Опубликован: 26.10.2007 | Уровень: специалист | Доступ: свободно
Лекция 1:
Абонентские сети доступа
Аннотация: Рассматриваются методы повышения эффективности абонентских линий - применение подстанций и выносов. Приведены структуры абонентских сетей. Рассмотрены локальные сети и методы доступа к ним - случайные и управляемые
Ключевые слова: затраты, сеть передачи данных, сеть, Internet, подстанция, вынос, локальная сеть, среда передачи, подключающие устройства, network interface card, конфликт (collision), методы управления доступом к среде (Medium Access Control), случайный доступ, управляемый доступ, случайный метод, ALOHA, критическое время, синхронная ALOHA, ALOHA с настойчивой стратегией, настойчивый алгоритм с вероятностью передачи 1 (1persistent algorithm), настойчивый алгоритм с вероятностью передачи p(ppersistent algorithm), отсрочка передачи (backoff), jam signal, collision avoidance, интервал безопасности от конфликта (interframe gap), логическое кольцо, физическое кольцо, многостанционный доступ с передачей маркера, фиксированный доступ, контроль несущей, отсрочка передачи, backoff
Затраты на абонентские линии составляют значительную долю капитальных затрат на строительство и эксплуатацию сети. Поэтому постоянно идет борьба за снижение их стоимости. В последнее время возникла проблема регулировки доступа потребителя к услугам и службам, предоставляемым различными сетями. Если раньше сети различались по назначению (например, сеть передачи данных и телефонная сеть), то теперь они различаются технологиями (например, сеть Internet, использующая свои специфические средства и протоколы, и обычная телефонная сеть). Дело осложняется тем, что абоненты могут выбирать сети и временно (по потребности и материальным возможностям) подключаться к ним. Простейшие методы, используемые в существующей телефонии, например, ручная кроссировка, в настоящее время уже невозможны из-за своей неоперативности и не сопрягаются с современными цифровыми техническими средствами. Поэтому возникли новые технологии, базирующиеся на сетях доступа. Рассмотрим для начала проблему снижения стоимости абонентской линии.
Подстанции и выносы
Если в одном районе сконцентрировано большое число абонентов, имеет смысл устанавливать в нем подстанцию ( рис. 1.1).
Экономическая целесообразность установки подстанции вычисляется следующим образом.
Имеется некоторое число абонентских линий 
каждая длиной 
при стоимости единицы длины 
. При установке подстанции их длина уменьшается до 
При этом появляется некоторое число соединительных линий 
каждая длиной 
и стоимостью 
. Учитывая, что стоимость всего оборудования и установки подстанции равна 
., экономическая целесообразность установки определяется неравенством
Логика видна из формулы. Чтобы установка подстанции была экономически оправдана, стоимость решения без использования подстанции должна быть больше, чем при установке подстанции.
Но целесообразность установки подстанции определяется и другими факторами - например, эксплуатационными затратами, относительной ценой аренды абонентской и соединительной линии. Для многих малых предприятий установка подстанции может намного снизить расходы по аренде.
В сельской местности с низкой концентрацией и большим разбросом абонентов вынесение емкости с помощью малых подстанций может оказаться единственно правильным решением. Современные системы позволяют включать до 300 тыс. портов. Вынесение подстанций предусматривается всеми производителями оборудования. При этом возможно "многоступенчатое" включение ( рис. 1.2).
Необходимо отметить важность терминологии. Подстанция обозначает вынесенное оборудование с самостоятельным или дистанционным управлением. Обязательным признаком подстанции является замыкание внутреннего трафика внутри подстанции без занятия межстанционных линий.
Вынос - это часть станционного оборудования, вынесенного в область концентрации абонентов и управляемого опорной станцией без замыкания внутреннего трафика. Для варианта, показанного на рис. 1.2, в основном применяется выносное оборудование ( выносы ).
Локальная сеть
Локальная сеть передачи данных (LAN - Local Area Network) обычно охватывает небольшую территорию - отдельные офисы, здания, - и используется, как правило, на относительно коротких расстояниях. Локальная сеть позволяет объединить между собой рабочие места пользователей и периферийные устройства в единую среду, работающую под управлением единой сетевой операционной системы. Благодаря коротким расстояниям достигается высокая скорость передачи данных (100 Мбит/с) и широкий набор услуг в режиме реального времени.
Локальная сеть разрабатывается обычно для того, чтобы позволить общее использование ресурсов персональным компьютерам или рабочим станциям. Ресурсы обычно включают в себя оборудование (например, принтеры), программное обеспечение (например, прикладные программы) или данные. Типичным примером локальной сети может служить сеть, которая объединяет несколько деловых помещений, рабочих групп, компьютеров, выполняющих целевые задачи. Например, один из компьютеров может обладать большой емкостью внешней памяти и обслуживать серверы других клиентов. Программное обеспечение может быть сосредоточено на центральном сервере и использоваться другими группами так, как им это нужно. В этом примере не оговаривается размер локальной сети, он определяется числом пользователей, объемом программного обеспечения, его сложностью и числом необходимых копий, распределенных по серверам, а также операционной системой.
Локальные сети также отличаются друг от друга средой передачи и ее топологией. Большинство локальных сетей используют скорости от 4-16 Мбит/c. На сегодняшний день имеются локальные сети со скоростью 100 Мбит/c - 1 Гбит/c.
Локальные сети подключаются к телефонной сети общего пользования ( рис. 1.3).
Локальные сети содержат аппаратурную часть и программное обеспечение.
Аппаратурная часть локальной сети имеет три составляющие: станции, среду передачи и подключающие устройства.
Станции (узлы локальной сети ) - это компьютеры, принтеры, модемы или все три компоненты вместе.
Каждая станция может осуществлять подключение к сети и имеет аппаратурное и программное обеспечение, выполняющее такие задачи, как передачу и прием данных, наблюдение за состоянием сети. Последнюю задачу обычно выполняет карта сетевого интерфейса (Network Interface Card - NIC), которая устанавливается внутри станции и содержит необходимые схемы (в виде микросхем) для сетевых функций.
Среда передачи - это путь, соединяющий станции между собой. Он может быть исполнен в виде проводного соединения (провод или кабель) или беcпроводного (радиодоступ).
Подключающие устройства содержат преобразователи для передачи сигналов в данной среде, а также устройства типа повторителей (промежуточных усилителей) и объединяющих мостов.
Программное обеспечение локальной сети разделяется на две большие части: сетевая операционная система и прикладные программы.
Центр эксплуатации сети (Network Operation Center - NOC) - это центр, координирующий работу сети, который позволяет подключать станции и устройства к сети. Он обеспечивает пользователям доступ к ресурсам и разделение их между многими пользователями.
Прикладные программы позволяют пользователю решать свои специальные вопросы. Наиболее популярные операционные системы для локальных сетей - Windows NT, Windows 2000, Unix, Novell Netware.
