Заочный факультет
Специальность:Телекоммуникационные системы и сети
Актуальность
Украинский рынок телекоммуникационных стремительно развивается. Но этому развитию препятствуют две проблемы. С одной стороны это низкая платежеспособность потребителя, а с другой - высокая стоимость услуги оператора. Услуга тем дешевле, чем больше пользователей на нее. А увеличить число абонентов можно лишь серьезным снижением стоимости. Важнейшую роль в этом процессе играет выбор среды распространения сигнала именно для организации "последней мили". При построении сети выбор той или иной технологии абонентского доступа играет решающую роль при установлении тарифов, так как расходы на организацию "последней мили" пропорциональны числу пользователей и в наибольшей степени влияют на стоимость услуг
Научная значимость работы В ходе работы будут разработаны рекомендации и алгоритм, которые будут касаться выбора оптимальной технологии абонентского доступа для разных типов абонентов.
Практическая ценность результатов работы состоит в пременении алгоритма для более быстрого и эффективного выбора оптимальной технологии абонентского доступа при проектировании новых или модернизации существующих сетей провайдеров.
Сейчас во многих квартирах все чаще встречается два, а то и три компьютера, которые так же необходимо объединить в домашнюю сеть. По этой причине выберем три наиболее подходящие технологии абонентского доступа: Ethernet, HomePNA, Wi-Fi. Проведем анализ и сравнение параметров и характеристик этих технологий.
Ethernet — это асинхронный, основанный на использовании кадров протокол, разработанный для обеспечения связи между более чем двумя устройствами через разделяемую среду передачи [1]. Широкое распространение сетей Ethernet при организации LAN, в первую очередь, связано с низкой стоимостью, легкостью управления и простотой используемого оборудования. Разрабатывавшаяся в конце 70-х гг. прошлого столетия исключительно для передачи данных технология Ethernet обеспечивает сейчас поддержку широкого набора услуг, включая передачу речи и видео с требуемым качеством обслуживания QoS (IEEE 802.1p), а также организацию VLAN (IEEE 802.1Q). Различные версии этого стандарта поддерживают множество возможных скоростей и типов сред передачи.
Сеть по телефонной проводке базируется на стандарте HomePNA 2.0, разработанном Home Phoneline Networking Alliance, и обеспечивает пропускную способность примерно 10 Мбит/с по медной проводке, уже имеющейся у вас дома[2,6]. Технически, HomePNA 2.0 работает на переменной сигнальной скорости 2 Мбод или 4 Мбод и использует вариативную амплитудную модуляцию 4-256 QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Проще говоря, сеть может работать на любой скорости от 4 Мбит/с до 32 Мбит/с. При обычных условиях сеть HomePNA 2.0 работает на скорости примерно 16 Мбит/с. Одна из самых интересных особенностей "шинной" топологии HomePNA 2.0 заключается в очень простой организации сети с помощью прямого соединения нескольких телефонных сегментов друг с другом (то же самое происходит при подключении нескольких телефонных аппаратов к линии). Таким образом, вам не нужен концентратор. Вы также можете организовывать каскадное соединение компьютеров параллельно к одной телефонной розетке. Еще раз отметим: сеть HomePNA 2.0 работает независимо от установленного телефонного оборудования (и не мешая ему).
Рассмотрим стандарт IEEE 802.11b, который часто называют WiFi. Он был разработан IEEE, обеспечивает максимальную теоретическую скорость передачи 11 Мбит/с, что сравнимо с 10 BaseT Ethernet, но в отличие от кабельных стандартов, сети IEEE 802.11b портативны, незаметны и мобильны. IEEE 802.11b использует широкополосную передачу со скачкообразной перестройкой частоты (Frequency hopping DSS Spectrum). При этом многие производители обещают работу сети на расстояние более 100 м. Следует отметить, что такие обещания работают, как правило, только при условии прямой видимости, что, согласитесь, редко выполняется в домашней сети. Препятствия типа стен, пола, металлических панелей, труб и т.д. сильно снижают расстояние. При низкой силе сигнала адаптер 802.11b будет автоматически понижать скорость связи для обеспечения надежности соединения. Альтернативные скорости включают 5 Мбит/с, 2 Мбит/с и 1 Мбит/с. Для увеличения дальности возможно применение усиливающих антенн. При точной ориентации антенны возможна работа IEEE 802.11b на расстоянии более 10 км.
Тесты производились с помощью NetIQ Qcheck [7]. Эта программа позволяет получить статистику на соединении точка-точка, включая пропускную способность и задержки при использовании протоколов TCP и UDP. Сравним как теоретическую, так и реальную пропускную способность. Теоретическая пропускная способность различных стандартов отличается друг от друга, при этом следует учитывать и передачу служебных данных (в цифрах, приведенных в начале статьи служебные данные не учитываются). Как и в любой сети Ethernet, реальная пропускная способность находится где-то в промежутке 50-80% от заявленной. Очевидно, что беспроводные и PNA сети более устойчивы к помехам и должны работать в менее дружественных условиях, чем стандартный Ethernet по изолированной и сертифицированной витой паре категории 5. При беспроводной связи возникают проблемы затухания сигнала на большом расстоянии, что не так актуально для проводных сетей.Тестирование проводилось как для обычных условий, так и для идеальных. Обратим внимание на полученные результаты для обычных условий, так как идеальные условия практически не встречаются в жизни. Для беспроводного теста мы использовали широко известную карту Lucent Orinoco на PCMCIA, совместно с точкой доступа 2wire. Для тестирования HomePNA 2.0 применялась PCMCIA карта Linksys в комбинации с Linksys PCI адаптером. Результаты тестирования получены при связи через сеть HomePNA 2.0, при этом адаптеры были расположены в разных комнатах. Всего в квартире находилось 4 телефона и 640 кбит/с DSL соединение, которое было активным на момент выполнения тестов. Важно заметить, что DSL и HomePNA не мешают друг другу, поскольку они работают на разных частотах, следовательно, на одной телефонной линии может сосуществовать как DSL, так и HomePNA. Пользователям DSL важно знать, что фильтры, защищающие голосовую связь от DSL помех, будут блокировать сетевой трафик HomePNA. Поэтому следует убрать все фильтры из HomePNA сети и установить их на выходном контакте HomePNA устройства. Что касается Wi-Fi, тесты проводились с тщательно измеренным 20 дБ отношением сигнал/шум на удаленной станции, в соответствие с программой Lucent Link Diagnostic. Такое отношение считается минимальным, однако его все еще достаточно для передачи данных со скоростью 11 Мбит/с.
Для исследования поведения сети при большой нагрузке предыдущий тест повторяли, каждый раз добавляя еще один компьютер. Для измерения масштабируемости сети передавали данные из нескольких источников на разных получателей в одной и той же сети. Во время тестирования каждый дополнительный компьютер передавал данные на другой интерфейс в той же сети, что увеличивало требования к пропускной способности примерно в два раза. Обратите внимание: по оси абсцисс показано количество узлов, которые были добавлены к двум начальным. Важно отметить, что масштабируемость зависит от топологии. HomePNA 2.0 базируется на шине, когда все компьютеры общаются друг с другом, подобно старому коаксиальному Ethernet 10Base2. 802.11b – основывается на топологии "звезда", в центре которой находится точка доступа, обрабатывающая все данные, посылаемые по сети. Точка доступа работает как мост между беспроводным сегментом и сегментов Ethernet. По этой причине сеть 802.11b работает несколько иначе, чем сеть на основе топологии шина. По графику очевидно, что HomePNA 2.0 масштабируется прямо пропорционально количество узлов в сети. С двумя узлами скорость достигает 10 Мбит/с, при добавлении третьего – скорость падает до 5 Мбит/с. С добавлением четвертого – падает до 3,3 Мбит/с. То есть мы наблюдаем вполне нормальную масштабируемость, которая позволяет подключить порядочное число узлов без значительного падения производительности. Сеть 802.11b сложнее анализировать, потому что мост (точка доступа) явно отдает преимущество данным, поступающим из сегмента Ethernet на беспроводный сегмент. Скорость передачи данных от одного беспроводного компьютера к другому значительно снижается при одновременной работе.
Как видим, результат тестирования проводных технологий лучше чем беспроводных, так как на работу последних влияют многие параметры, включая расстояние от передатчика, электронные помехи и физические препятствия. Даже передвижение по комнате человека может изменять силу сигнала. По результатам тестирования явный победитель – HomePNA 2.0. Она обеспечивает большую скорость, стабильное масштабирование и небольшое ухудшение при увеличении расстояния, так что если вы ищете замену Ethernet, то сеть HomePNA 2.0 – лучший выбор.
Однако у беспроводной связи существуют очевидные преимущества. Во-первых, она позволяет получать доступ к сети из любой точки внутри и снаружи дома, независимо от наличия телефонного гнезда. Также возможно свободно передвигаться по дому с ноутбуком, не заботясь о проводах. С недавним введением беспроводных адаптеров Compact Flash 802.11b даже PDA можно подключать к такой сети.