Введение в специальность

295

населенных пункта в 71 из 89 регионов России (по состоянию на начало 2002 года).

Успех железнодорожников окрылил энергетиков. В конце 2001 годакрупнейшийроссийскиймонополистРАОЕСобъявилоначале реализации еще одного остроумного телекоммуникационного проектаподназваниемТРОС(ТрансРоссийскаяОптическаяСеть). Аббревиатура выбрана с глубоким смыслом. Как известно, энергетикампринадлежатсотнитысячкилометроввысоковольтных линий электропередачи, охватывающих всю территорию страны. Сутьпроектавтом, чтобызаменитьобычныйгрозозащитныйтрос, который проходит по верхушкам опор, на специальный, в котором кроместальныхжилимеютсяещеиоптическиеволокна. Стоимость этого амбициозного и гигантского по масштабам замысла превышает 1 миллиард долларов, но если он осуществится, то к 2005 году российский рынок телекоммуникаций приобретет еще одного мощного оператора дальней связи.

ВСШАнаблюдаютсяаналогичныепроцессыдемонополизации. Созданная во времена Александра Белла супермонополия AT&T завоевала такое доминирующее положение на рынке услуг связи, что в 1984 году в соответствии с американским антимонопольным законодательством ее принудительно расчленили на несколько самостоятельныхтелекоммуникационныхкомпаний. СамойAT&T оставили сектор услуг дальней магистральной связи, где она вступила в конкуренцию с двумя другими крупнейшими компаниями – Sprint и MCI Communications, а для обслуживания зоновых сетей были образованы семь дочерних компаний «Baby Bells»: Bell Atlantic, Bell South и др.

В Великобритании –крупнейшими телекоммуникационными компаниями, владеющими магистральной сетью, являются British Telecom иCable&Wireless, вГермании– Deutsche Telecom, воФран-

ции– France Telecom. Дляобеспечениямагистральнойсвязинапланетарном уровне создаются консорциумы, подобные Global One, в созданиикоторогопринялиучастиефирмыDeutsche Telekom, France Telecom и Sprint или MCI WorldCom, образованный MCI и British Telecom.

296

Россияподключиласькпервичноймировойцифровойсетиконсорциума MCI WorldCom в 1993-1998 годах в трех точках: на западе через ВОЛС Копенгаген (Дания) - Кингисепп длиной 1210 км; наюгечерезморскуюоптическуюлиниюПалермо(Италия) - Стамбул (Турция) - Одесса (Украина) - Новороссийск длиной 3540 км; на востоке через оптический кабель Находка - Наоэцу (Япония) - Пусан(Корея) длиной1762 км. Вэтожевремявнутристраныначали реализовываться проекты цифровой модернизации первичной сети связи, соединяющей основные административные центры. Важным звеном этой сети является транссибирская информационная магистраль, которая представляет собой участки оптоволоконного кабеля, дублированные мощной радиорелейной линией Мос- ква-Хабаровск.

Вторичные сети. На базе первичных сетей в масштабах страны, региона или города создаются разнообразные вторичныесети, соответствующие тем или иным услугам связи.

Знакомая всем и самая распространенная на сегодняшний день вторичная сеть – телефонная сеть общего пользования, которая в последниегодыдополняетсясетямимобильнойтелефоннойсвязи. Числостационарныхтелефонныхаппаратовнапланетек2000 году превысиломиллиард, аколичествосотовыхтелефоноввнекоторых странах уже превышает численность населения.

Кроме телефонной сети общего пользования существует великое множество вторичных сетей, предоставляющих абонентам самыеразнообразныеуслуги(телеграфия, видеотелефония, радиовещание, телевидение, передача данных и т. д.). Некоторые являются публичными, такимикаксетьрадиовещанияилителевидения, другиеносятсугубоведомственныйхарактер, например, сетьсвязидля системы резервирования билетов на авиалиниях, сеть для обслуживания банкоматов или сеть для управления железными дорогами. Начиная с 1980-х годов в связи с развитием компьютерных сетей стали создаваться многочисленные публичные и ведомственные сети передачи данных, о чем мы будем говорить особо.

Любая вторичная сеть состоит из: 1) абонентов (subscriber), пользующихся услугой данной вторичной сети; 2) узлов (node);

298

switcing), который мы проиллюстрируем на примере простейшей телефонной сети с четырьмя узлами коммутации (телефонными станциями) A, B, C, D и четырьмя абонентами. Когда абонент 1 поднимает трубку и набирает номер абонента 4, на телефонных узлах A, B и D происходит процесс установления сквозного канала, приэтомнапротяженииданногоразговорабудутзанятысоединительные каналы AÆB и BÆD, но как только разговор окончится, эти каналы станут доступными для других соединений. В городесреднегоразмера, гдечислоабонентовизмеряетсядесяткамитысяч, количество узловых телефонных станций обычно не превышает 10-20, а число соединительных каналов между узлами исчисляется всего лишь сотнями, они представляют собой очень дефицитный и активно используемый ресурс. Иногда все соединительные каналы бывают заняты и тогда, набрав номер, абонент, слышит сообщение с телефонной станции: «Направление перегруже-

но...».

Кроме публичной и множества специальных коммутируемых телефонныхсетей(всемизвестна, например, кремлевская«вертушка» в Москве, или междугородная сеть ВЧ, по которой еще Сталин общался с руководителями республик иобластей) имеются коммутируемые сети для предоставления других услуг связи. В последние годы многие городские телефонные станции стали предлагать частным абонентам и небольшим организациям относительно недорогую услугу, называемую ISDN (Integrated Services Digital Network) – Цифровая сеть с интегрированными службами. ISDN представляет собой коммутируемую сеть, в которой подключение абонентов производится по обычным кабельным телефонным линиям. Соединение с нужнымабонентом производится наборомномера, ноприэтомобменсообщениямипроисходитвцифровомформате, то есть без шумов и искажений. Скорость передачи данных стандартного ISDN-канала составляет 128 Кбит/с (два базовых канала), чтопозволяеткомфортноработать всетиInternet, ведяодновременно разговор по телефону, организовать видеотелефонную связь, и даже соединить цифровым каналом две разнесенные локальные сети.

299

Подводя итог разделу, посвященному системам и сетям электросвязи, еще раз рассмотрим проблему«последнеймили» сточкизренияадминистратора вычислительной системы предприятия

иливладелецакомпьютера, желающегоподключитьсякизбранной им сети передачи данных. Для большинства абонентов, желающих иметьскоростной, надежный, иктомужедешевыйканалпередачи данныхдоближайшего операторасети, именноэтапроблема являетсясамойживотрепещущейитрудноразрешимой, приходитсяискать разумный компромисс между качеством и стоимостью.

На сегодняшний день принципиально возможно несколько вариантов решения проблемы последней мили:

1.Коммутируемоеаналоговоесоединениепотелефоннойсети общего пользования. Достоинства – самая низкая стоимость, неограниченная дальность (по модему можно связаться с оператором сети. расположенном где угодно). Недостатки – назкая скорость передачи данных (в пределе 56 кбит/с, а реально еще меньше), негарантированнаянадежность, невозможностьпользоватьсяканалом длительное время (особенно при повременной оплате). Несмотря на указанные недостатки, этот способ подключения является основнымдляподавляющегобольшинствавладельцевдомашнихкомпьютеров.

2.Коммутируемое цифровое ISDN-соединение. Достоинства

–неплохаядлядомаилималогоофисаскорость(128 кбит/с), невысокая стоимость (примерно в два раза выше, чем для обычного телефона), высокая надежность, неограниченная дальность, малое время установления соединения, возможность пользования телефонным аппаратом на фоне передачи данных. Недостатки – относительная нераспространенность этого вида услуг связи, необходимостьустановкидополнительногооборудованиякакуабонента, такиуоператорасети. СервисISDN внастоящеевремяпредоставляется далеко не всеми телефонными компаниями, особенно в небольшихгородахисельской местности, однако онвесьма перспективнен и будет развиваться. Данный вид подключения является оптимальным для малых предприятий.

300

3.НекоммутируемоецифровоеDSL-соединение. Технология

DSL (Digital Subscriber Line – Цифровая абонентская линия) пред-

полагает наличие выделенной медной линии, напрямую соединяющей абонента с оператором сети. Такая линия арендуется у телефонной компании и стоит относительно недорого (в 2-4 раза дороже обычного телефона), основные затраты идут на покупку оборудованияDSL иарендусоответствующегопортауоператорасети(в 20-40 развышетелефоннойплаты). ТехнологияDSL имеетнесколько разновидностей (ADSL, SDSL и др), каждая из которых рассчитана на определенную длину и свойства абонентской линии. Достоинствами DSL являются высокая скорость передачи данных (в зависимости от качества и длины медной линии от 0,5 до 10 Мбит/ с) и постоянство соединения, а главный недостаток, если не считатьстоимости, – ограниченнаядлиналинии(предельнаядальность при разных вариантах технологии колеблется от 1,5 до 6 км). В настоящее время этот вариант устройства «последней мили» является основным для многих организаций, частные абоненты из-за дороговизныегоиспользуютредко, однакостоимость услуг постоянно снижается, в ближайшие годы этот вид сервиса станет повсеместным.

4.Оптический кабель. С точки зрения скорости и надежности этот способ подключения является наилучшим. Оптический кабель выпускается в двух разновидностях – одномодовый (толщина жилы порядка 0, 06 мм) и многомодовый (жила в несколько раз толще). Одномодовыйкабельдороже, требуетболеедорогогосогасующего оборудования, но он обеспечивает дальность соединения до 60-80 км и скорость до 1 Гбит/с. По этой причине одномодовый кабельиспользуетсявосновномнамагистральных участках сетей. Для организации «последней мили» обычно применяется многомодовый кабель, обеспечивающий скорость передачи данных до 100 Мбит/с на дальности до 2 км. Оптические сети передачи данных очень быстро развиваются, во многих больших городах оптические кабели заходят не только в офисы крупных организаций, но

ив частные квартиры. Пока услуги оптического подключения сто-

301

ят недешево, но за этой технологией будущее.

5.Оптический луч. В некоторых случаях, когда подводка оптического кабеля невозможна, а абонент и оператор сети находятся в пределах прямой видимости, используется технология лазерного луча в атмосфере. Скорость передачи данных при этой технологии обычно составляет от 2 до 10 Мбит/c, а дальность в зависимостиотмощностиизлучателяварьируетсяотнесколькихсотметровдодесяткакилометров. Недостаткомэтойтехнологииявляется некоторая зависимость от погодных условий. Хотя инфракрасные лучи проходят сквозь туман и пелену небольшого дождя, сильный ливень или снегопад могут прервать связь.

6.Наземная радиолиния. В ряде городов сетевые компании предоставляютабонентамуслугурадиодоступавдиапазонесантиметровых радиоволн. Базовая станция оператора сети помещается навысокомзданиивцентреобслуживаемогорайона, ауабонентов устанавливаются относительно недорогие и маломощные радиостанции с зеркалами-антеннами, направленными на базовую станцию. Скорость передачи данных потакой радиолинии, взависимости от загруженности эфира, обычно составляет от нескольких сот кбит/с до 10 мбит/с. Этот способ устройства «последней мили» очень удобен для сельской местности, где отсутствует развитая телефонная связь. Кроме того, подкупает мобильность радиодоступа, абонентское оборудование можно смонтировать за несколько часов, это может оказаться решающим фактором при организации выставок, выездныхпрезентацийит. п. Главныйнедостаток, опятьтакибез учетаэкономических обстоятельств, заключается втребовании прямой видимости, так как в данном диапазоне радиоволны распространяются строго по прямой и почти не огибают препятствия.

7.Радиодоступ через мобильный телефон. Современная со-

товая телефония в основном использует цифровой стандарт GSM, поэтому вполне естественным представляется подключение абонента через это недорогое устройство, для этой цели мобильные телефоныимеютспециальныйразъем, акомбинированныекарман-

302

ные компьютеры PDA, о которых мы говорили в конце второй главы, изначально имеютвыход в систему сотовой связи. Хотя для работы с такими устройствами существует специальная программ-

ная технология (Wireless Application Protocol – WAP), скорость пе-

редачи данных не превышает 9,6 кбит/с, к тому же стоимость использования такого канала при современных тарифах на сотовую связь получается непомерно большой.

8. Спутниковая асимметричная радиолиния (DirecPC). Все описанные выше технологии «последней мили» были симметричными: пропускная способность канала передачи данных в обоих направлениях одинакова. Однако иногда интенсивность потоков данныхотоператоракабоненту(нисходящего) иотабонентакоператору сети (восходящего) резко различаются. Подобная ситуация возникает, например, при работе в интернете: абонент посылает короткий запрос в сотню символов, а назад получает мегабайтный набор данных с текстом и картинками. Специально для таких абонентов изобретена остроумная технология DirecPC. Нисходящий канал организован в виде спутникового вещания непосредственно на компьютер пользователя. Поскольку мощность передатчика относительно велика, то для приема сигнала абоненту достаточно установить небольшую параболическую антенну (диаметром около 60 см) и приемное устройство ценой в несколько сот долларов, при этом обеспечивается скорость приема данных до 400 кбит/с. Восходящий же канал организуется любым доступным абоненту наземным способом, например, через простейшее коммутируемое аналоговое соединение, скорость 19,2 кбит/с оказывается вполне достаточной для комфортной работы. Данная технология прокладки «последней мили» (правда, расстояние до спутника составляет неоднутысячумиль) оказаласьэкономическицелесообразнойдаже в Западной Европе с ее развитой системой наземных коммуникаций, для нашей же страны с ее безграничными просторами и слабойтелефоннойсетьюонапредставляетсяисключительноперспективной, особенно в сельской местности.

303

4.4. Предыстория современных компьютерных сетей: телеобработка и сети с коммутацией каналов

ных терминалов к компьютерам (теледоступ). В первое десятилетие компьютерной эры (50-е годы), когда ЭВМ были большой редкостью и стояли далеко не во всех городах, большой удачей считалась сама возможность пообщаться с ними хотя бы по медленному

иненадежному телетайпу. Развитие техники связи виизобретение модемов в 60-е годы дали возможность организовать разветвленные сети теледоступа.

Второепоколение(70-егоды) – подключениекомпьютеровдруг к другу. С начала 70-х годов в мире начали создаваться многочис-

ленныетерриториальные(Wide Area Networks – WAN) илокальные

(Local Area Networks – LAN) компьютерныесетивсовременномпонимании, предоставляюшиевысокоуровневыесетевыеуслуги(удаленныевычисления, передачафайлов, электроннаяпочтаидр.). На первых порах для передачи сообщений между компьютерами использовалсяпринципфизическойкоммутацииканалов, новпоследствии он был повсеместно вытеснен более надежным и экономным принципомкоммутации пакетов. Сети второгопоколения, как

иЭВМ второго поколения, отличались разнообразием и несовместимостью. Два абонента, даже находящиеся на небольшом расстоянии друг от друга, могли общаться, если только они принадлежали одной сети.

Третье поколение (80-е и 90-е годы) – подключение изолированных сетей друг к другу и образование всемирной «сети сетей»

Internet.

Канал электросвязи

Система телеобработки по телеграфному каналу связи