POŁĄCZENIE Z INTERNETEM. Dla DSI II

Transkrypt

1 POŁĄCZENIE Z INTERNETEM Dla DSI II

2 Połączenia internetowe Większość dzisiejszych połączeń internetowych realizowanych jest za pomocą tech nologii szerokopasmowych, umożliwiających transfer od 128 Kb/s do kilkudziesię ciu Mb/s. Technologie szerokopasmowe nie blokują linii telefonicznej i umożliwiają 24-godzinny dostęp

3 Modem analogowy Modem analogowy (ang. analog modem) pozwala przyłączyć komputer do internetu za pośrednictwem telefonicznej linii abonenckiej. Korzystanie z modemu analogowego wymaga połączenia telefonicznego (ang. dial-up) z drugim modemem obsługiwanym najczęściej przez operatora telekomunikacyjnego. Modemy wykorzystują standardy modulacji określające wzorzec przesyłanych danych.

4 Budowa modemu Modemy analogowe przyjmują postać albo urządzenia wewnętrznego, najczęściej montowanego w magistrali PCI, albo zewnętrznego podłączanego do portu szeregowego.

5 Budowa modemu analogowego Cyfrowy procesor sygnałowy DSP (ang. Digital Signal Processor) specjalizowany układ scalony, który integruje układ ROM zawierający procedury modulacji oraz przetworniki analogowocyfrowy i cyfrowoanalogowy. Mikroprocesor. - współpracuje z mikroprocesorem komputera PC oraz dekoduje i wykonuje rozkazy języka AT (język służący do komunikacji między modemem i komputerem). Zajmuje się też wybieraniem numeru, kodowaniem zabezpieczającym i kompresją danych. RS układ transmisji szeregowej UART (ang. Universal Asynchronous Receiver Transmitter). Przeprowadza on transmisję danych między modemem i komputerem zgodnie ze standardem RS-232C Układ styku - łączy modem i linię telefoniczną, ale odpowiada też za ich galwaniczne odizolowanie, realizuje też wybieranie numeru telefonicznego.

6 Budowa modemu analogowego W modemie analogowym można odnaleźć kilka bloków funkcyjnych: mikrokontroler MAC (ang. Modem Advanced Controller), blok analogowy MAP (ang. Modem Analog Peripheral), interfejs komputera (V.24/RS-232), interfejs linii telefonicznej, blok przełączników, wyświetlaczy, głośnika itd.

7 Działanie Słowo modem pochodzi od słów modulacja-demodulacja (ang. modulation-demodulation). Zadaniem modemu jest konwersja sygnału cyfrowego generowanego przez komputer na elektryczny sygnał analogowy, który zostaje przesłany linią telefoniczną. Proces ten nosi nazwę modulacji. Urządzenie dokonuje również konwersji odwrotnej: zamienia sygnał analogowy na postać cyfrową - jest to proces demodulacji. Modem analogowy to zazwyczaj urządzenie asynchroniczne wykorzystujące do komunikacji z komputerem port szeregowy COM. Dane przesyłane są w pakietach jednobajtowych (8 bitów), do których na początku i na końcu dodawane są bity sterujące. Do podłączenia modemu do linii telefonicznej służą gniazdo i wtyczka RJ-11

8 Działanie Modem przyjmuje również do bufora wejściowego dane przesyłane z komputera, zestawią żądane połączenie (wybiera numer), obsługuje zajętość i ustala z modemem po drugiej stronie linii optymalną prędkość transmisji. Proces ten nazywany jest negocjacją protokołu i odbywa się na początku każdego połączenia.

9 Standardy modemów analogowych Opracowywaniem standardów modemów pierwotnie zajmował się: komitet CCITT (ang. International Telegraph and Telephone Consultative Committee), którego następcą jest organizacja ITU-T (ang. International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector) Transmisję za pomocą modemów analogowych definiują standardy V. Uwzględniają one sposób modulacji sygnału, korekcji błędów i kompresji danych.

10 Standardy modemów analogowych V.34 - standard modulacji umożliwiający wysyłanie i odbieranie danych maksymalnie z prędkością 33,6 Kb/s. Jest ostatnim standardem operującym wyłącznie na sygnale analogowym V.42, MNP10. Współczesne modemy analogowe wykorzystują do korekcji błędów protokół MNP10 firmy Microcom oraz starszy protokół ITU-T V42. MNP5, V.42 bis. W celu przyspieszenia wysyłania danych za pomocą modemu analogowego wykorzystywane są standardy kompresji. Standard V42 bis wymaga stosowania standardu korekcji błędów V42.

11 Standardy modemów analogowych V.44. Standard kompresji bezstratnej wykorzystujący kompresję LZJH. V.90 (56K). Standard modulacji określający możliwości współczesnych modemów analogowych. Modem wysyła dane w postaci analogowej z maksymalną prędkością 33,6 Kb/s. Odbierane są one w postaci cyfrowej z maksymalną prędkością 56 Kb/s. V.92 (56K). Następca V90 (kompatybilny z V90) wykorzystujący V44. Umożliwia wysyłanie danych z prędkością 48 Kb/s oraz ich odbieranie z prędkością 56 Kb/s. Obsługę V.92. musi zapewnić operator telekomunikacyjny.

12 Prawo Shannona Sygnał analogowy w kablu miedzianym może być przesyłany maksymalnie z prędkością 33,6 Kb/s. Współczesne modemy są oznaczane symbolem 56 K, co sugeruje, że mogą przesyłać dane z prędkością 56 Kb/s. Czyżby złamano prawo Shannona? Nie - modemy w standardzie V.90 i V.92 mogą odbierać sygnał cyfrowy, który nie jest obarczony ograniczeniami wspomnianego prawa.

13 Połączenia szerokopasmowe Połączenia szerokopasmowe (ang. Broadband Connection) wykorzystują dużą część zakresu częstotliwości przewodu miedzianego (od 25 khz do ponad 1 MHz). (modemy analogowe wykorzystują wąskie pasmo 30 Hz - 4 khz). Są to technologie kablowe i bezprzewodowe umożliwiające pobieranie i wysyłanie danych z i do internetu w postaci cyfrowej z prędkością od 128 Kb/s wzwyż. Do najpopularniejszych technologii szerokopasmowych można zaliczyć: DSL, połączenia realizowane za pomocą cyfrowych telewizji kablowych, połączenia telefonii komórkowej, połączenia satelitarne. Połączenia szerokopasmowe mają wiele zalet w stosunku do przestarzałych połączeń za pomocą modemów analogowych. Są to większa prędkość przesytu, dostęp do sieci przez 24 godziny, zazwyczaj nieblokowanie linii telefonicznej, prostota montażu i kon figuracji.

14 ISDN ISDN (ang. Integrałed Services Digital Network - sieć cyfrowa z integracją usług) - umożliwia obsługę kilku cyfrowych urządzeń teleinformatycznych za pomocą specjalnego terminala. Do wysyłania danych cyfrowych używane są trzy kanały (dwa nośne B i jeden sterujący D) obsługujące rozmowy telefoniczne, połączenia informatyczne, połączenia faksowe. Kanały B (ang. Bearer - nośny) służą do komunikacji komputera z internetem z prędkością 128 Kb/s. Umożliwia to specjalny modem montowany w komputerze PC. Podczas rozmowy telefonicznej lub faksowania jeden kanał B łączy z internetem, drugi obsługuje cyfrowe połączenie głosowe lub faks. Kanał D (ang. Delta channel) służy do wymiany sygnałów sterujących. Koszty montażu i obsługi cyfrowej usługi ISDN są znacznie wyższe niż w przypadku wydajniejszych połączeń DSL lub CATV

15 DSL Technologia DSL (ang. Digital Subscriber Linę - cyfrowa linia abonencka) wykorzystuje istniejącą infrastrukturę telekomunikacyjną. Umożliwia jednoczesne prowadzenie rozmów i transmisję danych cyfrowych dzięki wykorzystaniu różnych częstotliwości okablowania miedzianego. Jest kilka wariantów DSL Do najpopularniejszych można zaliczyć: SDSL (ang. Simmetric DSL - symetryczny DSL). Umożliwia wysyłanie i odbieranie danych z taką samą prędkością za pomocą kabla typu skrętka. Ponieważ do transmisji danych stosowane są te same częstotliwości, maksymalna odległość modemu od centrali to 4 km. ADSL (ang. Asimmetric DSL - asymetryczny DSL) popularn odmiana DSL odbierająca i wysyłająca dane z różnymi prędkościami. Zazwyczaj dane pobierane są znacznie szybciej niż wysyłane (na przykład 1024, 128 kb/s).

16 DSL Istnieje kilka wersji ADSL: ADSL1 - umożliwia odbieranie danych z prędkością do 2 Mb/s na odcinku do 5,5 km; ADSL2 - umożliwia odbieranie danych z prędkością do 4 Mb/s na odcinku do 3,7 km; ADSL2+ - umożliwia odbieranie danych z prędkością do 24 Mb/s na odcinku do 2 km, udostępnia przy tym telewizję cyfrową i usługi multimedialne. Do prowadzenia rozmów telefonicznych wykorzystywane jest pasmo częstotliwości od 30 Hz do 4 khz. Powyżej 8 khz zaczyna się pasmo przenoszenia danych usługi DSL. Spektrum częstotliwości nowoczesnych instalacji ADSL podzielone jest na 256 kanałów o szerokości 4 khz wykorzystywanych do odbierania i wysyłania danych. Aby uniknąć zakłóceń z pasma rozmów telefonicznych stosowane są odseparowujące mikrofiltry dolnoprzepustowe montowane pomiędzy gniazdkiem/trójnikiem a aparatem telefonicznym

17 Zestaw modemowy modem, kabla USB AB, przewodu RJ-11, mikrofiltra, trójnika płyty instalacyjnej Router ADSL integruje kilka urządzeń: modem ADSL, interfejs sieciowy Ethernet, serwer DHCP, brama internetowa. W zestawie montażowym znajdują się router, trójnik, mikrofiltr, skrosowany przewód UTP z końcówkami RJ-45, przewód RJ-11, zasilacz i płyta instalacyjna Za pomocą translacji NAT (ang. Network Address Translation) router staje się bramą internetową, podłączony do przełącznika sieciowego udostępnia połączenie internetowe wielu komputerom. Wbudowany serwer DHCP (ang. Dynamie Host Configuration Protocoł) umożliwia automatyczne konfigurowanie interfejsów sieciowych podłączonych komputerów.

18 CATV cyfrowa telewizja kablowa Nowoczesne systemy CATV umożliwiają nadawanie i odbiór cyfrowej telewizji i radia oraz udostępniają interaktywne usługi multimedialne, między innymi podłączenie do internetu. Budowane są z wykorzystaniem technologii HFC (ang. Hybrid Fibre-Coaxial sieć hybrydowa oparta na światłowodach i kablu koncentrycznym), które umożliwiają pobieranie danych z prędkością do 38 Mb/s oraz ich wysyłanie z prędkością do 10 Mb/s. Pasmo przenoszenia w sieci HFC podzielone jest na kanały 8 MHz, gdzie do wysyłania danych wykorzystuje się zakres 5-65 MHz, a do odbierania MHz. Do podłączenia sieci CATV do internetu służy modem lub router kablowy. Standardowy zestaw zawiera rozdzielacz, do którego przyłącza się telewizor i modem. Modem lub router można połączyć z komputerem za pomocą kabla USB, można też bezpośredniego wpiąć urządzenie do karty sieciowej z wykorzystaniem skrosowanego przewodu UTP

19 Łącza dzierżawione T-carrier Instytucjom potrzebującym dużej przepustowości operatorzy telekomunikacyjni udostępniają łącze dzierżawione (ang. leased lines). Jest to 24-godzinne połączenie internetowe realizowane za pomocą grupy kanałów po 64 Kb. W USA usługę określa się jako T-carrier i ma kilka odmian: T-1 - łącze o przepustowości 1,544 Mb/s składające się z 24 kanałów po 64 Kb, T-2 - łącze o przepustowości 6,312 Mb/s składające się z 96 kanałów po 64 Kb, T-3 - łącze o przepustowości 44,736 Mb/s składające się z 672 kanałów po 64 Kb, T-4 - łącze o przepustowości 274,176 Mb/s składające się z 4032 kanałów po 64 Kb T-5 - łącze o przepustowości 400,352 Mb/s składające się z 5760 kanałów po 64 Kb.

20 Łącza dzierżawione E-carrier Wersja europejska to E-carrier i ma ona następujące wersje: E-1 - łącze o przepustowości 2,048 Mb/s składające się z 32 kanałów po 64 Kb, E-2 - łącze o przepustowości 8,448 Mb/s składające się z 128 kanałów po 64 Kb, E-3 - łącze o przepustowości 34,368 Mb/s składające się z 512 kanałów po 64 Kb, E-4 - łącze o przepustowości 139,264 Mb/s składające się z 2048 kanałów po 64 Kb, E-5 - łącze o przepustowości 565,148 Mb/s składające się z 8192 kanałów po 64 Kb. W celu przekonwertowania sygnału T- lub E-carrier na Ethernet należy zastosować specjalny konwerter. Wadą łączy dzierżawionych są duże koszty ich utrzymania, dochodzące do kilku tysię cy złotych w skali miesiąca

21 Telefonia komórkowa (GPRS, EDGE, 3G, HSPA) Coraz popularniejszy staje się dostęp do internetu za pośrednictwem bezprzewodowej telefonii komórkowej (ang. mobile). Na rosnącą popularność tej branży wpływają szybkie wprowadzanie nowych technologii i coraz większa popularność komputerów przenośnych. Pierwszym standardem umożliwiającym dostęp do internetu w sieciach komórkowych GSM był GPRS (ang. General Packet Radio Service) umożliwiający pakietowy transfer danych z prędkością Kb/s. Modemy GPRS montowane są w komputerze klasy PC do portu szeregowego COM lub gniazda USB. Rozwinięciem GPRS i pierwszą mobilną technologią szerokopasmową jest EDGE (ang. Enhanced Data rates for GSM Evolution), w której maksymalny transfer wynosi 236 Kb/s. W stosunku do GPRS poprawiono w EDGE interfejs radiowy, trzykrotnie zwiększając jego prędkość, i zaimplementowano możliwość zmiany dynamiki przesyłanego sygnału w zależności od warunków.

22 Telefonia komórkowa (GPRS, EDGE, 3G, HSPA) Trzecia generacja (3G - 3 Generatiori) sieci komórkowych UMTS (ang. Universal Mo bile Telecommunications System - uniwersalny system telekomunikacji ruchomej) pozwala na transfer danych cyfrowych z maksymalną przepustowością 384 Kb/s. Została zaprojektowana do obsługi transmisji audio i wideo oraz szybkiego wysyłania i odbierania danych cyfrowych. Ewolucją 3G jest najnowsza technologia HSPA (ang. High-Speed Packet Access - pakietowy dostęp dużej prędkości) obejmująca standardy HSDPA (ang. High Speed Downlink Packet Access - dostęp do szybkiego pobierania pakietowego) i HSUPA (ang. High Speed Uplink Packet Access - dostęp do szybkiego wysyłania pakietowego). HSDPA pozwala pobierać dane z prędkością 1,8-14,4 Mb/s, a HSUPA umożliwia wysyłanie danych z maksymalną prędkością 5,7 Mb/s. Najnowszą odsłonę standardu wprowadzono w 2008 r. pod nazwą HSPA+, umożliwia on pobieranie danych z prędkością 21 Mb/s. Modemy HSPA przyjmują postać urządzeń USB lub kart PC-MCI i ExpressCard Główną wadą połączeń teleinformatycznych z wykorzystaniem technologii telefonii komórkowej są limity pobierania danych

23 Połączenia satelitarne Internetowe połączenia satelitarne (ang. satellite connection) mogą mieć charakter jednokierunkowy lub dwukierunkowy. W przypadku połączeń jednokierunkowych dane pobierane są za pomocą bezprzewodowego łącza satelitarnego, jednak do ich wysyłania należy zastosować inną technologię, na przykład modem analogowy, ISDN czy połączenie komórkowe. W przypadku połączeń dwukierunkowych dane zostają słane i odebrane przez łącze satelitarne.

24 Połączenia satelitarne StarDSL udostępnia połączenia dwukierunkowe. Przepustowość zależy od wyku pionej taryfy. Dane można pobierać z prędkością od 256 Kb/s do 4 Mb/s, a wysyłać z prędkością od 64 do 256 Kb/s. Maksymalny limit pobierania to 4 GB. Kempa Satellite Networks udostępnia dwukierunkową usługę TooWay. Prędkość pobierania danych to 3,6 Mb/s, prędkość wysyłania 384 Kb/s. ASTRA2connect udostępnia połączenia dwukierunkowe. Prędkość pobierania danych mieści się w przedziale od 256 Kb/s do 1 Mb/s, prędkość wysyłania w przedziale od 64 do 128 Kb/s. SIEMENS udostępnia połączenia dwukierunkowe. Prędkość pobierania danych mieści się w przedziale od 512 Kb/s do 1 Mb/s, prędkość wysyłania w prze dziale od 128 do 256 Kb/s.

25 Połączenia satelitarne Do korzystania z internetowych usług satelitarnych na komputerze klasy PC niezbędne jest posiadanie zestawu złożonego z: sferycznej anteny satelitarnej, modemu satelitarnego, zasilacza, kabla UTP, kabli koncentrycznych, konwertera dwukierunkowego Jedną z wad połączenia satelitarnego są duże opóźnienia sygnału (mimo sporych prędkości transferu danych) spowodowane przez odległości, jakie musi pokonać fala radiowa. Osoby lubiące grać w gry komputerowe on-line z pewnością nie powinny wybierać tego rozwiązania

26 Dziękuję za uwagę