Архивы: по дате | по разделам | по авторам

Дом бита

Архив

автор : Георгий Башилов 31.07.2001

Сравнение адаптеров HomePNA: ZyXEL PEC50 и PPC10; 3Com 3С410; D-Link DHN-120 и DHN-520

Время отпусков как ни одно другое подходит для того, чтобы посетить новые места или наоборот, побродить там, где когда-то бывал счастлив. Вот и на сей раз я оказался в одном старинном русском городе…

Волею случая мне нужно было подключиться к Интернету. Что, в общем-то, не представляло проблемы: проделать необходимые для этой нехитрой процедуры манипуляции - заключить договор, выбрать логин, пароль, уплатить аванс - можно было в любом из салонов связи, в изобилии разбросанных по городу. Кое-где не требовался даже паспорт, а объем предложения, хотя бы и косвенно, позволял судить о спросе. Правда, способ подключения выбирать не приходилось, и вместе с подзабытым уже дайлапом вернулись и давние страдания ¹: стрелка часов, неумолимо пожирающая остатки денег на счете, скорость подключения к Сети, не желающая - хотя бы в мыслях - приблизиться к скорости соединения с провайдером, и удручающая череда разрывов соединения.

Положительно, для того чтобы пользоваться коммутируемым доступом надо очень любить Интернет. А ведь, по опыту, все перечисленные проблемы исчезают - стоит перейти на постоянное подключение к Сети, в любой из его ипостасей, будь то кабельный модем, xDSL или, сейчас все чаще и чаще, Ethernet.

Первые две технологии традиционно уповали на сложившуюся инфраструктуру - телефонную лапшу и телевизионный коаксиальный кабель. Правда, в силу дороговизны они так и не получили сколь-нибудь широкого распространения, по крайней мере в России, оставаясь скорее средством коллективного доступа - для подключения к сети группы абонентов, объединенных локальной сетью, тем же Ethernet, с неизбежной прокладкой витой пары и связанными с этим проблемами.

Но - есть еще порох в пороховницах. На арену готовится выйти HomePNA (Home Phoneline Network Aliance), технология, задумывавшаяся совсем не для удаленного или даже коллективного доступа, а для вещи гораздо более прозаической - организации локальной сети по имеющейся телефонной лапше в одной отдельно взятой квартире. Ну, или особняке.

Технология, разумеется, не нова - «Компьютерра» писала о ней не год и не два назад. Но до недавнего времени она была закрыта и для российского, и даже для европейского рынка - опять же из-за изначальной установки маркетологов и производителей на домашние телефонные сети. Кои если и есть, то лишь в далекой Америке (где еще, за редким исключением, найдется телефонный кабель, проложенный по всей квартире и подключенный более чем к одной розетке?).

Впрочем, и в Америке дела у HomePNA шли вовсе не гладко. В одной из линуксовых конференций я подсмотрел диагноз, поставленный Аланом Коксом (Alan Cox), ведущим разработчиком сетевой подсистемы и новых версий ядра Linux, в январе этого года: «I suspect HomePNA is dead to be honest», - располагавшийся сразу вслед за рассуждениями о закрытости стандарта HomePNA 2.0 (в части патентов, возможно, принадлежащих Broadcom) и отсутствии драйверов под Linux для оборудования этого производителя: других-то просто нет, а этот - упорно не желает открывать программные интерфейсы.

Стандарт, тем не менее, развивался, несмотря на скептические прогнозы и задержку на старте. Вслед за версией 1.0, обеспечивавшей передачу данных со скоростью 1 Мбит/с на расстояние по крайней мере 150 метров, появилась HomePNA 2.0 со скоростью 10 Мбит/с и дальностью (по спецификации) 1000 футов, или 300 метров.

Ряд, судя по всему, будет продолжен. Организаторы альянса HomePNA поговаривают о скоростях 100 Мбит/с, но это, скорее, мысли вслух. Что касается практики - осенью прошлого года Broadcom выпустила чипсеты, обеспечивающие скорость передачи до 20 Мбит/с ². С этого момента интерфейс HomePNA 2.0 становится неотъемлемой частью многих наборов микросхем этой компании, реализующих кабельные и ADSL-модемы. А одна из новинок Broadcom, BCM93352VCM, содержит на одном кристалле кабельный модем, IP-телефон, по одному интерфейсу 10/100 Мбит/с Ethernet, USB 1.1 и - два канала HomePNA 2.0, опровергая досужие домыслы о якобы нереализуемости коммутаторов этого стандарта из-за радиочастотных наводок между каналами.

Хотя… доля правды в этом есть: как показывает опыт, HomePNA может обойтись и без проводов, вернее, без одного! Пусть и с потерей дальности и скорости передачи данных, соединение может быть установлено и по одному проводу: очевидно, контур замыкается через проходные и другие паразитные емкости. Чему отчасти способствует и высокая рабочая частота: HomePNA использует для передачи данных частоты от 4 до 10 МГц, что позволяет, с одной стороны, меньшей кровью решить проблемы со сплиттерами и частотными фильтрами ³, а с другой - легко обходить небольшие неоднородности в сети, скрутки и плохие контакты.

Диапазон 4-10 МГц, кстати, довольно чистый, радиостанций в нем работает немного, да и спектр частот гармоник электрического тока сосредоточен ниже 1 МГц. Последний факт, по правде говоря, вызывал у меня сильное желание поэкспериментировать с домашней электрической проводкой, но обо всем по порядку.

Для передачи информации HomePNA использует собственный формат кадра, инкапсулирующий эзернетовские пакеты, а для совместимости с предыдущими стандартами из ряда HomePNA 1.x для заголовков и тел кадров применяются разные способы модуляции. В заголовке - pulse position modulation (PPM), взятая из HomePNA 1.0/1.1, а в теле кадра - FDQAM, или Frequency Diverse QAM, разновидность квадратурно-амплитудной модуляции, в которой один и тот же символ передается два раза, и, судя по названию, на разных частотах, что хотя бы отчасти позволяет решить проблему с отражениями и интерференцией сигналов в линии - пучности и нули для разных частот будут образовываться на разных ее участках.

Как и Ethernet, HomePNA использует для доступа к среде передачи данных метод доступа с разрешением коллизий CSMA/CD, поэтому трудно ожидать от HomePNA 2.0 скоростей больших, чем у 10-мегабитного Ethernet, скорее они будут даже меньше - ведь полнодуплексного HomePNA (пока?) нет. (Разумеется, ведь дуплекс потребует двух пар проводов. - С.Л.) Опять же, c проникновением HomePNA в телекоммуникационную отрасль, начавшимся весной этого года, на рынке появилось множество концентраторов и коммутаторов HomePNA, правда, пока - только для стандарта 1.1. Ну а коммутаторы стандарта 2.0, судя по тому, как быстро развиваются события ⁴, - не за горами.

И завершая аналогии с Ethernet, следует сказать, что на канальном уровне в HomePNA предусмотрены собственные механизмы управления качеством передачи данных, DFPQ (distributed fair priority queuing), на уровне доступа к среде реализуется восемь степеней приоритетов: при возникновении коллизий станции с большими приоритетами, например, задействованные в данный момент времени для IP-телефонии, попытаются передать свои пакеты раньше других ⁵.

Но все вышеизложенное, как говорится, теория. Самое время перейти к практике. Не так давно мне в руки попало сразу несколько HomePNA-адаптеров нескольких стандартов. Предупреждаю: соревнование было неравным, что, скорее всего, и предопределило его итог. Итак:

Компания ZyXEL представляла стандарт HomePNA 1.1 (многие производители телекоммуникационного и сетевого оборудования вообще - странное дело - почему-то тяготеют именно к этому стандарту). Здесь было два игрока: PEC50 (конвертер Ethernet/HomePNA 1.1) и PPC10 (сетевой PCI-адаптер с двумя интерфейсами - Ethernet 10BaseT и HomePNA 1.1).
За HomePNA 2.0 играло две команды. Фирма 3Com выставила на поле набор начинающего сетевика: HomeConnect Home Network 10 Mbps Phoneline PCI Kit 3С410, состоящий из двух карточек HomePNA 2.0, а D-Link в лице своего эксклюзивного партнера по HomePNA-оборудованию - компании «Связькомплект», представила USB/HomePNA-адаптер DHN-120 и PCI-карточку DHN-520.

Приз зрительских симпатий достался конвертеру PEC50, не потребовавшему для инсталляции никаких усилий, за исключением разве что двух щелчков разъемами RJ-11 и RJ-45.

Для установки DHN-520 на материнскую плату потребовалось расточить одну из прорезей алмазным надфилем, по счастью, оказавшимся под рукой, но и это не помогло. Либо моя системная плата несовместима с этим адаптером, либо, скорее всего, мне попался один из первых, тестовых образцов. О чем, кстати, честно предупреждала инструкция, гласящая, что адаптер изготовлен еще до появления на свет спецификации HomePNA 2.0, то есть, как ни крути, в прошлом веке ⁶!

Проверять все это хозяйство на соответствие спецификациям не хотелось, поэтому я ограничился проверкой совместимости оборудования разных стандартов: оно работало безотказно и не потребовало никаких дополнительных настроек. Кстати, единый, низкоскоростной формат заголовков кадров, помимо обеспечения совместимости с оборудованием предыдущих стандартов, позволяет карточкам стандарта HomePNA 2.0 на ходу «договариваться» о скорости передачи данных, которая может меняться в пределах от 4 до 16 Мбит/с или, в случае iLine32, от 8 до 32 Мбит/с.

Следующим испытанием стала телефонная линия протяженностью около километра между моей квартирой и Интернет-провайдером, на которой ранее успешно работали и «гранчи», и ADSL-, и HDSL-модемы. Так вот, она оказалась непреодолимым препятствием для всех адаптеров, со сплиттером или даже без. Впрочем, никто и не ожидал от адаптеров таких дальностей. А вот 600 метров, по имеющимся данным для HomePNA 1.1 и 2.0 - вполне рабочая дистанция.

Зато выявилась одна полезная особенность xDSL-сплиттеров (вернее, сплиттера, доставшегося мне от фирмы «Гранч»): они ограничивают зону действия сегмента HomePNA, не выпуская HomePNA-трафик наружу. А само оборудование этого стандарта никак не влияет на работу xDSL-модемов.

А дальше - приготовьтесь, дальше самое интересное. Окинув взглядом стены любой квартиры (если, конечно, в ней не делали евроремонта), вы наверняка обнаружите скромную розетку для подключения проводной радиоточки. Сеть проводного вещания есть (и наверняка сохранилась по всему СНГ) в любом российском городе - про зарубежье, увы, не знаю. И она, как показали мои эксперименты, будто специально разработана для стандарта HomePNA 2.0.

Сначала - об устройстве радиотрансляционной сети. Практически в каждом населенном пункте имеется ретрансляционный узел (еще бы, ведь помимо промывки мозгов сеть предназначалась еще и для трансляции сообщений гражданской обороны и только в наше смутное время стала приходить в упадок). Установленный там передатчик (мощностью обычно несколько киловатт) по сетям, очень похожим на сети воздушной проводки 220 В и примерно таким же напряжением, разве что - с переменной амплитудой и частотой (ограниченной первыми сотнями килогерц), вещает на близлежащие дома.

В каждом из которых установлены согласующие понижающие трансформаторы мощностью (чаще всего) 10 Вт. К одному такому трансформатору подключается около сорока абонентов, так что каждому достается по 0,25 Вт полезной мощности. А чтобы абоненты не мешали друг другу и не выводили из строя дорогостоящее оборудование, имеются ограничивающие резисторы сопротивлением, как правило, от 150 до 300 Ом - какой из номиналов оказался под рукой, когда строилась сеть, тот и ставили. Все абоненты в пределах сегмента, ограниченного трансформатором, подключены к общей шине (см. рисунок).

Так вот, с минимальными переделками эта сеть подходит и для передачи данных со скоростями несколько мегабит в секунду (напомню, к каждому из сегментов HomePNA можно подключить до 32 абонентов, объединенных шиной произвольной топологии, главное, чтобы между дальними узлами было не более трехсот метров).

Впрочем, работает она и без переделок, правда, не очень здорово. Из-за ограничивающих резисторов выходные каскады адаптера не могут «прокачать» общую шину, которая, как следствие, «подсасывает» в себя все окружающие помехи. В результате - катастрофическое падение скорости передачи данных между этажами (см. таблицу). Как результат, уже через два-три десятка «вертикальных» метров , преодолев этажи с 4 по 12 система впадает в ступор, сигнал наличия линии то вспыхнет, то погаснет, а данные - не передаются.

Скорость передачи данных по FTP

Этажи	в пределах квартиры	в пределах распредкоробки	4 - 8	4 - 12
Без переделки, Кбайт/с	800	480	250	-
С переделкой, Кбайт/с	800	720	650	550

Впрочем, всё (или почти всё) поставили на место два оказавшихся под рукой конденсатора номиналом 820 пФ, включенные в параллель с сопротивлениями на одном из концов линии (см. третью строку таблицы; второй столбец - скорость передачи данных внутри квартиры, до первой пары ограничивающих резисторов). Подозреваю, если поставить конденсаторы на обоих концах линии и немного поиграть с номиналами, скорость может быть увеличена еще больше.

И, странное дело, испытание оказалось непосильным для оборудования HomePNA 1.1 (по крайней мере, для оказавшейся у меня пары адаптеров, статистики пока нет). Без шунтирующих конденсаторов сигнал преодолел только первую пару резисторов, добравшись до общей шины.

Впрочем, это неудивительно. Гарантированные в HomePNA 2.0 300 метров наверняка дались непросто, ведь на это расстояние надо передавать (старым способом модуляции) и заголовки кадров. Думаю, пришлось наращивать выходную мощность каскадов, работать над их линейностью, увеличивать разрядность АЦП, конструировать новые алгоритмы обработки - в общем, принимать целый комплекс мер. О чем, хотя бы косвенно, позволяет судить то, что согласующие каскады в чипсетах Broadcom вынесены в отдельную микросхему (см. фото), и только осенью прошлого года фирма Conexant объявила о начале поставок однокристальных контроллеров HomePNA 2.0.

Что же касается ближайших перспектив - похоже, стандартом HomePNA всерьез заинтересовался Комитет по проводному радиовещанию РФ, - по крайней мере, судя по июньской пресс-конференции компаний «Связькомплект» и D-Link.

Не исключено, что HomePNA 2.0 как нельзя лучше впишется в структуру областной «Электросвязи». Ведь сейчас складывается странное положение: в Московской области (наверняка и в некоторых других) новых телефонных абонентов предпочитают подключать по DECT, а для Интернета планируют использовать ADSL. Где взять столько телефонных линий? Без проводного радиовещания, которое - как одно из подразделений, часто входит в структуру электросвязей, быть может, не обойтись…

[i40539]

1 (обратно к тексту) - И дома, и на работе у меня постоянное подключение к Сети.
2 (обратно к тексту) - Так называемый iLine20. На сайте можно встретить упоминания и об iLine32, но это скорее маркетинговый ход, и 32 Мбит/с относятся, видимо, к скорости на линии, а не в канале. По ощущениям, Broadcom сама пока не разобралась в терминологии. Поживем - увидим.
3 (обратно к тексту) - Чем ниже частота, тем выше емкости и индуктивности фильтров и, соответственно, размеры комплектующих.
4 (обратно к тексту) - Весна этого года удивительно насыщена событиями, касающимися альянса HomePNA. Теперь он признан и Международным телекоммуникационным союзом: в апреле ITU-T опубликовала международный стандарт на домашние телефонные сети - Recommendation G.989.1 (Phoneline Networking Transceivers Foundation).
5 (обратно к тексту) - В CSMA/CD задержка выбирается случайным образом. Правда, чтобы реализовать QOS, поддержка DFPQ должна быть обеспечена либо на уровне операционной системы, либо осуществлена механизмами трансляции приоритетов из Ethernet в HomePNA. Работает ли это на практике, выяснить не удалось, да и задачи такой, если честно, не ставилось.
6 (обратно к тексту) - Тем не менее, в «Связькомплекте» - дома и стены помогают - адаптер все-таки заработал.