Materialy_11_v1_1

PLAN KONSPEKT
do przeprowadzenia zajęć z przedmiotu
Szerokopasmowe sieci dostępowe
TEMAT:
Konfigurowanie urządzeń w szerokopasmowych sieciach dostępowych
CEL:
Zapoznanie uczniów z podstawami konfiguracji urządzeń dostępowych
ZAGADNIENIA:
1. Rozpoczęcie zajęć
5’
2. Sprawdzenie obecności i podanie tematu zajęć
10’
3. Sprawy organizacyjne
10’
4. Sprawdzenie wiedzy uczących
15’
5. Konfigurowanie urządzeń w szerokopasmowych sieciach dostępowych DSL
140’
1|Strona
Architektura sieci dostępowych DSL
Infrastruktura szerokopasmowej sieci kablowej dostępu abonenckigo DSL (Digital
Subscriber Line) obejmuje trzy warstwy standardowego modelu OSI:
warstwę dostępową,
transportową
usługową.
Warstwa Dostępowa
Za pomocą infrastruktury dostępowej dokonuje się fizycznego łączenia
terminali użytkownika (modemów DSL) z siecią operatora. Warstwa dostępowa
obejmuje urządzenia dostępowe (koncentratory DSLAM i całą towarzyszącą im
infrastrukturę). DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) to koncentrator
dostępowy
DSL.
Urządzenie
jest
instalowane
przez
operatora
(typowo
w
pomieszczeniach centrali telefonicznej) i obsługuje transmisję danych w linii
abonenckiej. DSLAM agreguje ruch danych z wielu połączeń DSL i kieruje je do
szybkiej sieci opartej najczęściej na technologii ATM. DSLAM obsługuje tylko zakres
częstotliwości związany z przekazem danych - sygnał DSL "dołącza" się do linii
abonenckiej z wykorzystaniem rozdzielaczy, czyli specjalnych filtrów pasmowych.
Warstwa transportowa
W systemach dostawców usług dominują rozwiązania oparte na technologii
ATM i Ethernet (najczęściej w wersji gigabitowej, rzadziej Fast Ethernet). W szkieletach
sieci świadczących usługi dostępu do Internetu nastąpiły w ostatnich latach wręcz
rewolucyjne zmiany. Jest to głównie zasługa światłowodów, które zastąpiły
okablowanie miedziane, i - w nie mniejszym stopniu - nowych technologii
transportowania danych (WDM).
Techniką stosowaną w sieciach transportowych używanych do świadczenia
usług dostępu szerokopasmowego DSL jest ATM. ATM jest specyficznym wariantem
techniki komutacji pakietów opartym na krótkich pakietach o stałej długości (53
bajty) zwanych komórkami. Najsilniejszą stroną techniki ATM jest możliwość
precyzyjnego sterowania jakością usług (tzw. QoS - Quality of Service). Technika ATM
2|Strona
została tak zaprojektowana, aby sieci tego standardu mogły obsługiwać każdy
rodzaj aplikacji. ATM dostarcza cztery podstawowe kategorie usług sieciowych:
CBR (Constant Bit Rate) - dla aplikacji wymagających stałej szybkości przesyłania
informacji i reżimu czasu rzeczywistego (stałego opóśnienia), np… Przekazu
mowy;
VBR (Variable Bit Rate) - dla aplikacji opartych na przekazie informacji ze zmienną
szybkością, np… Skompresowanego wideo;
UBR (Unspecified Bit Rate) - nieokreślona szybkość transmisji - dla aplikacji,
których ruchu nie da się przewidzieć (np… Danych komputerowych);
ABR (Available Bit Rate) - o dostępnej szybkości bitowej - dla aplikacji, których
ruchu również nie da się przewidzieć - kategoria ta w odróżnieniu od UBR stara
się zapewnić małe straty komórek dzięki mechanizmowi pozwalającemu
określać wolną przepustowość sieci.
Warstwa usługowa
Fragment sieci określany jako warstwa usługowa albo warstwa brzegowa sieci IP tworzący styk między warstwą dostępową (opartą na dowolnej technologii
transmisji) a siecią szkieletową IP (Internetem) - pełni istotną rolę w sieciach
operatorskich. Wynika to z faktu, że w tym właśnie miejscu są implementowane
funkcje związane z procesem tworzenia i świadczenia usług abonentom sieci.
Funkcje te mogą być realizowane w sposób scentralizowany, za pomocą
dedykowanych ruterów brzegowych określanych również jako rutery usługowe. Ich
działanie daleko wykracza poza zwykłe funkcje rutingu IP. Mogą być one
wykonywane także w sposób rozproszony, w którym część funkcji jest realizowana w
ruterach brzegowych, a część bezpośrednio na urządzeniach DSLAM (ze względu na
rozszerzone możliwości tego typu urządzenia określa się jako IP DSLAM).
Warstwa usługowa powinna realizować następujące funkcje:

zarządzanie dostępem abonenckim - terminowanie sesji użytkowników
(protokoły PPP, PPPoE, PPPoA, L2TP, PPTP), uwierzytelnienie i autoryzacja
użytkowników (RADIUS, portale rejestracyjne - tzw. Captive portals),

zarządzanie adresowaniem abonentów (NAT/PAT, PPP IPCP, DHCP);

zarządzanie
jakością
usług
(QoS)
-
kontrola
pasma
transmisyjnego,
priorytetyzacja ruchu (Diffserv);
3|Strona

zarządzanie bezpieczeństwem (filtrowanie pakietów, zapory firewall, ochrona
przed atakami typu Denial of Service, detekcja nadużyć, szyfrowanie Ipsec
itp…);

personalizacja usług (współpraca z portalami wyboru usług przez abonenta,
rutery wirtualne);

realizacja styku z siecią szkieletową IP/MPLS i Internetem - szybkie interfejsy
Packet-over-SONET/SDH i ATM (STM-1/4/16), Fast/Gigabit Ethernet, ruting OSPF,
IS-IS, BGP-4 itp…;

wydajna
agregacja
różnorodnych
sieci
ruchu
-
wiele
dostępowych
typów
(ATM,
interfejsów
do
łączenia
Packet-over-SONET/SDH,
Fast
Ethernet/Gigabit Ethernet, PDH E1/E3, Chanellized STM-1/4);

realizacja dostępu do serwerów treści (CDN - Content Delivery Network, webcache, serwery wideo itp…);

taryfikacja użytkowników (RADIUS Accounting).
Pod względem architektury wymienione funkcje - uzupełnione „treścią” usługową i
możliwością dostępu do Internetu - odpowiadają za tworzenie i realizację usług
świadczonych użytkownikowi. Praktycznie większość oferowanych obecnie usług
używa protokołów internetowych, dlatego bardzo często określa się je terminem
4|Strona
„usługi IP”. Ważną cechą rozwiązań warstwy usługowej jest współpraca z systemami
zarządzania operatora, umożliwiającymi szybkie tworzenie i aktywowanie usług oraz
konfigurowanie urządzeń sieciowych. W tym zakresie są stosowane rozwiązania
programowe
oparte
na
technikach
HTML/XML/Java,
wspierane
usługami
katalogowymi (protokół LDAP) w połączeniu z rozwiązaniami wykorzystującymi bazy
danych.
Umożliwia
to
m.in…
Samodzielną
kontrolę
przez
użytkowników
świadczonych im usług.
Zarządzanie
Do zarządzania pętlami DSL służą systemy LMS (Loop Management System). Do
niedawna wszystkie czynności związane z zarządzaniem takim środowiskiem były
wykonywane
ręcznie.
Teraz
i
do
central
operatorów
wkroczyły
narzędzia
automatyzujące ten proces. Używając narzędzi LMS, administrator może zdalnie
zarządzać połączeniami DSL. Narzędzia LMS testują i oceniają jakość połączeń DSL,
uruchamiają i zamykają usługi współużytkujące jedno połączenie DSL, ustalają
warunki pracy połączeń, automatycznie realizują zadania określane mianem loop
unbundling
oraz
wykonują
wiele
innych
czynności
administracyjnych.
5|Strona
Metallic Access Matrix to fizyczna matryca sprzęgająca pętle DSL z siecią szkieletową.
Oprogramowanie Test Access Matrix i Test Device jest używane do zestawiania połączeń i zarządzania
nimi oraz do testowania całego systemu. Rozgałęziacze to układy elektroniczne, pełniące funkcje
wyspecjalizowanych filtrów. Filtry te zarządzają częstotliwościami używanymi przez współużytkujące
jedną pętlę usługi POTS (telefonicznie) i DSL (cyfrowy przekaz danych), separują je od siebie, tak aby
wzajemnie się nie zakłócały. Interfejs zdalnego zarządzania pozwala zdalnie kontrolować cały system.
Protokoły
Techniki xDSL, ponieważ powstawały z myślą o wszechstronnym zastosowaniu
w wielu rodzajach sieci wielousługowych, umożliwiają obsługę różnorodnych
protokołów. Większość wariantów xDSL opracowano z myślą o łatwej integracji z
sieciami opartymi na technice asynchronicznego przekazu ATM. Obecnie są
dostępne także nowe odmiany, umożliwiające pracę w trybie łączy synchronicznych
klasy SHDSL lub lepiej integrujące się z technologią Ethernetu (np. nowe warianty
VDSL). Nie zmienia to faktu, iż podstawowym zastosowaniem systemów dostępu
szerokopasmowego xDSL są usługi oparte na protokołach internetowych z serii
TCP/IP, oferowane użytkownikom za pomocą interfejsów Ethernet w modemach
abonenckich DSL. Takie ich wykorzystanie wymaga użytkowania odpowiednich
kombinacji protokołów (stosów protokołów), umożliwiających stosowanie DSL do
6|Strona
realizacji
przekazu
datagramów
IP.
7|Strona
Literatura
1. Instrukcje.
2. Praca zbiorowa: Vademecum teleinformatyka, tom II. Wydawnictwo IDG,
Warszawa, 2002.
8|Strona
W systemach dostawców usług dominują rozwiązania oparte na technologii
ATM i Ethernet (najczęściej w wersji gigabitowej, rzadziej Fast Ethernet). W szkieletach
sieci świadczących usługi dostępu do Internetu nastąpiły w ostatnich latach wręcz
rewolucyjne zmiany. Jest to głównie zasługa światłowodów, które zastąpiły
okablowanie miedziane, i - w nie mniejszym stopniu - nowych technologii
transportowania danych (WDM). Pierwsze
światłowody transmitowały dane,
wykorzystując jedną falę optyczną. Dopiero po pewnym czasie w laboratoriach
powstała technologia WDM, która stała się standardem przemysłowym.
Pierwsze wdrożenia WDM były dość proste (kilka zwielokrotnień fali świetlnej), a
obecnie
największą
popularnością
cieszy
się
technologia
zwielokrotniania
zagęszczonego DWDM (Dense WDM), na której oparte są wysoko wydajne sieci
szkieletowe. Są to superautostrady informatyczne, dysponujące w ramach jednego
światłowodu setkami kanałów optycznych, każdy transportujący dane z szybkością
2,5 Gb/s (STM-16), 10 Gb/s (STM-64) czy też 40 Gb/s (STM-256).
9|Strona