Сеть по телефонной проводке: стандарт HomePNA 2.0

Если вы желаете проложить дома компьютерную сеть, то, конечно, вы можете протянуть кабель и настроить сеть Ethernet. Но если у вас уже существует телефонная проводка, и вы не желаете утруждать себя прокладкой еще одного провода, то вы можете использовать для сети и телефонный кабель благодаря стандарту HomePNA. Этот стандарт быстрее, дешевле и безопаснее домашних беспроводных систем, он будет работать практически в любом доме в мире, если там есть аналоговая телефонная проводка.

Конечно, у HomePNA нет такой свободы и мобильности, как у беспроводной связи, да и здесь мы не чувствуем связанного с беспроводными продуктами ажиотажа. Однако это достойная альтернатива домашним Ethernet сетям. HomePNA позволяет реализовать совместное использование файлов, служб и Интернета.

Доминирующий на настоящее время стандарт для домашних сетей, это второй стандарт альянса Phoneline Networking Alliance, так и называющийся – HomePNA 2.0. Как заявлено, он обеспечивает связь до 10 Мбит/с, но при этом следует учитывать следующий факт. На самом деле, скорость передачи данных в сети HomePNA 2.0 не будет равна 10 Мбит/с, такая цифра была взята для прямого сравнения со стандартом Ethernet IEEE 802.3 10 Мбит/с. Технически сеть работает на сигнальной скорости от 2 Мбод до 4 Мбод и использует переменную амплитудную модуляцию 4-256 QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Говоря другими словами, сеть может работать на любой скорости в диапазоне от 4 Мбит/с до 32 Мбит/с. Если судить по нескольким источникам, при обычных условиях сеть HomePNA 2.0 работает примерно на 16 Мбит/с.

Как видим, производительность HomePNA 2.0 заметно выше, чем производительность беспроводного 11 Мбит/с стандарта IEEE 802.11b, и даже выше 10 Мбит/с Ethernet в большинстве ситуаций. HomePNA 2.0 обратно совместима с HomePNA 1.0 и она будет поддерживаться и будущим стандартом "100 Мбит/с" HomePNA 3.0. Еще раз отметим, что стандарт на самом деле работает не на 10 Мбит/с.

Для того, чтобы нам разобраться в строении сети, давайте рассмотрим пакеты HomePNA 2.0. Для тех, кто не знаком с пакетами, напомним, что пакет – это некоторый, относительно самостоятельный объем информации, передающийся в сети. Пакеты, как правило, рассматривают применительно к протоколу IP. В стандарте HomePNA 2.0 пакет IP упаковывается в кадр, который уже передается по локальной сети. В заголовок кадра включается информация о физическом адресе отправителя и получателя и т.д. Кадр также может использоваться для сетевой синхронизации и регулирования скоростей передачи, что видно по следующей иллюстрации.

Рис. 2.6 Пакет данных сети HomePNA 2.0.

Самое важное, что следует отметить на иллюстрации – только часть пакета передается на максимальной скорости. Как уже было сказано выше, стандарт может работать на скорости передачи данных до 32 Мбит/с. Однако эта скорость относится лишь к определенной части кадра. Заголовок и концевик передаются на минимальной скорости 4 Мбит/с, чтобы все станции в сети обработали заголовок без ошибок. В заголовке также указывается и скорость передачи данных.

Если учитывать тот факт, что размер кадров Ethernet ограничен 1518 битами, мы можем примерно сосчитать максимальную теоретическую пропускную способность сети HomePNA 2.0. Как видим, 84 бита передаются на минимальной скорости 4 Мбит/с. Некоторая же служебная часть кадра, включающая 18 байтовый концевик и два байта контрольной суммы CRC, передается на полной скорости.

Можно сказать, что кроме полезной информации, в кадре будет передаваться и служебная информация, эквивалентная 716 байтам на 32 Мбит/с. То есть время, затраченной на передачу служебной информации на низкой скорости равно времени, затраченному на передачу 716 байт на 32 Мбит/с. Учитывая 1476 байт полезной информации в каждом кадре, нам нужно будет передать 2172 байт (учитывая "эквивалентный заголовок") на максимальной скорости.

Если соотнести полезную информацию и общий "эквивалентный" размер кадра, то мы можем сосчитать эффективность (своего рода КПД). Итак, в HomePNA 2.0 эффективность составляет всего 68%. Это намного ниже эффективности Ethernet, которая близка к 97%. Конечно, это всего лишь теоретические значение, поскольку в сетях Ethernet существуют еще задержки между кадрами и коллизии, которые уменьшают эффективность примерно до 75-85%.

Однако даже теоретическое значение эффективности HomePNA 2.0 составляет только лишь 68% на максимальной скорости 32 Мбит/с и 78,5% на 16 Мбит/с. Поскольку домашние сети обычно работают только на 16 Мбит/с, теоретическая максимальная пропускная способность равняется 12,5 Мбит/с. Так как служебная информация здесь несколько больше, чем в Ethernet, мы можем понять, почему HomePNA 2.0 работает на скоростях "примерно соответствующих 10 Мбит/с". Однако, если сеть будет работать на максимальной скорости 32 Мбит/с, теоретическая пропускная способность будет соответствовать 21 Мбит/с.

По ценовым соображениям, многие производители не используют связь на скорости 4 Мбод, реализуя только 2 Мбод, что снижает пропускную способность вдвое. Конечно, сей факт звучит как серьезное ограничение, но как считают производители, большинство сетей в обычных условиях способны работать только на 16 Мбит/с.

Сетевые карты HomePNA 2.0 вышли на рынок весной 2000. Они представляли собой обычные PCI карты и продавались примерно по одинаковой цене. С увеличением числа домашних сетей, в которых реализовано совместное использование доступа в Интернет, среди HomePNA 2.0 устройств появились домашние шлюзы и мосты Ethernet-HPNA. Поскольку сейчас производители усиленно ищут свои ниши на рынке, мы можем наблюдать большой разброс как функций, так и цены среди доступных устройств.