Решение проблемы «последней мили» для Интернет Провайдеров

Уровень развития Интернета в каждой стране тесно связан с общим уровнем развития инфраструктуры телекоммуникаций и компьютеризации. Неудивительно, что на сегодняшний день наиболее развитой страной в этом смысле являются США. Более 65% американцев старше 12 лет имеют доступ к Интернету, а половина из них проводит в Сети не менее часа каждый день.

В Европе количество пользователей составляет 34%, однако к 2004 г. эта цифра составит уже 79%. По числу пользователей лидирует Англия, имеющая 6,4 млн. семей, подключенных к Интернету, что составляет около 27% населения страны. На втором месте находится Германия с 7,1 млн. семей (20,7% населения), а на третьем – Франция, где подключены около 3 млн. семей (12,1% населения).

Активно развивается также азиатский рынок Интернета. В частности, число пользователей Сети в Японии уже в 2000 г. насчитывало более 27 млн. По мнению аналитиков, в 2005 г. их количество достигнет 76 млн. человек. К Сети подключено около 78% японских предприятий. Широкое распространение получил Интернет в Гонконге, где им пользуются более 1,8 млн. человек, что составляет 37% населения от 12 до 60 лет. Около 6-10 млн. пользователей Сети живут в Китае, а к 2003 г. их количество составит около 21 млн. человек. К 2003 году существенно увеличится и армия индийских пользователей, достигнув численности в 9 млн. человек. Годовые темпы роста числа пользователей в Китае и Индии превышают 100% в год. Что касается Молдовы, по некоторым оценкам, аудитория Интернета в нашей стране составляет 50.000 человек. К 2004 г. ожидается увеличение числа постоянных пользователей до 60.000 человек. Одна из причин сравнительно медленного развития частного сектора в молдавской Сети состоит в низком уровне жизни и, соответственно, телефонизации. Тем не менее, Интернет в наши дни – это целая индустрия, быстро проникающая во все области человеческой деятельности. Именно сейчас эта индустрия находится в стадии стремительного роста, который сохранится в ближайшие несколько лет. Огромное количество компаний во всем мире видят в Интернете большой коммерческий потенциал и планируют с его помощью перевести свой бизнес на качественно новый уровень. Данный факт не может обойти и нашу страну. Как уже отмечалось выше, рынок телекоммуникаций в Молдове развивается достаточно быстрыми темпами. Растет как количество пользователей Интернета, так и количество Провайдеров, которые в принципе предлагают пользователям достаточно широкий спектр услуг, с точки зрения соотношения цена-качество. Наибольший процент пользователей выходят в сеть через dial-up. Но с развитием экономики, увеличением уровня жизни в Молдове, dial-up доступ не может более удовлетворять возрастающим запросам потребителей. Данный фактор способствует развитию спектра услуг постоянного доступа в Интернет, через выделенные линии. Таким образом, главная задача операторов Интернета состоит в соединении своего узла с сервером конечного пользователя и обеспечения высокоскоростного доступа в Интернет, с перспективой увеличения канала доступа. Для удобства, данную проблему назвали «проблемой последней мили». С целью ее решения, разработано множество технологий и, соответственно, оборудования, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Размер вложений в развитие сети Интернет оператора ограничен минимальными суммами (порядка нескольких тысяч долларов), а потребитель не готов оплачивать высокоскоростной доступ в Интернет. Наряду с этими проблемами, позволю себе отметить критичную позицию правительства и отсутствие соответствующей законодательной базы, а также сложные отношения единственного оператора телефонной связи с операторами Интернет, то, что не может не отражаться на качестве и цене для конечного пользователя. Исходя из вышесказанного, проблема «последней мили» особенно актуальна в нашей стране.

В данной работе представлены различные варианты решения проблемы «последней мили», их экономическая целесообразность, а также рассмотрены примеры решения данной проблемы Интернет операторами Молдовы.

Проблема «последней мили» и FMC Александр Гургенидзе

С появлением NGN-решений операторского класса для современной информационно-телекоммуникационной инфраструктуры завершается переход на новую парадигму формирования среды доставки информационных потоков – к универсальной среде пакетной коммутации, способной обеспечить однородное информационное пространство. При этом прослеживается тенденция повышения спроса на универсальные услуги, доступные через любые терминалы абонента. Непрерывно растет спрос на информационную мобильность, так как это несет новое качество жизни, удовлетворяет потребность абонента своевременно отреагировать на любое важное для него событие, независимо от того, в какой точке земного шара он находится в данный момент. Готовы ли современные технологии удовлетворить этот спрос? Чтобы ответить на данный вопрос, необходимо провести сравнительный анализ существующих решений широкополосного абонентского доступа. Современная среда пакетной коммутации обладает достаточным для предоставления любого типа услуг набором инструментов для структурирования и окраски трафика, управления качеством обслуживания и балансировкой нагрузки, а также для создания различных комплексов персонифицированных услуг практически для каждого абонента. Таким образом, с точки зрения абонента, на логическом уровне вся телекоммуникационная инфраструктура в ближайшем будущем станет однородной средой пакетной коммутации. Различия могут сохраниться лишь на физическом уровне. Наиболее кардинальные изменения претерпевает инфраструктура фиксированного абонентского доступа. Требования широкополосности применительно к услугам Triple Play заставляют операторов отказаться от промежуточных решений на основе xDSL, имеющих существенные ограничения, и сосредоточиться на технологиях FTTx и EoF, которые требуют иной топологии в иерархии абонентского доступа, то есть выноса узлов абонентского доступа или даже агрегирования трафика непосредственно в жилые и промышленные здания. Оптика до квартиры – пока неоправданная роскошь, поэтому зоны покрытия как проводных, так и беспроводных технологий абонентского доступа соизмеримы. Различия лежат лишь в масштабируемости узлов и физических средах доставки сигнала и разграничения доступа. Что же касается мобильности, то абонент фиксированной связи, имеющий несколько точек подключения в фиксированную сеть, уже сегодня может сконфигурировать их как единый логический адрес доступа. Эта логическая точка доступа будет контекстуально связана с активируемым в каждый конкретный момент портом, что обеспечит такому абоненту ограниченную мобильность, то есть независимость от конкретного места подключения. Комбинация проводных и беспроводных технологий позволяет сформировать конвергентное решение, в котором беспроводной узел абонентского доступа может выступать в роли агрегирующего терминала фиксированной связи. В качестве такого терминала беспроводного абонентского доступа могут использоваться хот-споты Wi-Fi. Однако ограничения стандарта IEEE 802.11 дистанцией 300 м требуют для однородности покрытия зоны обслуживания слишком много точек доступа. Они накладывают дополнительные требования, связанные с мягким режимом передачи управления от базы к базе при перемещении абонентского терминала в пределах зоны покрытия сети (soft-handover), а также с авторизацией и роумингом при попадании абонента в сети других операторов. Подобные решения эффективны в зонах с высокой абонентской концентрацией: бизнес-центры, вокзалы, аэропорты и т. п. Но если прокладка оптических кабелей невозможна или слишком дорога (например, в условиях гор), а абонентская плотность слишком мала, в такой ситуации необходима система радиодоступа масштаба города типа MAN, то есть технология, называемая сегодня WiMAX и регламентируемая группой стандартов IEEE 802.16. Последняя редакция данного стандарта предусматривает мобильность абонента. В частности, система WiMAX PrimeWave 3000 компании L3 Communications уже сегодня может обеспечивать работу терминала, движущегося со скоростью около 50 км/ч. В условиях отсутствия прямой видимости базовая станция системы имеет зону покрытия 12 км, а прямой видимости – 30 км. Эту систему можно смело отнести к решению операторского класса, так как она имеет развитые средства повышения эффективности сети доступа. Физика передачи данных: - модуляция OFDM; - технология MIMO; - более эффективное (в 10 раз по сравнению с системами 3G) использование спектрального ресурса.

Глобальные компьютерные сети объединяют компьютеры и отдельные локальные сети различных государств, в том числе и использующие различные протоколы обмена. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться посредством любых традиционных каналов связи (кабельных, радиорелейных, спутниковых).

Объединение глобальных, региональных, корпоративных и других локальных

вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии.

Локальные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети, региональные сети – объединяться в составе глобальной сети и, наконец, глобальные сети могут также объединяться между собой, образовывая сложные структуры.

Топология локальных сетей

Топология - это конфигурация сети, способ соединения элементов сети (то есть компьютеров) друг с другом. Топология крупных сетей может быть довольно сложной. В случае небольших локальных сетей чаще всего встречаются три способа объединения компьютеров в локальную сеть: "звезда", "общая шина" и "кольцо".

Соединение типа "звезда".

Каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству. При необходимости можно объединить вместе несколько сетей с топологией "звезда", при этом конфигурация сети получается разветвленной.

Достоинства: При соединении типа "звезда" легко искать неисправность в сети.

Недостатки: Соединение не всегда надежно, поскольку выход из строя центрального узла может привести к остановке сети.

Соединение "общая шина".

Все компьютеры сети подключаются к одному кабелю; этот кабель используется совместно всеми рабочими станциями по очереди. При таком типе соединения все сообщения, посылаемые каждым отдельным компьютером, принимаются всеми остальными компьютерами в сети.

Достоинства: в топологии "общая шина" выход из строя отдельных компьютеров не приводит всю сеть к остановке.

Недостатки: несколько труднее найти неисправность в кабеле и при обрыве кабеля (единого для всей сети) нарушается работа всей сети.

Соединение типа "кольцо".

Данные передаются от одного компьютера к другому; при этом если один компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера, то он передает их дальше (по кольцу).

Достоинства: балансировка нагрузки, возможность и удобство прокладки кабеля.

Недостатки: физические ограничения на общую протяженность сети.

Если сеть достаточно крупная, то в нем может быть применена схема "снежинка" (иерархическая схема), которая по сути представляет объединение нескольких LAN в более крупную сеть на основе иерархического принципа.

Для того, чтобы объединить эти сети в сеть Internet стали использовать специальные средства, называемые шлюзами (gateway). Изначально шлюзы – это совокупность аппаратно-программных средств, служащих для преобразования протоколов. Например, это может быть специальный компьютер или дополнительная компьютерная программа.

На данный момент в ряде случаев очень сложно сказать, где заканчивается Интернет и начинается локальная сеть, т.к. совокупность локальных и глобальных сетей по сути дела и образуют интернет. Сейчас в Интернете и большинстве локальных сетей используются одни и те же протоколы сетевого/транспортного уровня (семейство TCP/IP), поэтому в явном виде преобразование протоколов отсутствует (хотя в некоторых случаях оно происходит, особенно в виде «обертывания» в другой протокол). Тем не менее, понятие шлюза осталось. Шлюз, как и раньше, - оборудование, обеспечивающее передачу данных между отдельно взятой локальной сетью и остальными частями глобальной сети (Интернета). Отметим, что понятие шлюз весьма широкое, и имеет ряд других значений.

Пакет, являющийся частью передаваемых данных, на пути в пункт своего назначения проходит по определенному маршруту. Маршрут определяет начальную точку процесса передачи пакета и показывает, в какой компьютер ваша система должна передать пакет, чтобы он достиг пункта назначения.

Когда необходимо передать пакет между машинами, подключенными к разным подсетям, то машина-отправитель посылает пакет в соответствующий шлюз (шлюз подключен к подсети также как обычный узел). Оттуда пакет направляется по определенному маршруту через систему шлюзов и подсетей, пока не достигнет шлюза, подключенного к той же подсети, что и машина-получатель; там пакет направляется к получателю.

Различные участки сети связаны между собой посредством маршрутизаторов (роутеров), коммутаторов (свитчей) и другого сетевого оборудования. Они принимают решение, куда направить пакет(ы). и каким образом их передавать. Маршрутизатор может выбрать наилучший путь для передачи сообщения абоненту сети, фильтрует информацию, проходящую через него, направляя в одну из сетей только ту информацию, которая ей адресована. Кроме того, маршрутизатор обеспечивает балансировку нагрузки в сети, перенаправляя потоки сообщений по свободным каналам связи.

Числовая адресация удобна для машинной обработки таблиц маршрутов, но трудна для использования ее человеком. Запомнить наборы цифр гораздо сложнее, чем мнемонические осмысленные имена.

Для того чтобы решить эту проблему, были придуманы DNS (Domain Name System). Доменная система имен – это распределенная база данных, которая содержит информацию о компьютерах, включенных в сеть Internet. По запросу от какого-либо компьютера DNS по заданному доменному имени возвращает IP-адрес, и наоборот.

Доменный адрес – символьное имя, представляющее собой набор строк, разделенных точкой. Вначале идет имя компьютера, затем многоуровневое имя сети, в которой он находится (cu67.nntu.sci-nnov.ru – пример с доменом технического университета).

Каждое слово уровень в этой системе называется доменом. Полное доменное имя должно быть уникальным.

Система доменных адресов строится по иерархическому принципу. Однако иерархия эта не строгая. Пространство имен DNS имеет вид дерева доменов, с полномочиями, возрастающими по мере приближения к корню дерева (т.е. самое последнее слово – домен первого уровня, жестко выбираемый из определенного списка, предпоследнее – домен второго уровня, выбор слов ограничен менее жестко…).

Список доменов первого уровня жестко закреплен по географическому принципу (eu, ru, fr, cn, us, и т.д.) либо по смысловому содержанию:

.gov - государственные учереждения,

.mil - военные учереждения,

.com - коммерческие организации,

.net - поставщики сетевых услуг,

.org - безприбыльные организации,

.edu - учебные заведения;

Регистрациею доменов регулируют специальные организации, например, ICANN(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers). Официальным регистратором доменов в нашей стране является РосНИИРОС, или RU-CENTER.

При работе с доменными именами компьютер в первую очередь обращается к известному ему доменному серверу, и выясняет IP адрес, соответствующий данному доменному имени. Дальнейшие операции по передаче данных идут с использованием полученного IP-адреса.