OSI и ее протоколы. Часть 7
Напомню нашим читателям, что в предыдущих номерах мы коснулись краткого описания протоколов канального уровня сетевой модели OSI. Следующим уровнем, который следует рассмотреть, является физический.
Это самый нижний уровень модели, который предназначен непосредственно для передачи потока данных. Именно на данном уровне и происходит передача электрических или оптических сигналов в кабель и, соответственно, их прием и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Можно также сказать, что данный уровень осуществляет связь между сетевым носителем/проводником и сетевым устройством. Из вышеописанного вытекает, что на данном уровне работают концентраторы, повторители (ретрансляторы) сигнала и сетевые адаптеры. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов — такие, как требования к фронтам импульсов, уровням напряжения или тока передаваемого сигнала, тип кодирования, скорость передачи сигналов. Кроме этого, здесь стандартизируются типы разъемов и назначение каждого контакта. Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером. К слову сказать, повторители являются единственным типом оборудования, который работает только на физическом уровне. В качестве протоколов физического уровня рассмотрим два наиболее известных: ADSL и ISDN (напомню, что 10BASE* Ethernet мы рассмотрели в рамках канального уровня, хотя фактически он описывается в контексте физического уровня OSI).
ADSL
Всем хорошо известная ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — Асимметричная цифровая абонентская линия) входит в число технологий высокоскоростной передачи данных, известных как технологии DSL (Digital Subscriber Line — Цифровая абонентская линия) и имеющих общее обозначение xDSL. В основе ADSL лежит работа модема ADSL и стойки модемов ADSL, называемой DSL Access Module. Практически все DSLAM оснащаются портом Ethernet 10Base-T. Это позволяет использовать на узлах доступа обычные концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы. На участке между ADSL- модемом и DSLAM функционируют три потока: высокоскоростной поток к абоненту, двунаправленный служебный и речевой канал в стандартном диапазоне частот канала ТЧ (0,3-3,4 КГц). Частотные разделители (POTS Splitter) выделяют телефонный поток и направляют его к обычному телефонному аппарату. Такая схема позволяет разговаривать по телефону одновременно с передачей информации и пользоваться телефонной связью в случае неисправности оборудования ADSL. Конструктивно телефонный разделитель представляет собой частотный фильтр, который может как быть интегрированным в модем ADSL, так и являться самостоятельным устройством.
Читателю, вероятно, будет интересно узнать, каким образом организована ADSL-передача, ведь согласно теореме Шеннона невозможно с помощью модемов достичь скоростей выше 33,6 Кбит/с. А все дело в том, что в ADSL-технологии цифровая информация передается вне диапазона частот стандартного канала ТЧ. Это приводит к тому, что фильтры, установленные на телефонной станции, отсекают частоту выше 4 КГц, поэтому необходимо на каждой из них установить оборудование доступа к территориальнораспределенным сетям (коммутатор или маршрутизатор). Передача к абоненту осуществляется на скоростях от 1,5 до 6,1 Мбит/с, скорость служебного канала составляет от 15 до 640 Кбит/с. Каждый канал может быть разделен на несколько логических низкоскоростных каналов. Скорости, предоставляемые модемами ADSL, кратны скоростям цифровых каналов T1 и E1. В минимальной конфигурации передача ведется на скорости 1,5 или 2,0 Мбит/с. В принципе, сегодня существуют устройства, передающие данные со скоростью до 8 Мбит/с, однако в стандартах такая скорость не определена. Максимально возможная скорость линии зависит от ряда факторов, включающих длину линии и толщину телефонного кабеля. Характеристики линии ухудшаются с увеличением его длины и уменьшением сечения провода. Существует ряд смежных технологий. Принцип работы их аналогичен принципу ADSL. Как было сказано выше, их общее название — xDSL. Рассмотрим некоторые из них: High Data-Rate Digital Subscriber Line (HDSL). HDSL является технологией, обеспечивающей передачу на скорости 1,536 или 2,048 Мбит/с в обоих направлениях. Протяженность линии может достигать 3,7 км. Ориентирована на роль более дешевой альтернативы выделенным каналам E1, T1. Требует четырехпроводной абонентской линии.
Single-Line Digital Subscriber Line (SDSL). Аналогичен HDSL, отличается тем, что для организации линии достаточно двухпроводной абонентской линии. Протяженность линии может достигать 3 км.
Very High Data-Rate Digital Subscriber Line (VDSL). Аналогична HDSL, скорость до 56 Мбит/с. Расстояние до 1,5 км. Технология весьма дорогая и не находит широкого применения.
Rate Adaptive Digital Subscriber Line (RADSL). Технология ADSL обладает одним существенным недостатком. Она не позволяет изменять скорость в зависимости от качества линии. В таких модемах выбор скорости, кратной 1,5 или 2 Мбит/с, производится с помощью программного обеспечения. Оборудование, построенное на базе технологии RADSL, позволяет автоматически снижать скорость в зависимости от качества линии.
Universal ADSL (UADSL). Технология ADSL обладает рядом мелких недостатков, препятствующих ее широкому внедрению в сетях абонентского доступа. Это сложность установки устройств ADSL — они требуют серьезной настройки на конкретную абонентскую линию (как правило, с участием технического сотрудника компании — оператора сети) и имеют относительно большую стоимость.
Не так давно появились сообщения о создании новой версии технологии ADSL, которая призвана устранить вышеуказанные недостатки. Это т.н. Universal ADSL (UADSL), или DSL Lite. Правда, при использовании этой технологии данные передаются на более низких скоростях, чем в ADSL (при длине абонентской линии до 3,5 км скорость составляет 1,5 Мбит/с в направлении к абоненту и 384 Кбит/с — в обратном направлении; при длине абонентской линии до 5,5 км обеспечиваются 640 Кбит/с по направлению к абоненту и 196 Кбит/с — в противоположном). Плюс в том, что эти устройства легче устанавливать; более того, в их составе имеется частотный разделитель, поэтому его не приходится устанавливать отдельно. По существу, достаточно просто подключить UADSL-модем к телефонной розетке — так же, как и обычный модем.
Рис. 1. Варианты доступа пользователей в сеть Интернет при помощи ISDN
ISDN
ISDN — сокращение от integrated services digital network. Представляет собой международный стандарт связи для передачи голоса, видео и данных по цифровым телефонным линиям или обычным телефонным проводам. ISDN поддерживает скорости передачи данных от 64 Kbps (64.000 бит в секунду). Большинство линий ISDN, предоставляемых телефонными компаниями, являются на деле двумя линиями, объединенными в один канал. Одну линию можно использовать для голосовой связи, вторую — для передачи данных; либо можно использовать обе линии для передачи данных, получив скорость передачи 128 Kbps. Область применения ISDN включает быстродействующие системы обработки изображений, дополнительные телефонные линии в домах для обслуживания индустрии дистанционного доступа, высокоскоростную передачу файлов и проведение видеоконференций.
В число компонентов ISDN входят:
. терминалы;
. терминальные адаптеры (ТА);
. устройства завершения работы сети;
. оборудование завершения работы линии и оборудование завершения коммутации.
Имеется два типа терминалов ISDN:
. Специализированные терминалы ISDN называются терминальным оборудованием типа 1 (terminal equipment type 1) (TE1).
. Терминалы, разрабатывавшиеся не для ISDN — такие, как DTE, которые появились раньше стандартов ISDN, — называются терминальным
оборудованием типа 2 (terminal equipment type 2) (TE2).
Терминалы ТЕ1 подключают к сети ISDN через цифровую линию связи из четырех скрученных пар проводов. Терминалы ТЕ2 подключают к сети ISDN через терминальный адаптер. Teрминальный адаптер (ТА) ISDN может быть либо автономным устройством, либо платой внутри ТЕ2. Если ТЕ2 реализован как автономное устройство, то он подключается к ТА через стандартный интерфейс физического уровня (например, EIA232, V.24 или V.35). Следующей точкой присоединения в сети ISDN является NT1 или NT2 — т.н. устройства завершения работы сети, которые подключают
четырехпроводной абонентский монтаж к традиционному контуру двухпроводной локальной сети. NT2 является более сложным устройством, которое обычно применяется в частных цифровых телефонных станциях с выходом в общую сеть (PBX) и выполняет функции протоколов уровней 2 и 3 и услуги концентрации данных.
Boysout, Boyscout_zone@mail.ru
Это самый нижний уровень модели, который предназначен непосредственно для передачи потока данных. Именно на данном уровне и происходит передача электрических или оптических сигналов в кабель и, соответственно, их прием и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Можно также сказать, что данный уровень осуществляет связь между сетевым носителем/проводником и сетевым устройством. Из вышеописанного вытекает, что на данном уровне работают концентраторы, повторители (ретрансляторы) сигнала и сетевые адаптеры. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов — такие, как требования к фронтам импульсов, уровням напряжения или тока передаваемого сигнала, тип кодирования, скорость передачи сигналов. Кроме этого, здесь стандартизируются типы разъемов и назначение каждого контакта. Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером. К слову сказать, повторители являются единственным типом оборудования, который работает только на физическом уровне. В качестве протоколов физического уровня рассмотрим два наиболее известных: ADSL и ISDN (напомню, что 10BASE* Ethernet мы рассмотрели в рамках канального уровня, хотя фактически он описывается в контексте физического уровня OSI).
ADSL
Всем хорошо известная ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — Асимметричная цифровая абонентская линия) входит в число технологий высокоскоростной передачи данных, известных как технологии DSL (Digital Subscriber Line — Цифровая абонентская линия) и имеющих общее обозначение xDSL. В основе ADSL лежит работа модема ADSL и стойки модемов ADSL, называемой DSL Access Module. Практически все DSLAM оснащаются портом Ethernet 10Base-T. Это позволяет использовать на узлах доступа обычные концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы. На участке между ADSL- модемом и DSLAM функционируют три потока: высокоскоростной поток к абоненту, двунаправленный служебный и речевой канал в стандартном диапазоне частот канала ТЧ (0,3-3,4 КГц). Частотные разделители (POTS Splitter) выделяют телефонный поток и направляют его к обычному телефонному аппарату. Такая схема позволяет разговаривать по телефону одновременно с передачей информации и пользоваться телефонной связью в случае неисправности оборудования ADSL. Конструктивно телефонный разделитель представляет собой частотный фильтр, который может как быть интегрированным в модем ADSL, так и являться самостоятельным устройством.
Читателю, вероятно, будет интересно узнать, каким образом организована ADSL-передача, ведь согласно теореме Шеннона невозможно с помощью модемов достичь скоростей выше 33,6 Кбит/с. А все дело в том, что в ADSL-технологии цифровая информация передается вне диапазона частот стандартного канала ТЧ. Это приводит к тому, что фильтры, установленные на телефонной станции, отсекают частоту выше 4 КГц, поэтому необходимо на каждой из них установить оборудование доступа к территориальнораспределенным сетям (коммутатор или маршрутизатор). Передача к абоненту осуществляется на скоростях от 1,5 до 6,1 Мбит/с, скорость служебного канала составляет от 15 до 640 Кбит/с. Каждый канал может быть разделен на несколько логических низкоскоростных каналов. Скорости, предоставляемые модемами ADSL, кратны скоростям цифровых каналов T1 и E1. В минимальной конфигурации передача ведется на скорости 1,5 или 2,0 Мбит/с. В принципе, сегодня существуют устройства, передающие данные со скоростью до 8 Мбит/с, однако в стандартах такая скорость не определена. Максимально возможная скорость линии зависит от ряда факторов, включающих длину линии и толщину телефонного кабеля. Характеристики линии ухудшаются с увеличением его длины и уменьшением сечения провода. Существует ряд смежных технологий. Принцип работы их аналогичен принципу ADSL. Как было сказано выше, их общее название — xDSL. Рассмотрим некоторые из них: High Data-Rate Digital Subscriber Line (HDSL). HDSL является технологией, обеспечивающей передачу на скорости 1,536 или 2,048 Мбит/с в обоих направлениях. Протяженность линии может достигать 3,7 км. Ориентирована на роль более дешевой альтернативы выделенным каналам E1, T1. Требует четырехпроводной абонентской линии.
Single-Line Digital Subscriber Line (SDSL). Аналогичен HDSL, отличается тем, что для организации линии достаточно двухпроводной абонентской линии. Протяженность линии может достигать 3 км.
Very High Data-Rate Digital Subscriber Line (VDSL). Аналогична HDSL, скорость до 56 Мбит/с. Расстояние до 1,5 км. Технология весьма дорогая и не находит широкого применения.
Rate Adaptive Digital Subscriber Line (RADSL). Технология ADSL обладает одним существенным недостатком. Она не позволяет изменять скорость в зависимости от качества линии. В таких модемах выбор скорости, кратной 1,5 или 2 Мбит/с, производится с помощью программного обеспечения. Оборудование, построенное на базе технологии RADSL, позволяет автоматически снижать скорость в зависимости от качества линии.
Universal ADSL (UADSL). Технология ADSL обладает рядом мелких недостатков, препятствующих ее широкому внедрению в сетях абонентского доступа. Это сложность установки устройств ADSL — они требуют серьезной настройки на конкретную абонентскую линию (как правило, с участием технического сотрудника компании — оператора сети) и имеют относительно большую стоимость.
Не так давно появились сообщения о создании новой версии технологии ADSL, которая призвана устранить вышеуказанные недостатки. Это т.н. Universal ADSL (UADSL), или DSL Lite. Правда, при использовании этой технологии данные передаются на более низких скоростях, чем в ADSL (при длине абонентской линии до 3,5 км скорость составляет 1,5 Мбит/с в направлении к абоненту и 384 Кбит/с — в обратном направлении; при длине абонентской линии до 5,5 км обеспечиваются 640 Кбит/с по направлению к абоненту и 196 Кбит/с — в противоположном). Плюс в том, что эти устройства легче устанавливать; более того, в их составе имеется частотный разделитель, поэтому его не приходится устанавливать отдельно. По существу, достаточно просто подключить UADSL-модем к телефонной розетке — так же, как и обычный модем.
Рис. 1. Варианты доступа пользователей в сеть Интернет при помощи ISDN
ISDN
ISDN — сокращение от integrated services digital network. Представляет собой международный стандарт связи для передачи голоса, видео и данных по цифровым телефонным линиям или обычным телефонным проводам. ISDN поддерживает скорости передачи данных от 64 Kbps (64.000 бит в секунду). Большинство линий ISDN, предоставляемых телефонными компаниями, являются на деле двумя линиями, объединенными в один канал. Одну линию можно использовать для голосовой связи, вторую — для передачи данных; либо можно использовать обе линии для передачи данных, получив скорость передачи 128 Kbps. Область применения ISDN включает быстродействующие системы обработки изображений, дополнительные телефонные линии в домах для обслуживания индустрии дистанционного доступа, высокоскоростную передачу файлов и проведение видеоконференций.
В число компонентов ISDN входят:
. терминалы;
. терминальные адаптеры (ТА);
. устройства завершения работы сети;
. оборудование завершения работы линии и оборудование завершения коммутации.
Имеется два типа терминалов ISDN:
. Специализированные терминалы ISDN называются терминальным оборудованием типа 1 (terminal equipment type 1) (TE1).
. Терминалы, разрабатывавшиеся не для ISDN — такие, как DTE, которые появились раньше стандартов ISDN, — называются терминальным
оборудованием типа 2 (terminal equipment type 2) (TE2).
Терминалы ТЕ1 подключают к сети ISDN через цифровую линию связи из четырех скрученных пар проводов. Терминалы ТЕ2 подключают к сети ISDN через терминальный адаптер. Teрминальный адаптер (ТА) ISDN может быть либо автономным устройством, либо платой внутри ТЕ2. Если ТЕ2 реализован как автономное устройство, то он подключается к ТА через стандартный интерфейс физического уровня (например, EIA232, V.24 или V.35). Следующей точкой присоединения в сети ISDN является NT1 или NT2 — т.н. устройства завершения работы сети, которые подключают
четырехпроводной абонентский монтаж к традиционному контуру двухпроводной локальной сети. NT2 является более сложным устройством, которое обычно применяется в частных цифровых телефонных станциях с выходом в общую сеть (PBX) и выполняет функции протоколов уровней 2 и 3 и услуги концентрации данных.
Boysout, Boyscout_zone@mail.ru
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 17 за 2007 год в рубрике сети
