Методичка: Информационные системы, сети и телекоммуникации

- информационные услуги, реализуемые с использованием магистральной сети, сети доступа ИТС и разнообразных оконечных устройств пользователя в зависимости от типа предоставляемых услуг пользователю.

Для пользователей на магистральном уровне информационно-транспортной сети основными транспортными услугами являются аренда цифровых каналов с различной пропускной способностью или передача соответствующего трафика по магистральным каналам. При таком подключении к ИТС имеется возможность обеспечения пользователям полного набора услуг включая и широкополосные.

В качестве основных транспортных услуг ИТС используются следующие:

- основной цифровой канал со скоростью 64 Кбит/с;

- групповой цифровой канал nx64 Кбит/с;

- первичный цифровой канал Е1 со скоростью 2,048 Мбит/с;

- групповой цифровой канал со скоростью передачи n x Е1, Мбит/сек;

- цифровой канал Е3 со скоростью 34 Мбит/с;

- цифровой поток SDH со скоростью 155 Мбит/с (STM-1);

- цифровой поток SDH со скоростью 622,5 Мбит/с (STM-4).

После организации цифрового канала (потока) с требуемой скоростью передачи в магистральной сети пользователю ИТС обеспечивается стандарт преобразования данных (протокол) согласно услугам (службам) ИТС.

Транспортные технологии такие как ATM, FR, xDSL, ISDN и др. предоставляют пользователю либо способ организации канала, либо транспорт для передачи данных, таким образом согласно семиуровневой модели OSI они предоставляют потребителю физические канальные и в некоторых случаях сетевые службы. Благодаря этим службам можно организовать доставку данных но невозможно воспользоваться ими на уровне пользователей компьютерных сетей. Для решения данной проблемы было создан ряд протоколов для доступа отдельных или групп пользователей к сети.

TCP/IP - это набор протоколов, разработанных, чтобы дать возможность компьютерам при совместной работе разделять ресурсы через сеть. Он был разработан сообществом исследователей, группировавшихся вокруг ARPAnet. ARPAnet, пожалуй, является самой известной сетью TCP/IP. Однако к июню 1987 г по крайней мере 130 разных поставщиков имели продукты, поддерживающие TCP/IP, и тысячи сетей всех типов используют его.

Наиболее точное название набора протоколов - «набор протоколов Интернет». TCP и IP - два протокола из этого набора. Поскольку TCP и IP - самые известные из протоколов, стало обычным использовать TCP/IP или IP/TCP как название всего семейства.

Наиболее важные «традиционные» услуги TCP/IP таковы:

- передача файлов. Протокол передачи файлов (FTP) позволяет пользователю на одном компьютере получать файлы с другого компьютера или посылать файлы на другой компьютер.

- удаленный вход. Протокол сетевых терминалов (TELNET) позволяет пользователю входить в любой другой компьютер в сети.

- компьютерная почта.

- TCP/IP основан на «модели catenet». Эта модель предполагает наличие большого числа независимых сетей, соединенных шлюзами. Пользователь должен иметь возможность получать доступ к компьютерам и другим ресурсам любой из этих сетей. Дейтаграммы часто будут проходить дюжину других сетей, прежде чем попадут по назначению. Перенаправление, необходимое для этого, должно быть полностью невидимо пользователю. Если пользователь подсоединен, все, что он должен знать для доступа к другой системе - это «адрес Интернет».

- TCP/IP построен на технологии «без соединений». Информация передается как последовательность «дейтаграмм». Дейтаграмма - это набор данных, посылаемых как одно сообщение.

В настоящий момент TCP/IP стал по сути доминирующим транспортным протоколом. Основные сетевые операционные системы - NetWare, Windows NT, UNIX и Mac OS - имеют или должны вскоре получить встроенную поддержку IP. В новых мэйнфреймах и обновлениях MVS оснащается TCP/IP. А такие технологии, как TN3270/TN5250, позволяют обращаться к унаследованным приложениям для мэйнфреймов по IP.

По сути, технология Frame Relay позволяет использовать для передачи чувствительного к задержкам трафика (речь, видео и т.п.) механизм резервирования полосы канала, близкий к тому, который применяется при временном разделении каналов, а для обычных данных - статистическое приоритетное мультиплексирование. Все это в совокупности с некоторыми другими механизмами позволяет обеспечить постоянный темп передачи речевых пакетов.

Услуги FR предлагают все больше и больше телекоммуникационных компаний во всем мире. Как правило, они извлекают максимальную пользу из этой технологии путем интегрированной передачи по сети FR данных, трафика ЛВС, речи и факсимильных сообщений.

Технологии PDH/SDH.

Плезиохронная цифровая иерархия (PDH) является основной транспортной технологией для построения цифровых сетей общего пользования (телефонных, передачи данных и др.). Основой этой иерархии является 32-канальный первичный цифровой поток Е1 со скоростью 2048 Кбит/с (система ИКМ-30/32). С помощью мультиплексирования четырех цифровых потоков более низкого порядка образуются системы более высокого порядка - система ИКМ-120 со скоростью 8 Мбит/с, система ИКМ-480 (стандартный цифровой поток Е3) со скоростью 34 Мбит/с, система ИКМ-1920 со скоростью 144 Мбит/с.

Достоинствами технологии PDH являются ее широкое распространение на сетях связи общего пользования, достаточно низкая стоимость оборудования, экономическая эффективность для организации низкоскоростных магистральных сетей, возможность использования существующих линейно-кабельных сооружений, в том числе симметричных кабелей связи.

К недостаткам технологии PDH следует отнести сложность ввода и вывода цифровых потоков (необходимость многократного мультиплексирования и демультиплексирования), ограниченная пропускная способность иерархии, отсутствие средств управления сетью, нестандартность некоторых скоростей передачи, невозможность создания самовосстанавливающихся сетей.

Synchronous Digital Hierarchy (SDH) - это стандарт ISO на высокоскоростные системы передачи информации на основе оптоволокна как в общедоступных, так и в частных сетях. Стандарт описывает скорости передачи, протоколы и контрольные параметры для оптоволоконных линий с пропускной способностью от 2,048 Мбит/с до 10 Гбит/с и выше.

Технология SDH используется исключительно в транспортных сетях операторов связи для передачи трафика Frame Relay, ATM, ISDN и ТФОП. Только небольшое число крупных заказчиков арендуют средства SDH непосредственно.

Аппаратура SDH обеспечивает скорость передачи данных 155 Мбит/с (STM-1), 622 Мбит/с (STM-4) и 2,488 Гбит/с (STM-16).

Технология SDH гарантирует высокую надежность сети при конфигурации в виде отказоустойчивого кольца, поскольку аппаратура SDH обеспечивает самовосстановление в течение 50 миллисекунд - т.е. так быстро, что на высокоростном трафике это не окажет влияния. Кроме того, технология SDH упрощает подключение к сети - один интерфейс вместо нескольких.

Отрицательные стороны технологии SDH - высокая стоимость оборудования, а также «чужеродность» технологии для создания мультисервисных сетей.

Технологии сетей доступа

Технологии хDSL

Технологии класса xDSL похожи на технологию ISDN, поскольку они тоже позволяют организовать высокоскоростную передачу по паре стандартных медных проводов.

В отличие от ISDN, технологии xDSL являются не протоколом, а скорее уровнем физической транспортировки. Таким образом, пользователи асимметричной DSL (Asymmetric DSL - ADSL), одной из наиболее перспективных разновидностей технологий хDSL, могут использовать преимущества хорошо известных протоколов, таких как IP, Frame Relay или ATM.

В набор технологий xDSL входят:

- технология HDSL (High-bit-rate Digital Subscriber Line) - высокоскоростная цифровой абонентская линия обеспечивает двунаправленную передачу со скоростью 2 Мбит/с по двум витым парам;

- технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) - асимметричная цифровой абонентская линия. Передача данных происходит с различными скоростями в прямом и обратном направлениях: в сторону пользователя со скоростью до 8 Мбит/с и в сторону оператора - до 640 Кбит/с.

- технология RADSL (Rate Adaptive Digital Subscriber Line) - цифровой абонентская линия с адаптацией скорости. В зависимости от качества кабеля эта технология позволяет подстраивать скорость передачи - в прямом направлении от 600 Кбит/с до 7 Мбит/с с шагом 320 Кбит/с и в обратном направлении от 128 Кбит/с до 952 Кбит/с с шагом 136 Кбит/с.

- технология IDSL (ISDN Digital Subscriber Line) - цифровой абонентская линия на базе стандартов модуляции ISDN; содержит аналогичную организацию канала - 2B+D, но в отличие от ISDN не требует использования соответствующего коммутационного оборудования.

Система доступа к сети ADSL 2.0 использует канальные и сеансовые уровни технологии АТМ и физический уровень DMT (discret multitone). Использование технологии АТМ для абонентского обслуживания позволяет предоставить пользователям широкий спектр услуг, включая видео по требованию.

ADSL возможно использовать для множества высокоскоростных интерактивных приложений, например таких, как доступ к Интернет, доставка корпоративной информации в удаленные офисы и филиалы, а также аудио- и видеоинформации по требованию. При наилучших условиях эксплуатации и приемлемых расстояниях с помощью технологии ADSL можно передавать данные на скоростях до 6 Мбит/с в прямом направлении (по некоторым версиям, до 9 Мбит/с) и 1 Мбит/с в обратном.

Другим достоинством аппаратуры ADSL является ее способность одновременно передавать телефонный трафик и данные. В отличие от HDSL, технология ADSL позволяет передавать телефонный сигнал в нижней части спектра частот транспортной среды, поэтому пропускная способность последнего не снижается. Новая разновидность ADSL, получившая название DSL с подстройкой скорости передачи (Rate Adaptive DSL, RADSL), дает возможность модему настраиваться на определенную скорость передачи (в зависимости от качества линии). Кроме того, поставщик услуг может варьировать скорости передачи в различных направлениях. Сейчас эта технология делает на рынке лишь первые шаги.

В пересмотренный план работы ADSL Forum (эта организация была создана два года назад с единственной целью - маркетинговой поддержки технологии ADSL) включены также задачи по достижению полной совместимости с протоколами ATM, Frame Relay, Ethernet, IP и IPX. Эти новые задачи возникли вследствие переориентации технологии ADSL с обеспечения услуги "видео по требованию" (для чего, собственно, она и разрабатывалась) на удаленный доступ в сети IP и другим протоколам пакетной передачи данных. Технологию ADSL, обеспечивающую по витой паре полосу пропускания до 9 Мбит/с от телефонной станции к абоненту и 640 Кбит/с в обратном направлении, очень удобно применять для доступа в Internet, поскольку входящий трафик значительно превышает исходящий.

В настоящее время, ADSL более всего подходит для реализации в сетях с коммутацией каналов, в частности для видеотрансляции.

Особый интерес представляет разновидность технологии DSL - сверхскоростная DSL (very-high-speed DSL, VDSL). Такие устройства способны передавать данные с очень высокой скоростью (до 52 Мбит/с), но лишь на короткие расстояния (около 300 м). Другие разновидности DSL обеспечивают передачу сигналов на расстояния 4-6 км.

Таблица 3

Одним из важных свойств ADSL является то, что практически данная технология настолько дешева, что позволяет охватить услугами практически каждую семью. Дополнительным плюсом является то что около 60% процентов возможных клиентов имеют удаление от центров коммутации менее 3,6 км.

Основным преимуществом технологий хDSL является то, что эти технологии используют разделение частот для передачи голоса и данных по одному физическому соединению. Благодаря этому не требуется проводить вторую линию связи в офис или жилое помещение.

Возможность установки различных скоростей передачи имеет большое значение. Например, при работе в Internet соотношение скоростей передачи и приема может составлять 10:1, тогда как приложения типа видеоконференций или двусторонней передачи файлов требуют симметричных соединений. Сервисы ADSL и RADSL предназначены главным образом для частных пользователей, а HDSL и SDSL найдут применение в сфере бизнеса и среди корпоративных пользователей.

В настоящее время технолгии xDSL более всего подходит для реализации в сетях с коммутацией каналов, в частности для видеотрансляции.

Технология ЛВС

Локальные вычислительные сети (ЛВС) начали использоваться с середины 70-х годов. В результате падения цен на электронные компоненты и расширения возможностей терминальных устройств, используемых в вычислительных устройствах, количество вычислительного оборудования, установленного в учреждениях, университетах, вузах, предприятиях, на заводах и др., значительно возросло. Средства вычислительной техники стали более значимы благодаря возможности взаимодействия друг с другом, доступа к специальным службам и устройствам, одновременного распределения вычислительных ресурсов.