Опубликован: 03.05.2012 | Доступ: свободный | Студентов: 2527 / 414 | Оценка: 4.39 / 4.14 | Длительность: 19:41:00
Лекция 6:

Технология Ethernet и кабельные сети

< Лекция 5 || Лекция 6: 12345 || Лекция 7 >

Характеристики кабельной сети

В настоящее время коаксиальный кабель имеет достаточно большую ширину спектра - в сотни мегагерц. Каналы вещательного телевидения, имеющие полосу 6 МГЦ, в США размешаются в пределах от 54 МГЦ до 216 МГЦ для каналов с номерами 2 – 13 (отдельные полосы 54-72, 76-88, 174-216 МГЦ) и от470 МГЦ до 812 МГЦ для каналов с номерами 14 -70. Сегодня, в пределах ширины полосы частот 6 МГЦ, используя систему MPEG со сжатием информации, абонентское телевидение, может передать до 10 каналов цифрового видео. При полной используемой ширины полосы частот приблизительно в полосе 550 МГЦ возможно разместить до 1000 каналов телевидения. Типичное американское распределение частот в кабельной системе показано в Таблице 6.4 .

Таблица 6.4. Распределение частот в кабельной системе
Частотный диапазон(МГц) Направление Примеры использования
От 5 до 42 Вверх Обратный путь для передачи данных, сигналов сетевого управления согласно стандарту передачи по телевизионному кабелю (Data over Cable System Interface Specification - DOCSIS)
От 54 до 350 Вниз Широкополосное аналоговое телевидение и передача данных по стандарту DOCSIS (ширина полосы регулируется под каждого оператора)
От 350 до 750 Вниз Широкополосное цифровое телевидение и передача данных по стандарту DOCSIS (ширина полосы регулируется под каждого оператора)
От750 до 1000 Вверх В перспективе обратный путь для передачи данных, сигналов сетевого управления согласно стандарту DOCSIS

Недавно кабельная промышленность начала выпуск нового коаксиального кабеля – кабеля, с четырехслойной оболочкой. Кабель, соответствующий требованиям широкополосной связи – RG6. Содержит проводник, диэлектрик, экран из фольги, внутренний экран-оплетку и наружную оболочку. Он обеспечивает высокую пропускную способность. Различные разновидности этого кабеля рассчитаны на частотный диапазон 1 ГГц (1000 МГЦ), 2.2 ГГц (2200 МГЦ), и 3 ГГц (3000 МГЦ). Такой кабель имеет небольшое затухание и уровень шумов. Он также позволяет прокладку под водой.

Оптический кабель улучшает большую часть кабельной сети между оператором и абонентом, увеличивая пропускную способность, надежность, и множество сервисов. HFC системы - в значительной степени улучшают условия организации распределения типа "точка – многоточие". Оптическая сеть с использованием разделения на основе длины волны (DWDM –Dense Wavelength Distribution Division Multiplexing) позволяет операторам сегментировать HFC системы в более логичную систему, что улучшает безопасность, и предлагать более высокую ширину полосы частот каждому пользователю.

Обслуживание потока "вверх"

Данные потока "пользователь-сеть" (вверх), в настоящее время для уменьшенных требований ширины полосы частот, помещены в окно 2 МГц, в частотной полосе 5 - 42 МГц. Поскольку в направлении потока "пользователь сеть" более узкая ширина полосы частот, то используется для передачи технология TDM. Это разделение по времени хорошо работает для очень коротких команд, запросов, и передачи адресов, что составляет большую часть потока "пользователь сеть" для большинства пользователей к CMTS при связи с Интернет.

CMTS обычно поддерживает зону до 1000 Интернет кабельных модемов с шириной канала 6 МГЦ. Один канал на 6 МГЦ может обеспечить, в зависимости от типа модуляции, пропускную способность приблизительно 30 мгбит/с (QAM-64 модуляция) 40 мгбит/с (QAM-256 модуляция). Эта пропускная способность может быть разделена между соседними абонентами и может изменять рабочие характеристики, в зависимости от поведения других абонентов, работающих в режиме "онлайн". Хорошее свойство кабельной системы, что поставщик кабеля может образовать новый канал, разделяя старые каналы. Этим он может решить возникающую конкретную проблему изменения рабочих характеристик. Большинство поставщиков кабеля регулярно контролирует рабочие характеристики и добавляет другой канал, когда пользователь достигает некоторого порога нагрузки.

Кабельные стандарты.

Связь абонентов кабельной сети с системой кабельных модемов определяется стандартом Спецификации Интерфейса Передачи Данных по ТВ кабелю (DOCSIS -Data over Cable Service Interface Specification). Этот стандарт предназначен для передачи и обслуживания, систем кабельных операторов, таких как сеть, применяющая кабельные модемы, в доме или офисе, чтобы поддержать двунаправленную передачу данных через кабельную сеть. Стандарт DOCSIS был принят в 1999 году.

Сеть по стандарту DOCSIS - это широкополосная кабельная сеть, предназначенная для передачи данных и речи. Кабельные операторы могут применяющие DOCSIS, сопрягаются с опто - коаксиальными сетями на основе стандартов HFC на основе центров кабельных модемов, что понизить затраты на предоставление услуг передачи речи (VoIP) или для комплексных услуг, связанных передачей голоса, данных, и услуг кабельного телевидения абонентам. При этом мультиоператоры могут отделить себя от поставщиков телесвязи, и могут эффективно конкурировать с телефонными компаниями или поставщиками спутникового телевидения. В настоящее время известны следующие стандарты:

  • DOCSIS 1.0
  • DOCSIS 1.1
  • DOCSIS 2.0
  • DOCSIS 3.0
  • Euro DOCSIS

Характеристики, определяемые стандартами DOCSIS 1.x и DOCSIS 2.0 приведены в табл.6.5. Поскольку усовершенствования стандарта от DOCSIS 1.x к DOCSIS 2.0 касались только направления вверх (upstream), в таблице приведены характеристики этого направления.

Таблица 6.5. Основные характеристики стандартов DOCSIS 1.x и DOCSIS 2.0 (направление "вверх")
Свойства DOCSIS 1.x DOCSIS 2.0
A-TDMA S-СDMA
Техника мультиплексирования Доступ с частотным разделением (FDMA)/ доступ с временным разделением (TDMA) FDMA/ TDMA TDMA/S-CDMA
Символьная скорость(ксим/сек) 160, 32, 640, 1280, 2560 160, 32, 640, 1280, 2560, 5120 1280, 2560, 5120
Тип модуляции Квадратурно-фазовая манипуляция (QPSK) 16 -QAM QPSK,8-QAM,16-QAM,32-QAM,64-QAM QPSK, 8-QAM, 16-QAM,32-QAM, 64-QAM, 128 –QAM (модуляция с решетчатым кодированием – TCM)
Спектральная эффективность (бит/сим) 2 или 4 2 до 6 1 до 6
Система упреждающей коррекции ошибок (FEC) RС (R=1 до 10)* RС (R=1 до 16)* RС (R=1 до 16)*
Эквалайзер 8 полосный 24- полосный 24- полосный
Перемежение блоков Нет Есть Нет
Битовая скорость (Мбит/c) 0,32 до 10,24 0,32 до 10,24 2,56 до 30,72

( (RC – код Рида –Соломона, R – число исправляемых битов)

Можно заметить, что в таблице 6.5 для DOCSIS 1x приводится один вариант сети связи, а для DOCSIS 2.0 два варианта A - TDMA (Advanced Time Division Multiplexing Access) и радио вариант S-CDMA (вариант системы множественного доступа с кодовым разделением). A-TDMA представляет собой обычный вариант временного разделения, когда каждый канал от модема образуется путем выделения временного слота. Усовершенствование по сравнению с DOCSIS 1x состоит в том, что в нем предусмотрена скорость формирование канала вдвое большего канала шириной 6,4 МГц, и дополнительно разрешается применение способов квадратурной модуляции (8-QAM, 32- QAM и 64 - QAM). При этом 64- QAM является обязательной, а 8-QAM, 32- QAM применяются для регулировки скоростей.

Для устранения ошибок используется код Рида – Соломона в DOCSIS 1x с длиной контрольного блока 10 байт, а в DOCSIS 2.0 16 байт (см. раздел 4.9). DOCSIS 1.1 включает в себя следующие услуги:

  • (Безопасность - DOCSIS 1.1 обеспечивает основные механизмы безопасности, которые позволяют индивидуальному пользователю сохранять информационную безопасность в рамках общего кабельной сети. Меры безопасности предоставляют ключи шифрования, которые защищают информацию между оконечным оборудованием CMTS и абонентским кабельным модемом. Также добавляются механизмы охраны и фильтрации, чтобы смягчить риск атак при рассылке широковещательных сообщений на абонентских кабельных модемах и опознавать зарегистрированных пользователей кабельной системы.
  • Соглашения об Уровне обслуживания – Это механизмы, которые часто требуются деловым пользователям. Соглашение о качестве обслуживания фиксирует коэффициент качества обслуживания и гарантируют пользователю необходимую ширину полосы частот, а также применение различных приоритетов между данными, видео, или речевым приложениями. Соглашение может также поддержать мультимедийные игры и видео услуги, конференц-связь при асимметричной доставке.
  • Качественная междугородняя голосовая связь VoIP - это способность поставлять междугородние VoIP услуги при наличии перегрузки и гарантии качества обслуживания.
  • Групповая рассылка IP - групповая рассылка IP обеспечивает поддержку в реальном масштабе времени потока видео IP.

В DOCSIS 2.0 для уменьшения числа ошибок применяется перемежение - "интерливинг".

Для борьбы с искажениями при распространении применяются выравниватели - эквалайзеры. При этом в DOCSIS 1x применяется 8-ми полосный выравниватель, в DOCSIS 2.0 24-х полосный. Представленные в таблице данные показывают, что режиме временного доступа TDMA предлагается максимальная скорость от 0, 32 до 10, 24 мбит / с. При использовании кодового доступа максимальная скорость возрастает от 2,56 до 30,72 Мбит/с.

Как мы знаем, режим TDMA предоставляет пользователям доступ в определенных временных слотах, а режим CDMA в определенных кодовых расширениях. Режим FDMA дает возможность формирования каналов в соответствии с частотным диапазоном.

Стандарты кабельного модема появились в Европе в виде стандарта Euro-DOCSIS , по существу повторяющего DOCSIS 1.0 и ссылающегося на этот стандарт. Главное различие стандартом между DOCSIS, 1.0 и Euro-DOCSIS - это то, что Европа использует полосы пропускания в канал 8 МГЦ в противоположность Североамериканскому стандарту, использующему 6 МГц.

DOCSIS 2.0 основывается на DOCSIS, 1.1 способности и эффективно применяет последние достижения цифровой модуляции для увеличения ширины полосы частот потока "пользователь сеть". Он повышает пропускную способность три раза по сравнению с DOCSIS 1.1 и в шесть раз по сравнению DOCSIS 1.0. Это стандарт позволяет достичь двусторонней скорости передачи более 30 Мбит/c в обоих направлениях.

Увеличение пропускной способности потока "пользователь сеть (направление "вверх") долго было мечтой о кабельных системных операторов (MSO). Большая пропускная способность потока "пользователь сеть" (направление "вверх") делает возможным, предоставление дополнительных услуг предприятиям и рынку мелкого бизнеса. Требования для большой двусторонней производительности нужны для организации таких приложений, как VoIP, видеоконференция, одно-ранговой децентрализованной сети (per-to-per) организацией сети, и игры.

DOCSIS 3.0. позволяет "связывать" несколько физических каналов в один логический. Пакеты, принадлежащие одной службе могут рассылаться по всем объединенным физическим каналам.. При этом скорость передачи возрастает до 120 Мбит/с (или 160 мбит/c для EuroDOCSIS).

Стандарт также указывает на возможность применения современной системы шифрования AES. [ 40 ] .

В нем определена групповая рассылка информации, поддержка назначенного качества связи и другие службы.

Packet Cable

PacketCable – совокупность стандартов для сетей кабельных модемов. Они разработаны по инициативе Лаборатории CableLabs. Цель этих соглашений развить архитектуру сети для доставки двухсторонних мультимедийных услуг в реальном масштабе времени из "конца в конец", основанных на протоколах IP. Packet Cable использует механизмы DOCSIS 1.1, но расширяет их за счет ряда протоколов, используемых за пределами кабельной сети, например, в Интернете или телефонной сети общего пользования. Реальный масштаб времени предполагает услуги: VoIP, поток видео, и групповые рассылки IP. Эти функции включают обслуживание абонентских устройств, сигнализацию, администрирование телефонных потоков, обеспечение взаимодействия с телефонной сетью общего пользования, поддержку биллинга, услуг передачи сообщений, безопасности, QoS и многое другое.

Особое внимание уделяется в PacketCable услугам VoIP . В этих стандартах центральное место занимает обеспечение "тройной услуги"(triple play) - видео, данных, и речевого обслуживания. Несмотря на то, что спецификация PacketCable multimedia разработана на базе PacketCable 1.x, для организации мультимедийных сетей не обязательно повторять всю архитектуру, необходимую для передачи VoIP. Операторы могут внедрить только телефонию или только мультимедиа, или же в одной сети могут сосуществовать оба режима. PacketCable базируется на основе систем кабельной сети DOCSIS 1 .1-и для DOCSIS 2.0. пакет спецификаций. PacketCable позволяет создать законченные решения для передачи трафика, который отправляется из кабельной сети или принимается в ней. Его использование упрощает задачу предоставления мультимедийных услуг через инфраструктуру, в состав которой входят разноплановые сети.

Составляющие сети PacketCable

Часть компонентов сети PacketCable входит в состав базовой сети DOCSIS 1.1. Другую часть составляют дополнительные компоненты, позволяющие сформировать целостную инфраструктуру установки соединений. Когда возможно, в PacketCable применяются уже существующие протоколы.

СетьPacketCable

Рис. 6.20. СетьPacketCable

Сеть включает следующие компоненты ( рис. 6.19):

  • Кабельный модем стандарта DOCSIS 1.1/2.0. Эти стандарты поддерживают QoS динамических потоков DQOS, необходимую для работы Packet Cable.
  • CMTS стандарта DOCSIS 1.1/2.0
  • Оконечный мультимедийный адаптер MTA multimedia terminal adapter) — абонентское устройство, подключаемое к телефону или другому оконечному устройству сети PacketCable. Спецификация определяет два типа MTA — интегрированный с кабельным модемом или отдельный. Последний подключается к кабельной сети с помощью кабельного модема DOCSIS 1.1(2.0).
  • Сервер администрирования соединений CMS (Call Management Server) — головной сервер, обеспечивающий формирование сигнализации, позволяющей абонентским MTA устанавливать связь между собой. CMS использует протокол NCS (Network-based call signalling), который обеспечивает идентификацию и авторизацию MTA, маршрутизацию потока и поддерживает некоторые особые функции типа трехстороннего соединения. В зависимости от размера и сложности, сеть Packet Cable может включать несколько CMS серверов.
  • Шлюзовой контролер (GC- Gate Controller) — центральный сервер, управляющий работой входных шлюзов сети PacketCable. Он проверяет, имеет ли абонентский адаптер право на использование требуемых сетевых ресурсов, после чего отдает CMTS команду сформировать шлюзы для прохождения услуги. GC ответствен также за координацию работы двух комплектов шлюзов формируемых для установки. Шлюзовой контроллер может быть реализован на том же сервере, что и сервер администрирования соединений. Cеть PacketCable может включать несколько GC, но определенным соединением всегда управляет только один сервер.
  • Сервер фиксации соединений (RKS — Record keeping server) — сервер, предназначенный для сбора информации о соединениях и расположенный между сетью Packet Cable и серверами обработки информации о соединениях, в первую очередь биллинговым сервером. Для сбора необходимой информации у CMTS и других серверов PacketCable RKS использует протокол RADIUS (Remote Authentication Dial-Up User Service). Архитектурные особенности PacketCable могут быть отражены следующими свойствами:
  • Такое же или лучшее качество речи, чем в коммутируемой телефонной сети общего пользования (PSTN)- путем применения соответствующего кодирования высокого качества, и одновременно уменьшение задержки и фазовых дрожаний. Модель DQoS, обеспечивает резервирование пропускной полосы в магистрали и обеих конечных точках только на время соединения. По его окончании ресурсы сразу освобождаются для других услуг.

    PacketCable позволяет кабельным операторам предоставлять не только передачу данных и мультимедийные услуги в реальном масштабе времени, согласуя их передачу по всей задействованной инфраструктуре. Эти услуги могут охватывать базовые функции телефонии, включать ее расширенные возможности или предусматривать широкий спектр мультимедийных услуг. Широкое распространение IP в качестве стандартного транспортного механизма в сетях передачи данных создает условия для реализации современных Интернет-приложений, таких как мультимедийная электронная почта, чаты в реальном времени, потоковые медиауслуги (включая музыку и видео) и видеоконференции. PacketCable позволяет кабельным операторам реализовать сетевую архитектуру для быстрой и экономичной доставки этих услуг, сильно расширив функциональные возможности своей сети.

    В дополнение качеству речи, другое ключевое требование обеспечение для потребителя всех функциональных возможностей Коммутируемой Телефонной Сети Общего Пользования (PSTN). Это также требует предоставления надежности и избыточности сетевых компонентов, чтобы получить коэффициент готовности сети не менее 0,99999.

  • Система сигнализации Сигнализации процесса установления вызова -Packet Cable – должна быть такая, чтобы поддержать установление вызовов между кабельной сетью и Коммутируемой Телефонной Сетью Общего Пользования (PSTN) при местных, междугородних и международных вызовах, должна обеспечивать и дополнительные виды обслуживания, такие как, например, ждущий вызов и запрос номера, вызывающего абонента.
  • Распределенное Качество обслуживания - PacketCable включает стандарты распределения Качества обслуживания при обращении к сети, приоритетных абонентов, для которых можно будет изменять качество обслуживания в процессе обслуживания вызова, например, службы спасения, справочные службы. Одной из важнейших функциональных особенностей сети PacketCable является динамическое обеспечение требуемого качества услуг (DQoS). Эта функция аналогична DQoS, поддерживаемому DOCSIS 1.1, с тем исключением, что DOCSIS 1.1 позволяет использовать DQOS для авторизации и прохождения услуги в кабельной сети, но не резервирует ресурсы для ее передачи по всей инфраструктуре. Расширение действия DQOS на все каналы прохождения услуги позволяет гарантировать доставку услуги с требуемым качеством и препятствует ее несанкционированному использованию другими лицами.
  • Системы наблюдения и обслуживания – при связи с Коммутируемой Телефонной Сети Общего Пользования (PSTN) функциональные возможности включают системы, способные к наблюдению и управлению потенциально миллионами Серверов Управления Вызовом вызова абонентов (CMS - Call Management Server), Мультимедийными Оконечными согласующими устройствами (адаптерами – MTA- Multimedia Terminal Adapter), Управляющими устройствами шлюзов (MGC – Media Gateway Controller), и приемо-передающими управляющими устройствами (Signaling Controller) для связи с Коммутируемой Телефонной Сетью Общего Пользования (PSTN). Для эффективной работы PacketCable требуются операционные системы и управление сетью такие как, например, - также ключ, так что множество управляющих систем и систем учета нагрузки оплаты.
  • Безопасность и регулирующее наблюдение - эти меры требуются такие же или более серьезные меры, чем для сети общего пользования. Архитектура PacketCable позволяет реализовать требования акта CALEA (Сommunucations Assistance for Law Act) о предоставлении телекоммуникационных транспортных структур для помощи правоохранительным организациям в проведении розыскных работ, санкционированных судом.

PacketCable позволяет предоставлять им информацию двух типов:

  • Идентификационные сведения: сеть может предоставить идентификационые сведения о входящих и исходящих соединениях интересующей точки.
  • Содержание: сеть может предоставить сведения о содержании информации, переданной во время соединения, иначе говоря, полную запись разговора.

Так как сеть PacketCable работает поверх DOCSIS 1.1, на нее распространяются все механизмы безопасности, предусмотренные DOCSIS 1.1. Кроме того, спецификации PacketCable регламентируют использование современного протокола шифровки AES (Advanced Encryption Standard), который в конце 2001-го года был принят в США качестве стандарта для защиты коммерческих услуг, предоставляемых в частных сетях. Степень защиты информации, предусмотренная спецификацией PacketCable, аналогична реализуемой в телефонных сетях общего пользования. спецификацией PacketCable, аналогична реализуемой в телефонных сетях общего пользования.

Притом что DOCSIS в гибридной сети и сети PacketCable предоставляют многофункциональные услуги. Операторы кабельной сети могут предложить услуги IP по стоимости меньшей, по сравнению с общедоступной сетью PSTN, с добавлением новых услуг.

Пример оборудования CMTS - System CISCO uBR10012. Это серия маршрутизаторов CMTS, которая поддерживает спецификации DOCSIS 1.1, Евро DOCSIS 1.1, и PacketCable 1.0. Полностью нагруженный, блок содержит 12 слотов. Он рассчитан на поддержку свыше 44 000 пользователей. Он использует 8 плат линейного комплекта, с резервными процессорами через два слота и резервной синхронизацией платы управления тактовыми генераторами. Есть четыре быстродействующих WAN порта для к сети IP и внешние сетевые подключения, а также поддержка динамической транспортировке пакетов OC 48 соединений потока "пользователь сеть". Две из этих систем вписываются в Telco семифутовую стойку. Основной офис концентратора мог бы иметь один или более CMTS в зависимости от намерений оператора.

Packet Cable использует механизмы DOCSIS 1.1, но расширяет их за счет ряда протоколов, используемых за пределами кабельной сети, например, в Интернете или телефонной сети общего пользования.

[Спецификации Packet Cable и её задачи в сетях DOCSIS 1]

На сегодняшний день выпущено 4 комплекта спецификаций PacketCable — 1.0, 1.1, 1.2 и PacketCable multimedia.

Спецификации PacketCable 1.х охватывают практически все аспекты доставки услуг бытовой телефонии с использованием техники VoIP. Эти функции включают обслуживание абонентских устройств, сигнализацию, администрирование телефонных потоков, обеспечение взаимодействия с телефонной сетью общего пользования, поддержку биллинга, услуг передачи сообщений, безопасности, QoS и многое другое.

Платформа PacketCable multimedia расширяет базовые возможности PacketCable 1.X для предоставления более широкого спектра IP-услуг, от видео по требованию и интерактивных игр до дистанционного управления и телеметрии.

Несмотря на то, что спецификация PacketCable multimedia разработана на базе PacketCable 1.x, для организации мультимедийных сетей не обязательно повторять всю архитектуру, необходимую для передачи VoIP. Операторы могут внедрить только телефонию или только мультимедиа, или же в одной сети могут сосуществовать оба режима.

Таким образом, пакет спецификаций PacketCable позволяет создать законченные решения для передачи трафика, который отправляется из кабельной сети или принимается в ней. Его использование упрощает задачу предоставления мультимедийных услуг через инфраструктуру, в состав которой входят разноплановые сети.

Динамическое обеспечение качества услуг

Одной из важнейших функциональных особенностей сети PacketCable является динамическое обеспечение требуемого качества услуг (DQoS). Эта функция аналогична DQoS, поддерживаемому DOCSIS 1.1, с тем исключением, что DOCSIS 1.1 позволяет использовать DQOS для авторизации и прохождения услуги в кабельной сети, но не резервирует ресурсы для ее передачи по всей инфраструктуре.

Расширение действия DQoS на все каналы прохождения услуги позволяет гарантировать доставку услуги с требуемым качеством и препятствует ее несанкционированному использованию другими лицами.

Резервирование ресурсов в рамках PacketCable 1.X может быть реализовано только в сети с DOCSIS с версией не ниже 1.1. В качестве опции для MTA, не интегрированных с модемами, может использоваться протокол RSVP (Resource Reservation Protocol).

Двухэтапная процедура резервирования ресурсов

Модель DQOS, регламентируемая PacketCable, предусматривает двухэтапную процедуру резервирования, при которой сначала резервируются ресурсы, а затем активизируется выполнение услуги. Предварительная процедура резервирования позволяет убедиться, что ресурсы, необходимые для установления соединения, имеются с обеих сторон.

Краткие итоги

  • Локальная сеть Ethernet — наиболее широко используемый протокол локальной вычислительной сети.
  • Традиционная Локальная сеть Ethernet использует CSMA/CD (множественный доступ с опросом несущей и разрешением конфликтов) со скоростью данных 10 Mbps и доменом конфликта 2500 метров.
  • Каждая станция имеет равное право на среду (коллективный доступ): если в среде нет данных, станция может начать передачу данных; если две станции, следящие за средой, находят, что она не занята, и начинают посылать данные, возникает конфликт, называемый коллизией.
  • Уровень звена передачи данных Локальной сети Ethernet состоит из подуровня LLC (управления логической связью) и подуровня MAC (управления средой доступа).
  • Подуровень управления средой доступа несет ответственность за работу CSMA/CD (множественного доступа с опросом несущей и разрешением конфликтов).
  • Подключающие устройства могут соединять вместе сегменты сети; они могут также соединять вместе сети, чтобы создать Internet.
  • Есть пять типов подключающих устройств: ретрансляторы, концентраторы, мосты, маршрутизаторы и коммутаторы.
  • Ретрансляторы восстанавливают сигнал на физическом уровне.
  • Концентратор — многовходовой ретранслятор.
  • Мосты имеют доступ к станционной адресации и могут отправлять или фильтровать сетевые пакеты. Они работают на физическом уровне и уровне линии звена передачи данных.
  • Маршрутизаторы определяют путь, который должен пройти пакет. Они работают на физическом уровне и уровне линии звена передачи данных.
  • Коммутатор уровня два — сложный мост; коммутатор уровня три - сложный маршрутизатор.
  • Каждая станция на Ethernet имеет уникальный адрес на 48 битов, закрепленный на её интерфейсной сетевой карте (NIC).
  • Обычная реализация 10-Mbps Ethernet — 10BASE5, 10BASE2, 10BASE-T и 10BASE-FL.
  • Быстрый Ethernet — CSMA/CD со скоростью передачи данных 100 Mbps и области разрешения конфликтов 250 метров.
  • Обычная реализация быстрой Локальной сети Ethernet — 100BASETX, 100BASE-FX и 100BASE-T4.
  • Локальная гигабитная сеть Ethernet имеет скорость передачи данных 1000 Mbps. Обычная реализация — 1000BASE-SX, 1000BASE-LX, и 1000BASE-T.
  • Сеть Ethernet первой мили обеспечивает связь для абонентского доступа по медным проводам (EFM-C) -на короткие и большие расстояния, по оптическому волокну в режиме "точка – точка" и "от точки ко многим точкам".
  • Для широкополосной связи на абонентском участке применяются кабельные сети. Они строятся на основе коаксиальных и/или оптических кабелей. Широкополосные передача по кабелю данных и предложение сервисов были следующими после телевидения приложениями кабельных сетей на абонентском участке.
  • Кабельное телевидение есть сеть вещания, которая распределяет программы по потребителям.
  • Для управления информацией по кабелю и расширения диапазона на концах передачи и приема систем устанавливают ( рис. 3.1) кабельные модемы (CMTSCable Termination CTMS).
  • Абонентская сеть с установкой системы кабельных модемов при соединении "вниз" такая сеть работает как обычная вещательная сеть кабельного телевидения.
  • При частотном разделении предусматривается и выделение обратных каналов (каналы "вверх"), которые переносят управляющую информацию от абонента в сеть Интернет – поставщика услуги.
  • Данные потока "пользователь-сеть" (вверх), в настоящее время для уменьшенных требований ширины полосы частот, помещены в окно 2 МГц, частотной полосе на 5 - 42 МГц.
  • Связь абонентов кабельной сети с системой кабельных модемов определяется стандартом Спецификации Интерфейса Передачи Данных по ТВ кабелю (DOCSIS -Data over Cable Service Interface Specification).
  • Сеть по стандарту DOCSIS - это кабеля широкополосная кабельная сеть, предназначенная для передачи данных и речи. Кабельные операторы могут применяющие DOCSIS, сопрягаются с опто коаксиальными сетями на основе стандартов HFC на основе центров. При этом мультиоператоры могут отделить себя от поставщиков телесвязи, и могут эффективно конкурировать с телефонными компаниями или поставщиками спутникового телевидения.
  • DOCSIS 1.1 включает в себя следующие услуги: безопасность, соглашения об Уровне обслуживания, качественная междугородняя голосовая связь VoIP , групповая рассылка IP.
  • DOCSIS 2.0 основывается на DOCSIS, 1.1 способности, эффективно применяет последние достижения цифровой модуляции для увеличения ширины полосы частот потока "пользователь сеть". Он повышает пропускную способность три раза по сравнению с DOCSIS 1.1 и в шесть раз по сравнению DOCSIS 1.0.
  • DOCSIS 3.0. позволяет "связывать" несколько физических каналов в один логический. Пакеты, принадлежащие одной службе могут рассылаться по всем объединенным физическим каналам.. При этом скорость передачи возрастает до 120 Мбит/с (или 160 мбит/c для EuroDOCSIS).
  • PacketCable – совокупность стандартов для сетей кабельных модемов. Они разработаны по инициативе Лаборатории CableLabs. Цель этих соглашений развить архитектуру сети для доставки двухсторонних мультимедийных услуг в реальном масштабе времени из "конца в конец", основанных на протоколах IP.
  • PacketCable базируется на основе систем кабельной сети DOCSIS 1 .1-и для DOCSIS 2.0. пакет спецификаций. PacketCable позволяет создать законченные решения для передачи трафика, который отправляется из кабельной сети или принимается в ней.
  • Сеть включает следующие компоненты: кабельный модем стандарта DOCSIS 1.1/2.0, CMTS стандарта DOCSIS 1.1/2.0, оконечный мультимедийный адаптер, сервер администрирования соединений, шлюзовой контролер, сервер фиксации соединений.
  • Одной из важнейших функциональных особенностей сети PacketCable является динамическое обеспечение требуемого качества услуг (DQoS). действия DQOS на все каналы прохождения услуги позволяет гарантировать доставку услуги с требуемым качеством и препятствует ее несанкционированному использованию другими лицами.

Задачи и упражнения

  1. Что такое коллизия?
  2. Предположим, что поступает большая нагрузка (трафик) на локальную сеть, использующую множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий, и кольцевую локальную сеть (Token Ring). В какой системе будет большая вероятность долгого времени передачи кадра? Почему?
  3. Почему кадр в локальной сети Ethernet должен иметь минимальный размер?
  4. Предположим, что длина кабеля в системе 10BASE5 2500 м. Если скорость распространения в тонком коаксиальном кабеле 200 000 км/с, какое время требуется для того, чтобы один бит переместился от начала сети к концу? Любые задержки в оборудовании не учитываются.
  5. Используйте данные упражнения 4, чтобы найти максимальное время для обнаружения коллизии (конфликта) в наихудшем случае. Это случай, когда данные посылаются с одного конца кабеля, а коллизия происходит на другом конце. Помните, что сигналу надо пройти туда и обратно.
  6. Скорость передачи данных 10BASE5 — 10 Мбит/с. Сколько времени понадобится, чтобы передать наименьший кадр? Подтвердите это расчетом.
  7. Используйте данные упражнений 5 и 6, чтобы найти минимальный размер кадра Ethernet для номинальной работы при обнаружении коллизий.
  8. Подуровень управления доступа к среде (MAC) Ethernet получает 42 байта от подуровня управления логическим каналом (LLC). Сколько байт заполнения должно быть добавлено к данным?
  9. Подуровень управления доступа к среде (MAC) Ethernet получает 1510 байт от подуровня логического управления линией (LLC). Могут ли данные быть вставлены в кадр? Если нет, то, сколько кадров надо послать? Какова длина размера данных в каждом кадре?
< Лекция 5 || Лекция 6: 12345 || Лекция 7 >
Всеволод Машинсон
Всеволод Машинсон
Россия
Владимир Савинов
Владимир Савинов
Украина, Киев, Киевский Политехнический Институт, 1996