Второе пришествие PowerLine

Много терабайт информации утекло с момента нашего последнего обзора PowerLine, причем бo2льшая часть трафика направилась к своему получателю отнюдь не по проводам питания. Устройства для «межрозеточного» обмена, возможно, и далее оставались бы в тени классических широкополосных технологий с использованием привычных физических сред распространения.., если бы не преодоление скоростного барьера в 85 Mbps с дальнейшим прицелом на 200 Mbps!

Само понятие «передача информации по электросети» можно рассматривать в двух основных аспектах – как способ связи нескольких устройств, расположенных в пределах дома или как один из вариантов организации доступа к Интернету, при котором PowerLine выполняет функции элемента сети доступа, т. е. применяется для преодоления последних футов и последней мили на пути к потребителю услуг.

В чем же причины столь скромных темпов развития телекоммуникаций, определяемых терминами PowerLine, HomePlug, BPL и другими? Достаточно вспомнить, что, продолжая вести борьбу за клиента, никто из провайдеров услуг (xDSL, кабельных) не собирался уступать свое место в наиболее лакомых для бизнеса ареалах – в мегаполисах. Не секрет также, что операторы сотовых мобильных сетей оттянули на себя часть потребителей, пока удовлетворяющихся небольшими скоростями обмена и не предъявляющих жестких требований к обеспечению QoS.

А вот за пределами городов, где рентабельность создания сетей доступа значительно ниже, возможность попробовать себя в качестве ведущего поставщика услуг «энергетикам» предоставляется. Опять же с оговоркой, если их в этом не опередят энтузиасты беспроводных технологий. Хотя определенный запас времени еще имеется: прибыльность построения wireless-сетей практически всех известных на сегодня разновидностей напрямую связана с радиусом действия базовых станций и стоимостью комплекта как провайдерского, так и CPE-оборудования, которая пока еще достаточно высока.

Что касается домашних (в значении квартирных и, частично, малых внутриофисных) сетей, то нишевость PowerLine-решений также объяснима. Идея объединения бытовых электронных устройств в единую инфраструктуру была продиктована необходимостью выполнения «триединой задачи» – не только обеспечить обмен информацией между обычными приложениями, но и успешно справляться с голосовыми (VoIP) и видеопотоками (IP-TV). Требования к передаче этих видов контента разные, и кроме скорости для двух последних важно также гарантировать должное качество обслуживания. Причем они ужесточаются, если потоков в сети несколько либо передача данных осуществляется параллельно множеством разнородных приложений – современные темпы развития домашней мультимедийности таковы, что одним каналом видеоданных «внутрисемейные» запросы зачастую не ограничиваются, и помимо просматриваемого с видеосервера IP-TV внезапно может понадобиться, например, дополнительная полоса для системы видеонаблюдения. И очевидно, что скоростей обмена порядка 4,5–6 Mbps в этом случае окажется недостаточно.

Итак, для дальнейшего развития технологии передачи по сетевой проводке и в провайдерском, и в локальном приложениях вопрос производительности – один из наиболее острых. В настоящее время основная часть продукции PowerLine представлена приборами HomePlug 1.0 с «технологической скоростью» 14 Mbps. Поэтому многие чипмейкеры предпринимали попытки увеличить скорость обмена при сохранении совместимости с устройствами старой спецификации.

Летом прошлого года группа HomePlug PowerLine Alliance (к слову, тогда же пополнившаяся именитыми Intel, Linksys и Motorola), смогла выдать на-гора результат своей трехлетней деятельности – стандарт, узаконивающий новую технологию обмена по питающим сетям и коаксиальным кабелям HomePlug AV со скоростью 200 Mbps. Спецификация предусматривает обеспечение качества обслуживания, необходимого для передачи аудио- и видеопотоков, и 128-разрядное шифрование по алгоритму AES. Отметим, что удачные демонстрации возможностей высокоскоростного обмена проводились уже неоднократно, однако на рынке новые конечные устройства ожидаются не ранее второй половины 2006 г. Пока же как промежуточный вариант наиболее интересна технология «Турбо», повышающая скорость обмена до 85 Mbps.

Тестирование

Итак, стоит ли сегодня останавливать свой выбор на PowerLine, если разворачивать беспроводную сеть по каким-либо причинам нежелательно, а прокладывать витую пару по всему дому – затруднительно? Каковы реальные скорости работы приборов в турборежиме, насколько снизятся они при работе на одних и тех же «проводах» нескольких независимых пар? Чтобы получить ответ на эти вопросы, мы протестировали первые на отечественном рынке устройства, поступившие к нам под торговой маркой Dynamix – адаптеры Ethernet-to-PowerLine PL-E (85 Mb).

Первые адаптеры 85 Mbps в Украине: Dynamix Ethernet-to-PowerLine PL-E (85 Mb)

Внешне это небольшие, достаточно элегантные аппараты, похожие на мощный розеточный блок питания с гнездом для подключения LAN и тремя светодиодными индикаторами. Для того чтобы начать использование, никаких принципиальных ухищрений и дополнительных драйверов не потребуется: при правильных сетевых установках у связываемых ПК достаточно подключить к ним коммутационные кабели, включить в розетки, относящиеся к одной и той же фазе питания, и затем дождаться, пока они вступят между собой в связь. Правда, в этом случае вновь созданной сети присваивается один и тот же идентификатор по умолчанию, и признать ее безопасной исходя из особенностей среды распространения нельзя.

Следует сразу обратить внимание еще на одно условие, которое может омрачить знакомство с данной технологией: в цепи между объединяемыми адаптерами не должно находиться всевозможных стабилизаторов, ИБП и прочих устройств, способных подавлять высокочастотные колебания. С оговоркой к таковым также можно отнести и качественные (но не дешевые бытовые) удлинители с цепями помехоподавления. В процессе экспериментов с имеющимися в нашем распоряжении тремя различными типами недорогих «защищающих» удлинителей выяснилось, что существенно ухудшил параметры связи только один их них.

Для настройки параметров и мониторинга состояния соединения использовалась поставляемая с адаптерами утилита PowerPacket v3.1, выпущенная в августе прошлого года. Ее окно имеет четыре закладки. Первая показывает, какой из адаптеров к чему в настоящий момент подключен, а если их несколько – предоставляет возможность переподсоединиться к желаемому. Там же находится и индикатор качества сигнала. Вторая закладка позволяет присвоить идентификатор частной сети. Данная функция применима ко всем устройствам, видимым в предыдущем окне, для которых ранее был введен заводской пароль (вместе с MAC-адресом и серийным номером устройства он указан на наклейке в розеточной части адаптера). Есть также и вариант включения в создаваемую сеть, подобную VPN-туннелю, лишь одного выбранного на предыдущей вкладке адаптера. Результаты диагностики сети в целом представлены на третьей вкладке. Интересно, что отображаемая в ней информация о MAC-адресах и паролях всех устройств, попадающих в поле зрения программы, сохраняется. Наконец, на последней вкладке кроме сведений об утилите имеется пункт, отключающий автосканирование.

Но вернемся к нашей тестовой сети. Для получения представления о ее производительности были созданы три ситуации.

Первая предназначалась для сравнения работы одной пары в режиме незащищенного (Public Network) и защищенного (Private Network) обмена. Кстати, подобная ситуация может возникнуть не только дома, но и в офисе, если, например, надо обеспечить доступ к сети на отдельном рабочем месте, к которому прокладка дополнительного Ethernet-кабеля нецелесообразна. В ней пара ПК напрямую в обменивались между собой, что позволило нам оценить зависимость максимальной скорости от протяженности кабельной среды. Максимальная средняя скорость при наивысшей оценке качества соединения, полученная в ходе тестов в режиме общедоступной сети, составила 25,7 Mbps, в режиме Private Network – 23,4 Mbps. Последовательным переключением во все более удаленные сегменты была определена граничная минимальная скорость стабильного соединения – 2,3 Mbps.

Вторая ситуация соответствовала случаю, когда два ПК с адаптерами соединялись с третьим, подключенным к коммутатору корпоративной LAN. К ней мы прибегли для оценки долговременной стабильности параметров сети, выбрав при этом условия, когда технологическая скорость связи снизилась до 40– 45 Mbps, после чего на компьютерах по схеме «от каждого к каждому» была запущена системная утилита Ping (со стандартными параметрами, на время порядка 6 ч). Данная ситуация примечательна тем, что при продолжительной работе адаптеры ощутимо нагревались. Кроме того, помня, что в предыдущем тестировании у некоторых пар на чипсете Intellon HomePlug 1.0 в аналогичных условиях наблюдались труднообъяснимые кратковременные пропадания связи и зная, что в состоянии бездействия устройства переходят в режим пассивного ожидания, хотелось убедиться, что и такой незначительный ICMP-трафик будет обрабатываться корректно. В результате такого марафона выяснилось, что при среднем значении 7 мс и минимальном 4 мс максимальное время отклика составило 1300 мс! Но независимо от причин этих сбоев в итоге был потерян 1% общего числа пакетов.

Тестовая ситуация № 3: две виртуальные подсети образованы на одной и той же паре проводов питающей проводки

Наиболее интересна третья ситуация. В ее ходе в одном и том же сегменте электропроводки были организованы изолированные на логическом уровне две частные сети (см. рис.), в которых проводились тесты на производительность подсетей в направлении от первых двух ПК к третьему. Такая конфигурация весьма часто встречается на практике – например, когда провайдер Ethernet-to-Home дотянул широкополосный канал до жилого дома, а его обитатели для решения задачи последних футов выбрали устройства PowerLine. Следует предостеречь от возможной ситуации, связанной с особенностями работы нескольких соединений в одной разделяемой физической среде. Суть ее состоит в том, что если клиенты одновременно подключаются к провайдерскому коммутатору с параметрами по умолчанию (т. е. с одним и тем же предустановленным сетевым идентификатором HomePlug), то при отсутствии в нем механизма разрешения логических петель данный сегмент LAN превращается в генератор паразитного трафика. Примечательно, что со стороны клиента эта ситуация практически не диагностируется – конфигурационная утилита без особых проблем обнаруживает все устройства PowerLine, но вот ввести с ее помощью пароли и назначить адаптерам новое имя сети уже не удается.

Полученные результаты показали, что поведение устройств соответствует обычной практике работы нескольких виртуальных сетей в разделяемой физической среде. Однако, к чести PowerLine-адаптеров, отметим, что процент полосы пропускания, неизбежно теряемый в аналогичных случаях на коллизии, довольно мал – при различном долевом соотношении нагрузок, создаваемых тестируемыми парами, он не превысил 17%. Естественно, по мере приближения к максимуму полосы, утилизируемой одной тестовой парой, ощущалось повышение латентности второй подсети.

В качестве кратких выводов отметим, что невзирая на выявленные шероховатости обмен данными по неприспособленной для телекоммуникационных нужд обычной проводке (к тому же в нашем случае проложенной далеко не по современным стандартам) впечатляет: по сравнению с устройствами по спецификации HomePlug 1.0 реальное значение скорости фактически увеличилось в пять (!) раз. Это позволит, например, транслировать видеопотоки с DVD-качеством, организовывать многопользовательский доступ по сети к данным видеосерверов IP-TV и к другим подобным «прожорливым» с точки зрения полосы пропускания ресурсам.

Адаптеры Dynamix Ethernet-to-PowerLine PL-E (85 Mb) предоставлены компанией «Вектор»: тел. (044) 279-0682.