состоят из волоконно-оптических и коаксиальных участков кабельной инфраструктуры. HFC-модемы обеспечивают двухстороннюю связь на HFC-линиях. Второй – модемы старого типа с односторонней связью, работающие на традиционных коаксиальных телевизионных линиях и установленные у более чем 50 млн. абонентов в США. Пропускная способность типичных HFC-модемов составляет: от 3 до 30 Мбит/с (при приеме); от 128 Кбит/с до 10 Мбит/с (при отправке данных). Как правило, при приеме это значение составляет порядка 4 Мбит/с. Поскольку в пакет услуг, предоставляемых местными кабельными компаниями, как правило, входит поставка модема, особых проблем относительно их совместимости фактически не возникает. Однако в ближайшие несколько лет этот вопрос может встать более остро, вследствие возможного приобретения и применения кабельных модемов других моделей; поэтому сейчас ведутся разработки унифицированного стандарта. Распространению подобных систем доступа в России мешает неразвитость инфраструктуры кабельных сетей и практически полное отсутствие в них поддержки каналов обратной передачи. Пропускная способность сети КТВ определяется пропускной способностью ее элементов, как активных, так и пассивных, и, прежде всего, средой доставки, то есть кабельной инфраструктурой. Современный коаксиальный кабель имеет полосу пропускания порядка 1 ГГц. В России принята телевизионная частотная сетка с выделением полосы 8 МГц на каждый телевизионный канал. Под традиционное аналоговое телевидение отводятся частоты в диапазоне 50...550 МГц. Спектр от 550 до 862 МГц может использоваться для передачи мультимедиа-трафика мультисервисных сетей (видео и речевая телефония, видео по расписанию VNOD и видео по требованию VOD, широкополосный доступ в Интернет). Каждый ТВ-канал соответствует примерно информационному потоку в 10 Мбит/с, что соизмеримо со скоростями LAN. Поэтому, установка на центральной станции КТВ-шлюза в сеть передачи данных для доступа к xSP позволяет говорить о возможности предоставления услуг широкополосного доступа. Однако, ресурс кабельной инфраструктуры существенно меньше любого устройства ADSL-доступа по медным проводам, потолок пропускной способности которого по каждому порту достигает 8 Мбит/с, а число портов в каждом из узлов варьируется от 120 (что все равно больше 80 каналов) до нескольких тысяч. В случае сети КТВ число подобных портов не превосходит 80 на всю сеть. Однако, Internet-трафик не нуждается в столь высоких скоростях и потребность в доступе к Internet ресурсам вполне удовлетворяется на скоростях от 32 до 128 Кбит/с, что позволяет более рачительно использовать полосу пропускания и обслужить большее число абонентов. С точки зрения мультисервисности сеть КТВ технически позволяет предложить любую услугу широкополосного доступа, но в силу ограниченности ресурса довольно ограниченному кругу лиц. Мировая практика показывает, что мультисервисность обычно привносится в сети КТВ операторами уже имеющими развитую инфраструктуру, а не строящими сети КТВ с «нуля». Мультисервисность сети, с помощью других технологий, может быть реализована значительно дешевле. При этом услуги, предоставляемые в сетях КТВ, терминируются с помощью телеприставок (Set Top Box), аналогичных спутниковому ресиверу или видеомагнитофону, но включаемых в сети передачи данных по вито-парному соединению. Можно обозначить основные технологии кабельного телевидения. DOCSIS 1.0. Создан для сетей КТВ США. Он определяет физический и MAC-уровни, уровень управления для кабельных модемов и головных станций, принципы обеспечения сетевой безопасности и качества обслуживания. Для организации восходящего канала используется диапазон 5 – 42 МГц. Метод доступа к восходящему каналу – TDMA, методы модуляции – QPSK и QAM16, скорость передачи – до 1 Мбит/с. Для защиты информации используется стандарт цифрового шифрования DES с длиной ключа 40 бит. Модель обеспечения качества обслуживания основана на классах обслуживания QoS. Нисходящий канал с полосой частот 6 МГц с полосой частот 6 МГц (Рек. ITU-T J.83.B) может быть организован в диапазоне частот 88 – 860 МГц. Методы модуляции в нисходящем канале – QAM64 и QAM256, скорости передачи соответственно 30,34 и 42,88 Мбит/с. DOCSIS 1.1. Создан в 1999 г. Скорость передачи в восходящем канале увеличена до 5 Мбит/с, улучшена эффективность использования пропускной способности восходящего канала за счет введения механизмов фрагментации пакетов и подавления заголовков, повышена сетевая безопасность благодаря введению аутентификации кабельных модемов. DOCSIS 2.0. Опубликован в 2002 г. Пропускная способность восходящего канала увеличена до 30.72 Мбит/с при ширине полосы частот до 6.4 МГц. В качестве метода доступа к обратному каналу используются варианты TDMA – Advanced TDMA (A-TDMA) или Synchronous CDMA (S-CDMA). В восходящем канале дополнительно используются методы модуляции QAM8, QAM32, QAM64, а также QAM128 с решетчатым кодированием (trellis-coded – TCM). Euro-DOCSIS. Эта спецификация представляет собой вариант американского стандарта DOCSIS, адаптированный к европейским кабельным сетям. Для организации восходящего канала выделен диапазон 5 – 65 МГц, для нисходящего канала – 108 – 862 МГц. Полоса частот в нисходящем канале – 8 Мгц (Рек. ITU-T J.83-A). Методы модуляции в нисходящем канале – QAM64 и QAM256, скорости передачи соответственно около 37 и 52 Мбит/с. Рек. J.112. В 1998 г. версия DOCSIS 1.0 была принята ITU-T в качестве международного стандарта J.112. Расширения этого стандарта изложены в опубликованных позднее приложениях A, B и C. 1 2 |