Внутренние (домашние) сети

Целесообразно отдельно рассмотреть данный важный класс локальных сетей.

К концу 1990-х гг. фронт работы с компьютерными сетями начал перемещаться из сектора традиционного корпоративного применения в домашние хозяйства. Уже к 2002 г. более 30 млн североамериканских домашних хозяйств имели два компьютера или более, и они столкнулись с теми же проблемами, что и предприниматели почти 20 годами ранее — невозможностью со­вместно использовать компьютеры и периферийные устройства или обмениваться данными между пользователями.

Могут быть названы четыре основных фактора развития до­машних сетевых технологий:

• одновременный высокоскоростной доступ к Internet с ис­пользованием единственной учетной записи у Internet-про­вайдера. Поскольку Internet становится основным инстру­ментом в бизнесе, образовании, медицине и управлении, так же как в личных делах, очевидна потребность в высо­коскоростном, удобном и дешевом доступе к Internet;

• совместное использование периферийного оборудования — очевидна экономия средств от совместной работы с прин­терами, модемами или другими устройствами, любым ПК в доме;

• совместное использование файлов и приложений. Макси­мизация эффекта от приобретения программного обеспече­ния, удобство от совместного использования файлов, без необходимости переноса с машины на машину через дис­кеты или компакт-диски;

• развлечение — новая волна машинных игр для нескольких игроков, с расширенной графикой и аудиовозможностями начинает вызывать интерес потребителя. Многие аналити­ки полагают, что компьютерные игры и программное обес­печение развлечения составят в долгосрочной перспективе самый быстрорастущий сектор общего американского элек­тронного рынка с ежегодным ростом до 24 %.

К началу 2000-х гг. домашние сетевые технологии сделали существенный прогресс к обеспечению потребителей внуши­тельным массивом вариантов. Проводные сетевые технологии могут использовать как кабели, чтобы подключать вычислитель­ные устройства, используя Ethernet, так и телефонные или сило­вые линии. Беспроводные сети могут использовать электромаг­нитные радиоволны (инфракрасный или радиодиапазон).

Сети Ethernet. Для приспособления сетевых технологий к данному рынку производители разработали домашние сетевые комплекты, состоящие из дешевых сетевых адаптеров, недоро­гих концентраторов и программного обеспечения простой кон­фигурации — чтобы упростить технологию установки и исполь­зования.

Кабели UTP категорий 3 или 5, требуемые сетями Ethernet, стали доступны в компьютерных и магазинах «все для дома», а также зачастую устанавливаются заранее во многих строящихся до­мах. Задача коммуникации упрощается еще более в ситуациях, где все ПК расположены в одной комнате, типа домашнего офиса.

На рис. 4.2 показано, каким образом в доме может быть уста­новлена сеть Ethernet. Внутренние или внешние сетевые адаптеры размещены в каждом ПК. Периферийные устройства без прямого подключения к Ethernet — типа принтеров — разделены через се­тевой компьютер. Каждый ПК связан с концентратором Ethernet по кабелю категории 3 или 5. Концентратор управляет связью ме­жду устройствами на сети. Единичный канал на 56 Кбит/с — ISDN, аналоговый, кабельный или ADSL-модем обеспечивает общедоступное подключение к Internet.

Сети на телефонных линиях. Сети на базе телефонных линий используют в своих интересах неиспользованную пропускную

Рис. 4.2. Домашняя сеть на обычных технологиях Ethernet

способность существующих телефонных проводов. Информация передается на частотах, много больших (рис. 4.3), чем обычная телефонная сеть (plain old telephone service — POTS) или цифро­вые услуги ISDN или xDSL, так что сеть не конфликтует с нор­мальным использованием телефонной линии для звуковой теле­фонии, факса или услуг Internet, использующих те же самые те­лефонные цепи.

Рис. 4.3. Распределение частот для различных типов связи по телефонным кабелям

Используется технология разделения общей полосы пропус­кания — частотное мультиплексирование (frequency division multi­plexing — FDM). Здесь полная полоса пропускания делится на не­сколько полос, называемых каналами, с использованием час­тотных фильтров. Каждый из видов трафика — аналоговая (голос) и цифровая (данные, аудио и видео) информация — использует различные каналы.

Первая спецификация, выпущенная осенью 1998 г. Альянсом по домашним сетям (Home Phoneline Networking Alliance — HomePNA), приняла метод доступа к носителям IEEE 802.3, по существу обеспечивая 1 Мбит/с Ethernet по телефонным линиям. Последующая спецификация HomePNA 2.0, завершенная в кон­це 1999 г., использует цифровую обработку сигналов (техноло­гия, встроенная в микросхемы), что обеспечивает лучшее при­способление к узкополосным линиям, увеличивая силу сигнала и улучшая фильтрацию шума от близлежащих приборов. Устройст­ва, основанные на HomePNA 2.0, могут поддерживать скорости передачи до 10 Мбит/с, в десять раз быстрее, чем HomePNA 1.0.

В типичных домашних сетях на телефонных линиях внутрен­ние или внешние сетевые адаптеры установлены в каждом ПК и включены в близлежащее телефонное гнездо. Принтеры или другие периферийные устройства — включая одновременный доступ к Internet через канал на 56 Кбит/с (ISDN, аналоговый, кабельный или ADSL-модем) — могут быть разделены между связанными ПК.

Сети данного типа работают лучше всего в домах, где компь­ютеры расположены в различных помещениях около телефон­ных гнезд одной и той же цепи (т. е. используя тот же самый но­мер телефона). Факт, что каждый дом имеет уникальную теле­фонную связь с центральной телефонной станцией, гарантирует высокий уровень сетевой защиты.

Сети на линиях электропитания. Эти сети устроены наподо­бие рассмотренных выше, но используют для связи цепи элек­тропитания или силовые линии электропередачи. Внутренние или внешние сетевые адаптеры установлены в каждом ПК и подключаются в близлежащую розетку электропитания.

Технологии сетей на силовых линиях используют разнообра­зие методов доступа к носителю, включая множественный доступ с опросом несущей и разрешением конфликтов (CSMA/CD), дата- граммный коллективный доступ (datagram sensing multiple access — DSMA), централизованную эстафетную передачу (centralised token passing — CTP).

Кроме того, здесь также используется технология модуля­ции, именуемая кодированием со сдвигом частот (frequency shift keying — FSK), для передачи цифровых сигналов. Кодирование со сдвигом частот использует две или больше различных частот в узкой полосе, одна определяет «1» другая «О» для передачи дво­ичного кода.

Сети на силовых линиях имеют те же преимущества, что и сети на телефонных линиях, однако имеются и свои недостатки. Во-первых, они не обеспечивают таких скоростей, как другие сетевые среды передачи, в связи с высоким уровнем помех. Ти­пичные скорости располагаются между 50 и 350 Кбит/с. Во-вто­рых, поскольку единый кабель электропитания подводится к множеству домов и квартир, всегда возможна или утечка инфор­мации, или внешнее проникновение. Поэтому требуется или установка частотных фильтров на силовые кабели, или шифров­ка данных, или иные защитные мероприятия.

Беспроводные сети. Беспроводные локальные сети (WLANs) предлагают дополнительное преимущество для потребителей — мобильность. Потребители получают возможность передвигаться внутри домов или рядом с ними и оставаться подключенными к Internet или к другим вычислительные ресурсам сети. Инсталля­ция проста, потому что не требуется никаких проводов, и бес­проводные сетевые компоненты могут быть установлены где угодно в доме.

Беспроводные локальные сети используют электромагнит­ные радиоволны — инфракрасные (IrDA) или радиочастоты (РЧ) для передачи информации от одной точки до другой, не требуя физического подключения. Радиоволны упоминаются часто как радионесущие, потому что они исполняют функцию передачи энергии к отдаленному приемнику. Передаваемые данные на­кладываются на радионесущую (процесс модуляции несущей пе­редаваемой информации) так, чтобы сигнал был в дальнейшем распознан устройством-приемником. Множество радионесущих могут сосуществовать в одном и том же пространстве в одно и то же время, не мешая друг с другу, если передача происходит на различных радиочастотах.

В типичной конфигурации WLAN приемопередатчик или устройство, названное пунктом доступа, соединяется с провод­ной сетью в фиксированной точке, используя стандартный ка­бель Ethernet. Как минимум пункт доступа получает, проверяет, буферизует и передает данные между WLAN и стационарной се­тевой инфраструктурой. Единственный пункт доступа может поддерживать небольшую группу пользователей и функциониро­вать в диапазоне расстояний от 30 до 1000 м. Пункт доступа (или антенна, подключенная к пункту доступа) обычно устанавлива­ется на возвышении, обеспечивая необходимый радиоохват.

Конечные пользователи обращаются к WLAN через адапте­ры беспроводной локальной сети, которые реализуются как пла­ты PCMCIA в портативных компьютерах, либо как платы ISA или PCI в настольных компьютерах, или встроены в карманные (ручные) компьютеры. Адаптеры WLAN обеспечивают интер­фейс между клиентами сетевой ОС через антенну; характер бес­проводного подключения прозрачен для сетевой ОС.

На рис. 4.4 показано, как беспроводная сеть может быть ус­тановлена в доме. Внутренние или внешние адаптеры установле­ны на каждом ПК. Принтеры или другие периферийные устрой­ства могут быть разделены через подсоединение к ПК. Устройст­во пункта доступа соединяется с цифровой абонентской линией или кабельным модемом и обеспечивает высокоскоростной дос­туп к Internet для полной сети.

Рис. 4.4. Построение беспроводной домашней сети

Известен ряд беспроводных сетевых стандартов, включая Bluetooth, HomeRF и IEEE 802.11, но каждый обслуживает раз­личные цели. Функциональные возможности как Bluetooth, так и HomeRF могут быть осуществлены в одном и том же устройст­ве. IEEE 802.11 является первичным эталоном для беспроводной сети и доступа к Internet, поскольку поддерживает 11 Мбит/с беспроводных доступов в радиополосе 2,4 ГГц и работает на бо­лее длинных расстояниях, чем Bluetooth и HomeRF.

Сравнение технологий. Таблица 4.4 позволяет сравнить четы­ре основные домашние сетевые технологии, идентифицируя не­
которые из важных факторов, которые следует учесть при проек­тировании системы.

Таблица 4.4. Характеристики основных технологий домашних сетей

Тип сетей связи

Телефонные линии i Силовые линии

j

Параметр

Ethernet 10-100 Мбит/с

] 100 Кбит/с- 10 Мбит/с

Скорость

! 50-350 Кбит/с

Беспроводные

700 Кбит/с - 11 Мбит/с

Преимущества

j Удобный,простой! (не нужна новая j проводка), безопас-!Удобный, простой i (не нужна новая i проводка)

Наиболее быст­рый, наиболее безопасный и на­дежный

Удобный, мобильный, простой (не нужны провода), безопас­ный

i! Требования

I Компьютеры и пери- ] ферийные устройст­ва располагать у те­лефонных выводов j Компьютеры и пери- i ферийные устройст­ва располагать око­ло выводов электро­сети

Требуются кабели Ethernet(Катего­рия 3 или 5)

Сетевые компоненты должны быть в пре­делах 250-футового диапазона

I

Лучше всего ис- 5 пользовать; Общий доступ к! Internet, к файлам, ¹ совместное исполь­

зование периферии

, Для приложений с | низкой полосой про-; пускания (домашняя i охрана и управление ¹ приборами)

Для домашнего офиса и совмест­ного доступа к Internet

Для портативных,! ЭВМ, настольных и? карманных, связан- ' ных внутри и снаружи дома или небольшого | офиса, где требуется мобильность

Дата добавления: 2014-11-29