Будакова Е.А. Учебное пособие Современные информационные технологии

Подождите немного. Документ загружается.

передачи (PMD, Physical Medium Dependent). Цель создания данных

подуровней в архитектуре ATM - обеспечить возможность использования

разнообразных физических сред, для которых определены различные

предельные скорости передачи данных. Стандартными значениями скорости

передачи данных для сетей ATM являются 25, 155 и 622 Мбит/с, хотя

потенциально ATM может обеспечить скорость до 2,5 Гбит/с.

В отличие от технологии Frame Relay с кадрами переменой длины в ATM

данные передаются

фиксированными 53-байтовыми ячейками. Благодаря

передаче ячеек технология ATM оказывается эффективной при передаче

голоса, видеоинформации и данных по одной сети, а также при

высокоскоростном обмене информацией.

Технологии Frame Relay и ATM имеют много общих свойств, в том числе

следующие:

− Обе технологии реализуются на основе соединений

− В обеих сетях информация передается в виде пакетов.

В сети Frame

Relay пакеты переменной длины называются кадрами (frames), в ATM пакеты

фиксированной длины (53 байта) называются ячейками (cells).

− Большинство служб Frame Relay и ATM обладают средствами

автоматической ремаршрутизации.

− В обеих технологиях применяется статистическое

мультиплексирование и динамическое распределение полосы пропускания

потокам разных форматов. Сетевые ресурсы предоставляются только активным

приложениям.

− Соединения устанавливаются с помощью виртуальных цепей,

определяемых логически.

− Обе технологии допускают превышение пользователем полос

пропускания, предписанных портам.

Несмотря на такое сходство, каждая из технологий имеет свои

особенности, поэтому при выборе протокола для отдельного узла следует

учитывать потребность в полосе пропускания, набор форматов передаваемой

информации, доступность служб, вид оборудования, установленного у клиента

(СРЕ), и перспективные планы.

Рисунок 37 - Структура сети ATM

Процедура установки виртуального соединения между двумя узлами

ATM-сети во много похожа на процедуру установления виртуального TCP-

соединения2. Установка виртуального соединения начинается с выдачи UNI-

интерфейсом узла № 1 (рисунок 37) запроса на соединение (setup). Коммутатор

ATM (Switch ATM № 1), получив запрос, транслирует его дальше по сети через

интерфейс NNI, а в ответ на полученный запрос формирует

в адрес узла № 1

подтверждение выполнения запроса (call proceeding - запрос в процессе

исполнения). Коммутатор ATM № 2 (Switch ATM № 2), получив запрос на

соединение, выполняет аналогичные действия: передает запрос на соединение

(setup) UNI-устройству узла № 2 и выдает подтверждение исполнения запроса

коммутатору ATM № 1. UNI-устройство узла № 2, получив запрос, формирует

подтверждение «запрос принят» (connect), которое далее транслируется по тем

же

каналам к источнику запроса на соединение, т. е. UNI-устройству узла № 1.

Каждый промежуточный узел и UNI-устройство узла № 1, получая этот ответ,

формирует в адрес отправителя «подтверждение получения запроса» (connect

ACK).

2.2.4 Технологии подключения пользователей к глобальным

вычислительным сетям

Интегрированные цифровые сети ISDN

Основная идея ISDN заключается в передаче по обычным аналоговым

линиям связи

оцифрованных сигналов, причем передача (получение) любой

информации (звуковой, текстовой, графической или видео) с точки зрения

пользователя должна вестись через один терминал (одно оконечное

оборудование). В зависимости от характера решаемых задач оконечным

оборудованием сети ISDN может быть цифровой телефонный аппарат,

отдельный компьютер с установленным ISDN-адаптером, файловый или

специализированный сервер, мост или маршрутизатор локальной

сети и другое

современное коммуникационное оборудование.

Рисунок 38 - Службы ISDN

Архитектура сети ISDN предусматривает несколько видов служб (рисунок

38):

- некоммутируемые средства (выделенные цифровые каналы);

- коммутируемая телефонная сеть общего пользования;

- сеть передачи данных с коммутацией каналов;

- сеть передачи данных с коммутацией пакетов;

- сеть передачи данных с трансляцией кадров (frame relay);

- средства контроля и управления работой сети.

Как видно из приведенного списка, транспортные службы сетей ISDN

действительно покрывают очень широкий спектр услуг, включая популярные

услуги frame relay. Кроме того, большое внимание уделено средствам контроля

сети, которые позволяют маршрутизировать вызовы для установления

соединения с абонентом сети, а также осуществлять мониторинг и управление

сетью. Управляемость сети обеспечивается интеллектуальностью коммутаторов

и конечных узлов сети

, поддерживающих стек протоколов, в том числе и

специальных протоколов управления.

Стандартное подключение линий ISDN осуществляется по двум ин-

терфейсам:

- BRI (Basic Rate Interface) - интерфейс базового доступа;

- PRI (Primary Rate Interface) - интерфейс основного доступа.

Интерфейс базового доступа (BRI, спецификация МККТТ 1.430)

обеспечивает одну точку доступа к сети, объединяет два дуплексных В-канала с

пропускной способностью 64 кбит/с2 каждый и один D-канал

с пропускной

способностью 16 кбит/с.

В-канал (Bearer) - вся полоса пропускания канала (64 кбит/с) используется

для передачи информации (звук, графика, данные, видео), а вся служебная

информация передается по отдельному D-каналу. Каждому В-канал у

присваивается номер, аналогичный телефонному.

D-канал (Delta) - служебный канал для передачи управляющих сигналов с

пропускной способностью 16 кбит/с. Один D-

канал обслуживает 2 В-канала и

обеспечивает возможность быстрой генерации и сброса вызовов, а также

передачу информации о поступающих вызовах. Для управления каналами

применяют специальные сигнальные системы, устанавливающие перечень и

форматы команд.

В соответствии со стандартом МККТТ для физического подключения к

сети ISDN определены следующие типы аппаратных средств:

- терминальная аппаратура типа ТЕ-1 (terminal equipment type 1) -

аппаратура, совместимая с ISDN, которая может подключаться

непосредственно к сети;

- терминальная аппаратура типа ТЕ-2 (terminal equipment type 2) -

аппаратура, несовместимая с ISDN, которая подключается к сети ISDN через

устройство сопряжения (абонентский адаптер);

- абонентский адаптер ТА (Terminal Adapter) - преобразовывает сигналы

одного стандарта, например RS-232C, в стандарт ISDN; может быть либо

автономным устройством, либо интерфейсной платой внутри ТЕ2;

- сетевое оконечное оборудование NT1 (Network termination № 2) - это

разделительные устройства общедоступных коммутируемых сетей, которые

преобразовывают 2-проводную (

витая пара) ISDN-линию (U-интерфейс) в 4-

проводный (2 витые пары) S/T-интерфейс;

- сетевое оконечное оборудование NT2 (Network termination № 2) - это

абонентское коммутационное оборудование, например АТС или ЛВС-

учреждения, которые обладают более широкими возможностями по сравнению

с устройствами NT1 (например, способностью

коммутации и концентрации вызовов);

- оконечная аппаратура линии (LT) - это оборудование используется в сети

местной телефонной компании или компании

, предоставляющей услуги связи,

в тех случаях, когда линии необходимо удлинить за пределы действия

центральной станции;

- оконечная аппаратура станции (ЕТ) - подключается к цифровой

абонентской линии или расширенной цифровой абонентской линии в местной

АТС.

Стандарт ISDN определяет несколько специальных интерфейсов, которые

используются для формирования канала подключения к сети (рисунок 39).

Рисунок 39 - Схема подключения терминальной аппаратуры к сети ISDN

R-интерфейс связывает несовместимое с ISDN оборудование (ТЕ2) с

абонентским адаптером (ТА).

S-интерфейс соединяет ISDN-совместимое оборудование (ТЕ1) с сетевым

оконечным оборудованием (NT2).

Т-интерфейс связывает абонентскую аппаратуру с сетью ISDN.

U-интерфейс объединяет сетевое оконечное оборудование (NT), око-

нечную аппаратуру станции (ЕТ) и оконечную аппаратуру линии (LT).

Цифровые

абонентские линии xDSL

Возможность преобразования существующих телефонных линий в

широкополосные высокоскоростные каналы передачи данных и является

главным преимуществом технологий DSL. Линии DSL являются не-

коммутируемыми, т. е. компьютер пользователя имеет постоянное прямое

подключение к оборудованию провайдера (фактически выделенный канал).

Существуют следующие разновидности каналов xDSL:

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line, асимметричная цифровая

абонентская линия). Данная технология является асимметричной, поскольку

скорость передачи данных

от сети к пользователю значительно выше, чем

скорость передачи данных от пользователя в сеть. Технология ADSL

поддерживает передачу данных со скоростью 1,54 Мбит/с на расстояние до 5,5

км по одной витой паре проводов.

R-ADSL (Rate-Adaptive Digital Subscriber Line, цифровая абонентская

линия с адаптацией скорости соединения). Технология R-ADSL обеспечивает

такую же скорость передачи данных, как и ADSL, при этом позволяет

адаптировать скорость передачи данных к протяженности и качеству

используемой витой пары проводов.

IDSL (ISDN Digital Subscriber Line, цифровая абонентская линия IDSN).

Технология IDSL обеспечивает передачу данных на скорости до 144 кбит/с. В

отличие от ISDN линия IDSL является некоммутируемой линией, не

приводящей к увеличению нагрузки на коммутационное оборудование

провайдера.

HDSL (High Bit-Rate Digital Subscriber Line, высокоскоростная цифровая

абонентская линия). Технология HDSL предусматривает организацию

симметричной линии

передачи данных (скорость передачи данных от

пользователя в сеть и из сети к пользователю одинакова) на расстояниях до 4,5

км.

SDSL (Single Line Digital Subscriber Line, однолинейная цифровая

абонентская линия). SDSL, так же как и технология HDSL, обеспечивает

симметричную передачу данных со скоростями, соответствующими линиям

Т1/Е1, но при этом она имеет два важных отличия. Во-первых, используется

только

одна витая пара проводов, а, во-вторых, максимальное расстояние

передачи составляет 3 км.

VDSL (Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line, сверхвысокоскоростная

цифровая абонентская линия). Технология VDSL является наиболее быстрой

технологией, обеспечивающей скорость передачи данных до 52 Мбит/с. VDSL

может рассматриваться в качестве (экономически обоснованной) альтернативы

прокладыванию волоконно-оптического кабеля до конечного пользователя.

Однако максимальное расстояние передачи данных для этой технологии

составляет 1,3 км.

Рассмотрим схему физического подключения терминального обору-

дования к ADSL-каналу.

Для формирования ADSL-канала используется два модема (ADSL-модем),

которые подключаются к телефонным линиям связи. Один модем на стороне

пользователя (индивидуальный блок), а другой, например, на стороне

провайдера (сетевой блок).

Два ADSL-модема, соединенные витой парой проводов, образуют три

информационных канала:

- скоростной однонаправленный канал (1,536 Мбит/с) от провайдера к

пользователю;

- среднескоростной дуплексный канал (16 кбит/с) от пользователя к

провайдеру;

- POTS-канал (plain old telephone service) с шириной спектра 4 кГц (в

низкочастотной части спектра) для

аналоговой телефонной связи.

Рассмотрим схему физического подключения терминального обору-

дования к ADSL-каналу.

Для формирования ADSL-канала используется два модема (ADSL-модем),

которые подключаются к телефонным линиям связи. Один модем на стороне

пользователя (индивидуальный блок), а другой, например, на стороне

провайдера (сетевой блок).

Два ADSL-модема, соединенные витой парой проводов, образуют три

информационных канала:

скоростной однонаправленный канал (1,536 Мбит/с) от провайдера к

пользователю;

- среднескоростной дуплексный канал (16 кбит/с) от пользователя к

провайдеру;

- POTS-канал (plain old telephone service) с шириной спектра 4 кГц (в

низкочастотной части спектра) для аналоговой телефонной связи.

На рисунке 40 показана схема подключения оконечного и ADSL-обору-

дования.

Рисунок 40 - Схема ADSL-канала

WI-FI

WI-FI - это современная беспроводная технология соединения компьютеров

в локальную сеть и подключения их к Internet. Именно благодаря этой

технологии Internet становится мобильным и дает пользователю свободу

перемещения не то что в пределах комнаты, но и по всему миру.

С увеличением числа мобильных пользователей возникает острая

необходимость в оперативном

создании коммуникаций между ними, в обмене

данными, в быстром получении информации. Поэтому естественным образом

происходит интенсивное развитие технологий беспроводных коммуникаций.

Особенно это актуально в отношении беспроводных сетей, или так называемых

WLAN-сетей (Wireless Local Area Network). Сети Wireless LAN - это

беспроводные сети (вместо обычных проводов в них используются радиоволны).

Установка таких сетей рекомендуется там, где развертывание кабельной системы

невозможно или экономически нецелесообразно.

WLAN-сети имеют ряд преимуществ перед обычными кабельными сетями:

- WLAN-сеть можно очень быстро развернуть, что

очень удобно при

проведении презентаций или в условиях работы вне офиса;

- пользователи мобильных устройств при подключении к локальным

беспроводным сетям могут легко перемещаться в рамках действующих зон сети;

- скорость современных сетей довольно высока (до 108 Мб/с), что позволяет

использовать их для решения очень широкого спектра задач;

- WLAN-сеть может оказаться

единственным выходом, если невозможна

прокладка кабеля для обычной сети.

Сегмент Wi-Fi сети может использоваться как самостоятельная сеть, либо в

составе более сложной сети, содержащей как беспроводные, так и обычные

проводные сегменты. Wi-Fi сеть может использоваться:

- для беспроводного подключения пользователей к сети;

- для объединения пространственно разнесенных подсетей в одну общую

сеть там, где

кабельное соединение подсетей невозможно или нежелательно;

- для подключения к сетям провайдера Internet-услуги вместо использования

выделенной проводной линии или обычного модемного соединения.

Основные элементы сети

Для построения беспроводной сети используются Wi-Fi адаптеры и точки

доступа.

Адаптер (рисунок 41) представляет собой устройство, которое

подключается через слот расширения PCI, PCMCI, CompactFlash. Существуют

также адаптеры с подключением через порт

USB 2.0. Wi-Fi адаптер выполняет ту

же функцию, что и сетевая карта в проводной сети. Он служит для подключения

компьютера пользователя к беспроводной сети. Благодаря платформе Centrino все

современные ноутбуки имеют встроенные адаптеры Wi-Fi, совместимые со

многими современными стандартами. Wi-Fi адаптерами, как правило, снабжены

и КПК (карманные персональные компьютеры), что также позволяет подключать

их к беспроводным

сетям.

Для доступа к беспроводной сети адаптер может устанавливать связь

непосредственно с другими адаптерами. Такая сеть называется беспроводной

одноранговой сетью или Ad Hoc ("к случаю"). Адаптер также может

устанавливать связь через специальное устройство - точку доступа. Такой режим

называется инфраструктурой.

Точка доступа (рисунок 41) представляет собой автономный модуль со

встроенным микрокомпьютером и приемно-передающим

устройством.

Рисунок 41 - Адаптеры

Через точку доступа осуществляется взаимодействие и обмен информацией

между беспроводными адаптерами, а также связь с проводным сегментом сети.

Таким образом, точка доступа играет роль коммутатора.

Точка доступа имеет сетевой интерфейс (uplink port), при помощи которого

она может быть подключена к обычной проводной сети. Через этот же интерфейс

может осуществляться

и настройка точки.

Точка доступа может использоваться как для подключения к ней клиентов

(базовый режим точки доступа), так и для взаимодействия с другими точками

доступа с целью построения распределенной сети (Wireless Distributed System -

WDS). Это режимы беспроводного моста "точка-точка" и "точка - много точек",

беспроводный клиент и повторитель.

Доступ к сети обеспечивается путем передачи

широковещательных

сигналов через эфир. Принимающая станция может получать сигналы в

диапазоне работы нескольких передающих станций. Станция-приемник

использует идентификатор зоны обслуживания (Service Set IDentifier - SSID) для

фильтрации получаемых сигналов и выделения того, который ей нужен.

Зоной обслуживания (Service Set - SS) называются логически

сгруппированные устройства, обеспечивающие подключение к беспроводной

сети.

Базовая зона обслуживания (Basic Service Set - BSS) - это группа станций,

которые связываются

друг с другом по беспроводной связи. Технология BSS

предполагает наличие особой станции, которая называется точкой доступа

(access point).

Точки доступа обеспечивают связь клиентских компьютеров (рисунок 42).

Точку доступа можно рассматривать как беспроводной коммутатор. Клиентские

станции не связываются непосредственно одна с другой, а связываются с точкой

доступа, и она уже направляет пакеты адресатам.

Рисунок 42 - Сеть на основе Wi-Fi

Точка доступа имеет порт Ethernet, через который базовая зона

обслуживания подключается к проводной или смешанной сети - к сетевой

инфраструктуре.

Сеть NGN

NGN (англ. Next Generation Network — сети следующего поколения) —

мультисервисная телекоммуникационная система, предоставляющая абонентам

различные услуги связи. Реализует принцип конвергенции услуг связи.

Основное отличие сетей следующего поколения от традиционных сетей

в том, что вся информация, циркулирующая в сети, разбита на две составляющие.

Это сигнальная информация, обеспечивающая коммутацию абонентов

и предоставление услуг, и непосредственно медиа-данные, занимающиеся

передачей голосовой нагрузки.

Сети NGN базируются на интернет технологиях включающих в себя

IP протокол и технологию MPLS, а на высшем уровне SIP протокол заменяющий

ITU-T H.323.

Изначально предпочтение отдавалось протоколу H.323, но после выявления

ряда проблем с NAT traversal и «local loop», более широкое применение стал

получать протокол SIP. На данный момент протокол SIP широко применяется для

предоставления VoIP услуг.

Основным устройством для голосовых услуг в сетях NGN играет

Softswitch — так называется программный коммутатор, который управляет VoIP

сессиями. Также немаловажной функцией программного коммутатора является

связь сетей следующего поколения NGN с существующими традиционными

сетями ТфОП, посредствам сигнального(SG) и медиа-шлюзов(MG), которые

могут быть выполнены в одном устройстве. В архитектуре IMS программный

коммутатор имеет название MGCF и выполняет функцию взаимодействия сетей

пакетной коммутации с сетями канальной коммутации.

IP Multimedia Subsystem (IMS) это стандартизированная архитектура сетей

следующего поколения NGN, утвержденная Европейским Институтом

по Стандартизации в области Телекоммуникаций (ETSI) и Проектом Партнерства

3-его Поколения (3GPP).

В качестве одного из примеров рассмотрим структурную схему сети NGN

для традиционного оператора связи (рисунок 43).

Такая структура позволяет интегрировать сеть связи следующего поколения

в существующую сеть оператора связи.

Сеть состоит из высокопроизводительного ядра, обеспечивающего

коммутацию пакетов, и существующих АТС, которые подключаются к пакетной

сети через голосовые шлюзы. Контроллер сигнализации Softswitch осуществляет

маршрутизацию вызовов и управление голосовыми шлюзами. В данной схеме

Softswitch работает в качестве транзитной АТС, что значительно уменьшает

затраты на строительство сети и упрощает переход оператора связи на 7-значный

номерной план.

Рисунок 43- Cтруктурную схему сети NGN для традиционного оператора связи

2.3 Сетевые программные средства

2.3.1 Функциональные схемы вычислительных сетей и программное

обеспечение функционирования

Общая характеристика сетевых программных средств

Для нормальной работы пользователя недостаточно одной программы,

обеспечивающей решение какой-то конкретной задачи, поэтому в архитектуре

вычислительной машины применяется более широкое понятие - программное

обеспечение (software).

Программное обеспечение - совокупность программ, процедур и правил,

обеспечивающих

взаимодействие аппаратных средств, а также взаимодействие