Глобальные сети с коммутацией каналов

Сегодня для построения глобальных связей в корпоративной сети доступны сети с коммутацией каналов двух типов - традиционные аналоговые телефонные сети и цифровые сети с интеграцией услуг ISDN. Достоинством сетей с коммутацией каналов является их распространенность, что характерно особенно для аналоговых телефонных сетей.

Однако даже при качественных каналах связи, которые могут обеспечить сети с коммутацией каналов, для построения глобальных связей эти сети в настоящее время оказались экономически неэффективными.

Глобальные сети с коммутацией пакетов

В 80-е годы для надежного объединения локальных сетей и крупных компьютеров в корпоративную сеть использовалась практически одна технология глобальных сетей с коммутацией пакетов - Х.25. Сегодня выбор стал гораздо шире, помимо сетей Х.25 он включает такие технологии, как Frame Relay и АТМ. Кроме этих технологий, разработанных специально для глобальных компьютерных сетей, можно воспользоваться услугами территориальных сетей TCP/IP, которые доступны сегодня как в виде недорогой и очень распространенной сети Internet, качество транспортных услуг которой пока практически не регламентируется и оставляет желать лучшего, так и в виде коммерческих глобальных сетей TCP/IP, изолированных от Internet и предоставляемых в аренду телекоммуникационными компаниями.

В таблице приводятся характеристики этих сетей, причем в графе «Трафик» указывается тип трафика, который наиболее подходит для данного типа сетей, а в графе «Типичная скорость доступа» - наиболее типичный диапазон скоростей, предоставляемых поставщиками услуг этих сетей.

Тип сети	Типичная скорость доступа	Трафик	Примечания
X.25	1,2-64 Кбит/с	Терминальный	Устаревшие сети, большая избыточность протоколов, хорошо работает на каналах низкого качества
Frame Relay	64 Кбит/с - 2 Мбит/с	Компьютерный	Хорошо передают пульсации трафика, в основном поддерживают службу постоянных виртуальных каналов
АТМ	1,544-622 Мбит/с	Компьютерный, графика, голос, видео	Коммерческая эксплуатация началась с 1996 года, используется в основном для передачи компьютерного трафика
TCP/IP	Зависит от технологии канального уровня	Терминальный, компьютерный	Широко распространены в некоммерческом варианте - сети Internet.

Принципы работы сетей TCP/IP остаются неизменными и при включении в состав этих сетей глобальных сетей различных технологий. Кратко рассмотрим технологииFrame Relay и АТМ.

Frame Relay

Frame Relay - это концепция коммутации пакетов, разработанная для увеличения пропускной способности и сведения к минимуму коммуникационных расходов путем упрощения сетевой обработки. Frame Relay, в частности, подходит для приложений, в которых оборудование конечного пользователя является интеллектуальным (например, рабочие станции или мосты для взаимодействия локальных сетей), а линии передачи отличаются высоким качеством. Frame Relay использует только первых два уровня модели OSI.

ATM

ATM - это высокоскоростной сервис с коммутацией ячеек. В отличие от frame relay ATM можно использовать как в локальных, так и в глобальных сетях. ATM уже давно широко используется телефонными компаниями на внутренних коммуникациях.

ATM отличается от обычных сетевых технологий. Основная единица передачи в этом стандарте - это ячейка, в отличие от привычного пакета. Ячейка содержит в себе 48 байт данных и 5 байт заголовка. Частично это необходимо, чтобы обеспечить очень маленькое время задержки при передачи мультимедийных данных.

Устройства АТМ устанавливают связь между собой и передают данные по виртуальным каналам связи, которые могут быть временными или постоянными. Постоянный канал связи - это путь, по которому передается информация. Он всегда остается открытым вне зависимости от трафика. Временные каналы создаются по требованию и, как только передача данных заканчивается, закрываются.

С самого начала АТМ проектировался как система коммутации с помощью виртуальных каналов связи, которые обеспечивают заранее специфицированный уровень качества сервиса (Quality of Service - QoS) и поддерживают постоянную или переменную скорость передачи данных. Модель QoS позволяет приложениям запросить гарантированную скорость передачи между приемником и источником, не обращая внимания на то, сколь сложен путь между ними. Каждый АТМ - коммутатор, связываясь с другим, выбирает такой путь, который гарантирует требуемую приложением скорость.

Если сравнивать frame relay и ATM, то последняя, как технология передачи ячеек, лучше подходит для передачи видео и голоса. Для ATM определены четыре типа стандартных скоростей обмена: 51, 155, 622 и 2400 Мбит/сек.

Технология ADSL

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) – єто модемная технология, превращающая стандартные абонентские телефонные аналоговые линии в линии высокоскоростного доступа. Технология ADSL позволяет передавать информацию к абоненту со скоростью до 8 Мбит/с. В обратном направлении используется скорость до 1,2 Мбит/с. Это связанно с тем, что все современный спектр сетевых услуг предполагает весьма незначительную скорость передачи от абонента. Например, для получения видеофоильмов в формате MPEG-1 необходима полоса пропускания 1,5 Мбит/с. Для служебной информации передаваемой от абонента, вполне достаточно 64-128 Кбит/с (Рис.).

Рис.Структурная схема технологии ADSL

Услуга ADSL организуется с помощью модема ADSL, и стойки модемов ADSL, называемой DSL Access Module. Практически все DSLAM оснащаются портом Ethernet. Это позволяет использовать на узлах доступа обычные коммутаторы и маршрутизаторы.

Ряд производителей начали снабжать DSLAM интерфейсами АТМ, что позволяет напрямую подключать их к ATM-коммутаторам территориально-распределенных сетей.

На участке между ADSL модемом и DSLAM функционируют три потока: высокоскоростной поток к абоненту, двунаправленный служебный и речевой канал в стандартном диапазоне частот канала ТЧ (0,3-3,4 Кгц). Частотные разделители (POTS Splitter) выделяют телефонный поток, и направляют его к обычному телефонному аппарату. Такая схема позволяет разговаривать по телефону одновременно с передачей информации и пользоваться телефонной связью в случае неисправности оборудования ADSL. Конструктивно телефонный разделитель представляет собой частотный фильтр, который может быть как интегрирован в модем ADSL, так и быть самостоятельным устройством.

В ADSL технологии цифровая информация передается вне диапазона частот стандартного канала ТЧ. Это приведет к тому, что фильтры, установленные на телефонной станции отсекут частоту выше 4 кГц, поэтому необходимо на каждой телефонной станции установить оборудование доступа к территориально-распределенным сетям (коммутатор или маршрутизатор).

Максимально возможная скорость линии зависит от ряда факторов, включающих длину линии и толщину телефонного кабеля. Характеристики линии ухудшаются с увеличением его длины и уменьшении сечения провода.

ADSL-модем представляет собой устройство, построенное на базе цифрового сигнального процессора (ЦСП или DSP). В общем случае, вся пропускная способность линии делится на два участка. Первый участок предназначен для передачи голоса, и находится в диапазоне 0,3-3,4 КГц. Диапазон сигнала для передачи данных лежит в пределах от 4 Кгц до 1 Мгц. Физические параметры большинства линий не позволяют передавать данные с частотой свыше 1 МГц. К сожалению не все существующие телефонные линии (особенно большой протяженности), имеют даже такие характеристики, поэтому приходится уменьшать полосу пропускания, что влечет за собой уменьшение скорости передачи.

Для создания этих потоков используются два метода: метод с частотным разделением каналов и метод эхо компенсации.

Рис. Схемы разделения потоков в полосе пропускания частот телефонной линии

Рассмотрим метод с частотным разделением. Метод состоит в том, что каждому из потоков выделяется своя полоса пропускания частот. Высокоскоростной поток может разделяться на один или более низкоскоростных потоков.

Существует большое количество стандрвтов ADSL. Некоторые из них привдены в табл.

Таблица - Стандарты ADSL

Название стандарта	Общее название	Скорость входящего потока, Мбит/с	Скорость исходящего потока, Мбит/с	Утвержден, год
ANSI T1.413-1998 Issue 2	ADSL	8,160 Мбит/с	1,216 Мбит/с
ITU G.992.3	ADSL2	12 Мбит/с	1,216 Мбит/с	2002-07
ITU G.992.5	ADSL2+	24 Мбит/с	1,216 Мбит/с	2003-05