Резидентный доступ

Резидентный доступ используется домашними оконечными системами, большинство из которых представляют собой обычные персональные компьютеры; тем не менее на сегодняшний день класс домашних систем расширяется, и к ним следует отнести web-телевизоры и некоторые другие устройства. Как правило, резидентный доступ осуществляется с помощью модема и коммутируемой телефонной линии посредством подключения к сети местного Интернет-провайдера. Модем преобразовывает цифровые сигналы домашней системы в аналоговые сигналы, которые передаются через телефонный кабель, представляющий собой медную витую пару (которая будет рассмотрена немного позже). Передаваемый сигнал принимается стороной Интернет-провайдера, где модем осуществляет обратное преобразование аналоговых сигналов в цифровые и передает их на вход маршрутизатора. Таким образом, типичный резидентный доступ к сети обеспечивается парой модемов, соединенных посредством коммутируемой телефонной линии. На сегодняшний день модемы позволяют обеспечить скорость передачи данных до 56 Кбит/с, однако из-за низкого качества телефонных линий связи, как правило, указанной скорости достичь не удается.

Многие пользователи испытывают раздражение, считая скорость передачи модемов чрезвычайно низкой. Например, трехминутная музыкальная композиция в формате МРЗ стандартного качества с помощью модема обычно загружается в течение приблизительно 8 мин. Кроме того, значительное неудобство вызывает использование модемом телефонной линии, что делает невозможным совмещение телефонных разговоров с работой в Интернете. Эта проблема получила свое решение в виде новых широкополосных средств сетевого доступа, обеспечивающих более высокие скорости передачи информации, а также освобождающих телефонную линию для голосовых звонков. Существуют два основных средства широкополосного доступа: цифровые абонентские линии (Digital Subscriber Line, DSL) и оптово-локонно-коаксиальные кабели (Hybrid Fiber Coaxial Cable, HFC).

В январе 2001 года широкополосный доступ был мало популярен по сравнению с модемным: в Южной Корее его использовали 9,2 % пользователей, в Канаде — 4,2 %, а в США — лишь 2,2 %. В Европе распространение широкополосного доступа характеризовалось еще более скромными цифрами. Тем не менее в мире наблюдается тенденция к более широкому применению технологий DSL и HFC, причем у американских пользователей большей популярностью пользуется HFC, а пользователи из европейских и азиатских стран больше склоняются к DSL.

Как правило, DSL-доступ обеспечивается телефонными компаниями, иногда совместно с Интернет-провайдерами. DSL-технология во многом напоминает обычный модемный доступ по телефонному кабелю, однако позволяет за счет сокращения расстояния от пользователя до модема Интернет-провайдера значительно повысить скорость обмена. Обычно скорости обмена между сторонами асимметричны, причем скорость передачи в сторону пользователя значительно выше, чем скорость передачи в сторону Интернет-провайдера. Это обусловливает наиболее эффективное использование DSL для загрузки информации из глобальной сети.

Теоретически технология DSL способна обеспечить скорость передачи более 10 Мбит/с в сторону пользователя и более 1 Мбит/с в сторону Интернет-провайдера; на практике скорости являются значительно более низкими и по результатам 2002 года лежат в промежутках от 384 Кбит/с до 1,5 Мбит/с и от 128 до 256 Кбит/с соответственно.

В технологии DSL используется частотное мультиплексирование, речь о котором шла в предыдущем разделе. Обычно диапазон частот линии связи между пользовательской системой и Интернет-провайдером делится на три неперекрывающиеся полосы:
□ высокоскоростной приемный канал с диапазоном от 50 кГц до 1 МГц;
□ среднескоростной передающий канал с диапазоном от 4 до 50 кГц;
□ телефонный канал с диапазоном от 0 до 4 кГц.

Суммарная полоса частот приемного и передающего каналов зависит от трех факторов: расстояния между модемами пользователя и Интернет-провайдера, длины витой пары и электрических помех. Технология DSL наилучшим образом применима для коротких расстояний, где ее преимущества по скорости перед обычными модемными соединениями проявляются в наибольшей степени.

Если коммутируемые модемные соединения и DSL используют обычные телефонные линии связи, то в технологии HFC для передачи требуются линии кабельного телевидения. В традиционной кабельной системе распределительное устройство осуществляет вещание через сеть, состоящую из коаксиального кабеля и усилителей, к которой подключены сотни домов. Как показано на рис. 1.15, оптоволоконный кабель соединяет распределительное устройство с передатчиками, к которым с помощью коаксиального кабеля подключены непосредственные пользователи. Каждый передатчик способен обслуживать от 500 до 5000 абонентов.

Как и DSL, технология HFC требует наличия у пользователя специального устройства, называемого кабельным модемом. Компании, предоставляющие услуги HFC, обычно предлагают абонентам либо приобрести кабельный модем, либо взять его в аренду. Как правило, кабельный модем представляет собой внешнее устройство, подключающееся к домашнему персональному компьютеру через порт 10-BaseT Ethernet (подробный разговор о Ethernet-сети и соответствующих стандартах пойдет в главе 5). Полоса пропускания линий связи в сетях HFC делится на два канала: передающий и принимающий (относительно пользователя). Как и в случае с DSL, принимающий канал обычно имеет более широкую полосу пропускания и, следовательно, обеспечивает большую скорость по сравнению с передающим каналом. Особенностью технологии HFC, контрастирующей с DSL, заключается в том, что скорости каналов являются ресурсом, разделяемым между всеми пользователями сети. Мы рассмотрим это подробнее чуть позже.

Важной характеристикой HFC является широковещательность. Так, любой пакет, посылаемый распределительным устройством, передается каждому из абонентов, в то время как каждый пользовательский пакет по общему передающему каналу приходит в единое распределительное устройство. Если несколько пользователей одновременно занимаются загрузкой файлов из сети, то скорость загрузки каждого файла будет гораздо меньше скорости передачи линии связи. С другой стороны, если в сети находится небольшое число активных пользователей, путешествующих по web-страницам, то загрузка web-страниц будет происходить на скорости, близкой к максимальной, потому что вероятность отправки запросов одновременно несколькими пользователями невелика. Аналогичная ситуация наблюдается и с разделяемым передающим каналом: если несколько пользователей начнут совместную передачу своих пакетов, это приведет к столкновениям последних (разговор о столкновениях, или коллизиях, в компьютерных сетях пойдет в главе 5, где будет обсуждаться технология Ethernet). Сторонники DSL замечают, что в их технологии организуется прямое соединение между оконечными системами и Интернет-провайдерами, то есть пользователи получают выделенный, а не разделяемый ресурс. Их оппоненты, предпочитающие HFC, обращают внимание на то, что кабельные сети с ограниченным числом абонентов обеспечивают более широкую полосу пропускания. Таким образом, можно свидетельствовать, что между двумя технологиями имеет место конкуренция.

Несомненным достоинством, которым обладают обе технологии, является непрерывность обслуживания. Другими словами, пользователь может совершать обычные телефонные звонки, не разрывая соединение с сетью.