Городская вычислительная сеть

Введение

Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) — система связи двух или более компьютеров и/или компьютерного оборудования (серверы, принтеры, факсы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов или электромагнитного излучения.

Первоначально сети создавались по принципу "тонкого" Ethernet. В основе его — несколько компьютеров с сетевыми адаптерами, соединенные последовательно коаксиальным кабелем, причем все сетевые адаптеры выдают свой сигнал на него одновременно. Недостатки этого принципа выявились позже.

С ростом размеров сетей параллельная работа многих компьютеров на одну единую шину стала практически невозможной: очень велики стали взаимные влияния друг на друга. Случайные выходы из строя коаксиального кабеля (например, внутренний обрыв жилы) надолго выводили всю сеть из строя. А определить место обрыва или возникновения программной неисправности, "заткнувшей" сеть, становилось практически невозможно.

Поэтому дальнейшее развитие компьютерных сетей происходит на принципах структурирования. В этом случае каждая сеть складывается из набора взаимосвязанных участков — структур.

Каждая отдельная структура представляет собой несколько компьютеров с сетевыми адаптерами, каждый из которых соединен отдельным проводом — витой парой — с коммутатором. При необходимости развития к сети просто добавляют новую структуру.

При построении сети по принципу витой пары можно проложить больше кабелей, чем установлено в настоящий момент компьютеров. Кабель проводится не только на каждое рабочее место, независимо от того, нужен он сегодня его владельцу или нет, но даже и туда, где сегодня рабочего места нет, но возможно появление в будущем. Переезд или подключение нового пользователя в итоге потребует лишь изменения коммутации на одной или нескольких панелях.

 

Классификация

В зависимости от характеристик компьютерных сетей их классифицируют на различные группы.[1]

По размеру охваченной территории

1.1.1 Персональная сеть

Основные сведения

Персональная сеть (англ. Personal Network) — это сеть, построенная «вокруг» человека. Данные сети призваны объединять все персональные электронные устройства пользователя (телефоны, карманные персональные компьютеры, смартфоны, ноутбуки, гарнитуры и.т.п.). К стандартам таких сетей в настоящее время относят Bluetooth, Zigbee, Пиконет.[2]

Параметры PAN

· Малое число абонентов

· Некритичность к наработке на отказ.

· Все устройства входящую в PAN-сеть можно контролировать.

· Узкий радиус действия (100 футов (30 метров))

· Сеть должна поддерживать до 8 участников.

1.1.2 Локальная вычислительная сеть

Основные сведения

Подавляющая часть компьютеров западного мира объединена в ту или иную сеть. Опыт эксплуатации сетей показывает, что около 80% всей пересылаемой по сети информации замыкается в рамках одного офиса.[3] Поэтому особое внимание разработчиков стали привлекать так называемые локальные вычислительные сети (LAN).Локальная вычислительная сеть  (англ. Local Area Network, LAN) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояние более 12500 км (космические станции и орбитальные центры).

Построение сети

Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптоволоконные кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные — через wi-fi, bluetooth, GPRS и прочих средств. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь шлюзы с другими локальными сетями, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней.

Адресация

В локальных сетях основанных на протоколе IP могут использоваться специальные адреса:

10.0.0.0—10.255.255.255;

172.16.0.0—172.31.255.255;

192.168.0.0—192.168.255.255.

Такие адреса называют локальными или серыми, эти адреса не маршрутизируются в Интернет. Необходимость использовать такие адреса возникла из-за того, что когда разрабатывался протокол IP не предусматривалось столь широкого его распространение, и постепенно адресов стало не хватать. Как вариант был придуман протокол IPv6. Однако, он пока не стал популярным и стали использовать локальные адреса. В различных непересекающихся LAN адреса могут повторяться, и это не является проблемой, так как доступ в другие сети происходит с применением технологий, подменяющих или скрывающих адрес внутреннего узла сети за её пределами. Для обеспечения связи локальных сетей с глобальными применяются маршрутизаторы (в роли шлюзов и файрволов).

Конфликт адресов — это распространённая ситуация в локальной сети, при которой в одной IP подсети оказываются два или более компьютеров с одинаковыми IP адресами. Для предотвращения таких ситуаций, а также для облегчения работы сетевых администраторов применяется протокол DHCP с помощью которого можно автоматически назначать адреса компьютерам.

1.1.3 HomePNA

Основные сведения

HomePNA (англ. Home Phoneline Networking Alliance, HPNA) — это объединённая ассоциация некоммерческих промышленых компаний, которые продвигают и стандартизируют технологии домашних сетей с помощью существующих в домах коаксиальных кабелей и телефонных линий. Среди компаний-покровителей HPNA, которые устанавливают курс организации, можно выделить AT&T, 2Wire, Motorola, CooperGate, Scientific Atlanta и K-Micro. HPNA создаёт промышленные спецификации, которые затем стандартизируются Международным Союзом Электросвязи (International Telecommunication Union ITU), ведущей мировой стандартизационной организацией в области теле- и радио- коммуникаций. HPNA также продвигает технологии, тестирует и сертифицирует членские продукты как одобренные.

Краткий обзор

HomePNA 3.1 — это первый из нового поколения стандартов домашних сетей, разработанный для новых «развлекательных» приложений, таких как IPTV, которые предполагают наличие высокой и стойкой производительности в целом доме. Технология этого типа обеспечивает дополнительные возможности, такие как гарантированное качество обслуживания (Quality of Service QoS) и используется большинством провайдеров для обеспечения коммерческого сервиса «triple play» (видео, звук и информация). HomePNA 3.1 использует частоты выше тех, что используются технологиями ADSL, ISDN и телефонными звонками на линии и ниже тех, что используются для телетрансляции и спутниковой телетрансляции DBS по коаксиальному кабелю, поэтому HomePNA 3.1 не может сосуществовать с этими сервисами в одних проводах. HomePNA 3.1 был разработан как для увеличения функциональности в коаксиальных проводах и расширения их сетевых возможностей, так и для преодоления некоторых ограничений телефонных сетей.

Преимущества

· Не требуется проведения новых кабелей в дом.

· Работа существующих сервисов — телефона, факса, DSL, спутникового телевидения не нарушится, благодаря тому, что HomePNA работает с различными частотами на одном коаксиальном или телефонном кабеле.

· Новейшая продукция предлагает скорость передачи данных до 320Мб/с, обеспечивая возможность поддержки высокочёткого телесигнала (High Definition TV HDTV) и стандартного телесигнала (Standart Definition TV SDTV).

· Гарантированное качество обслуживания QoS, устраняет сетевые «коллизии», возникающие при использовании технологии Ethernet. Это позволяет потокам информации в реальном времени, таким как IPTV, быть доставленными к клиенту без прерываний.

· Максимальное количество подключаемых устройств — 64.

· Устройства могут быть расположены на расстоянии тысячи футов (300 м) друг от друга на телефонной линии и на расстоянии многих тысяч футов друг от друга на коаксиальном кабеле. Для домов это более чем достаточно.

· Используются стандартные драйвера Ethernet, что позволяет легко добавлять любую продукцию с Ethernet-портом, не касаясь ОС.

· Необходимое оборудование имеет невысокую стоимость.

· Разрабатываются новые технологии, такие как Wi-Fi, для создания смешанных проводных/беспроводных домашних сетей.

· Провайдеры могут предоставлять услуги телефона, интернета и цифрового телевидения одним пакетом, с помощью оборудования, сертифицированного HomePNA.

Недостатки

· Не соответствие стандарту передачи данных по телефонному кабелю DOCSIS.

· Доступно небольшое количество пакетов поставки.

Городская вычислительная сеть

Городская вычислительная сеть (Metropolitan Area Network, MAN) — объединяет компьютеры в пределах города. Самым простым примером городской сети является система кабельного телевидения. Она стала правопреемником обычных антенных сетей в тех местах, где по тем или иным причинам качество эфира было слишком низким. Общая антенна в этих системах устанавливалась на вершине какого-нибудь холма, и сигнал передавался в дома абонентов.

Когда Интернет стал привлекать к себе массовую аудиторию, операторы кабельного телевидения поняли, что, внеся небольшие изменения в систему, можно сделать так, чтобы по тем же каналам в неиспользуемой части спектра передавались (причем в обе стороны) цифровые данные. С этого момента кабельное телевидение стало постепенно превращаться в MAN.

MAN — это не только кабельное телевидение. Недавние разработки, связанные с высокоскоростным беспроводным доступом в Интернет, привели к созданию других MAN, которые описаны в стандарте IEEE 802.16, который описывает широкополосные беспроводные ЛВС.