Полезное

Принцип работы проводной и беспроводной телефонной связи.

Какая бывает связь?

Каналы связи можно классифицировать по нескольким принципам, рассмотрим основные.

Существует связь аналоговая и цифровая. Они различаются формой передаваемого сигнала. Аналоговая связь транспортирует непрерывный сигнал, цифровая — дискретный (импульсный, цифровой).

По длительности устанавливаемого соединения каналы связи разделяются на коммутируемые (соединение существует только в момент передачи информации, затем прерывается) и некоммутируемые (выделенные, существующие длительное время).

Классифицируя связь по скорости передачи сигнала, можно выделить среднескоростное и высокоскоростное (широкополосное) соединение. В настоящий момент предпочтение отдаётся последнему варианту. Организуют широкополосные каналы связи с помощью оптиковолоконного кабеля, способного передавать большое количество информации в кратчайший срок с наименьшим количеством помех и сбоев.

Наибольший интерес для потребителя представляет классификация связи по принципу передачи сигнала, его физической природе. С этой точки зрения связь делится на проводную и беспроводную.

Как работают проводная телефонная связь? 

1. Принцип работы её таков. «Путешествие» сигнала начинается со стационарного телефонного аппарата, с помощью электрического тока передающего акустические колебания воздуха (звук) по телефонным проводам. Непосредственно к телефону присоединяется кабель связи. Его технические характеристики невелики, да это и не требуется на уровне разводки по квартире или офису. Далее телефонная линия коммутируется до ближайшей районной АТС, в свою очередь соединённой проводами со станцией большего масштаба — региональной. Региональные станции выходят на АТС страны, затем на международный уровень.

С каждым этапом ёмкостные характеристики кабелей связи растут, обеспечивая уверенную передачу гигантских объёмов информации. Самым надёжным и дорогостоящим на сегодняшний момент является оптоволокно. Световод диаметром несколько микрон изготавливается из стекла (пластика), окружается твёрдым заполнителем, покрывается специальной оболочкой. Такой кабель используют для создания магистральных (наиболее крупных и значимых) каналов связи проводной телефонии.

Маршрут сигнала задаётся в начале сеанса связи путём набора телефонного номера, каждая цифра которого определяет страну, регион, населённый пункт, районную АТС и, наконец, финальную точку «путешествия» сигнала — абонента.

Преимущества и недостатки разных видов связи:

Развитие технологий делает пользователей услуг связи всё более требовательными. Основными критериями оценки качества телефонии служат её бесперебойность, чистота сигнала и безопасность, однако выбирая тот или иной вид связи и оператора, люди чаще смотрят на цену услуг, перечень дополнительных возможностей и удобство пользования.

Проводная связь на основе современных технологий в состоянии предоставить качественный и бесперебойный сигнал, однако в плане безопасности (конфиденциальности) она более уязвима, чем другие виды связи.

Кроме того междугородное и международное соединение обходятся достаточно дорого за счёт использования стороннего оборудования и каналов связи.

Главным же минусом стационарной телефонии остаётся крайне трудоёмкий, затратный, требующий долгого ожидания процесс прокладки сетей.

Преимущества спутниковой связи напрямую зависят от высоты, на которой располагается коммутационное оборудование. Низколетящие спутники при достаточном их количестве охватывают сигналом всю Землю, высоколетящие — только определённый её сектор.

Минус технологии — сильная метеозависимость. Гроза или туман могут помешать распространению сигнала. К тому же, если службу техподдержки аналоговой связи можно ждать день или неделю, то неисправный спутник придёт в нормальное состояние через гораздо более длительный срок.

Для жителей труднодоступных и малонаселённых регионов спутниковая телефония, порой единственный вариант из-за недостаточного развития остальных сетей связи. При наличии альтернативы целесообразно определить цену вопроса: стоимость трафика — аргумент «против» этого вида связи.

Сотовая связь удобна в использовании, перечень предоставляемых дополнительных услуг все время расширяется.

Главные недостатки этого вида связи — прямая зависимость от степени развития сети (нет вышки — нет сигнала) и очень дорогой роуминг.

IP-телефония сочетает в себе преимущества проводной телефонной связи и мира высоких технологий. С её помощью можно

1. вести видеобеседу и отправить факс,

2. сделать номер многоканальным за несколько секунд и безо всяких проводов (сравните процедуру с аналоговой телефонией!),

3. настроить автоответчик и голосовое меню, не приобретая и не устанавливая дополнительное оборудование,

4. объединить в общую сеть с бесплатными исходящими все представительства и офисы компании, разбросанные по миру,

5. за пару минут получить доступ к услугам связи с помощью любого стороннего устройства, соединённого с Интернетом и мн.др.

Стоимость соединения с абонентами «чужих» регионов и даже стран существенно ниже, чем при использовании других типов связи (за счёт того, что данные передаются в сжатом виде и не требуют выделения линии).

По простоте установки и настройки IP телефонии (беспроводной — в особенности) равных в настоящий момент нет, равно как и по набору услуг и сервисов.

Основной минус данного типа связи — потребность в Интернет-соединении, которое должно быть бесперебойным, и которое также необходимо оплачивать. Впрочем, этот недостаток на фоне перечня преимуществ заметен несильно.

Однозначно сказать, лучше беспроводная или проводная телефонная связь, принцип работы одной более совершенен, другой — менее, нельзя. В любой ситуации выбор нужно делать, руководствуясь совокупностью всех «за» и «против», с учётом степени развития систем коммуникации в каждом конкретном регионе и населённом пункте.

Технологии VLAN

К сожалению, многие современные предприятия и организации практически не используют такую полезную, а часто просто необходимую возможность, предоставляемую большинством современных коммутаторов локальных вычислительных сетей (ЛВС), как организация виртуальных ЛВС (ВЛВС, VLAN) в рамках сетевой инфраструктуры. Трудно сказать, чем это вызвано. Возможно, недостатком информации о преимуществах, предоставляемых технологией VLAN, ее кажущейся сложностью. Мы рассмотрим преимущества от использования VLAN, наиболее распространенные способы организации VLAN и взаимодействия между ними, а также особенности построения VLAN при использовании коммутаторов некоторых известных производителей.

Зачем это нужно

Что же такое VLAN? Это группа подключенных к сети компьютеров, логически объединенных в домен рассылки широковещательных сообщений по какому- либо признаку. Например, группы компьютеров могут выделяться в соответствии с организационной структурой предприятия (по отделам и подразделениям) или по признаку работы над совместным проектом либо задачей.

Использование VLAN дает три основных преимущества. Это значительно более эффективное использование пропускной способности, чем в традиционных ЛВС, повышенный уровень защиты передаваемой информации от несанкционированного доступа и упрощение сетевого администрирования.

Так как при использовании VLAN вся сеть логически разбивается на широковещательные домены, информация передается членами VLAN только другим членам той же VLAN, а не всем компьютерам физической сети. Таким образом, широковещательный трафик (обычно генерируемый серверами, сообщающими о своем присутствии и возможностях другим устройствам сети) ограничивается предопределенным доменом, а не передается всем станциям сети. Этим достигается оптимальное распределение пропускной способности сети между логическими группами компьютеров: рабочие станции и серверы из разных VLAN “не видят” друг друга и не мешают один одному.

Поскольку обмен данными ведется только внутри конкретной VLAN, компьютеры из разных виртуальных сетей не могут получать трафик, генерируемый в других VLAN. Применение анализаторов протоколов и средств сетевого мониторинга для сбора трафика в других VLAN, помимо той, к которой принадлежит желающий это сделать пользователь, представляет значительные трудности. Именно поэтому в среде VLAN передаваемая по сети информация гораздо лучше защищена от несанкционированного доступа.

Еще одно преимущество использования VLAN — это упрощение сетевого администрирования. Особенно это касается таких задач, как добавление к сети новых элементов, их перемещение и удаление. Например, при переезде какого-либо пользователя VLAN в другое помещение, пусть даже находящееся на другом этаже или в другом здании предприятия, сетевому администратору нет необходимости перекоммутировать кабели. Ему нужно всего лишь со своего рабочего места соответствующим образом настроить сетевое оборудование. Кроме того, в некоторых реализациях VLAN контроль над перемещениями членов VLAN может осуществляться автоматически, не требуя вмешательства администратора. Операции по созданию новых логических групп пользователей, добавлению новых членов в группы сетевой администратор также может осуществлять по сети, не сходя со своего рабочего места. Все это существенно экономит рабочее время администратора, которое может быть использовано на решение других не менее важных задач.

Способы организации VLAN

Ведущие производители коммутаторов уровня отдела и рабочей группы используют в своих устройствах, как правило, один из трех способов организации VLAN: на базе портов, МАС-адресов или протоколов третьего уровня. Каждый из этих способов соответствует одному из трех нижних уровней модели взаимодействия открытых систем OSI: физическому, канальному и сетевому соответственно. Существует четвертый способ организации VLAN — на основе правил. В настоящее время он используется редко, хотя обеспечивает большую гибкость при организации VLAN, и, возможно, будет широко использоваться в устройствах ближайшего будущего. Давайте вкратце рассмотрим каждый из перечисленных выше способов организации VLAN, их достоинства и недостатки.

VLAN на базе портов. Как следует из названия способа, VLAN организуются путем логического объединения выбранных физических портов коммутатора. Например, сетевой администратор может указать, что порты коммутатора с номерами 1, 2, 5 образуют VLAN1, а порты с номерами 3, 4, 6 образуют VLAN2 и т.д.. К одному порту коммутатора может быть подключено несколько компьютеров (например, через хаб). Все они будут принадлежать к одной VLAN — к той, к которой приписан обслуживающий их порт коммутатора. Такая жесткая привязка членства в VLAN является недостатком способа организации виртуальных сетей на базе портов.

VLAN на базе МАС-адресов. Этот способ позволяет строить VLAN, основываясь на уникальном шестнадцатеричном адресе канального уровня, который имеет каждый сетевой адаптер сервера или рабочей станции сети. Это более гибкий способ организации VLAN по сравнению с предыдущим, так как к одному порту коммутатора могут быть подключены устройства, принадлежащие к разным VLAN. Кроме того, перемещения компьютеров с одного порта коммутатора на другой отслеживаются коммутатором автоматически и позволяют сохранить принадлежность переместившегося компьютера к определенной VLAN без вмешательства сетевого администратора. Действует это довольно просто: коммутатор поддерживает таблицу соответствия МАС-адресов компьютеров виртуальным сетям. Как только компьютер переключается на другой порт коммутатора, сравнивая поле МАС-адреса отправителя в заголовке первого переданного после перемещения компьютером кадра с данными своей таблицы, коммутатор делает правильный вывод о принадлежности переместившегося компьютера к VLAN. Недостатком данного способа организации VLAN является изначальная трудоемкость конфигурирования VLAN, которая чревата ошибками. Хотя таблица МАС- адресов коммутаторами строится автоматически, сетевому администратору нужно всю ее просмотреть и определить, что данный шестнадцатеричный адрес МАС соответствует такой-то рабочей станции, после чего приписать его к соответствующей виртуальной сети. Правда, последующая реконфигурация VLAN на базе МАС-адресов потребует значительно меньше усилий, чем в случае VLAN на базе портов.

VLAN на базе протоколов третьего уровня. Данный способ редко используется в коммутаторах уровня отдела и рабочей группы. Он характерен для магистральных маршрутизирующих коммутаторов, имеющих встроенные средства маршрутизации основных протоколов ЛВС — IP, IPX и AppleTalk. Согласно этому способу, группа портов коммутатора, принадлежащих к определенной VLAN, ассоциируется с определенной подсетью IP или сетью IPX. Гибкость здесь обеспечивается тем, что перемещения пользователя на другой порт, принадлежащий той же VLAN, отслеживается коммутатором и не требует его переконфигурации. Преимуществом данного способа является также простота конфигурации VLAN, которая может осуществляться автоматически, поскольку коммутатор анализирует сетевые адреса компьютеров, соотносимых с каждой VLAN. К тому же, как уже упоминалось, поддерживающие способ организации VLAN на базе протоколов третьего уровня устройства имеют встроенные средства маршрутизации, что обеспечивает возможность взаимодействия между различными VLAN без использования дополнительных средств. Недостаток у этого способа, пожалуй, всего один — высокая цена коммутаторов, в которых он реализован.

VLAN на основе правил. Предполагают наличие у коммутатора способности подробно анализировать заранее определенные поля и даже отдельные биты проходящих через него пакетов как механизмы построения VLAN. Этот способ обеспечивает практически неограниченные возможности создания виртуальных сетей на основе множества критериев. Например, даже по принципу включения в VLAN всех пользователей, в чьи компьютеры установлены сетевые адаптеры указанного производителя. Несмотря на огромную гибкость, процесс конфигурации VLAN на основе правил очень трудоемок. К тому же наличие сложных правил может отрицательно сказаться на пропускной способности коммутатора, поскольку значительная часть его вычислительной мощности будет тратиться на анализ пакетов.

Также устройства могут быть автоматически перемещены в VLAN, основываясь на данных аутентификации пользователя или устройства при использовании протокола 802.1x.

Построение распределенных VLAN

Современные ЛВС нередко содержат более одного коммутатора. Принадлежащие к одной VLAN компьютеры могут быть подключены к разным коммутаторам. Таким образом, чтобы правильно направлять трафик, должен существовать механизм, позволяющий коммутаторам обмениваться информацией о принадлежности подключенных к ним устройств к VLAN. Раньше каждый производитель в своих устройствах реализовывал фирменные механизмы обмена такой информацией. Например, у 3Com эта технология носила название VLT (Virtual LAN Trunk), у Cisco Systems — ISL (Inter-Switch Link). Поэтому для построения распределенных VLAN необходимо было использовать устройства от одного производителя. Ситуация коренным образом улучшилась, когда был принят стандарт на построение тегированных VLAN - IEEE 802.1Q, который сайчас и господствует в мире VLAN. Помимо всего прочего, он регламентирует и механизм обмена информацией о VLAN между коммутаторами. Этот механизм позволяет дополнять передаваемые между коммутаторами кадры полями, указывающими на принадлежность к той или иной VLAN. На сегодняшний день все ведущие производители коммутаторов ЛВС поддерживают в своих устройствах стандарт 802.1Q. Следовательно, сегодня уже можно строить виртуальные сети, используя коммутаторы от разных производителей. Хотя, как вы увидите позже, даже работая в соответствии с 802.1Q, коммутаторы разных производителей предоставляют далеко не одинаковые возможности по организации VLAN.

Организация взаимодействия между VLAN

Находящиеся в разных VLAN компьютеры не могут непосредственно взаимодействовать друг с другом. Для организации такого взаимодействия необходимо использовать маршрутизатор. Раньше для этого использовались обычные маршрутизаторы. Причем требовалось, чтобы маршрутизатор имел столько физических сетевых интерфейсов, сколько имеется VLAN. Помимо этого, на коммутаторах приходилось выделять по одному порту из каждой VLAN для подключения маршрутизатора. Учитывая дороговизну портов маршрутизатора, стоимость такого решения была очень высокой. Кроме того, обычный маршрутизатор вносил существенную задержку в передачу данных между VLAN. Сегодня для передачи данных между VLAN используют маршрутизирующие коммутаторы, которые имеют невысокую цену за порт и осуществляют аппаратную маршрутизацию трафика со скоростью работы канала связи. Маршрутизирующие коммутаторы также соответствуют стандарту IEEE 802.1Q, и для организации взаимодействия между распределенными VLAN им необходимо использовать всего по одному порту для подключения каждого из коммутаторов рабочих групп, осуществляющих подключение к сети устройств, соответствующих разным VLAN. Иными словами, через один порт современного маршрутизирующего коммутатора может происходить обмен информацией между устройствами из разных VLAN.

Использование общих сетевых ресурсов компьютерами разных VLAN

Очень интересной является возможность организации доступа к общим сетевым ресурсам (сетевым серверам, принтерам и т.д.) компьютерам, относящимся к разным VLAN. Преимущества такой возможности очевидны. Во-первых, нет необходимости приобретать маршрутизатор или маршрутизирующий коммутатор, если не требуется организовать прямой обмен данными между компьютерами из разных VLAN. Обеспечить взаимодействие между компьютерами разных VLAN можно через сетевой сервер, доступ к которому имеют все или несколько VLAN. Во-вторых, сохраняя все преимущества использования VLAN, можно не приобретать серверы для каждой VLAN в отдельности, а использовать общие.

Самый простой способ дать доступ к одному серверу пользователям из разных VLAN — это установить в сервер несколько сетевых адаптеров и подключить каждый из этих адаптеров к портам коммутатора, принадлежащим разным VLAN. Однако такой подход имеет ограничение по количеству VLAN (в сервер нельзя установить много сетевых адаптеров), предъявляет строгие требования к компонентам сервера (драйверы сетевых адаптеров требуют увеличения количества ОЗУ, создается большая нагрузка на ЦПУ и шину ввода-вывода сервера и т.д.) и не способствует экономии денежных средств (использование нескольких сетевых адаптеров и дополнительных портов коммутатора).

С появлением стандарта IEEE 802.1Q стало возможным через один порт коммутатора передавать информацию, относящуюся ко всем или нескольким VLAN. Как уже упоминалось выше, для этого в передаваемый по сети кадр коммутатор (или другое устройство, поддерживающее 802.1Q) добавляет поле, однозначно определяющее принадлежность кадра к определенной VLAN. К такому порту как раз можно подключить всего одной линией связи общий для всех VLAN сервер. Единственное условие при этом — сетевой адаптер сервера должен поддерживать стандарт 802.1Q, чтобы сервер мог знать, из какой VLAN пришел запрос и, соответственно, куда направить ответ. Так реализуется разделение сервера между VLAN в управляемых коммутаторах уровня отдела и рабочей группы у 3Com, Hewlett-Packard и Cisco Systems.

Заключение

Как видите, VLAN являются мощным средством организации сети, способным решить проблемы администрирования, безопасности передачи данных, разграничения доступа к информационным ресурсам и значительно увеличить эффективность использования полосы пропускания сети.

- ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - асимметричная цифровая абонентская линия). Данная технология является асимметричной, то есть скорость передачи данных от сети к пользователю значительно выше, чем скорость передачи данных от пользователя в сеть. Такая асимметрия, в сочетании с состоянием "постоянно установленного соединения" (когда исключается необходимость каждый раз набирать телефонный номер и ждать установки соединения), делает технологию ADSL идеальной для организации доступа в сеть Интернет, доступа к локальным сетям (ЛВС) и т.п. При организации таких соединений пользователи обычно получают гораздо больший объем информации, чем передают.

Технология ADSL обеспечивает скорость нисходящего потока данных в пределах от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с и скорость восходящего потока данных от 640 Кбит/с до 1,5 Мбит/с. ADSL позволяет передавать данные со скоростью 1,54 Мбит/с на расстояние до 5,5 км по одной витой паре проводов. Скорость передачи порядка 6 - 8 Мбит/с может быть достигнута при передаче данных на расстояние не более 3,5 км по проводам диаметром 0,5 мм.

ADSL

ADSL – наиболее востребованная обычными пользователями технология из семейства xDSL. Довольно приличные скоростные характеристики, и доступность во всех населенных пунктах, где имеется узел связи и делает ее такой популярной. Схема работы этой технологии довольно проста (см. рис. 2). Линия соединяет два модема: один пользователя, а другой провайдера. При этом пользователю совсем не обязательно покупать модем за свои деньги, достаточно взять его в аренду у поставщика услуг. Перед всеми устройствами в телефонную сеть подключается Spliter, который, собственно, разделяет цифровой сигнал и аналоговый. ADSL модем подключается по средствам Ethernet или USB (это зависит от интерфейса модема).

Рис. 2.

Пропускная область телефонной линии делится на три канала: аналоговый, нисходящий и восходящий (см. рис. 3). Аналоговый канал используется для осуществления обычной телефонной связи. Нисходящий поток (поток данных направленный от сервера к абоненту), как правило, имеет скорость в два раза большую, чем восходящий (поток данных направленный от абонента к серверу). Что бы авария, произошедшая с ADSL соединением, не повлияла на работу обычной телефонной связи, последняя выделяется с помощью фильтров.

Рис. 3.

Для передачи больших объемов информации, последняя сжимается по средствам использования цифровой обработки сигнала, усовершенствованных аналоговых фильтров и аналоговых преобразователей.

Самой сложной является система разделения пропускного диапазона. Линия разделяется на несколько частотных полос, которые называют несущими. При использовании ADSL разные несущие одновременно переносят различные части передаваемых данных. Этот процесс называется уплотнением линии связи (Frequency Division Multiplexing – FDM). При FDM под нисходящий и восходящий поток данных выделяется по определенному диапазону, а диапазон, в свою очередь, делится на один (несколько) высокочастотных и низкочастотных каналов (см. рис. 4).

Рис. 4.

Еще используется технология эхокомпенсации (Echo Cancellation).

Все бы было хорошо, но есть одно «но». И это «но» заключается в том, что при предостовлении услуги конечному пользователю, провайдер не может гарантировать исправную работу ADSL соединения. Да, подключиться могут не все, а только те - у кого телефонная линия находтся на расстоянии не больше пяти километров от узла связи. И при этом во внимание принимается не прямая от узла до абонента, а протяженноость провода. Да еще и состояние телефонного кабеля должно быть приемлемым. Наверное, подавляющее большинство пользователей, при разговоре по телефону встречаются с помехами, прерываниями и т. д., конечно для телефонной связи это не такая уж и большая неприятность, ну а для скоростной передачи данных... При этом линия может начать работать неисправно как сразу (при подключении) так и спустя некоторое время. Причиной поломки может стать даже недостаточное сопротевление изоляции витой пары.

Для избежания подобных неприятных инцедентов, провайдеру следует тестировать линию пользователя перед началом предостовления услуг, для этого используется достаточно дорогое оборудование, что делает тестирование такого рода экономически невыгодным. Поэтому, в каждом населенном пункте проводится фильтрация, при которой выделяются линии требующие модернизации и линии не требующие модернизации. Обычно критерием выбора является - длинна протяженности линии (см. рис. 5)

Рис. 5.

Исходя из выше сказанного, можно сделать соответствующий вывод. Да, технологии xDSL – технологии, за которыми будущее. В виду удешевления услуг предоставляемых по средствам данных технологий, они очень скоро «разбредутся» среди обычных пользователей, как это, в свое время, сделал DiaL-UP.

На мой взгляд, использование цифровой абонентской линии гораздо лучше, чем постоянный дозвон и ожидание соединения, да просто поражающе медленная скорость низходящего и восходящего трафиов. Впрочем, никому не стремлюсь навязать свое мнение. Я рассказал, что к чему, а выбор всегда за вами.