Введение в сетевые технологии. Глобальные сети с коммутацией каналов

Сегодня для построения глобальных связей в корпоративной сети доступны сети с коммутацией каналов двух типов - традиционные аналоговые телефонные сети и цифровые сети с интеграцией услуг ISDN. Достоинством сетей с коммутацией каналов является их распространенность, что характерно особенно для аналоговых телефонных сетей. В последнее время сети ISDN во многих странах также стали также доступны корпоративному пользователю, а в России это утверждение относится пока только к крупным городам.
Известным недостатком аналоговых телефонных сетей является низкое качество составного канала, которое объясняется использованием телефонных коммутаторов старевших моделей, работающих по принципу частотного уплотнения каналов (FDM-технологии). На такие коммутаторы сильно воздействуют внешние помехи (например, грозовые разряды или работающие электродвигатели), которые трудно отличить от полезного сигнала. Правда, в аналоговых телефонных сетях все чаще используются цифровые АТС, которые между собой передают голос в цифровой форме. Аналоговым в таких сетях остается только абонентское окончание. Чем больше цифровых АТС в телефонной сети, тем выше качество канала, однако до полного вытеснения АТС, работающих по принципу FDM-коммутации, в нашей стране еще далеко. Кроме качества каналов, аналоговые телефонные сети также обладают таким недостатком, как большое время установления соединения, особенно при импульсном способе набора номера, характерного для нашей страны.
Телефонные сети, полностью построенные на цифровых коммутаторах, и сети ISDN свободны от многих недостатков традиционных аналоговых телефонных сетей. Они предоставляют пользователям высококачественные линии связи, а время установления соединения в сетях ISDN существенно сокращено.
Однако даже при качественных каналах связи, которые могут обеспечить сети с коммутацией каналов, для построения корпоративных глобальных связей эти сети могут оказаться экономически неэффективными. Так как в таких сетях пользователи платят не за объем переданного графика, а за время соединения, то при графике с большими пульсациями и, соответственно, большими паузами между пакетами оплата идет во многом не за передачу, а за ее отсутствие. Это прямое следствие плохой приспособленности метода коммутации каналов для соединения компьютеров.
Тем не менее, при подключении массовых абонентов к корпоративной сети, например сотрудников предприятия, работающих дома, телефонная сеть оказывается единственным подходящим видом глобальной службы из соображений доступности и стоимости (при небольшом времени связи удаленного сотрудника с корпоративной сетью).

Телефонная сеть общего пользования (PSTN)

PSTN (Public Switched Telephone Network) - Коммутируемые сети телефонной связи общего пользования. Представляют собой обычные аналоговые телефонные сети связи. Допускают наравне с телефонной связью передачу данных, а также в ограниченных пределах видеоконференцсвязь.

Преимущества PSTN:

Цифровая сеть с предоставлением комплексных услуг

Цифровая сеть для предоставления комплексных услуг (Integrated Services Digital Network - ISDN) обеспечивает набор цифровых услуг, доступных конечному пользователю. ISDN осуществляет преобразование в цифровую форму телефонной сети таким образ по телефонным проводам с терминала пользователя можно передать голос, данные, текст, графику, музыку, видео и другие исходные материалы. Сторонники ISDN представляют себе мировую сеть подобно существующей в настоящее время телефонной сети с той лишь азницей, что предполагается цифровая передача и комплекс новых услуг.
ISDN - это попытка стандартизации услуг абонента, интерфейса пользователь/сеть и сетевых и межсетевых возможностей. Стандартизация услуг абонента производится для создания гарантированного уровня международной совместимости. Стандартизация ин пользователь/сеть стимулирует производителей к разработке данного интерфейса. Стандартизация сетевых и межсетевых возможностей помогает достичь цели построения глобальной мировой сети и обеспечивает гарантии, что сети ISDN смогут легко друг с другом связываться. Пользовательская оснастка ISDN включает приложения высокоскоростной обработки изображений (такие как факсими- ле Группы IV), дополнительные телефонные линиидля обеспечения телекоммутирующей индустрии, высокоскоростную передачу файлов, средства видеоконференций, средства передачи голосовой информации. Многие электронные почтовые службы начинают уже предлагать услуги ISDN по тарифу.

Компонентами ISDN являются терминалы, терминальные адаптеры, сетевые терминаторные устройства, терминаторное оборудование линии и терминаторное оборудование обмена. Терминалы ISDN имеются двух типов. Специализированные терминалы ISDN относят минальному оборудованию типа 1 (TE1). Терминалы не ISDN, такие как DTE, относятся к терминальному оборудованию типа 2 (ТЕ2). ТЕ1 подключаются к сети ISDN посредством четырехжильной скрученной пары. ТЕ2 подключаются к сети ISDN через терминальный адаптер. Терминальный адаптер ISDN может быть как отдельным устройством, так и платой в ТЕ2. Если ТЕ2 не имеет внутри себя платы терминального адаптера, то он подключается к ней посредством стандартного интерфейса физического уровня (например, EIA-232-C, V.24 или V.35).
За ТE1 и TE2 располагается следующая точка соединения в сети ISDN - сетевое терминаторное устройство типа 1 (network termination type 1 - NT1) или сетевое терминаторное устройство типа 2 (network termination type 2 -NT2). Эти устройства подк при помощи четырех проводов со стандартной двухпроводной петлей. В северной Америке NT1 используется в качестве оборудования заказчика (получателя). В других частях земного шара NT1 используется почтальоном (носителем). NT2 - это более сложное устройство, в основном используемое для секретного цифрового обмена.
Оно обеспечивает функции уровня протокола 2 и уровня протокола 3, а также услуги концентрации. Существуют также устройства NT1/2; они обеспечивают в одном устройстве функции NT1 и NT2. В ISDN специфицируется ряд ссылочных точек. Эти ссылочные точки определяют логический интерфейс между функциональными группами TA и NT1. Ссылочные точки ISDN включают R (ссылочные точки между оборудованием не ISDN и TA), S (ссылочные точки между пользовательскими терминалами и NT2), T (ссылочные точки между устройствами NT1 и NT2) и U (ссылочные точки между устройствами NT1 и терминаторным оборудованием линий в несущей сети). Ссылочные точки U релевантны только в Северной Америке, где функции NT несущей сетью не обеспечиваются.

Интерфейс ISDN с базовой скоростью передачи (ISDN Basic Rate Interface - BRI) предлагает два В-канала и один D-канал (2B+D). В-канал BRI осуществляет передачу на скорости 64 kbps и предназначен для переноса данных пользователя. D-канал осуществялет передачу на скорости 16 kbps, что означает передачу управляющей и сигнальной информации, хотя при определенных обстоятельствах может обеспечиваться передача данных пользователя. Сигнальный протокол D-канала включает уровни 1-3 модели OSI. BRI также беспечивает управление пакетами и другие возможности, что повышает скорость передачи до 192 kbps. Спецификация физического уровня BRI - CCITT I.430. Интерфейс ISDN сосновной скоростью передачи (ISDN Primary Rate Interface - PRI) предлагает 23 В-канала и один D-канал с общей скоростью передачи 1.544 Mbps (D-канал PRI имеет скорость передачи 64 kbps). ISDN PRI в Европе, Австралии и других земного шара имеет 30 В-каналов плюс один D-канал (64-kbps) с общей скоростью передачи 2.048 Mbps. Спецификация физического уровня PRI - CCITT I.431.

Форматы пакета физического уровня (уровня 1) ISDN различаются в зависимости от того, является ли пакет исходящим (от терминала к сети) или входящим (от сети к терминалу). Оба интерфейса физического уровня представлены на следующей иллюстрации имеет длину в 48 бит, 36 бит из которых представляют данные. F-биты обеспечивают синхронизацию. L-биты регулируют среднее значение бит. Е-биты используются для обеспечения возможности конкуренции, когда несколько терминалов, расположенных на пассивной шине, состязаются за доступ к каналу. А-биты активизируют устройства. S-биты еще не определены. B1, B2 и D-биты - это биты данных пользователя.
Форматы пакета физического уровня ISDN
К одной схеме физически может быть подключено несколько пользовательских устройств ISDN. При такой конфигурации в случае, если два терминала одновременно осуществляют передачу, могут возникнуть конфликты. ISDN, следовательно, обеспечивает воз определения конкуренции за право доступа к каналу. Когда NT получает от ТЕ D-бит, он отсылает назад эхо-бит в позиции Е-бита. ТЕ ожидает следующий Е-бит тем же самым, что и последний переданный им D-бит.
Терминалы не могут начинать передачу до тех пор, пока они не обнаружат специфическое число единиц (индицирующее "нет сигнала"), соответствующее ранее установленному приоритету. Если ТЕ определяет, что эхо-бит (Е) отличается от его D-бита, он емедленно прекратить передачу. В этом заключается простейшая техника, гарантирующая, что передавать D-сообщения в каждый момент времени может только один терминал. После успешной передачи D-сообщения приоритет терминала уменьшается, что, в свою очередь, требует от него перед началом новой передачи определения большего количества следующих друг за другом единиц. Терминалы могут не увеличивать свой приоритет до тех пор, пока все остальные устройства на той же самой линии имеют возможность передавать D-сообщения. Телефонные соединения имеют наивысший по сравнению с другими услугами приоритет. Сигнальная информация имеет наивысший приоритет по сравнению с несигнальной информацией.

Уровень 2 сигнального протокола ISDN - это процедура доступа к каналу (Link Access Procedure), D-канал, также известный как LAPD. LAPD похож на протокол высокого уровня управления каналом передачи данных (High-Level Data Link Control - HDLC). спользуется акроним LAPD, это означает, что по D-каналу гарантированно передается управляющая и сигнальная информация. Формат пакета LAPD очень похож на HDLC и подобно тому, как это делается в HDLC, в LAPD используются управляющие, информационные и н нумированные пакеты. Протокол LAPD специфицирован в CCITT Q.920 и CCITT Q.921.
Формат пакета LAPD
Флаги и управляющие поля LAPD идентичны их аналогам из HDLC. Адресное поле LAPD может иметь длину один или два байта. Если бит расширения первого байта адреса установлен, то адрес имеет длину один байт; если бит не установлен, адрес имеет дли айта. Первый адресный байт содержит идентификатор точки получения услуг (service access point identifier - SAPI), обнародующий портал, на котором обеспечиваются услуги LAPD уровня 3. Бит C/R идентифицирует - содержит ли пакет команду или ответ. Поле онцевого терминала (terminal end-point identifier - TEI) идентифицирует единичный терминал или множество терминалов.

Две спецификации уровня 3 используются для определения в ISDN передачи сигналов: CCITT I.450 (также известная как CCITT Q.930) и CCITT I.451 (также известная как CCITT Q.931). Оба эти протокола поддерживают соединения типа пользователь-пользо с коммутацией каналов. В них специфицированы различные вызовы установления связи, прекращения связи, информационные и другие сообщения, включая SETUP, CONNECT, RELEASE, USER INFORMATION, CANCEL, STATUS и DISCONNECT. Эти сообщения функционально схожи с аналогичными сообщениями из протокола X.25.

Знаете ли Вы, что cогласно релятивистской мифологии "гравитационное линзирование - это физическое явление, связанное с отклонением лучей света в поле тяжести. Гравитационные линзы обясняют образование кратных изображений одного и того же астрономического объекта (квазаров, галактик), когда на луч зрения от источника к наблюдателю попадает другая галактика или скопление галактик (собственно линза). В некоторых изображениях происходит усиление яркости оригинального источника." (Релятивисты приводят примеры искажения изображений галактик в качестве подтверждения ОТО - воздействия гравитации на свет)
При этом они забывают, что поле действия эффекта ОТО - это малые углы вблизи поверхности звезд, где на самом деле этот эффект не наблюдается (затменные двойные). Разница в шкалах явлений реального искажения изображений галактик и мифического отклонения вблизи звезд - 10¹¹ раз. Приведу аналогию. Можно говорить о воздействии поверхностного натяжения на форму капель, но нельзя серьезно говорить о силе поверхностного натяжения, как о причине океанских приливов.
Эфирная физика находит ответ на наблюдаемое явление искажения изображений галактик. Это результат нагрева эфира вблизи галактик, изменения его плотности и, следовательно, изменения скорости света на галактических расстояниях вследствие преломления света в эфире различной плотности. Подтверждением термической природы искажения изображений галактик является прямая связь этого искажения с радиоизлучением пространства, то есть эфира в этом месте, смещение спектра CMB (космическое микроволновое излучение) в данном направлении в высокочастотную область. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.