Главная - Коммуникация - Оборудование HomePNA 2.0 от компании Linksys

Коротко о технологии HPNA 2.0

Ассоциация HPNA (в зарубежной литературе чаще используется сокращение HomePNA) появилась в июне 1998 года. Первоначально планировалось развитие технологии, позволяющей использовать телефонную проводку в жилых домах для  организации локальной сети. Этим решили заняться 11 известных компании: 3Com, AMD, AT&T Wireless, Broadcom, Compaq, Conexant, Hewlett-Packard Co., IBM, Intel, Lucent Technologies и Tut Systems а сегодня в альянс входят более 150 компаний.

Первые продукты обеспечивали скорость работы 1Mbit/sec на одной паре проводов с любой топологией сети максимальным диаметром 305 м. При этом в одном сегменте можно было установить до 25 станций. Использовать HPNA продукты легко - если у вас в каждой комнате есть телефонная розетка (конечно они все должны быть соединены параллельно, а не через АТС/миниАТС :), то HPNA карта просто подключается к ней. При необходимости во второй разъем карты подключается телефонный аппарат (или факс или модем или все, что угодно). При этом работа HPNA сети не оказывает никакого влияния на работу телефонной связи.

Кроме непосредственно сетевых карт выпускаются также мосты для соединения HPNA сети с Ethernet и множество других универсальных устройств (принтсерверы, роутеры, кабельные модемы и многое другое). Список некоторых их них можно посмотреть здесь.

В сентябре 2000 года HomePNA предложило вторую версию спецификации, увеличивающую скорость работы HPNA устройств до 10Mbit/sec. Оставаясь обратно совместимой с HPNA 1.0 она обеспечивала скорость работы на уровне десятимегабитных Ethernet сетей. Что, безусловно, значительно добавило привлекательности HPNA решениям.

Что касается специфики использования HPNA оборудования у нас, то первоначальный вариант по построению домашней сети в отдельно взятом частном доме не очень популярен. Думается, что в основном из-за отсутствия таких домов :) Однако нашлось множество других применений, например решение "последней мили" для провайдеров Интернет и построение длинных сегментов локальных сетей.

Одним из производителей, предлагающих сегодня полный спектр HPNA 2.0 оборудования является американская компания Linksys. В этом обзоре будут рассмотрены ее сетевые HPNA 2.0 карты HPN200 и мост-маршрутизатор HPRO200. Кроме этого предлагаются карты на шины USB и PCMCIA и просто мост Ethernet-HPNA без функций роутера.

Первое подключение

Одним из важных параметров такого "пользовательского" оборудования является простота установки и настройки. Поэтому первый тест был проведен с целью выяснить, насколько быстро можно установить HPRO200 и привести его в рабочее состояние. Конечно здесь роль играет опытом установки подобных устройств, поэтому данное описание немного субъективно. Перед установкой была собрана информация о существующих настройках сети, и даже прочитана половина описания.

Установка сетевой карты HPN200 прошла даже легче, чем предполагалось. Дело в том, что на первом используемом ПК была инсталлирована операционная система Windows ME, а в ее дистрибутиве уже были драйвера для HPNA карт на базе чипов Broadcom (какой является и HPN200). Так что даже не понадобилось использовать CDROM с драйверами. Карта была подключена к HPRO200 через трехметровый телефонный провод напрямую (т.е. без использования телефонной проводки комнаты). Второй компьютер (уже с обычной сетевой картой), участвующий в эксперименте был подключен через обычный 10Mbit хаб к LAN порту  маршрутизатора.

Признаться честно, меня ранее сочетание слов "Cable/DSL modem" сильно пугало. Тем более в сочетании с маршрутизатором. С одной стороны было непонятно, зачем роутер, если на этом модеме уже есть RJ45 порт и к нему можно подключить просто хаб, с другой было подозрение, что он порт конечно RJ45, но что-то с ним там нечисто. Тем более, что иногда такой разъем (например на оборудовании Cisco) применяется для подключения к последовательному порту.

Однако мои страхи быстро рассеялись :) В используемом помещении уже был подведен интернет по выделенной линии. В комнате просто была обычная RJ45 розетка к которой подключался ПК с определенными настройками IP. Как вы знаете, они включают в себя IP адрес, маску сети, адрес маршрутизатора и адреса DNS серверов. Защита осуществлялась по привязке IP адреса к MAC адресу сетевой карты (сегодня это, конечно, не лучший вариант, но зато самый простой). Данная схема подразумевает подключение одного ПК к сети. Но у нас их было несколько, а подключение осуществлялось через 486 ПК с двумя сетевыми картами и установленным за пару часов Slackware Linux. При этом использовалась известная технология трансляции сетевых адресов (NAT).

Как оказалось, HPRO200 вполне может заменить Linux. Я подключил HPRO200 к хабу локальной 10Mbit сети, а WAN порт - к интернетовской розетке. После этого пришлось изменить немного настроек роутера (а также MAC адрес WAN порта) и после этого все заработало как раньше! Для оценки скорости работы устройства по коммутации пакетов, я использовал программу чтения сетевого диска (сервер с ним был за роутером). Устоявшаяся скорость чтения составила 550KB/sec для устройства Linksys и 460KB/sec для роутера на базе Linux.

Ну что ж, первый опыт по использованию HPRO200 оказался успешным. Устройство показало легкость в установке и настройке, посмотрим, что еще можно с ним сделать...

Сетевая карта HPNA 2.0 Linksys HPN200

На тестировании у меня была не отдельная карта HPN200 а комплект из двух таких адаптеров. В сумме он немного дешевле пары отдельных карт, а по функциональности, конечно, не отличается. Комплект HPN200SK поставляется в составе: две карты HPN200, два стандартных телефонных кабеля, описание, карточка регистрации (кстати, на эти карты предоставляется пятилетняя гарантия), компакт диск с драйверами и программой общего доступа к интернет Internet LanBridge компании Virtual Motion, Inc.

В описание на 36 страницах достаточно подробно расписан процесс установки адаптера в ПК на базе Windows 95/98 и Windows NT. Есть и раздел  решениями типичных проблем.

Сама карта HPN200 представляет собой небольшую плату для шины PCI 2.2, на ней установлен один большой чип и три поменьше, 4 светодиода и два разъема RJ11. Главный чип компании Broadcom сегодня является практически единственным решением для HPNA 2.0. Отметим, что Broadcom уже разработал чип следующего поколения, обеспечивающий скорость до 32Mbit/sec.

Светодиоды индицируют состояния "Link", "Transmit", "Recieve" и "Collision". Два разъема RJ11 предназначены для одновременного подключения телефона, а между собой включены просто параллельно.

Драйвера в поставке предназначены для операционных систем  Windows 95/OSR2, Windows 98/98SE, Windows NT 4.0 SP4, Windows 2000.

Как я уже писал выше, первый опыт установки был на операционную систему Windows ME и оказалось, что в ее состав уже входят общие драйвера для HPNA 2.0 карт на чипсете Broadcom BCM4210KTF. Для карты Linksys HPN200 они также прекрасно подошли. Так что можно включить и Windows ME в набор поддерживаемых операционных систем.  Отметим, что система была установлена с поддержкой ACPI и карта от Linksys прекрасно работала на одном прерывании с сетевой картой от 3Com .

Далее карта была установлена в ПК с операционной системой Windows 2000 Pro (на самом деле это был тот же ПК, просто на нем было инсталлировано две ОС). Драйвера установились легко, при этом в панели управления появилась дополнительная иконка от Linksys. С помощью этой программы можно проверить статус карты, провести ее диагностику и посмотреть состояние внутренних счетчиков.

Адаптер был проверен и в Windows 98. С первого раза карта не заработала, однако после установки в другой PCI слот, все получилось. Отметим, что ПК с Windows 98 был сильно перегружен платами (звук, SCSI, сеть), программами и старыми драйверами, поэтому данную ситуацию не стоит воспринимать как недостаток. Скорее даже наоборот - сначала я устанавливал карту так, что у нее было собственное прерывание, но видимо во втором случае ей жилось лучше вместе с сетевой картой и SCSI контроллером :)

К сожалению, поскольку Broadcom не распространяет официальную спецификацию своего HPNA 2.0 чипа, то драйверов под Linux в настоящий момент не существует и программная поддержка ограничивается семейством Microsoft Windows. Однако для HPNA 1.0 карт (например на базе чипов AMD) есть драйвера и для многих версий Linux.

Мост-маршрутизатор HPRO200

В комплект поставки HPRO200 входит сам роутер, блок питания, один телефонный кабель (с разъемами RJ11), описание и компакт диск с рекомендациями по установке (четыре видеофрагмента) и технической документацией.

Само устройство небольшого размера - порядка 19 х 16 х 5 см. Используется внешний импульсный блок питания на 5 вольт. На передней панели устройства расположены индикаторы: один питания, 3 для LAN (Link/Act, Col, 100), 3 для WAN (Link, Act, Diag) и 3 для HPNA (Link, Act, Col). Все подключения проводов осуществляются с противоположной стороны. Там можно найти разъем питания, кнопку сброса, два сетевых разъема RJ45 - для подключения к LAN(10/100BaseTX) и WAN (10BaseT). Порт LAN снабжен переключателем для использования его как порта Uplink, т.е. есть свобода в подключении - можно использовать обычный или кросс кабель витой пары и подсоединять его к хабу или отдельному ПК. Также на задней панели присутствует три разъема RJ11 для подключения к телефонной сети. Один из них снабжен микрофильтром и служит для подключения телефона, а к двум другим подключаются сегменты HPNA. Кнопка сброса (при длительном нажатии) используется для приведения устройства в первоначальное состояние, если никакими другими способами этого нельзя сделать. При быстром нажатии на нее можно также сбросить текущие соединения роутера.

Устройство выполняет две функции. Первая это мост между HPNA и Ethernet сетями. Для работы в качестве моста не требуется какая-либо настройка. Следует только обратить внимание, что по умолчанию в HPRO200 включен DHCP сервер, и он может конфликтовать с уже присутствующем в сети.

Вторая выполняемая функция это маршрутизатор. У HPRO200 есть WAN порт стандарта Ethernet. Такой вариант подключения обычно используется кабельными модемами, но можно и подключиться к просто сети 10BaseT. Таким образом его можно понимать и как маршрутизатор с двумя Ethernet портами.

Все настройки осуществляются с использование интернет браузера (подходят Internet Explorer 4.0, Netscape Navigator 4.06 или более поздних версий). Поскольку их очень много, то я приведу здесь только первую страницу:

А остальные настройки - в виде таблицы:

Отметим, что набор выполняемых функций и богатство настроек определяются прошивкой устройства. Ее при необходимости можно поменять, скачав свежую с сайта Linksys и загрузив ее в роутер по сети.

На сайте Linksys можно найти программу, которая будет принимать от HPRO200 лог работы и сохранять его на диске: 

К сожалению в этих списках не отображается количество байт принятых или переданных устройством. Я думаю, что добавить этот параметры было бы не сложно, а поскольку сегодня проблема подсчета трафика является серьезной, такой вариант значительно добавил бы функциональности устройству.

В целом настройка осуществляется интуитивно понятно. При возникновении вопросов можно обратиться к встроенному файлу помощи. Некоторое напряжение вызывает только перезагрузка  устройства (при этом HPNA адаптеры отключаются от сети) при любом изменении параметров. Однако это можно списать на простоту внутреннего ПО - оно занимает менее 500Kb, включая все шаблоны и файлы HTML. Пожалуй единственным пунктом, которого явно не хватает, является возможность быстрого сохранения и восстановления конфигурации из файла.

Тесты

Поскольку скорость, дальность и влияние на телефонную связь взаимосвязаны, мы опишем их в одном разделе. Официальные параметры HPNA 2.0 определяют передачу данных на скоростях 10Mbit/sec на сетях диаметром порядка 300 м. Однако, в отличие от Ethernet, для технологии HPNA 2.0 скорость работы зависит от длинны и качества линии связи. Таким образом можно достичь расстояний  и более 300 м, ценой падения скорости (это делает само оборудование автоматически).

Первый опыт был проведен в идеальных условиях. Два ПК с картами HPN200 были соединены телефонным проводом длинной 5 метров. При этом скорость передачи составила 8.4Mbit/sec по сравнению с 8.5Mbit/sec для 10BaseT сети между теми же ПК. Тесты проводились с программой LANEVAL, которая использует протокол TCP/IP для измерения скорости передачи данных между двумя ПК устанавливая TCP соединение и передавая по нему пакеты указанной длинны. Второй тест на скорость связи был проведен через HPRO200. При этом скорость была ниже - 4.7Mbit/sec. Успешным было и подключение карты через бухту 300 м тонкого коаксиального провода (RG58). Скорость практически не отличалась от пятиметрового варианта подключения. После соединения всех имеющихся в наличии :) длинных проводов (коаксиальный и два куска витой пары категории 5), получилась линия связи общей длинной метров в 600. На таком проводе карты также прекрасно работала незначительно снизив скорость. Заметим, что скорость работы не зависела от того, проходит ли сегмент HPNA через телефонную проводку комнаты или нет. То есть наличие напряжения в линии связи совершенно не обязательно.

Последний тест, более практический, был проведен в офисе одной из московских компании. На самом деле у нее было два офиса на расстоянии порядка 250 м. В одном из них были проведены телефоны, локальная сеть и интернет, а ко второму лежал толстый многопарный провод. Телефоны по нему, конечно, прекрасно работали, а вот Ethernet сеть на таком расстоянии не функционировала. Решение на оптоволокне было дорогим, да и прокладывать новый провод вдоль внешней стороны здания не очень хотелось. Вариант с удлинителем Ethernet от компании RAD рассматривался, но его стоимость была все таки высока. Вместо него с использованием HPRO200 и карты HPN200 по одной свободной паре была установлена связь между офисами. В дальнейшем карта была заменена на вторым HPRO200 и таким образом организованна полная связь локальных сетей.

Отметим, что если используется именно HPRO200 в качестве только моста между сетями Ethernet и HPNA, то кроме отключения DHCP сервера желательно назначить WAN порту устройства какой-либо IP адрес, поскольку испытания показали, что в этом случае устройство работает надежнее (без этого временами наблюдались сложности с заходом на страницу администрирования).

Влияние на разговор по телефону было абсолютно незаметным на слух. Обнаружить влияние на модемную связь также не удалось :) Процесс установки связи модемом и передача им данных не изменялись при активизации интенсивной передачи данных по HPNA. С другой стороны, поступление вызывного сигнала с телефонной станции и последующий разговор не влияли на качество работы HPNA оборудования.

Что качается надежности, то коротковременное замыкание пары вызывало падение скорости передачи примерно в два раза, а где-то через 10 секунд связь прекращалась. Естественно при исправлении ситуации работа возобновлялась. Более интересен результат при обрыве одного из проводов пары - связь не прекращалась, только скорость падала в два раза. Таким образом можно говорить о высокой надежности HPNA оборудования и устойчивости к неисправностям в линии.

Выводы

Технология HPNA вполне может занять свое место на отечественном рынке благодаря своим широким возможностям и нетребовательности к среде передачи. А высокая надежность еще больше привлекает внимание к решениям на ее базе. Реализация HPNA компании Linksys показала, что стандарты можно не только соблюдать, но и превышать (в правильном направлении :) - высокая скорость работы и качественная связь на больших расстояниях мечта всех сетевиков, удрученных ограничением Ethernet в 100м. Конечно в основном это заслуги производителя чипа - Broadcom, но не надо забывать, что важно не только использовать правильные чипы, но и правильно собирать на них платы. А что касается цен, то они постоянно падают и сегодня цена решения по объединению двух Ethernet сетей на расстоянии более 300 м всего по одной паре проводов составляет менее $500.