Лабораторно-практическая работа №1

Лабораторно-практическая работа №1

Сравнение технологий ADSL и Ethernet

1. Цель работы

1.1 Изучить основные интерфейсы сети доступа

1.2 Освоить принципы использования интерфейсов сети доступа

2. Пояснение к работе

Одной из распространенных технологий абонентского доступа является технология ADSL. Передача данных по технологии ADSL реализуется через обычную аналоговую телефонную линию при помощи абонентского устройства — модема ADSL и мультиплексора доступа (англ. DSL Access Multiplexer, DSLAM), находящегося на той же АТС, к которой подключается телефонная линия пользователя, причём включается DSLAM до оборудования самой АТС. В результате между ними оказывается фактически простой кусок провода, без каких-либо присущих телефонной сети ограничений. DSLAM ультиплексирует множество абонентских линий DSL в одну высокоскоростную магистральную сеть. Также они обычно подключаются к сети ATM по каналам PVC (постоянный виртуальный канал англ. Permanent Virtual Circuit) с провайдерами услуг Internet и другими сетями. Стоит заметить, что два ADSL-модема не смогут соединиться друг с другом, в отличие от модемов Dial-Up. Разумеется, из-за необходимости установки оборудования на каждой АТС затраты на постройку и поддержание сети были заметно выше, чем в случае классического коммутируемого доступа, когда все модемы провайдера устанавливались на одной АТС, однако по сравнению со стоимостью других способов предоставления высокоскоростного доступа к сети Интернет технология DSL оказалась очень дешёвой.

Технология ADSL представляет собой вариант DSL, в котором доступная полоса пропускания канала распределена между исходящим и входящим трафиком несимметрично — для большинства пользователей входящий трафик значительно более существенен, чем исходящий, поэтому предоставление для него большей части полосы пропускания вполне оправдано. Обычная телефонная линия использует для передачи голоса полосу частот 0…4 кГц. Чтобы не мешать использованию телефонной сети по её прямому назначению, в ADSL нижняя граница диапазона частот находится на уровне 26 кГц. Верхняя же граница, исходя из требований к скорости передачи данных и возможностей телефонного кабеля, составляет 1,1 МГц. Эта полоса пропускания делится на две части — частоты от 26 кГц до 138 кГц отведены исходящему потоку данных, а частоты от 138 кГц до 1,1 МГц — входящему. Полоса частот от 26 кГц до 1,1 МГц была выбрана не случайно. Начиная с частоты 20кГц и выше, затухание имеет линейную зависимость от частоты.

Такое частотное разделение позволяет разговаривать по телефону не прерывая обмен данными по той же линии. Разумеется, возможны ситуации, когда либо высокочастотный сигнал ADSL-модема негативно влияет на электронику современного телефона, либо телефон из-за каких-либо особенностей своей схемотехники вносит в линию посторонний высокочастотный шум или же сильно изменяет её АЧХ в области высоких частот; для борьбы с этим в телефонную сеть непосредственно в квартире абонента устанавливается фильтр низких частот (частотный разделитель, англ. Splitter), пропускающий к обычным телефонам только низкочастотную составляющую сигнала и устраняющий возможное влияние телефонов на линию. Такие фильтры не требуют дополнительного питания, поэтому речевой канал остаётся в строю при отключённой электрической сети и в случае неисправности оборудования ADSL.

Передача к абоненту ведётся на скоростях от 1,5 до 8 Мбит/с, хотя сегодня существуют устройства, передающие данные со скоростью до 25 Мбит/с (VDSL), однако в стандарте такая скорость не определена. Скорость служебного канала может варьироваться от 15 до 640 Кбит/с. Причём каждый канал может быть разделён на несколько логических низкоскоростных каналов.

Абонентская телефонная линия, при использования её для технологии ADSL, должна обладать следующими первичными параметрами:

- Сопротивление шлейфа — не более 1000 Ом;

Сопротивление изоляции — не менее 40 Мом;

Ёмкость шлейфа — не более 300 нФ;

Ёмкостная асимметрия — не более 10 нФ, или не более 5 %.

Вторичные параметры (Затухание сигнала):

- до 20 dB — отличная линия;

- от 20 dB до 40 dB — рабочая линия;

- от 40 dB до 50 dB — возможны сбои;

- от 50 dB до 60 dB — периодически пропадает синхронизация;

- от 60 dB и выше — оборудование работать не будет.

Уровень шума:

от −65 dB до −50 dB — линия отличная;

от −51 dB до −35 dB — хорошая линия;

от −36 dB до −20 dB — работа с периодическими сбоями;

от −19 dB и выше — работа оборудования невозможна.

ADSL использует технологию FDD (частотное разделение для обеспечения дуплексной связи), которая позволяет выделить одну полосу частот для восходящего потока данных (направление от пользователя в сторону станции), а другую полосу частот - для нисходящего потока данных (от станции в сторону пользователя). Это позволяет расширить используемую полосу частот приблизительно до 1 МГц. В некоторых вариантах ADSL используется технология подавления эхо-сигналов, что позволяет еще лучше использовать доступный спектр частот, перекрывая часть диапазона, занятого нисходящим потоком данных, передачей данных в восходящем направлении. На рисунке 1 показан пример использования технологии FDD для разделения восходящего и нисходящего потоков данных и сплиттера.

Рисунок 1 - ADSL с частотным уплотнением и сплиттером.

Скорости нисходящего и восходящего потоков данных изменяются и зависят от длины абонентской телефонной линии и уровня шумов. В основном на ADSL оказывают влияние помехи на дальнем конце линии (FEXT)

На сети доступа также широко применяется технология Ethernet со стандартами на скоростях 10 и 100 Мбит/c.

Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 90-х годов прошлого века, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet, FDDI и Token ring.

В зависимости от скорости передачи данных и передающей среды существует несколько вариантов технологии и различные интерфейсы подключения. Независимо от способа передачи стек сетевого протокола и программы работают одинаково практически во всех нижеперечисленных вариантах.

Большинство Ethernet-карт и других устройств имеет поддержку нескольких скоростей передачи данных, используя автоопределение (autonegotiation) скорости и дуплексности, для достижения наилучшего соединения между двумя устройствами. Если автоопределение не срабатывает, скорость подстраивается под партнёра, и включается режим полудуплексной передачи. Например, наличие в устройстве порта Ethernet 10/100 говорит о том, что через него можно работать по технологиям 10BASE-T и 100BASE-TX, а порт Ethernet 10/100/1000 — поддерживает стандарты 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T.

10BASE5, IEEE 802.3 (называемый также «Толстый Ethernet») — первоначальная разработка технологии со скоростью передачи данных 10 Мбит/с. Следуя раннему стандарту IEEE использует коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом (RG-8), с максимальной длиной сегмента 500 метров.

10BASE2, IEEE 802.3a (называемый «Тонкий Ethernet») — используется кабель RG-58, с максимальной длиной сегмента 200 метров, компьютеры присоединялись один к другому, для подключения кабеля к сетевой карте нужен T-коннектор, а на кабеле должен быть BNC-коннектор. Требуется наличие терминаторов на каждом конце. Многие годы этот стандарт был основным для технологии Ethernet.

10BASE-T, IEEE 802.3i — для передачи данных используется 4 провода кабеля витой пары (две скрученные пары) категории-3 или категории-5. Максимальная длина сегмента 100 метров.

10BASE-FL (Fiber Link) — Улучшенная версия стандарта FOIRL. Улучшение коснулось увеличения длины сегмента до 2 км.

100BASE-T — общий термин для обозначения стандартов, использующих в качестве среды передачи данных витую пару. Длина сегмента до 100 метров.

100BASE-TX, IEEE 802.3u — развитие стандарта 10BASE-T для использования в сетях топологии "звезда". Задействована витая пара категории 5, фактически используются только две неэкранированные пары проводников, поддерживается дуплексная передача данных, расстояние до 100 м.

100BASE-T4 — стандарт, использующий витую пару категории 3. Задействованы все четыре пары проводников, передача данных идёт в полудуплексе. Практически не используется.

100BASE-SX — стандарт, использующий многомодовое оптоволокно. Максимальная длина сегмента 400 метров в полудуплексе (для гарантированного обнаружения коллизий) или 2 километра в полном дуплексе.

100BASE-FX — стандарт, использующий одномодовое оптоволокно. Максимальная длина ограничена только величиной затухания в оптоволоконном кабеле и мощностью передатчиков.

100BASE-FX WDM — стандарт, использующий одномодовое оптоволокно. Максимальная длина ограничена только величиной затухания в оптоволоконном кабеле и мощностью передатчиков. Интерфейсы бывают двух видов, отличаются длиной волны передатчика и маркируются либо цифрами (длина волны) либо одной латинской буквой A(1310) или B(1550). В паре могут работать только парные интерфейсы: с одной стороны передатчик на 1310 нм, а с другой — на 1550 нм.

Мбит/с по одной паре. Используется метод кодирования PAM5, частота основной гармоники 62,5 М Гц.

3. Задание

3.1 Ознакомиться с описанием интерфейсов сети доступа

3.2 Описать основные особенности интерфейсов сети доступа

3.3 Ответить на контрольные вопросы

4. Содержание отчета

5.1 Цель работы

5.2 Задание

5.3 Особенности сети доступа

5.3 Виды интерфейсов сети доступа

5.4 Ответы на контрольные вопросы

Контрольные вопросы:

1. Какие требования для первичных параметров линии доступа ADSL?

2. Какие требования для вторичных параметров линии доступа ADSL?

3. От чего зависят скорости нисходящего и восходящего потоков по DSL?

4. Какие существуют интерфейсы доступа Ethernet?

5. В чем отличие доступа по ADSL и Ethernet?