Разработка подключения по технологии ADSL

 

СОДЕРЖАНИЕ

1. Задание на  выполнение курсовой работы.

2. Общее описание технологии  ADSL.

3. Стандарты ADSL.

4. Подключение оборудования  по технологии ADSL.

5. Разработка подключения.

6. Спецификация  выбранного оборудования.

7. Вывод.

8. Список литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Задание на  выполнение курсовой работы.

Разработать подключение  пользователей локальной вычислительной сети по технологии ADSL при наличии 4-х  телефонных аппаратов. Количество оборудования (пользователей) выбрать самостоятельно.

Исходя из условий, было решено подключить 4 персональных компьютера для 4-х пользователей.

2. Общее описание  технологии ADSL.

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. К другим технологиям DSL относятся HDSL (High data rate Digital Subscriber Line — Высокоскоростная цифровая абонентская линия), VDSL (Very high data rate Digital Subscriber Line — Сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) и другие.

Общее название технологий DSL возникло в 1989 году, когда впервые появилась  идея использовать аналого-цифровое преобразование на абонентском конце линии, что позволило бы усовершенствовать технологию передачи данных по витой паре медных телефонных проводов. Технология ADSL была разработана для обеспечения высокоскоростного (можно даже сказать мегабитного) доступа к интерактивным видеослужбам (видео по запросу, видеоигры и т.п.) и не менее быстрой передачи данных (доступ в Интернет, удаленный доступ к ЛВС и другим сетям).

Линия ADSL соединяет два  модема ADSL, которые подключены к  каждому концу витой пары телефонного  кабеля (см. рисунок 1). При этом организуются три информационных канала — «нисходящий» поток передачи данных, «восходящий» поток передачи данных и канал обычной телефонной связи (POTS) (см. рисунок 2). Канал телефонной связи выделяется с помощью фильтров, что гарантирует работу вашего телефона даже при аварии соединения ADSL.

 
Рисунок 1

 
Рисунок 2

ADSL является асимметричной технологией — скорость «нисходящего» потока данных (т.е. тех данных, которые передаются в сторону конечного пользователя) выше, чем скорость «восходящего» потока данных (в свою очередь передаваемого от пользователя в сторону сети). При этом скорость передачи данных от пользователя (более «медленное» направление передачи данных) все равно значительно выше, чем при использовании аналогового модема.

Для сжатия большого объема информации, передаваемой по витой паре телефонных проводов, в технологии ADSL используется цифровая обработка сигнала и специально созданные алгоритмы, усовершенствованные аналоговые фильтры и аналого-цифровые преобразователи. Телефонные линии большой протяженности могут ослабить передаваемый высокочастотный сигнал (например, на частоте 1 МГц, что является обычной скоростью передачи для ADSL) на величину до 90 дБ. Это заставляет аналоговые системы модема ADSL работать с достаточно большой нагрузкой, позволяющей иметь большой динамический диапазон и низкий уровень шумов.

Технология ADSL использует метод разделения полосы пропускания медной телефонной линии на несколько частотных полос (также называемых несущими). Это позволяет одновременно передавать несколько сигналов по одной линии. При использовании ADSL разные несущие одновременно переносят различные части передаваемых данных. Этот процесс известен как частотное уплотнение линии связи (Frequency Division Multiplexing — FDM) (смотрите рисунок 3). При FDM один диапазон выделяется для передачи «восходящего» потока данных, а другой диапазон для «нисходящего» потока данных. Диапазон «нисходящего» потока в свою очередь делится на один или несколько высокоскоростных каналов и один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Диапазон «восходящего» потока также делится на один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Кроме этого может применяться технология эхокомпенсации (Echo Cancellation), при использовании которой диапазоны «восходящего» и «нисходящего» потоков перекрываются (смотрите рисунок 3) и разделяются средствами местной эхокомпенсации.

 
Рисунок 3

Именно таким образом ADSL может обеспечить, например, одновременную  высокоскоростную передачу данных, передачу видеосигнала и передачу факса. И все это без прерывания обычной телефонной связи, для которой используется та же телефонная линия. Технология предусматривает резервирование определенной полосы частот для обычной телефонной связи (или POTS — Plain Old Telephone Service). Телефонный разговор можно вести одновременно с высокоскоростной передачей данных, а не выбирать одно из двух. Более того, даже если у вас отключат электричество, обычная телефонная связь будет работать по-прежнему. Обеспечение такой возможности было одним из разделов оригинального плана разработки ADSL. Даже одна эта возможность дает системе ADSL значительное преимущество перед ISDN.

Одним из основных преимуществ ADSL над другими технологиями высокоскоростной передачи данных является использование  самых обычных витых пар медных проводов телефонных кабелей.

ADSL является технологией  высокоскоростной передачи данных. Учитывая, что буква «А» в названии ADSL означает «asymmetric» (асимметричная), можно сделать вывод, что передача данных в одну сторону осуществляется быстрее, чем в другую. Поэтому следует рассматривать две скорости передачи данных: «нисходящий» поток (передача данных от сети к вашему компьютеру) и «восходящий» поток (передача данных от вашего компьютера в сеть).

Факторами, влияющими на скорость передачи данных, являются состояние абонентской линии (т.е. диаметр проводов, наличие кабельных отводов и т.п.) и ее протяженность. Затухание сигнала в линии увеличивается при увеличении длины линии и возрастании частоты сигнала, и уменьшается с увеличением диаметра провода. Фактически функциональным пределом для ADSL является абонентская линия длиной 3,5 — 5,5 км при толщине проводов 0,5 мм.

Данная технология в  настоящее время является наиболее продвинутой в семействе xDSL. Она  позволяет обеспечить скорость передачи данных до 8 Мбит/сек в одном направлении (в сторону пользователя) и до 1,5 Мбит/сек в другом направлении (указанные скорости могут быть снижены в зависимости от установленного оборудования, качества кабеля, протяженности абонентской телефонной линии). Более высокоскоростная версия ADSL 2+ позволяет развивать скорость до 24 Мбит/сек в сторону пользователя и до 256 Кбит/сек в другом направлении.

Огромным плюсом технологии ADSL является то, что при ее использовании нет  необходимости организации отдельного «физического» канала от АТС до пользователя, а используется  уже имеющееся телефонная линия. ADSL - это технология постоянного, некоммутируемого соединения пользователя, это значит, что не требуется каждый раз устанавливать связь с провайдером, вы всегда подключены к сети передачи данных, а оплата производится не за время нахождения в сети интернет, а за объемы полученной информации. Это создает неоспоримые преимущества при работе с объемами информации, вызывающими долгое ожидание при обычном, коммутируемом доступе.

3. Стандарты ADSL.

Стандарт ADSL Annex A описывает ADSL для передачи высокоскоростных данных совместно с аналоговой телефонией (предназначен для совмещения с обычным  телефоном).

При работе по аналоговой телефонной линии ADSL-модем использует каналы начиная с 6-го (частота 25.875 кГц). При этом каналы с 6 по 31 используются для передачи данных, а каналы с 38 по 255 – для приема данных. Annex A предусматривает возможность работы по протоколу G.lite, в этом случае для приема используются только каналы с 38 по 127.

Стандарт ADSL Annex B описывает ADSL для  передачи высокоскоростных данных совместно  с ISDN-телефонией или охранной сигнализацией.

Для работы ADSL-модема Annex B совместно с охранной сигнализацией необходима поддержка этого режима со стороны провайдера или оператора, предоставляющего услугу Интернет.

В соответствии со стандартом Annex B имеет  следующее частотное распределение ADSL/ISDN:

В случае использования ISDN-телефонной линии (или линии с установленной  охранной сигнализацией) первые 27 каналов не могут быть использованы, так как их занимает сигнал ISDN. Поэтому ADSL Annex B использует каналы с 33 по 57 для передачи данных и каналы с 63 по 255 – для приема данных, что сделало возможным его применение и на линиях POTS с охранной сигнализацией.

4. Подключение оборудования  по технологии ADSL.

Технология ADSL предполагает наличие пары высокоскоростных модемов для обеспечения доступа к широкополосным службам. Один модем устанавливается на АТС и соединяется через высокоскоростную сеть с провайдером служб, предоставляющим доступ в Интернет, видео по запросу и т.п. Другой модем устанавливается в помещении пользователя и соединяется с одним или более устройством конечного пользователя, например персональный компьютер (ПК) (См. рисунок 4). 

Рисунок 4 - Принцип организации ADSL

 

 

ADSL-модем (далее просто  «модем») — устройство передачи  данных по телефонной линии  между оборудованием оператора  и клиентским компьютером. Существует 2 типа модемов: модем с портом Ethernet и модем с портом USB. Функционально модемы ничем не отличаются, но при подключении модема по Ethernet-кабелю требуется наличие в компьютере сетевой карты.

Сплиттер — устройство, предназначенное  для разделения сигнала в телефонной линии на две составляющие: обычный телефонный сигнал и высокочастотный модемный сигнал. Сплиттер защищает телефонные аппараты от высокочастотных модемных сигналов, передающихся по телефонной линии при использовании ADSL-технологии. В зависимости от схемы подключения могут понадобиться дополнительные микрофильтры.

Микрофильтр — устройство, устанавливаемое  перед телефонными аппаратами и  предназначенное для их защиты от высокочастотных сигналов, передающихся по телефонной линии при использовании ADSL-технологии. Количество устанавливаемых микрофильтров должно соответствовать количеству установленных телефонных аппаратов и подключенных минуя сплиттер.

Телефонная линия — участок  кабеля, соединяющий телефонные розетки  с оборудованием АТС.

Кабели — в зависимости от варианта подключения модема к компьютеру может понадобится один из двух типов  соединительных кабелей: USB-кабель типа А-В (для модема с портом USB) либо кроссовый  кабель UTP 5-й категории (для модема с портом — Ethernet). Также потребуется телефонный кабель для подключения модема к телефонной линии.

Приходящая телефонная линия подключается к гнезду Line сплиттера  или микрофильтра. Модем — к  гнезду ADSL или Modem сплиттера. Или к  линии. Телефонные аппараты — к гнезду Phone сплиттера или микрофильтра.

Все телефонные аппараты обязательно  должны быть подключены через сплиттер или микрофильтр. Ни один телефонный аппарат не должен быть подключен  напрямую к линии.

Подключение оборудования производится в следующей последовательности:

подключение сплиттера к телефонной розетке;

подключение модема и телефонных аппаратов к сплиттеру;

установка микрофильтров (при необходимости);

подключение модема к компьютеру.

Модем подключается к сплиттеру  через разъем "MODEM", а сплиттер к свободной телефонной розетке через разъем "LINE", используя телефонные кабели. Телефонный аппарат подключается к сплиттеру через разъем "PHONE". Модем подключается к компьютеру соответствующим кабелем (USB или Ethernet) в зависимости от типа модема.

5. Разработка подключения.

Необходимо подключить 4-х пользователей (4 ПК) локальной вычислительной сети по технологии ADSL при наличии 4-х телефонных аппаратов. Исходя из данного нам количества оборудования убеждаемся, что нам необходимо включить в соединение коммутатор (Switch).

Сетевой коммутатор (от англ. switch — переключатель) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Свич работает на канальном  уровне модели OSI, и потому в общем случае может только объединять узлы одной сети по их MAC-адресам. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы.

Коммутатор хранит в  памяти специальную таблицу (MAC-таблицу), в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении switch эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом свитч анализирует пакеты данных, определяя MAC-адрес компьютера-отправителя, и заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит пакет, предназначенный для этого компьютера, этот пакет будет отправлен только на соответствующий порт. Если MAC-адрес компьютера-получателя еще не известен, то пакет будет продублирован на все интерфейсы. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется.

Свичи подразделяются на управляемые и неуправляемые (наиболее простые). Более сложные свичи позволяют управлять коммутацией на канальном (втором) и сетевом (третьем) уровне модели OSI. Обычно их именуют соответственно, например Layer 2 Switch или просто, сокращенно L2. Управление свичем может осуществляться посредством протокола Web-интерфейса, SNMP, RMON и т.п. Многие управляемые свичи позволяют выполнять дополнительные функции: VLAN, QoS, агрегирование, зеркалирование. Сложные коммутаторы можно объединять в одно логическое устройство - стек, с целью увеличения числа портов (например, можно объединить 4 коммутатора с 24 портами и получить логический коммутатор с 96 портами).