11. 09.2017

Блог Дмитрия Вассиярова.

Широкополосный интернет — применение в современной реальности

Привет всем.

В нынешнее время повсеместно распространен широкополосный интернет - что это на практике знают немногие, хотя ежедневно пользуются им миллионы жителей нашей страны. Вы тоже не совсем понимаете, о чем идет речь? Прочитайте эту статью - и вы узнаете, что скрывают за собой широкие полосы, почему сейчас популярен такой интернет, на какой скорости он работает и каких видов бывает.

Появление широкополосного соединения (немного истории)

Возможно, вы помните то время, когда подключаться к интернету можно было только посредством телефона и модема. Это не так уж давно было - лет 10-15 назад. Скорость была мучительно медленной - максимум 256 Кб/с. Но мы не знали, что она может быть другой, поэтому не жаловались.

Причем это не единственное неудобство - еще интернет занимал телефонную линию, поэтому в определенный момент можно было пользоваться либо одним, либо другим благом человечества. Такое счастье называлось коммутируемым доступом или

Далее интернет эволюционировал с семейством технологий xDSL, которые тоже предполагали использование модема и телефона, но с одним нюансом: можно одновременно сидеть в интернете и говорить по телефону. Последний работает на самых низких частотах, а все остальное пространство полосы занял интернет.

Этот вид подключения получил право называться широкополосным.

В целом, любой интернет, скорость которого превышает 256 Кб/с, может считаться не только широкополосным, но и высокоскоростным. Самая распространенная технология из описанного семейства (ADSL2++) соответствует и этому критерию. Ее максимальная скорость составляет 48 Мбит/с.

Вполне возможно, что в офисах предприятий и государственных учреждений, где нельзя обойтись без стационарного телефона, до сих пор пользуются этим видом связи. Как бы там ни было, он уже отживает свое. Что пришло ему на смену? Читаем далее.

Виды широкополосного интернета

Разновидностей достаточно много. Не буду спамить, а расскажу о наиболее популярных. Начнем с самого высокоскоростного.

Кабельное подключение

Это значит, что провайдер к вашему компьютеру или роутеру тянет кабель. Он бывает разных видов: устаревший - коаксиальный; более современный, использующийся и сейчас - витая пара; самый качественный - .

Последний имеет несколько преимуществ перед предыдущими двумя:

• Во-первых, он может передавать сигнал на большие расстояния без использования усилителей.
• Во-вторых, таким линиям связи не страшны электромагнитные помехи.
• В-третьих, каналы защищены от несанкционированного доступа, потому что перехватить незаметно сигнал, идущий по оптоволокну, практически невозможно.

Среди кабельных интернет-технологий максимальное распространение получил , работающий со скоростью 1-5 Гбит/с. Есть и более быстрые его подвиды, но не всякое оборудование способно работать на таких скоростях.

3G/4G

Какой современный человек не знает этих названий? Это мобильные беспроводные технологии. Такую связь предлагают, в основном, операторы мобильной связи, а также отдельные специализирующиеся на этом провайдеры.

Вы можете либо заказать соответствующую услугу и серфить с телефона или планшета через свою телефонную сим-карту, либо обзавестись специальным модемом, тоже с симкой, и получить возможность выходить в интернет еще и с ПК. Только в данном случае скорость будет выше, чем в случае с модемным коммутируемым доступом.
Ситуация с такова:

• при высокой мобильности (до 120 км/ч) будет предоставлена скорость максимум 144 кбит/с;
• при небыстрых передвижениях (до 3км/ч) - 384 кбит/с;
• если ваше устройство остается на месте - 2048 Кбит/с.

4G является перспективной технологией, поэтому и требования к ней выше: минимальная скорость для мобильных объектов должна быть 100 Мбит/с, а для стационарных - 1 Гбит/с. Но на деле мы еще такой роскоши не получили.

VSAT

Это способ подключения через малую спутниковую земную станцию. Данный вид интернета используется еще с 90-х годов и никак не уйдет в прошлое, потому что в нашей стране еще есть отдаленные от цивилизации населенные пункты, где прокладывать кабель и растягивать мобильные сети не рентабельно.

Примерная скорость такого подключения составляет 4 Мбит/с.

Преимущества широких полос

В заключение давайте разберем, чем отличается современный широкополосный интернет от модемного:

• Как вы уже поняли, главным образом - существенно выросшей скоростью;
• Не занимает телефонную линию;
• Обеспечивает непрерывное подключение: вы в любой момент можете выйти в интернет, а в случае с коммутируемым доступом каждый раз нужно было устанавливать новое соединение;
• Предполагает двустороннюю связь, то есть данные могут одновременно отправляться и приниматься;
• Дает возможность смотреть цифровое телевидение.

Надеюсь, что вы по широким полосам будете часто заходить на мой блог;)

В настоящее время основными сетями для доступа в Интернет являются сети широкополосного или . Они пришли на смену телефонным линиям с коммутируемым доступом, когда соединение осуществлялось с помощью модема, который обеспечивал максимальную скорость пересылки данных всего лишь 56 кбит в секунду, да и то при условии высокого качества проводных соединений с АТС.
На сегодняшний день провайдерами, предоставляющими услуги по широкополосному доступу к сети Интернет, наиболее часто используются следующие технологии: ADSL, Ethernet и FTTx.

Самой первой технологией высокоскоростного доступа в сеть Интернет, которая получила достаточно широкое распространение, была ADSL или в переводе с английского - асимметричная цифровая абонентская линия. Она возникла на базе технологии DSL, которая предназначалась для передачи видео по телефонным сетям, но не получила должного развития. Отличие ADSL состояло в наличии асимметрии канала связи - скорость приема информации на стороне клиента была существенно выше.
В качестве линии связи использовались обычные проводные телефонные линии, на стороне пользователя было подключен модем, который и работал с оборудованием, установленным на АТС. Функционирование аппаратуры ADSL в диапазоне частот значительно выше речевого, обеспечило нормальную работу классической телефонной связи. Отсутствие затрат на прокладку и монтаж соединительных магистралей обусловило относительную дешевизну данного способа высокоскоростного доступа к сети Интернет на тот период.

Технология ADSL обеспечивала максимальную скорость входящего трафика до 24 Мбит/с, скорость отдачи информации была существенно ниже - до 1.5 Мбит/с. Реальные цифры зачастую были значительно ниже, так как определялись параметрами соединительной линии.

В настоящее время приоритетным направлением организации широкополосного доступа к сети Интернет является использование витой пары (технология Ethernet) и оптоволоконных линий связи (технология FTTx).
Витая пара представляет собой кабель с попарно скрученными проводами в изоляционной, обычно пластиковой, оболочке. В зависимости от рабочей частоты кабель делится на несколько категорий.
Для сетей 100…1000 Мбит/с наиболее часто используется витая пара категории CAT5e.

Достоинствами сетей на витой паре являются их дешевизна и простота монтажа.
Недостатки:

1. Ввиду потерь в меди проводников, кабель имеет ограничение по длине прокладки.
2. Подверженность атмосферным воздействиям.
3. Необходимость в грозозащите.
4. При необходимости повышения скорости сети необходима замена всей магистрали на кабель более высокой категории

Всех этих недостатков лишены сети широкополосного доступа, построенные на оптоволоконных линиях связи. В настоящее время этот тип построения проводных сетей является наиболее перспективным. Существует два типа организации сети на волоконно-оптических линиях связи.

Первый из них называется Fiber To The Home или FTTH. В этом варианте оптоволоконная линия доходит до квартиры или дома, где непосредственно и устанавливается коммутационное оборудование. Данный тип подключения способен обеспечить максимально высокую скорость доступа во внешнюю сеть (1 Гбит/с и выше), но при этом является и более дорогостоящим.
FTTH разумно применять в поселках или небольших городках с малоэтажными домами, находящимися друг от друга на значительном удалении.

Второй тип организации волоконно-оптических линий связи называется Fiber To The Building или сокращенно FTTB. Смысл данной технологии оптоволоконной связи состоит в том, что магистральная оптоволоконная линия доходит только до здания, обычно с большим количеством квартир или офисов, разводка сети по которым производится витой парой. Нагрузка одной оптоволоконной линии, как правило, составляет 150…250 абонентов, для каждого из которых скорость обмена данными равна 100 Мбит/с.
Данная технология широкополосного доступа к сети Интернет по денежным затратам на монтаж и последующую эксплуатацию является на сегодняшний день наиболее оптимальным вариантом предоставления услуг высокоскоростной связи.

В последнее время начали активно развиваться беспроводные технологии, которые вполне могут конкурировать по скорости доступа к сети Интернет с проводными. Речь идет о сетях 4G. В настоящее время активно используются высокоскоростные сети WiMAX (стандарт 802.16) и LTE.

Для примера, так называемый «фиксированный» WiMAX, основанный на стандарте 802.16d, обеспечивает пропускную способность сети до 75 Мбит/с и радиус покрытия сигнала до 100 км.
Данные технологии будут востребованы в первую очередь в районах, где монтаж проводных сетей по тем или иным причинам невозможен, а также для предоставления мобильного широкополосного доступа к сети Интернет.

Широкополосный доступ — это общее название для технологий, с помощью которых обеспечивается постоянное (не сеансовое) подключение к интернету. Например, через телефонную линию (ADSL); кабельное телевидение (DOCSIS). Кроме того, существует технология Fast Ethernet (скорость передачи информации достигает 100 Мбит/с).

Еще до недавнего времени одним из основных способов подключения к интернету был коммутируемый доступ, который осуществлялся по телефонной линии, полностью занимая ее на время соединения. Широкополосный интернет обеспечивает скорость обмена данными во много раз большую, чем при коммутируемом доступе и при этом не «захватывает» телефонную линию. То есть понятие широкополосный интернет напрямую связано со скоростью передачи данных и поэтому его часто еще называют высокоскоростным.

Кроме высокой скорости передачи информации, обеспечивает стабильное непрерывное соединение с сетью, а также предоставляет так называемую «двустороннюю» связь, заключающуюся в возможности принимать и выгружать данные на одинаково высоких скоростях.

Благодаря широкополосному доступу в интернет, пользователь может получить услуги цифрового телевидения по Интернету, услуги передачи голосовых данных (IP телефонии) на любые расстояния по дешевым тарифам или даже бесплатно, а также возможности удаленного хранения данных больших объемов.

Выделяют два вида подключения

• Фиксированное (проводное).
  Основывается на технологиях проводного соединения, например Ethernet.
• Мобильное (беспроводное).
  Основывается на беспроводном доступе, например Radio-Ethernet.

Широкополосный интернет в России имеет прекрасные перспективы распространения, поскольку все большее количество пользователей со временем приходит к потребности в скоростном доступе к сети. Для его распространения используются сети кабельного телевидения и через телефонные сети. На российском рынке, более перспективным путем распространения широкополосного интернета является технология ADSL, через обычные телефонные сети. Используя технологию ADSL, пользователь получает доступ в интернет, и телефон при этом остается доступным для голосовой связи.

Еще одной распространенной схемой предоставления данного вида интернета, являются так называемые домовые сети ETTH (Ethernet To The Home), занимающие большую долю рынка. Непосредственно к потребителям (дом, офис) подводят волоконно-оптическую магистраль и устанавливают коммутаторы Ethernet. Далее отдельных пользователей подключают по стандартной витой паре. В отличие от ADSL, такой способ подключения занимает дополнительное время и затраты на осуществление разводки внутри строения, но в сравнении с технологией ADSL или кабельными каналами обеспечивает самую лучшую скорость подключения.

Одним из серьезных преимуществ, которое предоставляет широкополосный интернет, на сегодняшний день называют возможность смотреть цифровое телевидение . Технические условия необходимые для функционирования телевидения подвергают сомнению способность технологии ADSL еще долгое время оставаться конкурентоспособной в сфере предоставления широкополосного интернета. Ясно одно, широкополосный интернет значительно расширяет границы возможностей потребителей, а для провайдеров это означает битву технологий и борьбу за пользователей.

В настоящее время, широкополосный интернет, является общим термином, используемым для обозначения различных высокоскоростных типов подключения.

Термин, широкополосный относится к пропускной способности интернет-соединения. Широкополосный в буквальном смысле означает широкий диапазон частот, используемых для передачи и приема данных. Раньше доступ в Интернет был очень медленным, по причине использования коммутируемого соединения. Помимо того, что коммутируемое соединение медленное, оно еще и полностью занимает голосовую телефонную линию. Все эти факторы привели к тому, что Dial-up был практически полностью вытеснен различными широкополосными видами подключения.

Термин полоса пропускания, в случае компьютерных сетей и подключения к Интернету, как правило, используется для обозначения скорости передачи данных. Скорость передачи данных обычно измеряется в битах в секунду (бит). В широкополосном подключении по сравнению с коммутируемым соединением, скорость передачи данных очень высока. Существуют различные виды широкополосных подключений, имеющих различную стоимость, скорость и доступность.

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)

ADSL является наиболее часто используемым широкополосным соединением. Широко используется для домашних пользователей и в коммерческих целях. ADSL представляет собой цифровую линию, которая может быть использована для доступа в Интернет без необходимости занимать всю телефонную линию. ADSL работает на скорости 512 кбит или выше. В случае с ADSL, входящий канал имеет большую скорость, чем исходящий, благодаря чему и возник термин “асимметричный”.

SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line)

SDSL похож на ADSL и отличается от него только в одном аспекте, в соотношении скоростных показателей входящей и исходящей линии. SDSL характеризуются одинаковой скоростью при скачивании и отправке данных. Домашние пользователи, как правило, в этом не нуждаются. А вот некоторым организациям требуется канал с высокой пропускной скоростью исходящего канала. Данный вид подключения обходится дороже, чем обычный ADSL, но в случае коммерческого использования, эти расходы того стоят.

Широкополосная беспроводная связь

Беспроводное подключение к Интернету привычное явление сегодняшнего дня. Ноутбуки, карманные компьютеры и мобильные телефоны, все эти устройства нуждаются в беспроводном соединении. Скорость загрузки, предусмотренная различными типами беспроводного широкополосного доступа в Интернет, обычно составляет от 128 Кбит до 2 Mbps.

Кабельный широкополосный интернет

Интернет может быть доступен через линию кабельного телевидения. Кабельное телевидение в настоящее время очень популярно и есть практически во всех мало-мальски крупных городах. Кабельный широкополосный интернет, как правило, обеспечивает скорость от 2 Мбит до 8 Mbps. По популярности кабельный интернет успешно конкурирует с ADSL.

Спутниковый интернет

Все формы широкополосных соединений, описанных выше, имеют локальные ограничения, т. е. могут использоваться на очень ограниченной территории. Спутниковая связь является решением этой проблемы. Спутниковый интернет может быть как односторонним, так и двухсторонним. В спутниковом интернете, а зависимости от тарифа и типа связи, предлагается скорость от 256 Кбит/сек., до 2 Мбит/сек. Этот вид широкополосного интернета предоставляет меньшую по сравнению с другими типами широкополосных подключений скорость. К тому же погода оказывает значительное влияние на качество принимаемого сигнала.

Волоконно-оптический интернет

Волоконно-оптическая технология является сравнительно новой технологией, которая преобразует электрические сигналы в световые. Далее сигнал передается по оптоволоконному кабелю.

Для построения оптических сетей доступа служат специальные устройства, например, такие как stm 4 мультиплексоры, которые могут функционировать по 2-м одномодовым оптическим волокнам. Поддерживают удаленное сетевое управление и модернизацию.

Широкополосный интернет

Широкополосный или высокоскоростной доступ в Интернет - доступ в Интернет со скоростью передачи данных, превышающей максимально возможную при использовании коммутируемого доступа с использованием модема и телефонной сети общего пользования. Осуществляется с использованием проводных, оптоволоконных и беспроводных линий связи различных типов.

Если коммутируемый доступ имеет ограничение по битрейт порядка 56 кбит/c и полностью занимает телефонную линию, то широкополосные технологии обеспечивают во много раз бомльшую скорость обмена данными и не монополизируют телефонную линию. Кроме высокой скорости, широкополосный доступ обеспечивает непрерывное подключение к Интернету (без необходимости установления коммутируемого соединения) и так называемую "двустороннюю" связь, то есть возможность как принимать ("загружать"), так и передавать ("выгружать") информацию на высоких скоростях.

Выделяют мобильный широкополосный доступ (мобильный ШПД) и фиксированный широкополосный доступ. Фиксированный ШПД строится на основе проводных соединений, в то время как мобильный ШПД включает в себя передачу данных по беспроводным соединениям.

Мобильный ШПД в настоящее время использует технологии мобильной связи WCDMA/HSPA (поколение 3.5G), HSPA+ (поколение 3.75G). Также применяются технологии 4G: WiMax и LTE.

Существует также технология широкополосного доступа в Интернет, которая работает в наземных сетях цифрового эфирного телевидения DVB-T2.

Коммутируемый доступ в интернет

Коммутируемый удалённый доступ - сервис, позволяющий компьютеру, используя модем и телефонную сеть общего пользования, подключаться к другому компьютеру (серверу доступа) для инициализации сеанса передачи данных (например, для доступа в сеть Интернет). Обычно dial-up"ом называют только доступ в Интернет на домашнем компьютере или удаленный модемный доступ в корпоративную сеть с использованием двухточечного протокола PPP (теоретически можно использовать и устаревший протокол SLIP).

Доступность

Телефонная связь через модем не требует никакой дополнительной инфраструктуры, кроме телефонной сети. Поскольку телефонные пункты доступны во всём мире, такое подключение остается полезным для путешественников. Подключение к сети с помощью модема по обычной коммутируемой телефонной линии связи - единственный выбор, доступный для большинства сельских или отдалённых районов, где получение широкополосной связи невозможно из-за низкой плотности населения и требований. Иногда подключение к сети с помощью модема может также быть альтернативой для людей с ограниченным бюджетом, поскольку оно часто предлагается бесплатно, хотя широкополосная сеть теперь всё более и более доступна по более низким ценам в большинстве стран. Однако, в некоторых странах коммутируемый доступ в Интернет остается основным в связи с высокой стоимостью широкополосного доступа, а иногда и отсутствием востребованности услуги у населения. Дозвон требует времени, чтобы установилась связь (несколько секунд, в зависимости от местоположения) и было выполнено подтверждение связи прежде, чем передача данных сможет осуществиться.

Стоимость доступа в Интернет через коммутируемый доступ часто определяется по времени, проведённому пользователем в сети, а не по объёму трафика. Доступ по телефонной линии - это непостоянная или временная связь, потому что по желанию пользователя или ISP рано или поздно будет разорвана. Провайдеры услуг Интернета зачастую устанавливают ограничение на продолжительность связи и разъединяют пользователя по истечении отведённого времени, вследствие чего необходимо повторное подключение.

Производительность

У современных модемных подключений максимальная теоретическая скорость составляет 56 кбит/сек (при использовании протоколов V.90 или V.92), хотя на практике скорость редко превышает 40-45 кбит/сек, а в подавляющем большинстве случаев держится на уровне не более 30 кбит/сек. Такие факторы, как шум в телефонной линии и качество самого модема играют большую роль в значении скоростей связи. В некоторых случаях в особенно шумной линии скорость может падать до 15 кбит/сек и менее, к примеру в гостиничном номере, где телефонная линия имеет много ответвлений. У телефонного соединения через модем обычно высокое время задержки, которое доходит до 400 миллисекунд или более и которое делает онлайн игры и видео конференц-связь крайне затруднительными или же полностью невозможными. Первые игры от первого лица (3d-actions) являются самыми чувствительными ко времени отклика, делая игру на модеме непрактичной.

Использование сжатия, для превышения скорости в 56 кбит/сек

Сегодняшние стандарты V.42, V.42bis и стандарт V.44 позволяют модему передавать данные быстрее, чем его тарифная ставка подразумевала бы. Например, связь на 53.3 кбит/сек с V.44 может передать до 53.3*6 = 320 кбит/сек, используя чистый текст. Проблема состоит в том, что сжатие имеет тенденцию становиться лучше или хуже со временем в связи с шумом на линии или передаче уже сжатых файлов (файлы ZIP, изображения JPEG, аудио MP3, видео MPEG). В среднем модем будет пересылать сжатые файлы со скоростью примерно в 50 кбит/сек, несжатые файлы - 160 кбит/сек, чистый текст со скоростью 320 кбит/сек. В таких ситуациях небольшое количество памяти в модеме (буфер) используется, чтобы держать данные, в то время как они сжимаются и посылаются через телефонную линию, но чтобы предотвратить переполнение буфера, иногда становится необходимо сказать компьютеру делать паузу потока передачи. Это достигается через управление потоками аппаратных средств, используя дополнительные перехватчки на связи компьютера модема. Компьютер тогда собирается поставлять модем по некоторой более высокой норме, такой как 320 кбит/сек, и модем скажет компьютеру, когда начать или прекратить посылать данные.

Сжатие ISP

Когда основанные на телефоне модемы 56 КБит начинали терять популярность, некоторые провайдеры услуг Интернета, такие как Netzero и Juno, начали использовать предварительное сжатие, чтобы увеличить пропускную способность и поддержать клиентскую базу. Например, Netscape ISP использует программу сжатия, которая сжимает изображения, текст, и другие объекты, до отправки их через телефонную линию. Сжатие со стороны сервера работает эффективнее, чем "непрерывное" сжатие, поддерживающееся V.44 модемами. Обычно текст на веб-сайтах уплотнен к 5 %, таким образом пропускная способность увеличивается приблизительно до 1000 кбит/сек, и изображения сжаты с потерями к 15-20 %, что увеличивает пропускную способность до ~350 кбит/сек.

Недостаток этого подхода - потеря качества: графика приобретает артефакты сжатия, однако скорость резко увеличивается, и пользователь может вручную выбирать и рассматривать несжатые изображения в любое время. ISPs, использующие такой подход, рекламируют это как "скорость DSL по обычным телефонным линиям" или просто "высокоскоростной dialup".

Замена широкополосной сетью

Начиная с (приблизительно) 2000 года, широкополосный доступ в Интернет по технологии DSL заменил доступ через обычный модем во многих частях мира. Широкополосная связь типично предлагает скорость начиная от 128 кбит/сек и выше за меньшую цену, нежели dialup. Все увеличивающийся объём контента в таких областях, как видео, развлекательные порталы, СМИ и пр., уже не позволяет сайтам работать на dialup-модемах. Однако, во множестве областей коммутируемый доступ все ещё остается востребованным, а именно там, где высокая скорость не требуется. Отчасти это происходит из-за того, что в некоторых регионах прокладка широкополосных сетей экономически невыгодна или по тем или иным причинам невозможна. Хотя существуют технологии беспроводного широкополосного доступа, но из-за высокой стоимости инвестиций, низкой доходности и плохого качества связи сложно организовать необходимую инфраструктуру. Некоторые операторы связи, предоставляющие dialup, ответили на все увеличивающуюся конкуренцию, понижая тарифы к значениям 150 рублей в месяц и делающие dialup привлекательным выбором для тех, кто просто желает читать электронную почту или просматривать новости в текстовом формате.