Протоколы канального уровня для выделенных линий

Выделенные каналы используются для прямой связи между собой локальных сетей или отдельных компьютеров Для передачи данных между маршрутизаторами, мостами или отдельными компьютерами с помощью выделенного канала необходимо решить, какие протоколы уровней выше физического необходимы для передачи сообщений с нужной степенью надежности и с возможностями управления потоком кадров для предотвращения переполнения соседних узлов.

Однако ни мосты, ни маршрутизаторы на выделенных каналах с протоколами канального уровня локальных сетей (Ethernet, FDDI …) не работают. Почему?

Во-первых, так как выделенная линия постоянно находится в распоряжении соединяющихся с ее помощью конечных узлов, процедура получения доступа к ней не имеет смысла. Во-вторых, в протоколах локальных сетей отсутствуют процедуры управления потоком данных и взаимной аутентификации удаленных устройств, что часто необходимо для защиты сети при удаленных соединениях. И, кроме того, существует ряд параметров, которые полезно автоматически согласовывать при удаленном взаимодействии, - например, максимальный размер поля данных (MTU), IP-адрес партнера (как для безопасности, так и для автоматического конфигурирования стека TCP/IP на удаленных одиночных компьютерах).

Вопросы для самостоятельной работы:

1. Какие возможности предоставляют каналы ISDN. Каналы В, D, H и интерфейсы BRI и PRI, их применение и скорости.

2.

Лекция 28. (+) xDSL. Кабельное ТВ (CATV)

Технологии xDSL

Сегодня многие телекоммуникационные компании разных стран мира начали активно внедрять различные варианты цифровых абонентских линий (DSL), В последнее время наибольшее внимание специалистов привлекла технология:

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line,) - асимметричной цифровой абонентской линии,

но помимо нее пользователям предложены также службы:

SDSL - симметричной цифровой абонентской линии ,

RADSL (Rate Adaptive DSL) - цифровой абонентской линии с переменной скоростью

VDSL (Very high-speed DSL) - cверхбыстрой цифровой абонентской линии

Цифровые абонентские окончания появились достаточно давно - впервые их ввели первичные сети каналов Т1/Е1, Цифровое абонентское окончание High-speed DSL (HDSL) работает по 4-проводной линии со скоростью до 1,544 или 2,048 Мбит/с. Цифровое абонентское окончание сети ISDN работает по 2-проводному окончанию со скоростью 128 Кбит/с.

Однако сегодня пользователям хотелось бы получить доступ к Internet (или к корпоративным сетям) с помощью обычного телефонного кабеля, который есть у многих пользователей.

хDSL выполняет высокоскоростную передачу данных на коротком отрезке витой пары, соединяющей абонента с ближайшей телефонной АТС. Модемы *DSL имеют полосу пропускания порядка 1 МГц (зависит от длины кабеля до АТС и сечения проводов), что гораздо больше ,чем у аналоговых модемов.. Схема работы модемов *DSL показана на рис. 1 на примере ADSL-модемов.

Рис. 1.Схема работы ADSL-модемов.

ADSL-модемы, подключаемые к обоим концам короткой линии между абонентом и АТС, образуют три канала:

· компьютер à сеть : от 16 Кбит/сдо1 Мбит/с,

· сеть à компьютер :от 1,5до6 Мбит/с

· телефонной связи, по которому передаются обычные телефонные разговоры.

Конкретная величина скорости передачи зависит от длины и качества линии. Асимметричная ( не одинаковая) скорость передачи данных вводится специально, так как поток данных из сети Internet или корпоративной сети в локальній компьютер гораздо больше, чем в обратном направлении. Например, пользователь посылает запрос на WEB-сайт Интернет – это совсем небольшой набор данных, а от сайта к клиенту перекачиваются страницы, файлы …, что составляет уже большой поток данных. Для получения асимметрии скорости полоса пропускания абонентского окончания делится между каналами также не одинаково.

У клиента устанавливается мультиплексор ADSL, а у провайдера мультиплексор доступа - ADSLAM. Мультиплексоры ADSL - ADSLAM выполняют частотное мультиплексирование 3 каналов. Каждый канал передает данные на своей частоте: голосовой подканал в 3100 Гц передает данные от телефона к АТС, а высокоскоростные каналы данных связывают компьютер клиента и маршрутизатор провайдера, который должен находиться рядом с ADSLAM.

Одно из главных преимуществ технологии ADSL по сравнению с аналоговыми модемами и протоколами ISDN и HDSL - то, что поддержка голоса никак не отражается на параллельной передаче данных по двум быстрым каналам благодаря разделению частот. Такой метод передачи гарантирует надежную работу телефонного канала даже при нарушении питания ADSL-модема. Никакие конкурирующие системы передачи данных не обеспечивают работу обычного телефонного канала столь же надежно. Хотя технологии ISDN и HDSL поддерживают режим обычной телефонной связи, для ее установления они требуют организации специального канала с пропускной способностью 64 Кбит/с.

Технологии CATV

Кроме абонентских окончаний телефонных сетей в последнее время для скоростного доступа к Internet стали применять абонентские окончания кабельного телевидения. Для этих целей уже разработан специальный вид модемов - кабельные модемы. В кабельных модемах используется имеющийся коаксиальный 75-омный телевизионный кабель ( он отличается от 50-Омного для локальных сетей). Этот кабель имеет большой диапазон частот для передачи сигналов. За счет этого организуется множество частотных каналов:

· телефонной связи, до 4 МГц, - обычные телефонные разговоры.

· компьютер à сеть : от 5 до 50 МГц , скорость до10 Мбит/с,

· телевизионные: диапазон частот от 50 до 550-868 МГц, с шагом 6-8 МГц,

· сеть à компьютер :частоты свыше 550 или 868 Мгц,скоростьдо30 Мбит/с

Абонентское окончание CATV может вполне справиться с одновременной передачей телефонного, компьютерного и телевизионного трафиков. При этом качество передаваемых сигналов очень высокое.

Хотя кабельное телевидение и уступает по распространенности телефонной сети, тем не менее количество коаксиальных абонентских окончаний, соединяющих дома и квартиры с точками присутствия поставщиков услуг, стало приближаться к количеству абонентских телефонных окончаний.

Отличием абонентского окончания CATV от ADSL является то, что к коаксиальному кабелю подключаются одновременно несколько абонентов (рис. 2). Это может быть несколько десятков домов или же сотен квартир многоквартирного дома. Поэтому абонентское окончание CATV представляет собой классическую разделяемую среду - шину, которая используется, например, в сетях Ethernet на коаксиальном кабеле.

Рис. 2. Подключение кабельных модемов к окончанию CATV

В отсутствии кабельных модемов оборудование CATV используется для широковещательного распространения телевизионных программ

Для использования передачи компьютерных данных и телевизионных в помещении каждого абонента высокоскоростного доступа устанавливается распределитель ( мультиплексор для разделения телеканалов от других) и кабельный модем ( для разделения компьютерных каналов и телефонного), а у провайдера — головной модем, который еще называют модемной терминальной станцией (Cable Modem Termination Station, CMTS).

Диапазон низких частот используется для менее скоростного восходящего канала ( от клиента к провайдеру), а диапазон высоких частот — для высокоскоростного нисходящего канала ( от провайдера к клиенту). Скорость передачи данных 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.

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, используя адресацию Ethernet и разделение канала во времени.

Восходящий канал задействуется в режиме множественного доступа всеми кабельными модемами. 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 только 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, компьютерный и телевизионный.

Высокоскоростные абонентские окончания создают для поставщиков услуг Internet дополнительную проблему - им необходимо иметь очень скоростные каналы доступа к остальной части Internet, так как 10 абонентов с трафиком по 8 Мбит/с создают общий трафик в 80 Мбит/с, который качественно можно передать только с помощью технологий SONET/SDH или АТМ. Ведущие поставщики услуг Internet, такие каналы уже имеют.

Вопросы для самостоятельной работы:

1. Какие услуги и с какими скоростями предоставляют абоненсткие линии доступа xDSL.

2.Какие услуги и с какими скоростями предоставляют абоненсткие линии доступа CATV.

Лекция 29. (+) Техника виртуальных каналов.

Ранее рассматривалось построение глобальных связей на основе выделенных или коммутируемых каналов, где основные разработки были сосредоточены на физическом и канальном уровнях. Поверх протоколов этих уровней, работали сетевые протоколы IP или IPX, которые использовались для объединения локальных сетей.

Однако для глобальных сетей таких как Х.25, frame relay или АТМ, характерна оригинальная техника маршрутизации пакетов (здесь термин «пакет» используется для обозначения пакетов Х.25, кадров frame relay и ячеек АТМ). Эта техника основана на понятии «виртуальный канал» и обеспечивает эффективную передачу долговременных устойчивых потоков данных.