Побудова глобальних мереж на основі виділених каналів

Глобальні мережі передавання даних для побудови абонентських і магістральних каналів використовують ієрархію швидкостей цифрових виділених каналів, які вони орендують в телекомунікаційних компаній. При цьому канали доступу, через які до мережі під’єднуються абоненти, мають нижчу швидкість передавання даних, а магістральні канали, через які передаються дані мережі - вищу. Існують міжнародні стандарти, які описують побудову глобальних мереж на базі цифрових виділених каналів з ієрархією швидкостей.

Сучасні цифрові канали з часовим ущільненням та ієрархією швидкостей передавання даних будуються на основі двох технологій:

1. PDH - плезіосинхронній (майже синхронній) цифровій ієрархії;

2. SONET/SDH - синхронній цифровій ієрархії.

Технологія PDH була розроблена в кінці 60-их років для передавання телефонного трафіку з часовим ущільненням каналів. З середини 70-их років виділені канали на основі технології PDH почали здаватися в оренду для передавання як голосу, так і будь-яких даних, представлених в цифровій формі. Існує дві несумісних між собою європейська і американська версії цієї технології, які відрізняються між собою як швидкостями передавання даних, так і особливостями синхронізації передачі.

Європейська версія технології PDH підтримує наступні рівні ієрархії каналів:

- абонентський канал DS-0, який підтримує швидкість передавання даних 64 Кбіт/сек;

- канал Е1, який на основі часового розділення забезпечує передачу даних 30-и абонентів із швидкістю 2,048 Мбіт/сек. При цьому кадр даних передається по одному байту від кожного абонента, а після 30 байт передається один біт синхронізації;

- канал Е2, який об’єднує 4-и канали Е1 і передає дані 120 абонентів з швидкістю 8,488 Мбіт/сек;

- канал Е3, який об’єднує 4-и канали Е2 і забезпечує передачу даних 480 абонентів з швидкістю 34,368 Мбіт/сек.

Апаратура Е1, Е2 і Е3 взаємосинхронізована і забезпечує створення ієрархічної мережі з трьома рівнями швидкостей передавання даних. На практиці для побудови магістральних каналів в основному використовують канали Е1 і Е3. Для педавання даних в дуплексному режимі канал Е1 використовує дві скручених пари 3-ої або 5-ої категорії, а канал Е3 - коаксиальний або оптоволоконний кабель.

Технологія синхронної цифрової ієрархії була створена в середині 80-их років з метою забезпечення передавання даних всіх існуючих цифрових каналів в рамках високошвидкісної магістральної мережі на основі оптоволоконних кабелів із швидкістю передавання даних до 10 Гбіт/сек. Ця технологія поєднує два сумісних між собою варіанти цифрової ієрархії: північно-американський SONET і європейський (міжнародний) SDH.

На практиці технологія SONET/SDH продовжує ієрархію американської і європейської версій технології PDH і забезпечує 8-ім рівнів швидкостей передавання даних: канал STS-1 - 51,840 Мбіт/сек; STS-3 - 155,520 Мбіт/сек; STS-9 - 466,560 Мбіт/сек; STS-12 - 622,080 Мбіт/сек; STS-18 - 933,120 Мбіт/сек; STS-24 - 1,244 Гбіт/сек; STS-48 - 2,488 Гбіт/сек.

Технологія грунтується на повній синхронізації між каналами і комутаційним обладнанням мережі, яка забезпечується з єдиного центру розподілу синхроімпульсів. Синхронна передача кадрів різного рівня ієрархії дозволяє отримати доступ до даних низькошвидкісного абонентського каналу, не виконуючи демультиплексування високошвидкісного потоку. Техніка вказівників дозволяє визначити початок підкадрів користувача в середині синхронного потоку і зчитувати їх або добавляти "на льоту".

Технологія SONET/SDH є основою для більшості сучасних телекомунікаційних мереж. Мережі SONET/SDH забезпечують високу надійність передавання даних за рахунок строгої синхронізації, надлишковості кадрів, здатності мультиплексорів виконувати реконфігурацію шляхів передавання кадрів і використання подвійних оптоволоконних кабелів.

Сьогодні широко впроваджуються технологій цифрових абонованих ліній (xDSL).. Послуги xDSL дозволяють радикально збільшити швидкість передавальних систем, базованих на провідних кабелях, без вимог до коштовної модернізації інфраструктури локальної петлі.

Послуги xDSL - це послуги віддаленого доступу типу "точка-точка" у публічній мережі, які допускають різні форми даних, голос і відео, які транспортуються через провідні кабелі "скручена пара" в локальній петлі (т. зв. "остання миля") між цетральним офісом мережевого надавача послуг (Network Service Provider - NSP) і розташуванням замовника, або в локальній петлі, утвореній між будинками чи всередині кампусу. xDSL має значний вплив щодо підтримки швидкісного доступу до Internet/intranet, поточних послуг, відео на вимогу, доручення сигналів телебачення, інтерактивних розваг, передавання голосу для підприємств, малих офісів, домашніх офісів, і можливо у торгівлі. Головна перевага швидкісних послуг xDSL полягає в можливості їх підтримки через звичайні телефонні лінії, які вже встановлені у більшості комерційних та житлових будівель.

Літера "x" в позначенні DSL позначає різні види технологій цифрових абонованих ліній включно з ADSL, R-ADSL, SDSL і VDSL. Ключова точка полягає у конкуренції між відстанню для передавання сигналу і швидкістю, а також у різниці між швидкістю потоків трафіку "вгору" і "вниз". На рис. 5.2.1 показано, що xDSL використовується тільки в локальній петлі архітектури віддаленого доступу з кінця у кінець.

 

 

Рис. 5.2.1. xDSL у локальній петлі архітектури віддаленого доступу.

Технологія ADSL несиметрична, тобто вона допускає більшу ширину смуги для потоку "вниз" - від центрального офісу мережевого провайдера до розташування користувача, ніж для потоку "вгору" - від абонента до центрального офісу. Ця асиметрія, поєднана з доступом "завжди від" (що виключає встановлення зв'язку), робить ADSL ідеальною технологією для пошуку в Internet, відео на вимогу та віддаленого доступу до локальних мереж. Користувачі цього застосування звичайно отримують значно більше інформації, ніж висилають.Оптимальна швидкість 6..8 Мб/с досягається на відстанях 3..4 км при використанні провідників товщиною 0.643 мм (24 AWG).

R-ADSL працює у тому самому діапазоні швидкостей, що й ADSL, однак динамічно підстроюється до різної довжини та якості локальної лінії доступу. З R-ADSL можливо з'єднуватися через різні лінії з різною швидкістю. Швидкість сполучення може вибиратися, коли встановлюється синхронізація, протягом з'єднання або за сигналом із центрального офісу.

ADSL Lite запропонована як менш швидкісна версія ADSL і виключає потребу від телефонної компанії встановлювати і обслуговувати стаціонарний розгалужувач POTS (Plain Old Telephone Service ~ звичайний старий телефонний сервіс). Виключення розгалужувача POTS зроблене з наміром спростити встановлення DSL і зменшити кошти DSL для провайдера. ADSL Lite також припускає роботу на більших відстанях від повношвидкісного ADSL, роблячи її більш широко прийнятною для масового користувача. Вона підтримує як дані, так і голос, та забезпечує шлях для еволюції до повношвидкісної ADSL.

Перевагою впровадження ADSL Lite є підтримка від Universal ADSL Working Group - промислової групи, яка підтримує опрацювання міжнародного стандарту G.Lite у Дослідницькій Групі 15 ITU. Додаткові стандартизаційні роботи здійснюються в ANSI TIE1.4 та в ADSL Forum і націлені на забезпечення сумісності з будинковим окабелюванням і мережевими інтерфейсами.

Технологія HDSL симетрична, тобто забезпечує однакову ширину смуги як "вгору", так і "вниз". HDSL є найбільш дозрілою з технологій xDSL і завжди може бути впроваджена в обладнання абонентської петлі, а також в середовище кампусу. Внаслідок її швидкості - 1.544 Мб/с через дві пари провідників і 2.048 Мб/с через три пари - телефонні компанії широко використовують HDSL як альтернативу до T1/E1 з регенераторами. Хоч робоча відстань для HDSL (4..5 км) менша від відстаней для ADSL, телефонні компанії можуть встановлювати регенератори, що ефективно збільшує ці відстані. Опора HDSL на дві або три пари провідників робить її ідеальною технологією для сполучення систем PBX, цифрових локальних петель, точок доступу IEC (Point of Presence - POP), Internet-серверів і мереж кампусів. HDSL II пропонується ANSI та ETSI як наступне покоління HDSL. HDSL II має ті ж експлуатаційні характеристики, що й HDSL, але через одну пару провідників.

Подібно до HDSL, SDSL підтримує передавання T1/E1, однак SDSL відрізнається від HDSL у двох важливих аспектах: вона використовує одну пару провідників і її максимальна робоча відстань становить 3 км. Всередині цієї відстані SDSL здатна до сприйняття застосувань, які потребують ідентичних швидкостей передавання "вгору" і "вниз", таких як відеоконференції або розподілені обчислення. SDSL є попередником HDSL II.

Технологія VDSL є найшвидшою з усіх технологій xDSL, підтримуючи потік "вниз" із швидкостями 13..52 Мб/с, і потік "вгору" із швидкостями 1.5..2.3 Мб/с через одну провідну пару. VDSL можна розглядати як ефективну в коштах альтернативу для оптоволоконної лінії додому. Однак максимальна робоча відстань для цієї асиметричної технології становить тільки 300..1500 м від центрального офісу. Ця відстань може бути збільшена через прокладення оптичного кабеля від центрального офісу до оптоволоконного пристрою і провідного кабеля від цього пристрою до розташування користувача на відстань до 1.5 км. Крім того, підтримуючи ті ж застосування, що й ADSL, додаткова ширина смуги VDSL дозволяє сервіс-провайдеру надавати послуги телебачення високої роздільності, відео на вимогу, комутованого цифрового телебачення, а також успадковані від розширення LAN симетричні послуги. Стандарти і вимоги до VDSL ще опрацьовуються.

Технологія SHDSL - Simmetric High Speed Digital Subscriber Line (симетрична високошвидкісна цифрова абонентська лінія) – одна з технологій сім’ї високошвидкісної передачі даних xDSL. На відміну від технології ADSL підключення до мережі Інтернет відбувається не по наявній телефонній лінії, а по окремому «фізичному» каналу, організованому від АТС до користувача. Технологія SHDSL – це ідеальне рішення для задач, при рішенні яких необхідно забезпечити симетричне високошвидкісне підключення до мережі Інтернет.

Такий вид підключення може зацікавити індивідуальних і корпоративних користувачів, яким необхідне рішення наступних задач:

побудова територіально-розподілених мереж, підключення колективних та індивідуальних користувачів при найбільшій мінімізації витрат;

у складі корпоративного рішення – для об'єднання декількох територіально-розподілених підмереж і об'єднання офісів корпорації;

у тих випадках, коли випробувані до цього технології xDSL виявилися неспроможні чи не забезпечують необхідної швидкості і якості зв'язку (особливо стосується задач, при рішенні яких необхідна передача відео, наприклад, сеансів відеоконференцзв'язку) при заданій віддалі і т.д.

При організації доступу в мережу Інтернет за технологією SHDSL швидкість передачі даних в обох напрямках (до користувача / від користувача) може досягати 2 Мбит/c. Зазначені швидкості залежать від якості абонентської лінії й довжини.

При підключенні даної послуги в приміщенні користувача встановлюється SHDSL – модем, що одночасно під’єднується до виділеної абонентської лінії і робочого місця користувача (або комутатора локальної мережі).