Реферат: Локальная сеть Ethernet в жилом микрорайоне

Ключевым достоинством способа РРРоЕ является упрощение многопользовательской инсталляции линий доступа xDSL: протокол РРРоЕ идеально подходит для индивидуальных пользователей, имеющих несколько персональных компьютеров, которые объединены в домашнюю локальную сеть, а также малых и домашних офисов. Совместно используемая несколькими пользователями сеть Ethernet при способе РРРоЕ очень похожа на одновременный доступ нескольких индивидуальных пользователей коммутируемой ТФОП к услугам Интернет с помощью аналоговых модемов. При способе PPPoE для организации одновременного широкополосного доступа нескольких пользователей локальной сети Ethernet принципиально достаточно одного постоянного виртуального канала РVС.

Очевидна ограниченность необходимых изменений сети доступа при переходе от традиционного доступа к широкополосному с использованием метода PPPoE, который обеспечивает управление доступом и функции выставления счёта за предоставленные услуги связи способом, используемым в стеке протокола РРР для коммутируемых соединений ТФОП и ISDN. Причём управление доступом, выбор типа услуги и функции билинга выполняются для каждого пользователя, а не объекта в целом.

По сравнению с PPРoA, инфраструктура PPРoE проста: после установления соединения циклы РРР транспортируются внутри циклов Ethernet вместе со специальным служебным заголовком (a shim header), обеспечивающим мультиплексирование сеансов связи.

Важно также отметить, что метод РРРоЕ не зависит от типа технологии доступа. Хотя выше упоминались лишь технологии доступа типа xDSL, способ РРРоЕ с таким же успехом применим к таким методам доступа, как кабельные модемы, системы беспроводного доступа и комбинированные медно-оптические системы типа FTTC.

У метода РРРоЕ есть ещё одно полезное свойство, которое предоставляет конечным пользователям право выбора типа сетевой услуги. Эту функцию часто называют функцией дополнительного выбора услуги. Она позволяет конечным пользователям изменять адресат сети по требованию (точно так же, как это можно делать в случае доступа с помощью традиционных аналоговых модемов) и даже иметь множество сеансов связи с разными сетями связи одновременно из одного помещения пользователя СРЕ через единственную линию доступа xDSL.

Провайдеры сетевых услуг могут эффективно перепродавать многочисленные виртуальные соединения, каждое со своими свойствами, индивидуальному пользователю или разным пользователям того же самого сегмента Ethernet. Днём пользователем может быть, например, надомный работник, чьи счета за услуги связи оплачиваются его корпорацией, а ночью пользователем того же соединения может быть тот же пользователь, использующий его для индивидуального доступа к Интернет и, следовательно, сам оплачивающий эту услугу. При этом доступ к каждой из указанных услуг естественно регламентируется собственным идентификатором. Этот процесс столь же прост, как и регистрация пользователя аналогового модема в сети Интернет. Причём провайдер услуг управляет обоими счетами через базу данных одного сервера RADIUS.

Следует особо обратить внимание на то, что опираясь на способ РРРоЕ и систему динамического выбора услуги и используя систему управления абонентским доступом можно практически обеспечить в одной сети доступа лучшие свойства выделенной и коммутируемой линий — высокую пропускную способность и «выделенность» соединения первой с гибкостью и низкой платой за услуги второй.

Однако протокол PPPoE не универсален и занимает лишь свою нишу во всём многообразии структур широкополосного доступа: будучи превосходным решением для малых локальных сетей типа Ethernet, он не может быть признан удовлетворительным, например, для сетей кампусов (больших комплексов административных, университетских зданий и др), больших удалённых офисов и мультипротокольных сетей, требования которых к услугам широкополосного доступа очень многообразны.

Метод РPPoE требует также применения стороннего клиентского программного обеспечения. Этот недостаток является одновременно и сильной стороной этого метода, поскольку позволяет провайдерам управлять предоставляемыми услугами и защищать их способом, который иначе был бы невозможен. Поскольку они не являются собственниками инфрастуктуры или не управляют оборудованием помещения пользователя СРЕ, единственным путём для этих операторов связи является организация услуг с помощью этого стороннего программного обеспечения, которым они управляют и которым они обеспечивают пользователей.

Кроме того, стороннее клиентское программное обеспечение, о котором идёт речь, имеет ряд преимуществ как для пользователя, так и для провайдера услуг по сравнению с драйверами, связанными с операционными системами метода РPPoA. Главными из этих преимуществ являются возможности управления и диагностики, позволяющие идентифицировать возникающие эксплуатационные проблемы и предложить способы их автоматического разрешения. Эти данные должны помочь эксплуатационному персоналу также существенно сократить время, необходимое для решения проблем, возникающих у пользователей.

Два обычных элемента телефонных кабельных линий — пупиновские катушки и кабельные отводы — являются наиболее частыми причинами невозможности использования определенной телефонной линии для высокоскоростной передачи данных. Поэтому для организации цифровой передачи данные элементы должны быть удалены или модифицированы. Ключом к упрощению подготовки кабельной сети для высокоскоростной передачи данных является проведение последовательности проверок, которые позволят оценить качество линии и обнаружить любые потенциальные проблемы.

Необходимо точно и аккуратно измерить полную длину линии. Все технологии DSL весьма чувствительны к длине используемой линии. Пропускная способность линии DSL обратно пропорциональна длине абонентской линии. Так же, стоит проверить электрическую непрерывность выбранной пары проводов. Для того, чтобы квалифицировать линию, как пригодную для высокоскоростной передачи данных, обязательно необходимо убедиться в отсутствии пупиновских катушек. Пупиновские катушки блокируют передачу по любой линии DSL, потому что значительно сужают ее полосу пропускания.  Длина кабельных отводов влияет на характеристики каждой технологии DSL по-разному. Поэтому при подготовке линии желательно определить общую длину всех имеющихся кабельных отводов. Существуют и другие проблемы, которые также свойственны телефонным абонентским линиям. Это потери в линии, непреднамеренное скрещивание проводов и т.д.

Современная аппаратура передачи данных, эффективно используемая на существующих кабельных сетях, требует не менее современной и, желательно, не менее эффективной проверочной аппаратуры. Для проведения упомянутых выше (и описанных ниже) проверок могут использоваться, например, тональные генераторы и пробники, измерители расстояния до обрыва проводки и, конечно же, рефлектометры. Последние являются достаточно универсальными приборами, которые позволяют решить практически все проблемы, связанные с подготовкой абонентской линии для использования технологии DSL.

Конструктивные особенности и принцип работы данного прибора позволяют выявить все неисправности проверяемой линии и обнаружить те элементы, которые воспрепятствуют нормальной высокоскоростной передаче данных по этой конкретной линии.

Проверка электропроводности проводов. Достаточно большой процент линий может иметь совершенно не идеальную электропроводность. Стоит использовать тональные генераторы и пробники, а еще лучше рефлектометр, который позволит увидеть на дисплее все места неоднородности импеданса линии.

Максимальная допустимая длина абонентской линии зависит от используемой технологии DSL. Технология ADSL относится именно к тем технологиям, качество обслуживания и скорость передачи данных которых уменьшаются с увеличением расстояния передачи. На их работу оказывает влияние реальная длина кабеля, диаметр используемых проводов, наличие кабельных отводов, а также перекрестные помехи от других пар кабеля, называемые в телефонии «переходными разговорами».

Реальная длина абонентской линии может быть измерена, например, с помощью мультиметра или рефлектометра. Лучше использовать различные методы измерения и сравнить полученные результаты. С помощью мультиметра можно измерить емкость линии, разомкнутой на дальнем конце.

Оценить длину абонентской линии можно и по ее удельному сопротивлению, которое зависит от типа кабеля, сечения проводов, а также температуры. Измерив сопротивления пары кабеля, замкнутой на дальнем конце, с помощью того же мультиметра, можно рассчитать приблизительную длину линии.
При измерении длины линии с помощью рефлектометра линия также должна быть разомкнута на дальнем конце. К сожалению не всякий рефлектометр можно использовать при измерении протяженной линии (более 2 километров), поэтому особо внимательно следует отнестись к выбору прибора с соответствующими техническими характеристиками.

Поиск пупиновских катушек является ключевой процедурой определения возможности использования абонентской линии для высокоскоростной передачи данных с использованием технологии DSL. Ни одна из технологий DSL не может быть использована на линиях, имеющих пупиновские катушки. Идеально при проверке линии не только определить наличие пупиновских катушек, но и найти точное место их установки (все равно ведь придется искать катушки и снимать их с линии). Пупиновская катушка, используемая в аналоговых системах телефонной связи, представляет собой катушку индуктивности 66 или 88 мГн. Пупиновские катушки используются в качестве конструктивного элемента длинной (более 5,5 км) абонентской линии, позволяющего улучшить качество передаваемых звуковых сигналов. Установка катушек в линию позволяет снизить затухание сигнала в спектре звуковых частот (0,3 — 3,4 кГц), которое является следствием достаточно большой емкости длинных телефонных линий. Однако при этом затухание высокочастотных сигналов значительно возрастает. Вся конструкция работает как фильтр низких частот. Так как вся передача данных DSL осуществляется на значительно более высоких частотах, чем обычная телефонная связь, передача данных по линии, имеющей пупиновские катушки, становится невозможной. По той же причине пупиновские катушки ухудшают и работу модемов 56 Кбит/с и 33,6 Кбит/с. Следует учитывать, что пупиновские катушки устанавливаются только на длинных абонентских линиях. Для поиска пупиновских катушек можно использовать либо специальный детектор, позволяющий не только идентифицировать наличие катушек, но и приблизительно определить их количество, а также рефлектометр. Рефлектометр по сравнению с другими приборами имеет огромное преимущество — он позволяет достаточно легко определить точное местоположение пупиновских катушек. Но из-за того, что наличие пупиновских катушек в линии приводит к проблемам в работе как системы DSL, так и рефлектометра, прибор используется сначала для поиска и удаления из линии только первой катушки. После этого проводится поиск и удаление других катушек по очереди. Очевидно, что для определения наличия и количества катушек лучше всего использовать специальный детектор, а для поиска точного местоположения катушек (начиная с первой, далее со всеми остановками) можно воспользоваться рефлектометром. Рефлектометр является единственным проверочным прибором, позволяющим просто и точно найти местоположение пупиновской катушки. Он подает в линию высокочастотные импульсы и контролирует поступление отраженных импульсов. Так как импульсы представляют собой высокочастотную энергию, пупиновские катушки представляют для них непреодолимую преграду (пупиновская катушка представляет собой большой скачок импеданса и воспринимается прибором как обрыв линии).

Под кабельным отводом обычно понимается участок кабеля, который подключен к абонентской линии, но не входит в прямое соединение абонента с телефонной станцией. Кабельный отвод обычно подключен к основному кабелю и образует разветвление в форме буквы «Y». Часто бывает так, что кабельный отвод идет к абоненту, а основной кабель идет дальше (при этом данная пара кабеля должна быть разомкнута на конце). Осуществлению обычной телефонной связи кабельные отводы не мешают. Однако для цифровых технологий, таких как DSL, кабельные отводы могут создавать различные проблемы. При передаче по кабелю цифрового сигнала в сторону абонента, этот сигнал идёт во все кабельные отводы. Отраженные от концов кабельных отводов сигналы накладываются на сигнал, передаваемый абоненту, что приводит к значительному росту числа ошибок.

Некоторые цифровые технологии обладают возможностью в определенной мере компенсировать отраженные сигналы (эхо-сигналы), но в большинстве случаев для обеспечения надежной высокоскоростной передачи данных кабельные отводы лучше устранить. Некоторое проверочное оборудование, например, измерители расстояния до обрыва, позволяют обнаружить наличие кабельного отвода между телефонной станцией и абонентом. Но только рефлектометр позволяет не только обнаружить место каждого подключения, но и длину каждого кабельного отвода. Однако если абонентская линия имеет большое количество отводов, характеристику на экране рефлектометра будет сложно интерпретировать. Уменьшив дальность действия рефлектометра можно найти место первого подключения и отключить первый кабельный отвод. И так же дальше отключать кабельные отводы один за другим. Однако на пригодность конкретной абонентской линии для использования технологии DSL влияет не сколько сам факт наличия подключения, сколько длина самого кабельного отвода. До определенной длины (порядка 400 метров) кабельные отводы не оказывают значительного влияния на xDSL.

Перед развертыванием цифровых систем необходимо также проверить используемую линию на наличие других потенциальных проблем, таких как потери в линии и перекрестные помехи. Максимально допустимые потери в линии  зависят от характеристик используемой технологии. Так как разные технологии DSL используют различные полосы частот для «выполнения своих прямых обязанностей», значения частот, используемых для измерения потерь, также должны быть различными. Проведение измерения потерь цифровой линии на правильной частоте позволит с достаточной долей уверенности утверждать, подходит ли данная линия для использования в качестве DSL. Данная проверка является наилучшим завершением подготовки линии, потому что позволяет оценить эффективность устранения с данной линии всех потенциальных проблем.

Кроме того, большинство технологий DSL (впрочем, как и другие цифровые технологии) просто не выносят наличие высоких перекрестных помех между используемой парой проводов и другими парами проводов, входящими в тот же пучок кабеля. Одной из основных причин появления перекрестных помех является непреднамеренное скрещивание проводов. Непреднамеренное скрещивание проводов появляется, когда при сращивании строительных длин кабеля один из проводов одной пары соединяется с проводом соседней пары.

При этом на дальнем конце законченной линии об этом никто может и не узнать, если в процессе строительства непреднамеренное скрещивание будет обнаружено и нормальные пары будут восстановлены при монтаже следующей муфты.

Такие скрещивания проводов могут привести к тому, что нормальные (с точки зрения организации обычной телефонной связи) линии невозможно будет использовать для осуществления цифровой передачи. С обычным оборудованием, используемым для проверки телефонных линий, найти непреднамеренное скрещивание проводов достаточно сложно. Однако, используя рефлектометр, имеющий режим выявления переходных помех, возможно найти места скрещивания проводов значительно проще. При подключении к входам рефлектометра и проверяемой и контрольной пары на дисплей будут выведены только подъемы и провалы характеристики в местах скрещивания проводов. Характеристика остального кабеля будет представлять собой практически горизонтальную линию.

Широкомасштабное наступление цифровых систем передачи, к которым, разумеется, можно отнести и технологии xDSL, требует применения быстрых, легких и эффективных методов определения возможности использования для таких систем передачи существующих абонентских телефонных линий. Возможность использовать цифровые технологии xDSL во многом (если не во всем) зависит от схемы и качества кабельной сети. Которая, в свою очередь, была разработана и сооружена десятки лет назад для нужд обычной телефонной связи. Существующая кабельная сеть имеет как конструктивные элементы, так и обычные дефекты, которые ухудшают или полностью препятствуют цифровой передаче xDSL. Используя доступное на сегодняшний день проверочное оборудование, провайдеры имеют возможность быстро проверить существующую кабельную сеть, обнаружить и устранить все препятствия на пути новых цифровых технологий. Применение тщательно продуманных, но в то же время стандартных, процедур проверки телефонных линий позволит свести время ввода цифровой системы в действие до минимума.

Проектирование ЛВС в жилом микрорайоне значительно отличается от проектирования корпоративной ЛВС. Основное отличие заключается в отсутствии планов зданий из-за чего невозможно до начала работ точно определить будущую структуру сети, и в том что во время работ приходится сталкиваться с различным непредсказуемыми трудностями, которые не будут рассмотрены в рамках данной работы.

Первым шагом является определение ориентировочного расположения оборудования и способа прокладки кабеля.

Место расположение оборудования, выбирается исходя из оптимальной удалённости от уже имеющихся клиентов и с учётом перспективы  подключения новых, а также с исключением доступа к оборудованию посторонних лиц. Строители и проектировщики существующих жилых домов мало думали о будущей информационной инфраструктуре. Часто в шахтах слаботочной проводки нет места для кабелей, и еще чаще - отсутствует место для размещения оборудования. Поэтому построение абонентской системы здания превращается в очень сложную задачу. Выбор мест размещения не велик. Это:

1)     Лифтовая. Есть хорошее электропитание, ввод в шахту слаботочной проводки, заземление, выдержан температурный режим, ограничен доступ. В случае достижения соответствующей договоренности с лифтовой службой и технадзором, это одно из лучших мест для размещения.

2) Техэтаж. Приемлемые температурные условия, нет проблем с электропитанием и заземлением. Удобно делать межподъездную разводку по варианту когда один узел приходится на весь дом. Главный минус - место легкодоступно для воров и вандалов. Против этого можно защититься, прочным ящиком.

3) Чердак. Нет питания, заземления. Проблемы с температурой и влажностью. Очень легкий доступ для воров и вандалов. Удобен с точки зрения разводки кабеля.

4)  Стена подъезда. Из полюсов – простой подвод  электропитания и комнатная температура. Минусы - заметность, опасность воровства, сложности с подводом коммуникаций когда в одном доме один узел.

5) Подъездный электрощиток (часть слаботочной проводки). Аналогично размещению на стене подъезда, но прибавляется необходимость уложиться в крайне небольшие габариты. Защиту от воров можно делать только путем маскировки - другие методы фактически неприменимы. В некоторых случаях электрощитки отгораживают железными дверями жильцы, что резко повышает привлекательность этого метода установки.

6) Электрощитовая (отдельное помещение на первом этаже). Плюсы - питание, температура, заземление, защита от злоумышленников - на уровне. Минус - если ввод в здание производится с крыши, и, хуже того, подвал недоступен для разводки, возникают существенные сложности с прокладкой кабелей по узкой шахте слаботочной проводки.

 7) Квартира жильца. Все условия близки к идеальным. Из недостатков ограниченность количества проводов заводимых в квартиру и  невозможность доступа к оборудованию при отсутствии жильца.

Какому варианту отдать предпочтение решается непосредственно исходя их конкретных условий. Из общих рекомендации можно сказать лишь очевидное - при "верхней" разводке желательно размещать оборудование ближе к крыше, при "нижней" (подвальной) - соответственно наоборот. Остальное будет зависеть прежде всего от вида домов, от способа их соединения в сеть, и далее - от целого комплекса труднопредсказуемых технических или юридических моментов.

Так же, важнейший фактор при выборе места узла - условие его долгосрочного существования. Ведь к активному оборудования сводятся кабеля, и переносить их через год-два будет экономически не выгодно. Поэтому приходится ставить оборудование в те места, на которые есть договора с владельцами или балансодержателями.

 В начальной версии сети, которая объединяла в себе четыре дома, распложенных по улицам Масленникова и 20 лет РККА, в следствии достигнутых договорённостей и детального изучении всех вариантов, коммутаторы располагались на отгороженных лестничных площадках и на чердаках. При этом для коммутаторов расположенных на чердаках электропитание заводилось по свободным парам кабеля. Сбоев в работе при данном методе подачи электроэнергии  на коммутаторы марки CNet выявлено не было. Коммутаторы других производителей за счёт меньшего выходного напряжения блока питания не функционировали. 

Кабельную систему домашней сети можно разделить на:

1.      Абонентская система здания. Как следует из названия, она служит для подключения конечных пользователей к активному оборудованию Ethernet-провайдера внутри одного дома.

2.      Магистральная кабельная система. Служит для объединения активного оборудования абонентских систем здания в единую инфраструктуру, и их соединения с другими сетями (в том числе Интернет).

Основная задача магистральной кабельной системы - обеспечение надежной связи каждого здания со шлюзом сети Интернет и (или) центральными сервисами. Основными свойствами, которые характеризуют сеть, можно назвать топологию и материал кабелей.

Традиционно считается, что локальные сети должны строиться по топологии "звезда", а кольцевая архитектура присуща серьезным телекоммуникационным системам на основе SDH/ATM (это очень эффективное средство повышения надежности в телефонии, где несколько АТС могут продолжать работать независимо от вышедшего из строя узла).

Однако, любая многосвязная архитектура более надежна, чем простое соединение. И кольцо Ethernet не исключение. С распространением недорогих коммутаторов, поддерживающих STP (протокол покрывающего дерева), использование резервных связей стало достаточно простым процессом, не требующим вмешательства администраторов сети. При использовании "кольца" в случае выхода из строя какого-либо узла (или части кабельной системы) работоспособность сети в целом сохраняется.

Однако, кольцевая топология является избыточной по числу связей, а значит и более дорогой. А вопрос надежности стоит не слишком остро из-за небольших размеров ЛВС.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9