Оборудование и цифровые технологии доступа в интернет

Все эти особенности делают ATM одной из самых перспективных  технологий связи. Некоторые аналитики  прогнозируют, что в недалеком  будущем практически весь трафик Интернета, начиная от уровня провайдеров, а порой даже от серверов предприятий, будет передаваться по протоколу ATM. И надо сказать, такие прогнозы выглядят весьма убедительно. Единственное, что  сдерживает пока повсеместное распространение ATM, - это достаточно высокая сложность  и, как следствие, стоимость оборудования.

 
SDH/SONET

И все же ATM - это протокол передачи данных. Подобно IP, он почти  не зависит от природы физических линий связи, но на практике передача ATM обычно идет по оптоволоконным каналам. Передача информации по оптоволоконному  кабелю осуществляется с помощью  лазера. Лазерное излучение, как известно, имеет строго фиксированную длину  волны и за счет этого способно почти без искажений передавать сигнал на расстояние до нескольких сотен  километров. Если требуется большее  расстояние, то на линии устанавливается  повторитель сигнала. Именно такие  линии позволили достичь скорости 10 Гбит/с, которая характерна сегодня  для магистральных, в том числе  межконтинентальных каналов. Эти технологии, разработанные, соответственно, в Европе и в Америке, получили название SDH/SONET.

DWDM

И все же есть путь, позволяющий  значительно повысить пропускную способность  оптоволоконных линий. Этот путь чем-то отдаленно напоминает использование  телефонной линии в протоколе ADSL для одновременной передачи голоса и данных в разных частотных диапазонах. В самом деле, ничто не мешает, используя лазеры с разной длиной волны, создать в одном оптическом волокне десятки и даже сотни  каналов, сопоставимых по пропускной способности  с технологиями SDH/SONET. Этот подход получил  название DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing, уплотненное  мультиплексирование по длинам волн).

В самой идее мультиплексирования, то есть объединения в одном волокне  нескольких каналов, нет ничего принципиально  нового. Однако создание оборудования, способного это осуществить, стало  возможно только в самые последние  годы. На настоящий момент технология DWDM только что вышла из лабораторий. По информации фирмы Nortel самые быстрые  оптические линии в мире в настоящее  время имеют скорость 80 Гбит/с, но уже в ближайшие годы скорость передачи по магистральным оптоволоконным линиям станет измеряться терабитами в секунду. Такая производительность заметно превышает реальные потребности  современного Интернета.

Беспроводная  связь

Стационарный  доступ

Начну рассмотрение стационарных систем с технологий, использующих спутниковые каналы передачи данных, поскольку из всех беспроводных систем передачи данных они ближе других стоят к рассмотренным выше технологиям  проводного доступа.

 

DBS/DTH

Сегодня на рынке телекоммуникационных услуг предоставляется достаточно много различных сервисов с использованием спутниковой связи. Один из них, DBS/DTH (Direct Broadcast Satellite/Direct-To-Home) – самый  простой и доступный широкому кругу пользователей. Для того чтобы  полноценно пользоваться Интернетом, понадобится подключаться по обычному (например, модемному) каналу к местному провайдеру. Вы устанавливаете с ним  соединение, посылаете запрос, а  в ответ получаете данные уже  по скоростному спутниковому каналу. Это может показаться не слишком  удобным, но вполне оправдано в ряде случаев. Вы сможете получать большие  объемы разнообразной мультимедийной информации, которые трудно прокачать  даже через DSL-соединение. К тому же при наличии ресивера или специальной  платы ViAccess вы сможете также смотреть обычные спутниковые телепередачи.

Что же касается стоимости, то она (включая оплату услуг местного провайдера) не намного больше тарифа за минимальный доступ по ADSL. При  этом на услугах провайдера можно  заметно сэкономить, если активно  пользоваться push-службами, умеющими передавать вам заказанную информацию по одностороннему каналу связи.

Спутниковые каналы VSAT

VSAT представляет собой  звездообразную сеть со станцией  управления доступом (ACS – Access Control Station) в центре звезды и космическим  сегментом, организованным на  базе спутника. С точки зрения  передаваемого трафика, VSAT является  полносвязной сетью, в которой  трафик передается прямо между  терминалами. Кроме того, группу  терминалов можно организовать  в виде звездообразной сети, где  потоки трафика переносятся между  малыми терминалами и большим  терминалом, располагающимся в центре  звезды.

Эта система обеспечивает передачу данных со скоростью до 2048 Кбит/с и передачу TV-информации стандарта MPEG-2 со скоростью от 1,5 до 10 Мбит/с.

Radio-Ethernet (стандарт 802.11)

Radio-Ethernet поможет, когда  необходима сеть, а прокладка  кабеля невозможна, или когда  сеть необходимо разворачивать  очень оперативно (например, временная  сеть на выставке). В этих случаях  он оставляет далеко позади  своего конкурента, кабельный Ethernet.

В 1997 году после семи лет  работы IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers) ратифицировал стандарт 802.11, который  содержит спецификации для локальных  беспроводных сетей в диапазоне  частот 2,4 ГГц. Стандарт описывает три  отдельных технологии. Одна из них  использует для связи инфракрасный канал и, как следствие, требует  прямой видимости и слабо защищена от помех. Технология прямой модуляции (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) не требует прямой видимости, но, к сожалению, не может  применяться в Европе и в России, так как использует тот же диапазон частот, что и сотовые телефоны GSM (915 МГц). Фактически, интерес представляет только широкополосная технология с  псевдослучайным выбором частот (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS), работающая в  диапазоне от 2,4 до 2,4835 ГГц и обеспечивающая скорость 4 Мбит/с. Передающие антенны для Radio-Ethernet могут быть как направленными (тарелки), так и всенаправленными. Это позволяет строить сети различной топологии: точка–точка, звезда, каждый с каждым.

NMT-450i

В ранних системах мобильной  связи использовались аналоговые технологии. Это значит, что голос непосредственно  использовался для модуляции  несущей частоты. Такой способ не слишком подходит для передачи данных, поскольку уровень помех при  этом заметно выше, чем в обычной  телефонной линии. Тем не менее, при  острой необходимости и такой  связью можно воспользоваться для  обычного модемного соединения. Журналом «Мир Internet» были опубликованы результаты тестирования мобильного доступа к  Интернету. В частности, было опробовано оборудование компании «Дельта Телеком», работающее по стандарту NMT-450i (рабочие  частоты 453–457,5 и 463–467,5 МГц). В целом, результаты оставляли желать лучшего: при тщательном подборе оборудования и принудительном запрете переключения между сотами удалось довести  длительность соединения до 15 минут  при довольно высокой скорости (около 19 200 Кбит/с). Этого достаточно для  периодического подключения к корпоративной  сети одиночного удаленного пользователя, например, с целью получения электронной  почты.

И все же будущее мобильной  связи – за цифровыми технологиями.

GSM

Разрабатывать этот стандарт цифровой сотовой связи начала в 1985 году группа Group Special Mobile (GSM). Теперь, когда системы на базе стандарта GSM занимают лидирующие позиции в  мире как по площади покрытия, так  и по числу абонентов, GSM стали  расшифровывать как Global System for Mobile communications.

Главное отличие GSM от аналоговых предшественников состоит в том, что голос по радиоканалу (890–915 и 935–960 МГц) передается в оцифрованном виде. Это значительно повышает помехоустойчивость связи и делает ее гораздо более  приспособленной для передачи данных. Для связи телефона GSM с компьютером  не требуется модем. Цифровые данные, поступающие с компьютера, непосредственно  транслируются в эфир, не повергаясь лишним цифроаналоговым преобразованиям. Скорость передачи данных, поддерживаемая стандартом GSM, составляет 9600 бит/с. Это, конечно, не слишком быстро, но зато соединение вполне устойчиво держится при перемещении из одной соты в другую, даже если вы перемещаетесь  быстро (например, едете в машине).

 

GPRS

В ближайшей перспективе  ожидается кардинальное улучшение  положения благодаря внедрению  службы General Packet Radio Services (GPRS, общая служба пакетной передачи данных по радиоканалу). GPRS представляет собой новую систему  пакетной передачи данных для стандарта GSM. Важно, что для ее запуска от оператора сети GSM не потребуется  значительных усилий по модернизации инфраструктуры основной сети.

GPRS – это протокол пакетной  передачи данных, теоретически достижимая  скорость которого составляет 171,2 Кбит/с, хотя в ближайшее время  вряд ли стоит ожидать достижения  скоростей более 111 Кбит/с. Но  даже эта скорость способна  в корне перевернуть наши представления  о мобильной связи, ведь она  в несколько раз выше той,  которую можно получить по  обычной телефонной линии с  использованием модема.

 
CDMA, IS-95

CDMA (Code Division Multiple Access) – полностью  цифровая технология мобильной  связи, использующая пакетную  передачу данных в диапазонах  частот 824 – 849 и 874 – 899 МГц.  Ключевая особенность CDMA состоит  в способе разделения канала  связи между абонентами и базовой  станцией соты, что и нашло  отражение в его названии. Этот  способ значительно экономнее  других стандартов использует  радиочастотные ресурсы и, как  следствие, может поддерживать  большую плотность абонентов.  Техническая реализация CDMA определена  стандартом IS-95. Из интересных особенностей  можно отметить использование  для синхронизации станций сигналов  спутников глобальной системы  позиционирования (GPS). Одно из его  главных достоинств – за счет  пакетного режима передачи данных  можно одновременно поддерживать  телефонный разговор и передачу  данных для работы в Интернете.  Правда, IS-95 обеспечивает скорость  доступа лишь 14,4 Кбит/с, что значительно  меньше, чем GRPS, однако это лишь  первый шаг в линейке более  производительных стандартов.

CDMA2000

Дальнейшим развитием  технологии CDMA являются стандарты CDMA2000 и W-CDMA. CDMA2000 – стандарт, основанный на IS-95. Фактически, он является переходным стандартом и будет впоследствии заменен на W-CDMA. Основная его задача – расширение существующих сетей CDMA и обеспечение, таким образом, плавного перехода к сетям третьего поколения.

Внедрение CDMA2000 предусматривает  две фазы – 1Х и 3Х. Спецификация фазы 1Х готова и опубликована Ассоциацией  телекоммуникационной промышленности (Telecommunications Industry Association, TIA). Она должна обеспечить скорость передачи данных до 144 Кбит/с. Подготовка спецификации фазы 3Х со скоростями до 2 Мбит/с  находится в завершающей фазе.

 

Заключение

С момента возникновения  самых первых технологий связи перед  людьми всегда стояла дилемма: что предпочесть - передачу сообщений (пакетов) или установление соединений (каналов). У каждого способа  есть достоинства и недостатки. Сама природа электротехники подвигает  к канальной технологии (помните, "электроника - наука о контактах"). Поэтому первые телефонные сети были построены на коммутации каналов - сначала  механической, позднее электронной. Однако в цифровой технике гораздо  естественнее и проще реализуются  пакетные технологии, работающие по принципу "выстрелил и забыл". Каналы способны обеспечить такие важные свойства, как непрерывность и последовательность приема-передачи информации, а также  гарантировать определенный уровень  качества связи. В то же время, пакетная передача данных значительно экономичнее, так как не занимает приемопередающие мощности в период, когда нет данных для передачи.

Решить эту дилемму  в пользу одного из подходов совершенно невозможно. Положение спасает взаимная дополнительность пакетной и канальной  коммутации. Пакеты могут передаваться по надлежащим образом скоммутированным каналам. Например, IP-пакеты передаются по модемному соединению, а ячейки ATM - по оптоволокну. Тем самым базе канальной архитектуры строится пакетная. Обратные примеры - TCP-соединения, реализуемые за счет надлежащего  управления IP-пакетами, виртуальные  каналы Frame Relay или ATM, реализуемые путем  маршрутизации кадров или ячеек.

В современных сетях повсеместно  встречается ситуация, когда пакеты или потоки данных одного протокола  передаются с помощью каналов  или пакетов другого протокола. Порой, если пристально вглядеться, можно  легко насчитать десяток, если не больше уровней вложения протоколов. Все это, конечно, приводит к росту  сложности сетей и передаче большого количества вспомогательной ("протокольной") информации, однако вместе с тем  каждый протокол обеспечивает те или  иные важные в конкретных условиях характеристики процесса передачи данных - скорость, надежность, экономичность, совместимость.

Выбор оптимальной конфигурации протоколов при нынешнем их разнообразии представляет собой чрезвычайно  сложную задачу. Нередко для ее решения необходимо участие специальных  консалтинговых фирм и фирм-интеграторов. Ситуация еще более осложняется  тем, что часть информации о свойствах  протоколов и реализующего их оборудования не разглашается фирмами-поставщиками. Именно поэтому столь пристальное  внимание уделяется в последнее  время открытости технологий.