Выделенная линия ( Leased line ).

Выделенная линия, известная также как «соединение точка-точка», предоставляет одно предустановленное WAN соединение от клиента через сервис провайдера к удаленной сети. Сервис провайдер резервирует это соединение для частого использования этим клиентом. Выделенные линии исключают проблемы, возникающие в случае совместного использования канала, но они дорого стоят. Выделенные линии обычно реализуются с помощью синхронных последовательных каналов со скоростями до ТЗ, т.е. работают со скоростью 45 Мбит/с.

Для передачи, наиболее часто, используются протоколы HDLC и PPP.

Использование выделенных линий целесообразно при необходимости постоянного обмена информацией.

 

Коммутация каналов (Circuit - switched).

Это система коммутации, в которой выделенное соединение между отправителем и получателем должно существовать только во время сеанса связи.

Коммутация каналов используется для обеспечения базовых телефонных или ISDN услуг. Соединения с коммутацией каналов обычно используются в случаях, когда не требуются постоянное соединение с WAN. Коммутация каналов обычно реализуется с помощью асинхронных последовательных соединений.

 

Пакетная коммутация (Packet - switched).

Это метод WAN коммутации, при котором сетевые устройства совместно используют общую магистральную сеть (backbone) для передачи пакетов от источника к назначению через сеть провайдера.

 

37

 

Сети с пакетной коммутацией используют виртуальные каналы (virtual circuits, VС), которые обеспечивают сквозное соединение (end-to-end). Программируемые устройства коммутации обеспечивают физические соединения. Место назначения указывается в заголовках пакетов. Коммутация пакетов предлагает услуги, похожие на услуги выделенных линий, однако из-за того, что ресурсы канала делятся несколькими клиентами, стоимость этих услуг ниже.

Сети с коммутацией пакетов часто реализуются с помощью последовательных соединений со скоростями от 56 Кбит/с до ТЗ (45Мбит/с).

Коммутация ячеек (cell switching) похожа на коммутацию пакетов, но данные разделяются не на пакеты, а на ячейки фиксированной длины, а затем передаются по VCs. Соединения с коммутацией ячеек могут работать со скоростями от Т1 (1.544 Мбит/с) до DS-З (45Мбит/с) по медным кабелям, и до ОС-192 (10 Гбит/с) по оптоволокну.

Для передачи, наиболее часто, используются технологии Frame Relay и X.25.

 

Технология TDM

 

Метод временного мультиплексирования (Time Division Multiplexing - TDM).

Данный метод использует выделенную линию.

Каждому пользователю, подключенному к линии связи, выделяется момент времени, когда он может передавать информацию – тайм-слот (time slot).

Базовая скорость канала – 64 Кбит/с, которая называется digital signal level 0 (DS 0).

 

38

 

Технология TDM имеет несколько типов соединений:

• Соединение T1 разделяется на 24 тайм-слота, с общей пропускной способностью 1.544 Мбит/с.
• Соединение Т3 разделяется на 672 тайм-слота, с общей пропускной способностью 44.736 Мбит/с.
• Соединение Е1 разделяется на 30 тайм-слотов, с общей пропускной способностью 2.048 Мбит/с.
• Соединение Е3 разделяется на 480 тайм-слотов, с общей пропускной способностью 34.368 Мбит/с.

Технология SDH

Технология SDH (Synchronous Digital Hierarchy) - стандарт для транспортировки трафика с различными уровнями скорости прохождения сигнала синхронного транспортного модуля (Synchronous Transport Module, STM) и методом временного мультиплексирования (TDM) и кросс-коммутации тайм-слотов.

Скорости передачи— 155 Мбит/с (STM-1), 622 Мбит/c (STM-4), 2,5 Гбит/c (STM-16).

Оконечное оборудование SDH оперирует потоками E1 (2,048 Мбит/с), к которым подключается клиентское оборудование.

Основные устройства сети - SDH-мультиплексоры. Мультиплексор SDH имеет два набора интерфейсов: пользовательский и агрегатный. Пользовательский набор отвечает за подключение пользователей, а агрегатный — за создание линейных межузловых соединений. Данные интерфейсы позволяют создавать следующие базовые топологии: «кольцо», «цепочка», «точка-точка».

При построении сетей SDH используется топология сети типа «кольцо» с двумя контурами (рис.1.16). По одному контуру передается синхронизирующая и сигнальная информация, по другому — основной трафик.

 

 

39

 

В качестве оборудования «последней мили» обычно используют оптические модемы, которые подключаются к мультиплексорам STM-1. 

Следующий уровень могут составлять мультиплексоры уровня STM-4 и STM-16.

Оборудование SDH дает возможность резервирования линии и основных аппаратных блоков, автоматически переключая трафик на резервное направление. Это повышает надежность сети.

Управление конфигурацией сети, отслеживание и регистрация аварийных ситуаций осуществляются программными средствами с единой консоли управления.

 

 

 

Рис. 1.16. Структура сети SDH.

 

 

40

 

Основные преимущества технологии SDH:

• простая технология мультиплексирования/ демультиплексирования;
• доступ к низкоскоростным сигналам без необходимости мультиплексирования/ демультиплексирования всего высокоскоростного канала;
• резервирование при отказах каналов связи или оборудования;
• возможность создания «прозрачных» каналов связи, необходимых для решения определенных задач, например для передачи голосового трафика между выносами АТС или передачи телеметрии;
• возможность наращивания решения;
• совместимость оборудования от различных производителей;
• быстрота настройки и конфигурирования устройств.

 

Недостатки технологии SDH:

 

• использование одного из каналов полностью под служебный трафик;
• отсутствие механизмов приоритезации трафика;
• необходимость использовать дополнительное оборудование, чтобы обеспечить передачу различных типов трафика (данные, голос) по опорной сети.

 

Технологию SDH можно использовать при построении опорных сетей в условиях, когда:

• загрузка каналов далека от предельной;
• имеется необходимость предоставлять «прозрачные» каналы связи, например для передачи голосового трафика между АТС;
• использование каналов с фиксированной пропускной способностью.

41

 

Технология DPT

 

Технология DPT (высокоскоростная технология динамической передачи IP-пакетов) разработана компанией Cisco Systems, Inc и была предназначена для решения задач построения сетей нового поколения масштаба города, оптимизированных под передачу пакетов.

Технология DPT вобрала в себя основные достоинства современных сетей передачи данных, построенных на базе технологий SDH и Gigabit Ethernet и ориентирована, в первую очередь, на провайдеров услуг по передаче данных.

Используется новый стандарт 2-го уровня модели OSI, позволяющий напрямую инкапсулировать пакеты IP в кадры формата SDH. Для этого, на уровне MAC, используется протокол SRP (Spatial Reuse Protocol) с обычными MAC-адресами.

Сеть имеет топологию «кольцо», но возможно подключение типа «точка-точка». Узлы в кольце объединяются высокоскоростными волоконно-оптическими каналами связи на скоростях 155/622/2400 Мбит/с.

В качестве устройств опорной сети, поддерживающих технологию DPT, компания Cisco предлагает маршрутизаторы серий 7200, 7500, 12000 с соответствующими интерфейсными модулями.

Протокол IPS (Intelligent Protection Switching) обеспечивает отказоустойчивую работу сети при выходе из строя одного из узлов в кольце. При обрыве магистрального канала связи происходит быстрый переход на альтернативный маршрут происходит без перерасчета таблиц маршрутизации в пограничных маршрутизаторах опорной сети.

 

Основные преимущества технологии DPT:

• возможность построения высокоскоростной сети передачи пакетов (IP-сеть) без наложения дополнительных промежуточных протоколов 2-го уровня модели OSI;

42

 

• возможность напрямую организовать сервис VoIP;
• использование технологии MPLS позволяет осуществлять высокоскоростную доставку пакетов с требуемым качеством обслуживания и высокой степенью защиты информации;
• возможность приоритезации трафика (по две очереди в буферной памяти на интерфейсных модулях) и возможность задавать соответствие с очередями в буферной памяти маршрутизатора;
• резервирование каналов связи и оборудования (включая блоки питания, управляющие модули).

 

Недостатки технологии DPT:

• невозможность организации «прозрачных» каналов;
• менее развитые возможности приоритезации трафика по сравнению с ATM;
• несовместимость с оборудованием других производителей.

 

Применение технологии DPT для построения опорной сети рекомендуется при предоставлении услуг по передаче трафика в IP-сетях; при этом передача голосового трафика в данной сети будет возможна только в виде VoIP.

 

Пример сети провайдера, предоставляющего сервисы IP

Требования к сети:

• предоставление сервисов по передаче IP-трафика, доступ в Интернет, поддержка IP-телефонии и т.п.);
• обеспечение высокой отказоустойчивости;
• разграничение уровней сервиса (SLA) для разных типов пользователей и разных типов трафика.
• Использование существующих или новых оптических линий связи.

 

 

43

 

Технология DPT, способна использовать существующие оптические кольца и решает все поставленные задачи. Отказоустойчивость реализуется с помощью технологии SDH. На рисунке 1.17 показана примерная структура такой сети.

 

 

 

 

Рис 1.17. Структура сети провайдера на основе сети SDH.

44

Технология Frame Relay

 

Frame Relay предоставляет коммуникацию на канальном уровне, ориентированную на установление соединения (connection-oriented) и коммутацию пакетов. Основная работа протокола Frame Relay происходит на физическом и канальном уровнях.

Передача данных происходит по виртуальным каналам virtual circuits (VC).

Используется два типа VC.

Постоянный виртуальный канал – permanent virtual circuits (PVCs).

Коммутируемый виртуальный канал – switched virtual circuits (SVCs).

Основным преимуществом является обеспечение полносвязной сети с высокой скоростью передачи данных и низкой стоимостью.

Использование технологии Frame Relay при построении опорной сети можно рекомендовать при необходимости передачи разнородного трафика в сети с частично или полносвязной топологией.

Технология АТМ

 

Технология АТМ использует метод коммутации пакетов. Перед началом передачи информации между пользователями, организуется виртуальный канал с заранее заказанными характеристиками в соответствии с QoS (Quality of Service). Весь разнородный трафик инкапсулируется в 48-байтовые кадры, к которым добавляются 5-байтовые заголовки.

Поддерживаются скорости передачи 155 Мбит/с, 622 Мбит/с и 2,4 Гбит/с.

 

 

45

 

Основными устройствами сети АТМ являются АТМ-коммутаторы, отвечающие за установление соединения между пользователями с предоставлением соответствующего QoS.

 

Основные преимущества технологии АТМ:

 

• динамическое управление полосой пропускания каналов связи;
• предоставление QoS для различных типов трафика;
• инкапсуляция различных типов трафика, включая голос, данные, видео в кадр;
• совместимость с технологией Frame Relay.
• используя технологию MPLS (Tag Switching), сервис-провайдер, имеющий опорную сеть АТМ, может динамически коммутировать трафик IP по опорной сети АТМ в реальном масштабе времени. При этом появляется возможность предоставлять необходимый QoS, соотнося уровни приоритезации IP И АТМ.

 

Недостатки технологии АТМ:

 

• сложность технологии;
• относительно высокие цены оборудования;
• недостаточная совместимость оборудования от различных производителей;
• в специфических задачах (например, при частой передаче небольших объемов трафика) применение технологии АТМ может привести к неоправданно большим задержкам при установлении соединений и к довольно высокому проценту служебной информации, загружающей канал связи.

 

46

 

Использование технологии АТМ при построении опорной сети можно рекомендовать в следующих случаях:

• загрузка каналов близка к предельной;
• требуется передавать разнородный трафик с предоставлением различных классов обслуживания (голос, данные, видео);
• доля голосового трафика в общей загрузке канала является существенной;
• возможны требования по предоставлению «прозрачных» каналов связи, например для соединения выносов АТС.

 

Пример сети провайдера, предоставляющего максимально возможное число сервисов.

Требования к сети:

• подключение пользователей по Frame Relay и ATM;
• предоставление каналов связи и использования «классических» телефонных систем;
• предоставлению широкого спектра QoS трафика;
• оптимизация использования имеющейся полосы пропускания опорной части сети.

Очевидно, что надо использовать технологию АТМ с SDH (рис. 1.18.).