Построение корпоративной сети связи

   Сегодня в мире насчитываются десятки  глобальных сетей X.25 общего пользования, их узлы имеются практически во всех крупных деловых, промышленных и  административных центрах. В России услуги X.25 предлагают Спринт Сеть, Infotel, Роспак, Роснет, Sovam Teleport и ряд других поставщиков. С точки зрения безопасности передачи информации, сети X.25 предоставляют ряд весьма привлекательных возможностей. Прежде всего, благодаря самой структуре сети, стоимость перехвата информации в сети X.25 оказывается достаточно велика, что уже служит неплохой защитой. Проблема несанкционированного доступа также может достаточно эффективно решаться средствами самой сети.

   Недостатком технологии X.25 является наличие ряда принципиальных ограничений по скорости. Первое из них связано именно с развитыми возможностями коррекции и восстановления. Эти средства вызывают задержки передачи информации и требуют от аппаратуры X.25 большой вычислительной мощности и производительности, в результате чего она просто "не успевает" за быстрыми линиями связи. Хотя существует оборудование, имеющее двухмегабитные порты, реально обеспечиваемая им скорость не превышает 250 - 300 Кбит/сек на порт. С другой стороны, для современных скоростных линий связи средства коррекции X.25 оказываются избыточными и при их использовании мощности оборудования часто работают вхолостую.

3.3.2.2. Сети Frame Relay

   Технология Frame Relay появилась как средство, позволяющее  реализовать преимущества пакетной коммутации на скоростных линиях связи. Основное отличие сетей Frame Relay от X.25 состоит в том, что в них исключена коррекция ошибок между узлами сети. Задачи восстановления потока информации возлагаются на оконечное оборудование и программное обеспечение пользователей. Естественно, это требует использования достаточно качественных каналов связи. Считается, что для успешной работы с Frame Relay вероятность ошибки в канале должна быть не хуже 10^-6 - 10^-7, т.е. не более одного сбойного бита на несколько миллионов. Качество, обеспечиваемое обычными аналоговыми линиями, обычно на один - три порядка ниже.

   Вторым  отличием сетей Frame Relay является то, что  на сегодня практически во всех них  реализован только механизм постоянных виртуальных соединений (PVC). Это  означает что, подключаясь к порту Frame Relay, вы должны заранее определить, к каким именно удаленным ресурсам будете иметь доступ. Принцип пакетной коммутации - множество независимых виртуальных соединений в одном канале связи - здесь остается, однако вы не можете выбрать адрес любого абонента сети. Все доступные вам ресурсы определяются при настройке порта. Таким образом, на базе технологии Frame Relay удобно строить замкнутые виртуальные сети, используемые для передачи других протоколов, средствами которых осуществляется маршрутизация. Как и сети X.25, Frame Relay предоставляет универсальную среду передачи для практически любых приложений. Основной областью применения Frame Relay на сегодня является объединение удаленных LAN. При этом коррекция ошибок и восстановление информации производится на уровне транспортных протоколов LAN - TCP, SPX и т.п. Потери на инкапсуляцию трафика LAN во Frame Relay не превышают двух-трех процентов.

   Отсутствие  коррекции ошибок и сложных механизмов коммутации пакетов, характерных для X.25, позволяют передавать информацию по Frame Relay с минимальными задержками. Дополнительно возможно включение механизма приоретизации, позволяющего пользователю иметь гарантированную минимальную скорость передачи информации для виртуального канала. Такая возможность позволяет использовать Frame Relay для передачи критичной к задержкам информации, например голоса и видео в реальном времени. Эта сравнительно новая возможность приобретает все большую популярность и часто является основным аргументом при выборе Frame Relay как основы корпоративной сети.

   Всё рассмотренное выше технологии относились к построению глобальных корпоративных  сетей, т.е. сети, соединяющей локальные  сети, расположенные на значительном удалении друг от друга (в основном в различных городах). И как  уже говорилось, что в системах с небольшим узлов (а это именно и предполагает данный дипломный проект) в качестве основного протокола сети может  использоваться ISDN.

3.3.2.3 ISDN

   По  мере создания инфраструктуры цифровых каналов передачи и цифровых систем коммутации на местном, междугородном и международном уровнях сетей связи и совершенно естественно вставал вопрос о цифровизации последнего участка аналоговой сети связи - абонентского доступа или как его стали называть операторы всего мира - "последней мили". Поскольку реконструкция абонентской сети, по общему мнению, является самой трудоемкой и дорогостоящей частью модернизации всей сети, а также самой массовой в части оборудования, то именно здесь развернулись самые широкие дискуссии о типе интерфейсов и перехлестнулись интересы самых различных фирм. Следует также отметить, что в цифровой среде передача речи и всех видов данных осуществляется единообразно, поэтому у многих разработчиков создалось мнение об интеграции передачи всех видов информации в одной сети связи. Таким образом, были созданы предпосылки для создания ISDN и, наконец, в 1984 году появились первые рекомендации МККТТ, который попытался объединить многие мнения фирм-производителей оборудования связи в виде единых требований.

   Итак, ISDN - это сеть обеспечивающая полностью  цифровые соединения между оконечными устройствами для поддержки широкого спектра речевых и неречевых услуг, доступ к которым осуществляется с помощью ограниченного набора стандартизованных многофункциональных интерфейсов. По сети ISDN можно передавать любую информацию, которая может быть представлена в цифровом виде и передаваться по битам. 

   Рис. 3.5

   Абонентский доступ ISDN может быть реализован:

• по двухпроводной медной паре, такие линии используются в аналоговой телефонии. Этот тип линии называется базовым доступом (basic rate access, BRA или basic rate interface, BRI) и используется для соединения ISDN станции общего пользования с обычными абонентами и небольшими учрежденческими станциями.
• по четырехпроводной медной линии, которой передается поток ИКМ30. Этот тип линии называется первичным доступом (primary rate access, PRA или primary rate interface PRI) и используется для соединения средних и больших учрежденческих станций с ISDN станцией общего пользования.

3.3.2.3.1 Базовый доступ  ISDN

   Передача  цифровой информации по двухпроводной  медной паре в сети ISDN возможна со скоростью 160 кбит/с при нормальных условиях (длина кабеля не более 8 км при диаметре поперечного сечения 0.6 мм, или не более 4.2 км при диаметре поперечного сечения 0.4 мм). 

• два канала, каждый по 64 кбит/с, для передачи пользовательской информации (речь, текст, данные и т.д.). Эти каналы называются B-каналами (basic channels B1 and B2); каждый из которых используется индивидуально и коммутируется по вызову. И как результат этого два разных вызова могут осуществляться одновременно и независимо один от другого.
• один канал с 16 кбит/с для передачи сигнализации. Этот канал называется D-каналом (delta-channel); он не предназначен для комутации, а используется как правило для передачи сигнальной информации в виде пакетов сигнальных сообщений (D-channel message). D-канальные сообщения, независимо от сигнальной информации, могут нести пакетно-ориентированную пользовательскую информацию, если подключено соответствующее терминальное оборудование.
• оставшиеся 16 кбит/с используются для синхронизации и поддержки данных для абонентской линии во время передачи.

   Медная  пара, работающая в режиме 2B+D (144 кбит/с полезной информации) с синхронизацией и поддержкой данных (160 кбит/с общей информации) входят в состав Uk0-интерфейса. Со стороны пользователя медная пара заканчивается сетевым окончанием (network termination NT). Сетевое окончание переводит двухпроводной Uk0-интерфейс (160 кбит/с) в четырехпроводной S0-интерфейс (192 кбит/с); для случая 2B+D сетевое окончание прозрачно в обоих направлениях. Оператор сети несет ответственность за соединение от станции только до сетевого окончания, а за участок от NT до абонента отвечает абонент. Таким образом NT помогает определить ответственность за ошибки в работе системы (по чьей вине).

   S0-интерфейс это соединительная шина через которую ISDN-совместимое оборудование может соединяться с основной ISDN станцией через стандартный разъем, а для учрежденческой станции S0-интерфейс - это точка в которой учрежденческая станция соединяется с основной ISDN станцией. Длина шины S0 не должна превышать одного километра.

Рис. 3.6

3.3.2.3.2 Первичный доступ ISDN

   Аналогичен  базовому доступу, где D-каналом передающим сигнальную информацию для обоих B-канало (каждый по 64 кбит/с) является временной слот 16 (time slot 16, со скоростью передачи 64 кбит/с) потока ИКМ30, в котором передается сигнальная информация для всех 30 разговорных каналов (time slot 1-15, 17-31, каждый со скоростью 64 кбит/с). Если линию ИКМ30 использовать для обеспечения первичного доступа ISDN, тогда временные интервалы с 1 по 15 и с 17 по 31 используются как пользовательские каналы, в то время как сигнальная информация передается как обычно во временном интервале 16. По аналогии с базовым доступом временные интервалы 1-15 и 17-31 называются B-каналами (основные каналы с B1 по B31), в то время как временной интервал 16 рассматривается как D-канал.

Рис. 3.7

   Подобно базовому доступу, B-каналы используются и переключаются индивидуально, а сигнальная информация передается в D-канале. Но в отличие от базового доступа, D-канал здесь используется только для передачи сигнальной информации, пакетно-ориентированные пользовательские данные должны быть отделены от сигнальной информации в учрежденческой станции и передаваться по B-каналам.

   Поскольку по B-каналам всегда передаются данные со скоростью 64 кбит/с, они обозначаются как B64. Данные по D-каналу могут передаваться со скоростью 16 кбит/с (базовый доступ) и 64 кбит/с (первичный доступ), такие каналы обозначаются D16 и D64 соответственно.

   Звено ИКМ, работающее как первичный доступ с 30 B64 + D64, называется Uk2pm интерфейсом или Uk2m интерфейсом. Окончание линии со стороны абонента оформлено как сетевое окончание NT, где интерфейс Uk2m трансформируется в S2m интерфейс. От NT до учрежденческой станции расстояние не должно превышать одного километра. Учрежденческая станция соединяется с ISDN станцией общего пользования посредством S2m интерфейса. При использовании учрежденческой станции S0-интерфейс выступает как шина для подключения терминального оборудования .

Рис. 3.8

3.4 Подключение УПАТС  к оператору связи

   Вопрос  «Последней мили» является одним  из самых актуальных при построении корпоративной сети связи. Рассмотрим основные подходы к решению данной проблемы.

3.4.1 Строительство медно-кабельных  линий

   Данное  решение имеет ряд положительных  сторон. Во-первых, простое проектирование. Во-вторых, наличие опытного персонала по строительству и эксплуатации. Основные недостатки – дорогое обслуживание и ограниченная пропускная способность (по сравнению с ВОЛС) при тех же трудовых и временных затратах на строительные работы.

   Стоимость кабельного решения складывается из двух главных составлющих – стоимости  кабеля и стоимости строительно-монтажных  работ по его прокладке. При этом стоимость кабеля растет с ростом числа жил (количества подключаемых абонентов) и, естественно, увеличением длины абонентских линий. Стоимость строительно-монтажных работ зависит прежде всего от длины линии (см. Рис. 3.9 и Рис. 3.10) .

Рис. 3.9 Зависимость удельной стоимости  подключения от длины абонентской  линии для случая прокладки медно-проводного кабеля (для 60 абонентов)  

Рис. 3.10 Зависимость стоимости подключения  от числа абонентов для случая прокладки медно-проводного кабеля (длина ал - 1 км) 

   Подход, когда оператор связи выделяет телефонные номера и каждому номеру соответствует  одна линия, показан на рисунке.

   Этот  лобовой подход, очевидно, совершенно неэффективен, поскольку для того, чтобы увеличить номерную ёмкость, требуется прокладка дополнительных линий, а сами линии оказываются  загруженными неравномерно.

   Наиболее  эффективный подход состоит в использовании специальной услуги – Direct Inward Dialing (DID – прямой проникающий набор). Идея состоит в том, что внутренней сети выделяется несколько прямых городских номеров, но эти номера не привязаны жестко к имеющимся городским линиям. Когда внешний абонент набирает один из этих номеров, городская АТС направляет звонок на любую свободную линию, соединяющую ее с УПАТС.

Рис. 3.12

   При этом на УПАТС вместе со звонком  приходит информация о номере, набранном  внешним абонентом — номер DID. По какой бы из внешних линий ни поступил звонок, мини-АТС имеет всю необходимую информацию для правильной маршрутизации этого звонка.