3. Главные тенденции развития глобальных сетей передачи данных

Глобальные сети, которые также называют территориальными, служат для того, чтобы предоставлять свои сервисы большому количеству конечных абонентов, разбросанных по большой территории - в пределах области, региона, страны, континента или всего земного шара. Ввиду большой протяженности каналов связи построение глобальной сети требует колоссальных затрат, в которые входит стоимость кабелей и работ по их прокладке, затраты на коммутационное оборудование и промежуточную усилительную аппаратуру, обеспечивающую необходимую полосу пропускания канала, а также эксплуатационные затраты на постоянное поддержание в работоспособном состоянии разбросанной по большой территории аппаратуры сети.

Глобальные сети обычно создаются крупными телекоммуникационными компаниями для оказания платных услуг абонентам. Такие сети называются публичными или общественными сетями. Гораздо реже глобальная сеть полностью создается какой-нибудь крупной корпорацией (такой, например, как DigitalEquipment) для своих внутренних нужд. В этом случае сеть называется частной. Очень часто встречается и промежуточный вариант - корпоративная сеть пользуется услугами или оборудованием общественной глобальной сети, но дополняет эти услуги или оборудование своими собственными. Наиболее типичным примером здесь является аренда каналов связи, на основе которых создаются собственные территориальные сети.

Высокая стоимость территориальных сетей приводит еще и к тому, что для оправдания затрат предприятие стремится в рамках одной сети совместить многообразные сервисы: передачу пакетов локальных сетей, передачу пакетов миникомпьютеров и мейнфреймов, обмен факсами, передачу трафика офисных АТС и выход в городские, междугородние и международные телефонные сети, обмен видеоизображениями для организации видеоконференций, передачу трафика кассовых аппаратов, банкоматов и т.д. и.т.п. Набор сервисов глобальной сети, который может потребоваться предприятию для связи двух своих отделений, приведен на рисунке 3.1.

Рис. 3.1. Сервисы глобальной сети

Большинство территориальных сетей в настоящее время предоставляет только часть этих сервисов. Реже всего встречается совмещение услуг по качественной передаче компьютерного трафика и речи, хотя в таких сетях как ISDN или ATM ставится эта задача. С этим обстоятельством связано деление территориальных сетей на два класса - сети передачи данных (имеются в виду компьютерные данные) и телефонные сети. И, хотя сети каждого класса иногда и оказывают услуги по передаче несвойственного им трафика, эти услуги являются, как правило, факультативными и выполняются с невысоким качеством. Пример - передача телефонного трафика по сети Internet.

На рисунке 3.2 приведен типичный пример внутренней структуры глобальной сети передачи данных, то есть компьютерной сети. Самая главная ее особенность состоит в том, что это сеть с коммутацией пакетов. Типичная телефонная сеть будет иметь такую же структуру, но это будет сеть с коммутацией каналов. И это правильно. Опыт и многочисленные исследования показали, что для пульсирующего компьютерного трафика метод коммутации пакетов дает наилучшие результаты по показателю наибольшей общей производительности сети при удовлетворительном качестве. В то же время для постоянного трафика, который образуется при передаче голоса или изображения, способ коммутации каналов приводит к наилучшим результатам по производительности при удовлетворительном качестве.

Пока единственной технологией, которая попыталась достичь компромисса между двумя видами трафика, не отдавая явного преимущества одному из них, является АТМ. Тем не менее разветвленная инфраструктура цифровых телефонных сетей, существующая в большинстве развитых стран мира (хотя бы на магистрали) вполне устраивает и пользователей и провайдеров, поэтому появляющиеся сети АТМ переносят сегодня в основном компьютерный трафик.

Рис. 3.2. Пример структуры глобальной сети

Если суммировать мнения, высказываемые различными специалистами, то приходится сделать не очень утешительный вывод - общая тенденция к сближению телефонных и компьютерных сетей наблюдается, но перелома в ситуации пока нет, и большинство территориальных сетей переносит подавляющую долю либо первого, либо второго типа трафика. Сети X.25 переносят почти исключительно компьютерные данные, сети framerelay и ATM переносят больше голосового трафика, чем Х.25, так как обладают гораздо более высокими скоростями и вносят меньшие задержки, но все равно доля голосового трафика в них очень мала. В телефонных же сетях - как аналоговых, так и ISDN, в последнее время доля компьютерного трафика растет, но это низкоскоростной трафик удаленных пользователей, которым не остается пока ничего иного, как пользоваться всепроникающими услугами телефонии. Магистральный трафик компьютерных сетей телефонными сетями почти не переносится, а проходит в основном через компьютерные сети.

Стратегически важные для глобальных сетей решения разделены в этом курсе на три части. В данном разделе рассматриваются решения, предназначенные для создания магистралей территориальных сетей. Следующий раздел посвящен проблемам периферии глобальной сети - системам удаленного доступа отдельных пользователей и небольших сетей к центральной локальной сети предприятия. И в отдельный раздел вынесены решения, основанные на использовании транспортных услуг Internet.

3.1. Обзор перспективных технологий глобальных сетей и сервисов

3.1.1. Технология SONET/SDH - основа для построения высокоскоростных масштабируемых глобальный сетей

3.1.1.1. Особенности технологии SONET/SDH

Выделенные каналы "точка - точка" - это строительный каркас любой сети, как с коммутацией пакетов, так и с коммутацией каналов. Независимо от типа сети коммуникационное оборудование нужно связать каналом, передающим поток бит с требуемой скоростью.

Однако, прокладывать кабель, который жестко, физически соединяет все возможные точки коммутации, невыгодно. Сегодня нужно соединить одну аппаратуру, завтра другую, а послезавтра третью. Прокладка кабеля - дорогое удовольствие, поэтому уже достаточно давно найдено решение, которое упрощает задачу создания первичной структуры каналов связи, с помощью которой оператор сети (а не абонент, как в сетях с коммутацией каналов) может гибко менять конфигурацию соединений между абонентами сети.

Таким решением являются первичные сети коммутаторов цифровых каналов T1/E1 и T3/E3. Эти сети могут создать долговременное соединение между любыми двумя абонентами, подключенными к мультиплексорам сети. Для этого оператор сети должен с помощью соответствующей системы управления запрограммировать коммутаторы сети, которые могут направлять элементарные цифровые потоки данных, имеющие скорость 64 Кб/c, на другие коммутаторы или в канал подключения конечного абонента (рис. 3.3).

Первичные сети этого типа могут образовывать каналы с иерархией скоростей:

64 Кб/с - 1.544 Мб/с (T1) - 45 Мб/с (T3) в Америке и

64 Кб/с - 2.048 Мб/с (E1) - 34 Мб/с (E3) в Европе.

Рис. 3.3. Первичная сеть для образования цифровых выделенных каналов

На базе сетей плезиохронной иерархии можно строить сети более высокого уровня, например, сети с коммутацией пакетов. Так, долгое время магистраль Internet в Америке работала на основе каналов T3 со скоростью 45 Мб/с. Эти же каналы можно использовать для построения цифровой телефонной сети.

Иерархия скоростей - очень удобная вещь, так как позволяет выбирать скорость канала, близкую к требуемой. Для доступа мелких абонентов можно использовать каналы 64 Кб/c, доступ более крупных абонентов организовать по каналам E1, а магистраль сети строить на каналах E3.

Однако, технология плезиохронной иерархии обладает рядом ограничений и недостатков. Поэтому сегодня наиболее перспективной для построения первичной сети является технология синхронной цифровой иерархии, стандартизованная ANSI под названием SONET (SynchronousOpticalNETwork). Очень близкий к SONET стандарт ITU-T имеет название SDH (SynchronousDigitalHierarchy, SDH). Далее, для простоты, будет упоминаться только технология SDH, но все это в равной степени относится и к технологии SONET.

Технология SDH улучшает технологию плезиохронной цифровой иерархии во многих отношениях:

• Расширение иерархии скоростей в гигабитный диапазон. Начальная скорость сетей SDH - 155 Мб/с (SONET - 51.5 Мб/c). Эта скорость соответствует спецификации STM-1, а остальные скорости сетей SDH кратны скорости STM-1. Сегодня стандартизованы скорости STM-4 - 622 Мб/с и STM-16 - 2.48 Мб/c. Основной вид носителя сетей SDH - оптоволокно, в территориальных сетях в основном - одномодовое.
• Гибкая система мультиплексирования низкоскоростных потоков в высокоскоростной. Технология SDH обратно совместима с плезиохронной технологией и может передавать элементарные потоки 64 Кб/c, а также потоки E1 и E3 в своих высокоскоростных каналах, причем для их выделения и коммутации не требуется полного расщепления высокоскоростного канала на его элементарные составляющие. Каналы 64 Кб/c и каналы E1 часто используются как каналы доступа к сетям SDH.
• Отказоустойчивость на уровне технологии. Отказоустойчивая конфигурация строится на основе двойных оптоволоконных колец (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Сети Sonet/SDH

Кадр данных SDH несет значительную долю служебной информации - на каждые 270 байтов пользовательских данных приходится 9 байтов служебной информации. При обрыве двойного кольца за счет циркуляции служебной информации коммутаторы и мультиплексоры SDH очень быстро обнаруживают этот факт и "сворачивают" оставшиеся части колец в одинарное кольцо. Похожий способ применяется в сетях FDDI.

Централизованное управление коммутацией и мультиплексированием. Служебная информация протокола позволяет централизовано и дистанционно прокладывать каналы в сети SDH, а также собирать подробную статистику о работе сети. Существуют мощные системы управления сетями SDH, позволяющие прокладывать новые каналы простым перемещением мыши по графической схеме сети.

Сети SDH и сети плезиохронной цифровой иерархии очень широко используются для построения как публичных сетей, так и корпоративных сетей. Особенно популярен этот вид сервиса в США, где большинство крупных корпоративных сетей построено на базе выделенных цифровых каналов. Эти каналы непосредственно соединяют маршрутизаторы, размещаемые на границе локальных сетей отделений корпорации.

При аренде выделенного канала сетевой интегратор всегда уверен, что между локальными сетями существует канал вполне определенной пропускной способности. Это положительная черта аренды выделенных каналов. Однако, при относительно небольшом количестве объединяемых локальных сетей пропускная способность выделенных каналов никогда не используется на 100% и это недостаток монопольного владения каналом - предприятие всегда платит не за ту пропускную способность, которая на самом деле используется. В связи с этим обстоятельством в последнее время все большую популярность приобретает сервис сетей framerelay, в которых несколько предприятий разделяют каналы.

На основе первичной сети SDH можно строить сети с коммутацией пакетов например, frame или ATM, или же сети с коммутацией каналов, например, ISDN. Технология АТМ облегчила эту задачу, приняв стандарты SDH в качестве основного варианта физического уровня. Поэтому, при существовании инфраструктуры SDH для образования сети АТМ достаточно соединить АТМ-коммутаторы жестко сконфигурированными в сети SDH каналами.

3.1.1.2. Использование цифровых выделенных каналов

Выделенные низкоскоростные цифровые каналы 64 Кб/с даже большой протяженности сейчас доступны (в стоимостном отношении) для большинства средних и крупных предприятий. В качестве подтверждения приведем тарифы месячной платы за аренду такого канала из региона Ближнего Востока в США:

Страна	Месячная плата в $US
Израиль	4 417
Объединенные Арабские Эмираты	8 128
Марокко	8 711
Катар	7 891
Оман	9 312
Кувейт	9 917
Бахрейн	9 947
Саудовская Аравия	10 878
Египет	12 000

Более скоростные каналы доступа стоят, естественно, дороже. Причем стоимость существенно зависит от расстояния между абонентскими точками.

Так, канал E1 с пропускной способностью 2 Мб/с стоит в большинстве европейских стран на расстоянии 25 км от $2000 до $4000 в месяц (без стоимости инсталляции), а на расстоянии 250 км - от $4000 до $8000 в месяц.

На рынке сервисов выделенных цифровых каналов появился новый вид предложений - каналы высокой степени надежности. Канал высокой надежности - это сервис, который подразумевает некоторые гарантии коэффициента готовности канала от его провайдера, а также определенные штрафные санкции для случаев невыполнения провайдером своих обещаний.

Провайдеры обеспечивают высокое значение коэффициента готовности канала за счет отсутствия в нем одиночных элементов, отказ которых мог бы привести к потере связи между объединяемыми сетями заказчика. Дублируются пути прохождения канала по магистрали провайдера, точки подключения заказчика к магистрали провайдера и сами каналы доступа заказчика к этим точкам.

Естественно, стоимость каналов с высокой степенью готовности оказывается выше, чем обычных выделенных каналов. Для каналов, которые не выходят за пределы одной страны, стоимость оказывается на 10% - 30% выше, а для каналов, проходящих через несколько стран - выше на 30% - 75 %. При этом одни провайдеры существенно повышают стоимость инсталляции канала, а другие - месячную арендную плату за канал.

В следующих двух таблицах представлены основные характеристики сервисов выделенных цифровых каналов высокой степени готовности различных внутренних и международных провайдеров. Данные были опубликованы в журнале DataCommunications, June 1997, стр. 40D - 40E.

Таблица 3.1. Характеристики сервисов выделенных каналов внутренних провайдеров некоторых европейских стран.

Провайдер	Сервис	Терри- тория	SDH для конечных точек	Дубли- рование каналов/ точек доступа	Гарантии времени простоев	Гарантии времени ремонта	Финан- совые штрафы	Превышение стоимости обычных каналов
Bayer- werkNetkom, Munich, Germany	Mana gedBand width	Бавария- Тюрингия	Да	Да/Да	9.64 ч в год (без линий доступа)	4 часа	До 10% месячной платы	30%
British Telecommunica- tionsPLC, London	Mega streamGenus	Лондон и болшин- ство крупных городов	Да	Да/Да	4.38 ч в год	5 часов	25% годовой платы при каждом простое свыше 5 часов	10%
Deutsche Telecom, Bonn	LeasedLink (DDV)	Германия	Нет	Да/Нет	87.6 ч в год	8 часов	Нет	179%
Energis Communications, London	National PrivateCircuits	Лондон и болшин-ство крупных городов	Да	Да/Да	13.14 ч в год	5 часов	До 100% ежегод-ной оплаты	10% - 15%
FranceTelecom, Paris	Reliable NetworkAccess	Франция	Да	Да/Да	1.05 ч в год, 30 мин ежеме-сячно	2 часа	До 2 месяцев бесплатной аренды	Инсталляция - 667%, ежемесячная плата - 80%
HelsinkiTelecom, Helsinki	Digilink	Финлян-дия	Нет	Да/Да	22 - 26 мин в месяц	не опреде-лено	До 10% месячной аренды	20% - 50%
TelecomFinland, Helsinki	Fastnet	Финлян-дия	Да	Да/Да	4.38 ч в год, 4 ч в месяц	4 часа (только рабочие часы)	Превы-шение месячной гарантии: 1 месяц бесплатно; превыше-ние годичной гарантии: до 10% месячной платы	10%
Telia, Farsta, Sweden	Telia LinkXline	Sweden	Да	Да/Да	4.38 ч (в год)	не опреде-лено	25% месячной платы	не объявлено

Таблица 3.2. Характеристики сервисов выделенных каналов международных провайдеров

Провайдер	Сервис	Дублирова- ние каналов/точек доступа	Гарантии времени простоев	Гарантии времени ремонта	Финансовые штрафы	Превышение стоимо-сти обыч-ных каналов
AT&TUnisource CommunicationServices Hoofddorp, theNetherlands	ManagedBandwidth Service	Да/Да	8.76 ч в год	не определено	Нет	75%
Cable & WirelessPLC London	GlobalManaged PrivateLine (GMPL)	Да/Да	44 мин в месяц	не определено	До 35% месячной платы после 6 часов простоя	не объявлено
Concert Communications (BT + MCI) Reston, US	PremiumLinks	Да/Да	13 мин в месяц	3 часа	До 10% месячной платы при простое от 3 до 10 часов в месяц	30% - 60%
Worldcom	International BusinessLink	Да/Да	4.38 ч в год	2 часа	При простое более 15 мин	Не объявлено

3.1.1.3. Примеры сетей SDH

Примером российских сетей SDH могут служить сети "Макомнет", "Метроком" и "Раском" совместных предприятий с американской компании AndrewCorporation.

Сеть "Макомнет"

Начало создания сети "Макомнет" относится к 1991 году, когда был образовано совместное предприятие, учредителями которого выступили Московский метрополитен и компания Andrew (США).

Транспортной средой сети стали одномодовые 32-, 16- и 8-ми жильные волоконно-оптические кабели фирмы Pirelli, проложенные в туннелях метрополитена. В метро было уложено более 350 км кабеля. Постоянно расширяясь, сегодня кабельная система "Макомнет" с учетом соединений "последней мили" составляет уже более 1000 километров.

Изначально в сети "Макомнет" использовалось оборудование SDH только 1 уровня (155 Мбит/с) - мультиплексоры TN-1X фирмы NorthernTelecom (Nortel), обладающие функциями коммутации 63 каналов E1 по 2 Мб/c каждый. Из данных мультиплексоров было организовано две кольцевые топологии "Восточная" и "Западная" (они разделили кольцевую линию метрополитена на два полукольца вдоль Сокольнической линии) и несколько отрезков "точка-точка", протянувшихся к ряду клиентов, абонировавших сравнительно большие емкости сети. Эти кольца образовали магистраль сети, от которой ответвлялись связи с абонентами.

Растущие день ото дня потребности заказчиков заставляли создавать новые топологии и переконфигурировать старые. В течение двух лет "Макомнет" решал задачу увеличения пропускной способности за счет прокладки новых кабелей и установкой нового оборудования, позволивших утроить количество топологий по кольцевой линии. Число узлов коммутации возросло до семидесяти. Но настал момент, когда остро встал вопрос о количестве резервных оптических волокон на некоторых участках сети, и с учетом прогнозов на развитие было принято решение о построении нового, 4-го уровня SDH (622 Мбит/с).

Подготовительные работы по переконфигурации и введению действующих потоков в сеть нового уровня происходили без прекращения работоспособности сети в целом. В качестве оборудования 4 уровня (622 Мбит/с) "Макомнет" установила мультиплексоры TN-4X фирмы Nortel. Вместе с новым оборудованием была приобретена принципиально новая высокоинтеллектуальная система управления NRM (NetworkResourceManager). Эта система является надстройкой над системами управления оборудования 1 и 4 уровней. Она обладает не только всеми функциями контроля оборудования, присущими каждой из систем, но и рядом дополнительных возможностей: автоматической прокладки канала по сети, когда оператору требуется лишь указать начальную и конечную точки; функциями инвентаризации каналов, обеспечивающих их быстрый поиск в системе и рядом других.

Ввод всего шести узлов TN-4X значительно увеличил транспортную емкость сети, а высвободившиеся волокна сделали возможным дальнейшее наращивание таковой.

Сегодня количество адресов размещения оборудования превысило 500, а персонал службы эксплуатации составляет девятнадцать человек. Время устранения аварии по внутренним нормативным документам варьируется от 30 минут до 2 часов, в зависимости от удаленности места аварии от Центра управления.

"Макомнет" предлагает заказчикам выделенные линии следующих уровней передачи данных:

канал от 64 Кбит/с до Nx64 (где N=1..31);

канал E1 - 2,048 Мбит/с.

Сегодняшняя топология сети "Макомнет" выглядит следующим образом:

Рис.3.5.

На первых порах клиентами "Макомнет" стали телекоммуникационные компании, использующие каналы "Макомнет" для строительства собственных сетей. Однако со временем круг клиентов значительно расширился: банки, различные коммерческие и государственные структуры. Оптические ветви "Макомнет" ведут в более чем 300 офисов различных банков. Оборудование компании расположено и на территории многих городских АТС и основных международных и междугородних телефонных станций.

Компания, осваивая новые направления, строит сеть низкоскоростного доступа. "Макомнет" уже давно предоставляет пользователю низкоскоростные услуги (Nx64 Кбит/с), но ввод в строй современного низкоскоростного оборудования даст возможность не только сократить загрузку сети SDH, но и значительно расширить спектр предлагаемых клиентам услуг. К концу 1997 года планируется ввести в действие единую сеть, обеспечивающую подключение пользователей с помощью протоколов V.24, V.35, X.21, X.25, а также framerelay. Данная сеть будет иметь централизованное управление и обладать возможностями резервирования каналов по схеме 1+1.

Сеть "Раском"

Сеть совместного предприятия "Раском" была создана в 1994 году для передачи телефонного и компьютерного трафика между Москвой и Санкт-Петербургом, а также между городами, расположенными вдоль трассы железной дороги "Москва - Санкт-Петербург". Сеть построена на основе оптоволоконного кабеля компании Pirelli (28 одномодовых жил), проложенного на опорах вдоль железной дороги. Сеть использует технологию SDH для коммутации элементарных цифровых каналов абонентов. Первая очередь сети включала два кольца SDH на коммутаторах TN-1X компании Nortel. Кольца работали на начальной скорости технологии SDH - STM-1 155 Мб/с. Первое кольцо, названное "Express", соединяло мультиплексор TN-1X, расположенный в Москве, с аналогичным мультиплексором в Санкт-Петербурге, и передавало трафик абонентов, расположенных в этих городах, без промежуточной коммутации, используя только 26 промежуточных регенераторов сигналов. Второе кольцо под названием "Drop & Insert", было предназначено для передачи трафика между промежуточными городами, поэтому имело кроме 2-х оконечных еще 17 промежуточных мультиплексоров для ответвления и приема трафика в точках, соединяющих кольцо с городскими сетями.

Совместное предприятие "Раском" было образовано американской компанией AndrewCorporation, Октябрьской железной дорогой и РАО ВСМ. Компания AndrewCorporation несколько ранее уже образовала с российскими соучредителями два совместных предприятия, которые стали операторами крупных высокоскоростных сетей по технологии SDH масштаба города - сети "Макомнет" в Москве и сети "Метроком" в Санкт-Петербурге, так что вложение средств в сеть, соединяющую эти города - логичное продолжение долговременной стратегической линии.

Сеть "Раском" достаточно быстро развивалась за счет включения в нее новых подсетей ISDN таких городов как Новгород и Тверь.

К лету 1997 года в основном завершился этап модернизации сети "Раском", связанный с повышением пропускной способности ее магистрали за счет применения основных мультиплексоров TN-16X компании Nortel, поддерживающих скорость на магистральной кольце STM-16 2.56 Гб/с. Кроме модулей STM-16 в мультиплексорах и коммутаторах будут использовать модули STM-1 и STM-4, с помощью которых будет осуществляться ответвление трафика для конечных абонентов.

Всего к лету 1997 года сеть "Раском" стала располагать 30 000 элементарных каналов 64 Кб/с.

Основной вид предоставляемого сервиса в сети "Раском" - сервис цифровых выделенных каналов разной скорости, обладающих высокой надежности за счет горячего резервирования каналов, предусмотренного технологией SDH.

Другим крупным оператором сетей SDH в Москве является компания "Голден Пайн", использующая для коммутации цифровых каналов оборудование компании Newbridge (линия коммутаторов MainStreet). Магистарль "Голден Лайн" также включает оборудование коммутации уровня STM-4 со скоростью 622 Мб/с. "Голден Лайн" также создала на базе своих каналов публичную сеть framerelay, сервисами которой можно пользоваться в пределах Москвы.

3.1.2. Сети Х.25 - хороший выбор при плохих каналах

Технология сетей Х.25 - самая старая из стандартных технологий построения территориальных сетей с коммутацией пакетов. Об этом говорит и ее название "Интерфейс между оконечным оборудованием данных и аппаратурой передачи данных для терминалов, работающих в пакетном режиме в сетях передачи данных общего пользования". Стандарт Х.25 был разработан комитетом МККТТ для предоставления терминалам доступа к многочисленным удаленным мейнфреймам через сеть коммутации пакетов.

Основная особенность технологии Х.25 - ее ориентация на каналы низкого качества. При использовании каналов с вероятностью искажения бита даже в 10^-3 сети Х.25 хорошо справляются со своей задачей. Достигается это за счет того, что стек протоколов Х.25 - трехуровневый, и на двух уровнях - канальном и сетевом - работают протоколы с установлением соединения и исправлением ошибок.

Канальный уровень, образованный протоколом LAP-B, устанавливает соединения между соседними коммутаторами сети или между конечным узлом и коммутатором сети. Сетевой уровень, носящий название Х.25 как и вся технология, также устанавливает соединение, но только через всю сеть между конечными абонентами. Каждый из этих протоколов нумерует кадры, следит за их своевременной доставкой и организует повторную доставку в случае потерь кадров или искажения в них данных.

Для действительно зашумленных каналов такой подход дает свои положительные результаты - сервисы верхних уровней корпоративных сетей получают надежный канал, связывающий локальные сети или отдельные компьютеры на больших территориях. Однако, как правило скорость доступа к сетям Х.25 невелика - наиболее типичной являются скорости от 2.4 Кб/с до 19 Кб/с, обеспечиваемые асинхронными и синхронными модемами. Гораздо более редко встречаются сети Х.25, предоставляющие доступ со скоростями до 384 Кб/с (имеется упоминание о европейских сетях Х.25 со скоростью доступа 2 Мб/с).

Медлительность сетей Х.25 во многом определяется как раз наличием в стеке двух медленных протоколов. Протоколы с установлением соединения и восстановлением кадров всегда работают медленнее, чем протоколы дейтаграммного типа, которые на потери кадров вообще не обращают внимание, а с искаженными кадрами поступают просто - уничтожают в приемном буфере. Поэтому коммутатор Х.25 не может быстро передать пришедший кадр канального уровня на выходной порт, хотя сама техника коммутации у него такая же, как у коммутаторов АТМ или framerelay - техника коммутации на основе номера виртуального канала, рассмотренная вкратце в разделе 2.4. Пришедший кадр нужно освободить от данных в заголовке LAP-B, сформировать новый заголовок и заново пересчитать контрольную сумму, так как кадр передается следующему коммутатору в рамках другого соединения LAP-B, со своими текущими параметрами.

В результате, при использовании технологии Х.25 даже на высокоскоростных и незашумленных оптоволоконных каналах сеть Х.25 будет работать принципиально медленнее, чем, например, сеть framerelay, в которой работает только протокол канального уровня, к тому же не занимающийся восстановлением кадров.

Трехуровневый стек Х.25 оказывается ненужным на незашумленных каналах связи, так как в этом случае канальный протокол LAP-B выполняет свою работу практически вхолостую - канал и так имеет показатель искажения бита в районе 10-8 - 10-9, результат, который добивается протокол LAP-B за счет реализации сложных процедур восстановления кадров.

Поэтому область применения технологии Х.25 достаточно хорошо очерчена кругом первичных каналов низкого качества, которых к сожалению еще так много работает в нашей стране - практически на большей части территории России за исключением столичного региона, нескольких крупных городов и территорий, через которые проходят магистральные каналы типа Москва - Владивосток.

Распространенность сетей Х.25 у нас достаточно хорошая. Наиболее крупным провайдеров услуг этих сетей во всероссийском масштабе являются компании "Глобал Один" (Sprint + DeutscheTelekom), РОСПАК. РОСНЕТ.

Сети Х.25 предоставляют сервис как постоянных виртуальных каналов, так и коммутируемых. Кроме того, сети Х.25 могут быть полезны для организации удаленного доступа низкоскоростных абонентов, так как в них стандартизована схема подключения таких абонентов через специальный элемент сети - PAD, который собирает асинхронные потоки от разрозненных терминалов и отправляет их затем в пакетах через более скоростные синхронные каналы по сети Х.25 в локальные сети предприятия.

3.1.3. Гарантированная пропускная способность в сетях framerelay

Технология framerelay начинает занимать в территориальных сетях с коммутацией пакетов ту же нишу, которую заняла в локальных сетях технология Ethernet. Их роднит то, что они предоставляют только базовый транспортный сервис, доставляя кадры в узел назначения без гарантий, дейтаграммным способом или как принято говорить в англоязычной среде - методом besteffort, "с максимальным старанием". Однако, если кадры теряются, то сеть framerelay, как и сеть Ethernet, не предпринимает никаких усилий для их восстановления. Отсюда следует простой вывод - полезная пропускная способность сервисов верхнего уровня в сетях framerelay будет зависеть от качества каналов и методов восстановления пакетов на уровнях стека, расположенного над протоколом framerelay. Если каналы качественные, то кадры будут теряться и искажаться редко, так что скорость восстановления пакетов протоколом TCP или NCP будет вполне приемлема. Если же кадры искажаются и теряются часто, то полезная пропускная способность в сети framerelay может упасть в десятки раз, так, как это происходит в сетях Ethernet при плохом состоянии кабельной системы.

Поэтому сети framerelay неразрывно связаны с оптоволоконными кабелями, по крайней мере на магистральных каналах "коммутатор - коммутатор". Каналы доступа могут быть и на витой паре, но используемая на них аппаратура передачи данных должна обеспечить приемлемый уровень искажения данных - не ниже 10-⁶.

Стек технологии framerelay поддерживает один основной протокол канального уровня, который работает подобно протоколам Х.25 и АТМ на основании технологии коммутации виртуальных каналов. Соединение устанавливается только между конечными абонентами сети, соседние коммутаторы между собой соединения не поддерживают. Простые процедуры обработки кадра в коммутаторе, а также достаточно высокие скорости каналов - до 2 Мб/с - обеспечивают низкий уровень задержек кадров и хорошую реактивность сети при передаче всплесков интенсивности трафика. Из-за этого сети framerelay пользуются популярностью при передаче трафика, чувствительного с задержкам - например, трафика протокола SDLC, имеющего очень небольшие величины тайм-аутов и поэтому плохо работающего на сетях в задержками, или голосового трафика.

Еще одна принципиальная особенность сетей framerelay - гарантии качества обслуживания, которых нет в сетях Х.25 или TCP/IP. Правда, по сравнению с технологией АТМ, здесь поддерживается пока один вид трафика - пульсирующий. Для каждого виртуального соединения абонент сети должен задать два параметра:

1. CIR (CommittedInformationRate) - средняя скорость, с которой сеть согласна передавать данные пользователя;
2. CBS (CommittedBurstSize) - максимальное количество битов, которое сеть согласна передать от этого пользователя за интервал времени Т, то есть максимальный всплеск. Если эти величины определены, то время Т определяется формулой T = CBS/CIR.

Если сеть согласна с запрашиваемыми параметрами, то она гарантирует их поддержание в течение всего времени существования виртуального канала.

На величины задержек сеть framerelay гарантий не дает, и это основное ограничение, которое сдерживает применение этих сетей для передачи голоса. Передача видеоизображения тормозится и другим отличием сетей framerelay от АТМ - низкой скоростью доступа в 2 Мб/с, что часто недостаточно для передачи видео.

Гарантии средней пропускной способности делают сети framerelay очень заманчивыми для образования в них дешевой замены выделенным цифровым каналам - постоянных виртуальных каналов, но, в отличие от таких же каналов в сетях Х.25, с гарантированной пропускной способностью. Стоимость постоянного виртуального канала в сети framerelay существенно меньше стоимости выделенного канала той же пропускной способности. Примером могут служить данные компании InfoneticsResearch о сравнительной стоимости услуг разных транспортных территориальных сервисов.

Стоимость канала связи между Сан-Хосе и Сан-Франциско - 60 миль (в $ US)

Количество часов в месяц	0	10	20	40	60	80	100
Выделенный канал (56 Кб/с)	435	435	435	435	435	435	435
ISDN (128 Кб/с)	29	160	254	413	533	653	751
Аналоговый коммутируемый канал (традиционная телефонная сеть)	15	85	137	253	326	399	460
FrameRelay (56 Кб/с)	250	250	250	250	250	250	250

Обычно доступ к сети осуществляется каналами с большей пропускной способностью, чем CIR - пропускная способность канала должна быть равна по крайней мере величине CBS/T. Но при этом пользователь платит не за пропускную способность канала, а за заказанные величины CIR и CBS.

Рис.3.6. Пример использования сети framerelay

Для управления потоком кадров в сетях framerelay используются механизмы оповещения конечных пользователей о том, что в коммутаторах сети возникли перегрузки (переполнение необработанными кадрами). Бит FECN (ForwardExplicitCongestionBit) кадра извещает об этом принимающую сторону. На основании значения этого бита принимающая сторона должна с помощью протоколов более высоких уровней (TCP/IP, SPX и т.п.) известить передающую сторону о том, что та должна снизить интенсивность отправки пакетов в сеть.

Бит BECN (BackwardExplicitCongestionBit) извещает о переполнении в сети передающую сторону и является рекомендацией немедленно снизить темп передачи. Бит BECN обычно отрабатывается на уровне устройств доступа к сети framerelay - маршрутизаторов, мультиплексоров и устройств CSU/DSU.

В общем случае биты FECN и BECN могут игнорироваться. Но если конечный пользователь нарушает условия, определяемые параметрами его соединения CIR и CBS, то сеть может просто отбрасывать (не передавать) "избыточные кадры" пользователя, выходящие за рамки договоренностей. Для этого в кадре имеется бит DE (DiscardEligible) - "удаление желательно", который устанавливается при превышения конечным узлом максимальной интенсивности трафика. И если в коммутаторе сети возникает перегрузка, то он может отбрасывать кадры с установленным битом DE.

Наиболее распространенный вид сервиса в сетях framerelay - сервис постоянных виртуальных каналов. При этом очень часто пользователи заказывают самый дешевый вид сервиса - канал с нулевой средней скоростью. При этом все кадры пользователя помечаются первым же коммутатором сети как "подлежащие удалению при переполнении", но если сеть провайдера недогружена, то все кадры благополучно доходят до точки назначения.

Сервис динамически коммутируемых каналов также определен в стандарте технологии framerelay, но он предлагается провайдерами этих сетей гораздо реже. Провайдеры объясняют это тем, что спрос пользователей на такие услуги гораздо ниже, чем на постоянные виртуальные каналы.

Сервис framerelay в большинстве стран мира обычно предоставляют те же операторы, которые эксплуатируют сети Х.25. В нашей стране ситуация складывается несколько иная - наряду с традиционным крупным провайдером "Глобал Один" сервис framey предлагают новые компании, которые создали первичную сеть каналов на основе оптоволокна, или же арендуют такие каналы. К таким компаниям относятся уже упомянутые "Макомнет", "Голден Лайн", компания "Совам телепорт". Большая часть производителей выпускает сейчас коммутаторы, которые могут работать как по протоколам Х.25, так и по протоколам framerelay.

В целом в ближайшие 5 лет framerelay будет оставаться наиболее популярной технологией для объединения локальных сетей. Об этом говорит быстрый рост доходов, полученных во всем мире от предоставления услуг сетей framerelay в миллиардах долларов (по данным журнала Datacommunications):

	1994	1995	1996	1997 (прогноз)
Framerelay	0.231	0.647	1.280	2.650
X.25	2.5	2.7	2.8	2.9
Выделенные каналы	12.475	13.224	14.020	14.850

Результаты опроса более 200 специалистов по корпоративным сетям показывают, что затем ситуация может измениться в пользу АТМ, так как к 1999 году более 25% опрошенных собирается строить корпоративную магистраль на сервисах АТМ, в то время как процент собирающихся строить ее к этому сроку на других технологиях резко падает (рис.3.7).

Рис. 3.7. Планируемые транспортные сервисы для построения магистрали

3.1.4. Сети АТМ в реальной жизни

По мнению Вице президента компании BayNetworks Питера Джорджа ATM будет если не самой значительной, то одной из самых значительных и важных технологий, которые эта компания продвигает. Большая часть инвестиций будет вкладываться в построение магистралей ATM. Следующей стадией станет внедрение ATM в распределенные сети. Но до рабочего места ATM дойдет еще очень нескоро. И одна из причин, почему это займет больше времени, чем предполагалось, связана с появлением новых технологий, таких, как GigabitEthernet, которая гораздо дешевле. Эти технологии будут сосуществовать с ATM.

Сегодня технология АТМ ликвидировала большую часть своих задолженностей по стандартам - базовое ядро стандартов принято и работает в оборудовании основных производителей. Для территориальных коммутаторов это в первую очередь оборудование таких компаний как Stratacom (ныне подразделение Cisco), Nortel, Newbridge и ряда других.

И, хотя не все стандарты еще приняты, особенно в области взаимодействия АТМ с цифровыми телефонными сетями и цифровыми выделенными каналами, медленное распространение этой технологии в территориальных сетях объясняется другими факторами, в первую очередь гигантским объемом капиталовложений и наличием альтернативных сетей - тех же сетей ISDN для телефонии и сетей framerelay и Х.25 для компьютерного трафика. Однако, бурный рост популярности Internet подстегивает крупных провайдеров к развертыванию сетей АТМ на своих магистралях, так как сети framerelay с их 2-х мегабитными скоростями справляются только с обслуживанием периферии Internet, но никак не ее магистрали, на которой объем трафика удваивается все с меньшими интервалами - 9 месяцев, полгода, 4 месяца. Очевидно из-за обслуживания Internet основной объем передаваемого по сетям АТМ трафика относится к компьютерному типу.

Представление о рынке услуг АТМ (в миллионах долларов) в мире по различным сферам услуг дает следующая таблица, отражающая прогнозы компании CommunicationIndustryResearch:

	1997	1998	1999	1999	2000	2001	2002
Финансы	18.9	21.7	24.9	33.5	41	55.4	82
Здравоохранение	23.9	43	48.4	49.7	57.7	81.6	135.5
Производство	71.3	73.3	95.5	88.7	99.7	108.1	160
Образование	18.5	22.8	52	95.1	144.9	200.8	249
Торговля	15.8	20.8	46.1	85.6	162.3	246.6	325.1
ВСЕГО:	148.4	181.6	266.9	352.6	505.6	692.5	951.6

Ежегодный рост рынка на 30% - 40% - это твердый успех продукта или технологии и медленно, но верно технология АТМ завоюет свое место под солнцем.

Сегодня услуги территориальных сетей можно получить и в США, и в Европе, и в России. Правда территориальный охват в перечисленной последовательности районов мира убывает по мере приближения к концу списка, а цены растут. Так, в США услуги сервисов АТМ предоставляют практически все крупные провайдеры: AT&T, Sprint, MCI, MFS, UUNET и ряд других.

Пример ценовой политики одного из лидеров, компании AT&T, опубликован в журнале Network, July, 1997, стр. 44. Объединение 3-х центральных сетей и 4-х отделений гипотетической компании с помощью сервиса АТМ обойдется компании в $20 572 в месяц, причем эта цена складывается из следующих компонент:

• семь портов T1 для доступа к магистрали провайдера: $15 400;
• три постоянных виртуальных канала со средней скоростью 768 Кб/с: $4500;
• 80 часов использования коммутируемых виртуальных каналов со средней скоростью 256Кб/с: $672.

Пример магистрали АТМ такого провайдера как компания UUNET показан на рисунке3.8.

Магистраль построена на каналах и коммутаторах скорости OC-12 (аналог STM-4) 622 Мб/с и помогает провайдеру справляться с удваивающимся каждые три месяца объемом передаваемого трафика.

Практически все национальные телеоператоры развитых европейских стран также предоставляют услуги публичных сервисов АТМ. В этот ряд входят British Telecom, Deutsche Telekom, Finnet Group, France Telecom, Swiss Telecom, Telecom Italia, Telefonica de Espana и другие. В основном предоставляется сервис CBR для телефонного трафика и VBR для всех остальных. Часто сервис АТМ оказывается дешевле сервиса framerelay, если посчитать стоимость одного Мб/с в месяц. Так, постоянный виртуальный канал АТМ в Финляндии стоит $300 за Мб/с в месяц, а постоянный виртуальный канал framerelay - $1000.

Рис. 3.8. АТМ-магистраль американского провайдера Internet - компании UUNET

В России сети АТМ также появились, но пока не в общегосударственном масштабе. Имеются примеры построения всей корпоративной сети АТМ на сравнительно небольшой территории - например, сеть Меткомбанка в г. Череповце, сеть банка "Менатеп" в г. Москве. Такие сети только недавно вступили в строй и находятся на начальном этапе эксплуатации.

Публичные услуги АТМ пока в масштабах города собираются в ближайшее время предоставлять ряд операторов. В Москве это компании "МТУ-Информ" и "ПТТ-Телепорт Москва", в Новгороде - "Новгородтелеком". Ценова политика этих компаний пока неизвестна.

Назад | Содержание | Вперед