5.2. Побудова глобальних мереж на основі комутованих каналів
Глобальні мережі на основі комутованих каналів передбачають утворення неперервного фізичного каналу із послідовно з’єднаних окремих канальних дільниць для прямої передачі даних між вузлами. Окремі канали з’єднуються між собою спеціальною апаратурою – комутаторами, які встановлюють зв’язок між кінцевими вузлами. В мережі з комутацією каналів перед передаванням даних необхідно виконати процедуру встановлення зв’язку, в процесі якої реалізовується комплексний канал.
Серед цифрових мереж на основі комутованих каналів найбільшого поширення здобули мережі з інтегрованими послугами ISDN.
Метою розробки технології ISDN було створення мережі з цифровою інтегрованою передачею голосу і комп’ютерних даних, а також забезпечення передачу факсимільних даних, телексу, відеотексту і т.п. Перші специфікації мережі ISDN появилися у 1988 році, а у 1993 році її стандартизацію було практично завершено. Такий тривалий процес розробки та впровадження цієї технології пояснюється її дороговизною та складністю як у структурному, так і функціональному плані. Окрім служби комутованих каналів мережа ISDN надає своїм абонентам також послуги виділених каналів та комутації пакетів. Служба комутації пакетів в середині 90-их років була виділена в окрему технологію Fram Relay і згідно з прийнятими стандартами використовується автономно для побудови мереж передавання даних.
Технологія ISDN підтримує інтерфейс користувача двох типів: початковий BRI і основний PRI.
Початковий інтерфейс надає користовачу два канали із швидкістю передавання по 64 Кбіт/сек для передавання даних і один із швидкістю 16 кбіт/сек для передавання керуючої інформації по одній скрученій парі з часовим розділенням каналів TDM. Основний інтерфейс PRI забезпечує швидкість передавання даних 2,048 Мбіт/сек і призначений для користувачів з підвищеними вимогами до пропускної здатності мережі. Технологія ISDN для передавання даних використовує скручені пари 3, 4 і 5-ої категорії.
Загальним недоліком мереж з комутованими каналами є відносно невисока швидкіcть передавання даних, а також те, що користувач змушений оплачувати не за об’єм переданої інформації, а за час з’єднання, що є економічно невигідним. Але разом з тим комутовані канали є найбільш доступними каналами для широкого користувача.
5.3. Глобальні мережі передавання даних з комутацією пакетів
До найбільш поширених технологій глобальних мереж з комутацією пакетів відносяться Х.25, Frame relay, SMDS, ATM, MPLS і TCP/IP.
Технологія Х.25 була розроблена в середині 70-их років і призначалася для передавання трафіку від низькоінтелектуальних терміналів до центрального комп’ютера з швидкістю від 1,2 Кбіт/сек до 64 Кбіт/сек по каналах низької якості, в т. ч. аналогових телефонних лініях. Вона забезпечує високу надійність передачі даних завдяки надлишковості своїх протоколів.
Технологія Frame relay - порівняно нова технологія призначена для передавання пульсуючого комп'ютерного трафіку з швидкістю від 64 Кбіт/сек до 2 Мбіт/сек по високонадійних лініях зв'язку.
Технологія SMDS, також порівняно нова технологія, призначена для передавання гібридного трафіку (комп'ютерні дані, графіка, голос, відеозображення) з швидкістю від 1,54 до 45 Мбіт/сек по волоконно-оптичних кабелях. Розроблена і поширена у великих містах США.
Технологія АТМ – нова технологія призначена для передавання гібридного трафіку по високоякісних лініях зв'язку із швидкісю від 1,54 до 622 Мбіт/сек. Введена в комерційну експлуатацію у 1996 році.
Технологія ТСР/ІР – найрозповсюдженіша технологія, яка використовується з кінця 70-их років. Основним її призначенням є передавання комп'ютерних даних в об'єднаних мережах, які містять різнорідні як локальні, так і глобальні мережі. Маршрутизацію кожного пакету одного і того ж потоку даних вона забезпечує на основі аналізу маршрутизаторами маршрутних таблиць. При цьому різні пакети одного потоку даних можуть передаватися різними маршрутами.
Названі вище технології, крім ТСР/ІР, використовують комутацію пакетів, основану на створенні віртуального каналу між кінцевими вузлами мережі. Техніка віртуальних каналів полягає в розділенні процесів маршрутизації і комутації каналів. При цьому, перший пакет, що посилається в мережу, є керуючим і містить адресу абонента, який викликається. Проходячи проміжні комутатори мережі, він налаштовує їх на створення віртуального каналу між початковим і кінцевим вузлами мережі. Наступні пакети є інформаційними і проходять по цьому каналу на основі аналізу проміжними комутаторами номеру віртуального каналу, що міститься у кожному пакеті. Останній пакет даного потоку даних також є керуючим і призначений для вимикання створеного віртуального каналу.
Перевагою техніки віртуальних каналів є прискорена комутація пакетів по номеру віртуального каналу, а також зменшення адресної частини пакетів. До недоліків можна віднести неефективність створення віртуальних каналів для коротких потоків даних і неможливість розпаралелювання потоку даних по декількох шляхах.
Технологія MPLS (Multi-Protocol Label Switching) була розроблена з метою об'єднання напрацювань в області маршрутизації протоколу IP і концепції комутації, що лягла в основу ATM. Технологія складається з двох функціональних рівнів: рівня управління, що забезпечує побудову таблиці комутації (Forwarding Table), та рівня комутації, що передає пакети у вихідний інтерфейс на основі побудованої таблиці комутації.
Ефективність роботи MPLS забезпечується за рахунок додавання до пакетів спеціальних міток, що символізують префікс мережі. Таблиця комутації визначає вихідний інтерфейс для кожного значення мітки. Використовування міток дозволяє істотно розвантажити ядро мережі, позбавивши його необхідності підтримувати громіздкі таблиці маршрутизації, і також здійснювати незалежну маршрутизацію для декількох замовників, навіть при використанні адресації, яка пересікається.