если отдельные участки требуют поддержки мультимедийного трафика в реальном времени или скорости 45 Мбит/с, то в них устанавливают АТМ. Если же участок сети требует диалоговой обработки запросов, что не допускает существенных задержек, то необходимо использовать Frame Relay, если такие услуги доступны в данной географической области (иначе придется прибегнуть к Internet). Так, большое предприятие может соединяться с сетью через АТМ, в то время как филиалы связываются с той же самой сетью через Frame Relay.

При рассмотрении отдельных технологий ГС авторы пользовались материалом, превосходно изложенным в книге М. Кульгина "Технологии корпоративных сетей".

1.2.1. Типы соединений ГС

Состояние, когда абоненты связаны друг с другом, называется

установленным виртуальным соединением. Там, где по каким-либо причинам это выражение не используется, употребляются его синонимы. Виртуальное соединение не подразумевает обязательного физического соединения.

Одним из старейших методов передачи данных является использование выделенных каналов связи. Оператор связи выделяет фиксированный канал, который постоянно доступен для передачи данных с определенной скоростью. Изначально выделенные каналы связи использовались только для осуществления связи между двумя точками (то есть для связи типа "точка–точка"). Однако в настоящее время применение интеллектуальных устройств, например маршрутизаторов, позволяет осуществлять динамическое управление полосой пропускания между несколькими пользователями, что необходимо при организации связи двух локальных сетей.

Каналы связи подразделяются на аналоговые и цифровые. Для передачи компьютерных данных по аналоговому каналу необходим модем, который преобразует цифровой сигнал в аналоговый. На другой стороне канала такой же модем производит обратное преобразование. Из-за достаточно больших помех в аналоговых каналах существует вероятность искажения или потери данных при передаче. По этой причине такая связь в настоящее время ограничена скоростью 33.6 Кбит/с (причем только в высококачественных аналоговых каналах). Напомним, что для передачи речи в основном используется диапазон частот от 300 Гц до 3.1 кГц. До последнего времени скорость передачи данных 33.6 Кбит/с была максимальной, так как вплотную приближалась к барьеру 35 Кбит/с, установленному законом Шеннона для стандартных телефонных каналов шириной 3.1 кГц. Несколько лет назад компании Rockwell Semiconductor System, Lucent Technologies, 3Com и Motorola объявили, что сумели преодолеть ограничения закона Шеннона и достигли скорости передачи данных 56 Кбит/с, правда, только в одном направлении (от АТС к абоненту).

7

Учитывая такие ограничения, широко используется метод передачи оцифрованного сигнала по аналоговым каналам связи. В этом случае данные кодируются цифровым методом и передаются непосредственно в канал. При модемной связи цифровые данные на входе преобразуются в аналоговый сигнал, передаваемый по каналу связи. В этом и состоит различие двух методов. Для передачи цифрового сигнала используется канал со скоростью 64 Кбит/с, который называется DS0 (Digital Signal — цифровой сигнал, нулевой уровень). На основе этого базового канала формируются другие каналы, с более высокими скоростями передачи. Так, объединением (уплотнением) 24 каналов DS0 получают канал DS1 со скоростью передачи 1.544 Мбит/с. Как получается это число? В состав каждого кадра канала DS1 входит дополнительная служебная информация (так называемые биты обрамления) для отсчета времени синхронизации, так что суммарная скорость передачи данных может быть определена следующим образом: 24 канала за одну секунду передают по 64 000 бита информации каждый + 8000 бит обрамления = 1.544 Мбит/с. Канал DS3 получается при уплотнении 28 каналов DS1; его скорость составляет

44.736 Мбит/с.

Цифровые каналы связи (Dataphone Digital Service — DDS) не требуют преобразования цифровых сигналов в аналоговые. Оконечное оборудование таких каналов ориентировано на работу только с цифровыми сигналами. Цифровые каналы строятся на принципах плезиохронной цифровой иерархии (PDH) и синхронной цифровой иерархии (SDH). Основным недостатком связи по выделенной линии (по сравнению с такими технологиями, как Frame Relay или Х.25) является ограниченная коммутируемость. Например, если необходимо связать друг с другом пять удаленных офисов, то потребуется десять (4+3+2+1) выделенных линий связи. При этом динамического выделения полосы пропускания можно достичь только при использовании мультиплексирования, а изменение настроек системы мультиплексирования может занять от нескольких минут до нескольких часов. Невозможно достичь выделения требуемой полосы пропускания за несколько миллисекунд, как в случае использования Frame Relay. Однако выигрыш от использования выделенных линий не стоит недооценивать, так как оборудование для них очень широко распространено.

1.2.2. Технология ISDN

Аббревиатура ISDN (Integrated Services Digital Network)

расшифровывается как "цифровая сеть с интеграцией услуг". Концепция ISDN была разработана в 70-х гг. компанией Bellcore, а сама технология стандартизована комитетом ССIТТ в 1984 г. Разработка ISDN была первой попыткой создать технологию с возможностью одновременной передачи голоса и данных. Она базируется на пользовательских каналах со скоростью 64 Кбит/с (так называемых В-каналах) и на отдельном

8

служебном канале (D-канале). Используя комбинацию этих каналов, можно реализовать интерфейсы ISDN в трех вариантах: как основное соединение с рабочей скоростью передачи 128 Кбит/с (два В-канала и один D-канал), которое поддерживает интерфейс BRI; как первичное соединение с рабочей скоростью 1536 Кбит/с, которое используется в Северной Америке (двадцать три В-канала и один D-канал), или как соединение с рабочей скоростью 1920 Кбит/с, используемое в Европе и поддерживающее интерфейс PRI (тридцать В-каналов и один D-канал).

Идея, заложенная в основу технологии ISDN, состоит в том, что различные устройства, например телефоны, компьютеры, факсы и т. д., могут одновременно передавать и принимать цифровые сигналы после установления коммутируемого соединения с удаленным абонентом.

Цифровые сети с интеграцией услуг ISDN можно использовать при передаче данных, для объединения удаленных локальных сетей, для доступа к сети Internet и для передачи различных видов трафика, в том числе мультимедийного. Оконечными устройствами в сети ISDN могут быть: цифровой телефонный аппарат, компьютер с ISDN-адаптером, файловый сервер и т. д. В интерфейсе BRI каждому устройству выделяется свой индивидуальный номер. Интерфейс PRI используется при более высоких скоростях для передачи больших массивов информации. Например, этот интерфейс может использоваться для подключения учережденческой АТС к цифровой телефонной сети.

Для расширения возможностей ISDN Международным консультативным комитетом по телеграфии и телефонии (ССIТТ) была разработана и стандартизована система общей канальной сигнализации

№7, которая состоит из двух подсистем:

–МТР (Message Transfer Part, подсистема передачи сообщений) – передает сообщения сигнализации, обнаружения и исправления ошибок;

–UP (User Part, подсистема пользователя) – отвечает за поддержку пользователей и включает в себя части, отвечающие за сеть и телефонию.

Основные достоинства технологии ISDN сводятся к следующему. При ее использовании повышается, по сравнению с традиционными модемами, скорость обмена данными по обычной телефонной сети. ISDN позволяет организовывать одновременно несколько цифровых каналов через один телефонный провод. С помощью протоколов объединения каналов базовый

интерфейс обмена позволяет достичь скорости передачи данных 128 Кбит/с. Кроме того, время от отправки запроса до установления связи для ISDN в несколько раз меньше. При использовании ISDN информацию от нескольких отправителей можно комбинировать для передачи по одному каналу, причем ISDN предоставляет единый интерфейс для всех отправителей.

Недостатками технологии ISDN, с точки зрения передачи данных, являются скоростной предел 1920 Кбит/с и синхронная структура каналов передачи, что не позволяет осуществлять динамическое выделение требуемой пропускной способности. Кроме того, существуют проблемы

9

совместимости оборудования от различных производителей, а для модернизации существующей сети или развертывания новой требуются значительные капиталовложения.

Развитие ISDN и ее внедрение на пользовательский рынок носило скачкообразный характер. В начальный период развития было внедрено большое количество устройств ISDN различных типов, разработанных крупными телекоммуникационными компаниями. Зачастую отдельные разработки были не совместимы друг с другом. В 80-е гг. данная технология из-за проблем совместимости и дороговизны оборудования развивалась очень медленными темпами. Однако в начале 90-х гг. интерес к ней значительно повысился.

1.2.3. Технологии B-ISDN и АТМ

Создание технологии B-ISDN (Broadband ISDN) — это попытка внедрить одну универсальную широко распространенную и высокоскоростную сеть вместо множества сложных неоднородных сетей. Эта новая сеть должна, с одной стороны, выполнять все функции передачи голоса, данных и телевизионных сигналов, возлагаемые на нынешние сети, а с другой стороны, обладать возможностью поддерживать будущие коммуникационные технологии. Работа над стандартом такой универсальной сети была начата в 1990 г., проект стандарта получил название B-ISDN.

B-ISDN – это высокоскоростная технология, использующая АТМ в качестве транспортного механизма. Она служит для объединения нескольких локальных сетей. В настоящее время технология B-ISDN привлекает к себе все большее внимание, так как она обеспечивает максимальную технико-экономическую эффективность, которая достигается за счет интеграции услуг, предоставляемых различными службами, например обычной узкополосной технологией ISDN, переходом к единому способу обслуживания множества видов информации, которая может быть как низкоскоростной (факсы, терминалы и т. д.), так и высокоскоростной в реальном масштабе времени (телевидение, видеотелефоны и т. д.). Необходимым условием развертывания широкополосных сетей с интеграцией услуг является наличие высокоскоростных и эффективных технических средств, какими сегодня являются средства АТМ. Выбор в качестве транспортного средства АТМ продиктован несколькими причинами:

–обеспечивается более гибкий доступ к среде передачи;

–возможно динамическое выделение полосы пропускания по запросу;

–достигается независимость от физической среды передачи.

B-ISDN и АТМ – это два термина, которые иногда подменяют друг друга. Однако нельзя сказать, что B-ISDN и АТМ – это одно и то же. Говоря техническим языком, B-ISDN – это набор стандартов комитета ITU,

10

определяющих такие вещи, как широкополосная сигнализация, передача и управление интегрированными услугами в глобальных сетях. Изначально стандарты B-ISDN определяли для АТМ следующие интерфейсы: User-to-Network Interface (интерфейс "пользователь–сеть", UNI) и Network-to-Network Interface (интерфейс "сеть–сеть", NNI). Затем Форум АТМ и консорциум производителей оборудования для сетей АТМ адаптировали и расширили стандарты B-ISDN для того, чтобы оборудование АТМ могло взаимодействовать с устройствами традиционных локальных сетей.

Технология АТМ изначально была разработана для глобальных сетей, но быстро адаптировалась для использования и в локальных сетях. Теперь как в глобальных, так и в локальных сетях передача данных происходит при установлении соединений через высокоскоростные коммутирующие системы, или, попросту говоря, через коммутаторы АТМ. Эти коммутаторы выполняют маршрутизацию ячеек от входящих портов к выходящим в реальном масштабе времени и параллельно на всех портах. Ячейки обрабатываются коммутаторами значительно быстрее и более эффективно, чем пакеты данных переменной длины. Структура ячеек такова, что коммутаторы АТМ могут обрабатывать их параллельно. Так как все ячейки имеют одинаковую длину, все блоки данных, которые ожидают передачи на входных портах коммутатора, могут быть обработаны одновременно и переданы к выходным портам. В результате АТМ может обрабатывать все существующие типы трафика (голос, данные, видео) очень эффективно.

Следует отметить, что сети АТМ могут быть реализованы на базе нескольких физических сред передачи. Существуют рекомендации, описывающие передачу ячеек АТМ через сети SDH на скоростях 155 и 622 Мбит/с и через сети PDH (DS1, DS3 и т. д.). Не существует единой, строгой спецификации, которая определяла бы, через какую физическую среду следует передавать ячейки и какие скорости при этом использовать. Кроме того, сети на базе технологии АТМ могут быть приспособлены для обслуживания новых пользователей без ограничения пропускной способности, выделенной уже работающим пользователям. Это достигается, например, добавлением дополнительных модулей в коммутатор.

Ввиду гибкости структуры мультиплексирования и возможности интеграции функций управления и мониторинга сеть SDH позволяет создавать довольно дешевые высокопроизводительные (по сравнению с традиционными технологиями передачи) ГС. Это означает, что SDH, скорее всего, будут лидирующей технологией для АТМ в Европе и России.

Для локальных сетей Форум АТМ определил интерфейсы со скоростями 25, 52 и 155 Мбит/с по неэкранированной и экранированной витой паре. Кроме того, существующие сети FDDI могут быть обновлены до использования с технологией АТМ. В настоящее время разработана и документирована технология эмуляции локальных сетей (LANE — LAN Emulation), которая позволяет интегрировать существующие локальные

11

сети с технологией АТМ. Эмуляция локальной сети позволяет коммутаторам АТМ эмулировать сеть Ethernet до МАС-уровня. Это означает, что существующие сетевые устройства могут подключаться напрямую к магистрали АТМ без изменений в программном обеспечении. Последние стандарты позволяют технологии АТМ внедряться в локальные сети постепенно, выступая в качестве магистрали, обеспечивающей высокоскоростные каналы связи между пользователями различных рабочих групп сети.

Несмотря на то, что АТМ все более ассоциируется с магистральной технологией в локальных сетях, ее внедрение и использование происходит не совсем гладко из-за сложностей, возникающих при интеграции АТМ с существующими сетевыми технологиями, такими как Ethernet, Token Ring и FDDI. Растянувшийся во времени процесс принятия и внедрения стандартов на технологии эмуляции локальной сети и Classical IP внес смятение в ряды пользователей, которые вроде бы уже были готовы к использованию АТМ в магистралях своих сетей. Однако для пользователей решающими факторами являются высокая скорость передачи данных и гарантированное качество обслуживания, а также другие, не менее привлекательные возможности технологии АТМ.

Магистраль АТМ обеспечивает высокие скорости передачи данных. В качестве магистрали технология АТМ чаще всего используется для организации связи центральных коммутаторов рабочих групп, которые способны поддерживать сотни подключений. Обеспечивая достаточно большую пропускную способность, АТМ выступает в роли некой общей высокоскоростной коммутирующей матрицы в цепочке коммутаторов АТМ. Такая магистраль способна реализовать и поддерживать большое количество виртуальных соединений между устройствами по алгоритму, диктуемому особенностями физического канала связи.

АТМ в качестве магистрали в глобальной сети может использоваться для связи между отдельными городами или даже странами. В глобальных сетях некоторыми крупными телекоммуникационными компаниями технология АТМ реализована уже сегодня. Однако считается, что в ближайшем будущем эта технология получит массовое применение и в локальных сетях.

Хотя технология АТМ сегодня заслуженно считается перспективной для использования в глобальных и локальных сетях, ее продвижение встречает на своем пути некоторые трудности. Внедрение происходит постепенно, медленными темпами, так как ее стоимость может превышать все инвестиции, сделанные организациями в существующие сети. Поэтому менеджеры по информационным технологиям начинают с использования магистральных коммутаторов АТМ в существующих сетях, что, по их мнению, быстро окупается. На принятие решения об использовании АТМ влияют также характер и объем передаваемого трафика. На сегодняшний день не существует более практичной и эффективной технологии, способной поддерживать напряженный мультимедийный трафик.

12