Технологии глобальной сетевой связи

Вычислительная сеть не ограничивается длиной кабеля пятой категории или диапазоном частот устройства, работающего по стандарту 802.11. Многие организации поддерживают связь со своими филиалами, находящимися на огромных расстояниях, с помощью технологий глобальной сетевой связи (Wide-Area Network, WAN). Эти технологии позволяют сетевым устройствам по всему земному шару подключаться к глобальной сети интернет.

Существует два основных вида WAN-технологий, с помощью которых удаленные пользователи и офисы устанавливают связь с сетью организации.

• Удаленный доступ (Dial-in). Позволяет устанавливать связь через телефонную линию - двухточечное соединение между центральной станцией и одним или несколькими пользователями. По окончании сеанса связи телефонный канал связи разъединяется. Соединение удаленного доступа идеально подходит для небольшого количества пользователей и малых объемов передаваемых данных.

• Tранк - высокопроизводительное двухточечное соединение, соединяющее офисы. Обычно транк соединяет нескольких пользователей с центральным сайтом. Большинство магистралей такого рода работает через телефонные линии Т1 (1,5 Мбит/с) и Т3 (45 Мбит/с), а применение оптоволоконных кабелей в значительной степени повышает скорости передачи.

Независимо от вида WAN-соединения, для передачи данных между пользователями и офисами задействованы линии обычной телефонной связи. Различие заключается в использовании линии:

• между домом (офисом) и коммутационной телефонной станцией;

• между двумя коммутационными телефонными станциями.

Примечание. Отрезок между домом (офисом) и коммутационной телефонной станцией традиционно называется "последней милей". Это самое узкое место, снижающее скорость WAN-соединения, поскольку эта инфраструктура не рассчитана на передачу больших объемов информации.

В последние годы термин "последняя миля" стал очень распространенным, поскольку популярность и важность интернета растет, а пользователи страдают из-за медлительности их домашних и рабочих соединений удаленного доступа. Высокая пропускная способность нужна очень многим, а не только подросткам, скачивающим музыку в формате МР3.

В этом разделе мы остановимся на технологиях, которые позволяют решить проблему "последней мили". Это технологии DSL (Digital Subscriber Lines - цифровые выделенные линии) и ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровая сеть связи с комплексными услугами). Операторы кабельного телевидения и компании спутниковой связи тоже стараются избежать связи с телефонной сетью. Позже мы рассмотрим транк-технологии, использующие всю полосу пропускания для пересылки миллиардов пакетов в секунду.

Технологии удаленного доступа

Основное отличие технологии удаленного доступа и транк-технологии заключается в том, что соединение удаленного доступа является временным. По окончании сеанса связи пользователь кладет трубку, и соединение обрывается. Большинство телефонных линий в жилых домах являются аналоговыми, т. е. звук поступает в систему в виде звуковой волны. Для обмена данными между компьютерами посредством телефонной связи используются модемы (название является сокращением от модулятор/демодулятор). Модемы конвертируют двоичные сигналы в звуковые и осуществляют обратное преобразование. Поэтому во время дозвона до интернет-провайдера или отправки факса вы слышите характерные звуки, доносящиеся из этих устройств.

Аналоговые сети не так уж плохи, не будь они такими "медлительными". Низкие скорости обусловлены узостью полосы пропускания медного телефонного кабеля для прохождения акустического сигнала. И, если задуматься, это оправдано - ведь телефонная сеть создавалась для голосового общения, а не для пересылки данных. Поэтому даже самый быстрый модем работает со скоростью передачи данных 56 Кбит/с. На рисунке 1.7 показано сравнение пропускной способности сети при использовании различных скоростей и технологий.

Рис. 1.7. Пропускная способность сетей, использующих различные технологии

Высокоскоростными технологиями удаленного доступа, в которых используется существующая инфраструктура телефонной связи, являются цифровая сеть с комплексными услугами (Integrated Services Digital Network, ISDN) и цифровые выделенные линии (Digital Subscriber Lines, DSL). ISDN была внедрена в конце 1980-х годов, но распространялась довольно трудно. DSL является новейшей технологией и предлагает более высокие скорости по сравнению с ISDN. К сожалению, хоть на DSL и существует высокий спрос, локальные носители или не поддерживают эту технологию, или поддерживают не так быстро, как хотелось бы.

ISDN

Технология ISDN была первым цифровым сервисом на дому. В связи с тем, что эта технология является цифровой, для ее использования дома или в небольшом офисе требуется специальное оборудование. К сожалению, доступность ISDN часто зависит от взаимного расположения пользователя и центральной телефонной станции, и поэтому не всегда возможна.

Интерфейс базового уровня. Технология ISDN создает множество каналов в одном соединении. Каналом называется путь передачи данных, который встраивается в телефонную линию наряду с другими каналами. Основным каналом является канал интерфейса базового уровня (Basic Rate Interface, BRI) с двумя несущими, или B-каналами, для полезной нагрузки. На рисунке 1.8 приведено сравнение канала аналог/модем с каналом BRI.

Рис. 1.8. Канал интерфейса базового уровня предоставляет три цифровых канала

Каждый В-канал работает со скоростью 64 Кбит/с при общей пропускной способности в 128 Кбит/с. Возможно вас удивит то, что ISDN делит линию на два канала. Почему не создается один канал для лучшего использования полосы пропускания? Дело в том, что раздельные В-каналы повышают пропускную способность симметричных соединений, то есть таких соединений, в которых одновременно происходит и отправка, и прием трафика. Третий канал, называемый D-каналом (или дельта-каналом), работает со скоростью 16 Кбит/с. Он не несет полезной нагрузки, как В-каналы, а служит для передачи сетевой контрольной информации. Это разделение полезной нагрузки и контролирующих данных улучшает работу ISDN и повышает ее надежность.

Интерфейс основного уровня. Существует еще один вид ISDN-каналов, который называется интерфейсом основного уровня (Primary Rate Interface, PRI). Функционально PRI ничем не отличается от BRI. Однако PRI гораздо "упитаннее", так как включает 23 В-канала и один D-канал (64 Кбит/с) при общей пропускной способности 1,544 Мбит/с. Интерфейс основного уровня часто называют Т1. PRI ориентирован на обслуживание малого бизнеса, который нуждается в связи с многочисленными клиентами.

DSL

Как и ISDN, технология DSL является цифровой технологией, которая работает на базе обычной телефонной сети. В DSL используются сложные алгоритмы модуляции сигналов для повышения пропускной способности в инфраструктуре "последней мили".

В отличие от симметричной ISDN, технология DSL является асимметричной, т. е. скорость приема данных может быть гораздо выше скорости отправления, что очень нравится пользователям домашнего офиса, которые в основном стремятся получать информацию, а не отсылать ее. Существует несколько типов DSL.

• Асимметричная DSL (АDSL) - соединение с двунаправленными каналами, обеспечивающее передачу данных со скоростью 640 Кбит/с и прием данных со скоростью 6 Мбит/с.

• DSL Lite (или G.Lite) - менее скоростная и менее дорогая технология, которая обеспечивает прием информации на скорости 1,5 - 6 Мбит/с и передачу на скорости 128 - 384 Кбит/с. Скорость передачи данных зависит от качества телефонной линии и имеющегося оборудования.

Для DSL-соединения требуется специальное оборудование, как и для ISDN. DSL-модемы разделяют сигналы на два канала: принимающий и передающий. При использовании технологии DSL Lite это разделение происходит на телефонном коммутаторном узле (см. рис. 1.9). Технология DSL более экономна по сравнению с ISDN, так как DSL-оборудование стоит дешевле, чем ISDN, а разделение сигнала осуществляется в оборудовании, установленном в помещении пользователя. Не следует думать, что DSL является "лекарством" на все случаи жизни. Для установки DSL-связи пользователь должен находиться не далее пяти миль от телефонной коммутационной станции.

Рис. 1.9. Высокую пропускную способность DSL-модема обеспечивает разделение трафика на два канала, работающих в разных направлениях