2.4.4. Глобальные сети

Глобальные сети могут быть выполнены с коммутацией каналов и с коммутацией сообщений [7].

При коммутации каналов используются аналоговые и цифровые сети. Аналоговые сети широко распространены, давно и широко известны. В связи с этим перейдем сразу с новым веянием ­ цифровым сетям с интегральными услугами.

Наиболее известной является сеть Integrated Services Digital Network ­ ISDN. Схема такой сети представлена на рис. 2.18.

Пользовательский интерфейс имеет каналы трех видов.

Канал B ­ со скоростью передачи данных 64 Кбит/с. Он обеспечивает передачу пользовательских данных (оцифрованный голос, компьютерные данные, смесь). Возможно подключение пользователя к коммутатору сети X.25.

D ­ со скоростью передачи данных 16 и 64 Кбит/с. Канал дает доступ к служебной сети с коммутацией пакетов сигнальной (адресную) информацию канала B. Может использоваться, если канал свободен, для поддержания услуг низкоскоростной сети с коммутацией пакетов пользовательских данных.

Канал H. Скорости передачи данных 384 Кбит/с, 1536 Кбит/с, 1920 Кбит/с. Предназначен для высокоскоростной передачи пользовательских данных (факсы, видеоинформация, качественный звук).

Глобальные компьютерные сети используются для объединения абонентов различных видов (компьютеры, факсы, терминалы). Из-за большой стоимости инфраструктуры возникает потребность передачи всх видов трафика (компьютерные текстовые и голосовые трафики, трафики факсов, видеокамер, кассовых аппаратов, банкоматов). ISDN предназначена для передачи мультимедийных видов трафиков. Специальные устройства доступа (мультиплексоры «голос ­ данные» и «видео ­ данные») упаковывают мультимедийную информацию в пакеты и отправляют ее по сети.

Имеются два вида интерфейсов глобальных сетей: пользователь ­ сеть, сеть ­ сеть. Первый интерфейс глубоко детализирован для возможности подключения оборудования разных производителей. Второй интерфейс детализирован слабее с ориентацией взаимодействия на индивидуальной основе.

Различают два вида виртуальных каналов:

коммутируемый виртуальный канал (Switched Virtual Circuit, SVC);

постоянный виртуальный канал (Permanent Virtual Circuit, PVC).

Для SVC канала используются таблицы маршрутизации. Требуется предварительная установка соединений, включающая ряд этапов.

Инициатор связи генерирует специальный запрос на установление логического соединения по адресу (номер подсети, номер узла подсети). Запрос передается по цепочке коммутаторов и отрабатывается ими. Адреса следующего коммутатора нет, применяется логика работы.

Виртуальные каналы могут быть одно- и двунаправленными.

Конечный узел сообщает о своем решении (принять - отказать) служебным пакетом Conntct, который идет по сети в обратном направлении.

После получения подтверждения узлы могут пользоваться виртуальным каналом.

При аварийном разрыве установленного канала установку необходимо проводить вновь.

Таким образом в технологии выделяются операция маршрутизации и операция коммутации каналов.

В PVC канале связь динамически не прокладывается. Таблицы маршрутизации создаются заранее вручную. Такая связь возможна только в части сети на оборудовании одного производителя. «Сшивать» части подсетей приходится вручную.

Технология виртуальных каналов с коммутацией пакетов реализована в протоколе ATM. Дейтаграммный протокол IP соединяет сети любых видов.

Достоинствами виртуальных каналов являются ускоренная коммутация пакетов по адресу, сокращение адресной части пакета.

К недостаткам следует отнести их неэффективность для кратковременных потоков и невозможность распараллеливания потоков.

Дадим краткую характеристику некоторых глобальных с коммутацией пакетов.

Сеть X.25. Одна из первых сетей. Стандарт хорошо работает на ненадежных сетях благодаря использованию протоколов с установлением соединений и коррекции ошибок на сетевом и канальном уровнях. Предназначена для трафика низкой интенсивности.

Имеется 3 уровня протоколов. На физическом уровне определены синхронные интерфейсы и оборудование передачи данных. На канальном уровне компенсируются ошибки протоколом LAP-B. На сетевом уровне имеется протокол обмена пакетами между конечным оборудованием и сетью передачи данных. Транспортный уровень может быть реализован в конечных узлах. Коммутаторы не оптимизируют маршруты и потому проще, чем маршрутизатоы сетей TCP/IP.

Гарантий пропускной способности сеть не дает, однако может устанавливать приоритеты некоторых виртуальных каналов.

Сеть frame relay. Предназначена для пульсирующего трафика с низкой избыточностью и дейтаграммным режимом, Характеризуется высокой пропускной способностью и небольшими задержками кадров. Надежная передача данных при скорости 2 Мбит/с не гарантируется. И то же время обеспечивается средняя скорость по виртуальному каналу при допустимых пульсациях. Используются каналы SVC и PVC.

Кадры передаются без преобразования и контроля, квитанций в их получении, за счет чего достигается высокая производительность.

Нет коррекции обнаруженных искажений, которая переносится на протоколы транспортного уровня.

Предпочтительно использование оптико-волоконного кабеля. В передаче голоса имеются сложности: он передается приоритетно кадрами небольшой размерности при слабой загруженности сети.

Технология ATM (Asynchronous Transfer Mode). Технология использует единый универсальный транспорт сети ISDN для набора услуг (интегрированных услуг). Они включают такие возможности:

передачу как компьютерного, так и мультимедийного трафиков, чувствительных к задержкам;

набор скоростей передачи от десятков Мбит/с до нескольких Гбит/с с гарантированной пропускной способностью;

общие транспортные протоколы для локальных и глобальных сетей;

сохранение инфраструктуры физического канала (протоколов);

взаимодействие с другими протоколами (IP, Ethernet, ISDN).

Технология сочетает в себе коммутацию пакетов (передача в виде адресуемых пакетов) и коммутацию каналов (техника виртуальных каналов с использованием пакетов небольшого фиксированного размера). Это позволило передавать по сети разные виды трафиков и перезагружать слабо загруженные подканалы.

Технология ATM характеризуется сложной конструкцией и поэтому требует большого объема стандартизации протоколов, которая продолжается и сейчас.

Магистральное оборудование технологии ATM обеспечивает скорости 622 Мбит/с (даже на неэкранированной витой паре) и 2,5 Гбит/с при использовании оптоволоконного кабеля.

Трафик вычислительных сетей имеет ярко выраженный пульсирующий асинхронный характер. Он чувствителен к потерям, которые восстанавливаются путем повторной передачи.

Мультимедийный трафик имеет низкий коэффициент пульсаций и мало чувствителен к потерям данных из-за инерционности физических процессов и очень чувствителен к задержкам.

Оба вида трафика передаются короткими пакетами (ячейками).

Чтобы повысить качество передачи, выделено 5 классов трафиков, для которых установлены соответствующие параметры-настройки.

На уровне протокола ATM определено 5 категорий услуг.

1. Услуги для трафика с постоянной битовой скоростью (голос, выделенный канал).

2. Услуги для трафика с переменной битовой скоростью, соблюдением средней битовой скорости и с синхронизацией источника и приемника.

3. Услуги для трафика с переменной битовой скоростью, соблюдением средней битовой скорости без синхронизацией источника и приемника.

4. Услуги для трафика с переменной битовой скоростью, соблюдением минимальной битовой скорости без синхронизации источника и приемника.

5. Услуги для трафика без предъявления требований к битовой скорости, соблюдением средней битовой скорости без синхронизации источника и приемника.

Широкое распространение технологии ATM сдерживается и невозможностью быстрой замены ранее внедренного дорогого оборудования, которое в большинстве случаев еще удовлетворяет требованиям пользователей.