Глобальные сети на основе выделенных каналов

Выделенный канал – это канал с фиксированной полосой пропускания или фиксированной пропускной способностью, постоянно соединяющий двух абонентов. Абонентами могут быть как отдельные устройства (компьютеры или терминалы), так целые сети.

Выделенные каналы делятся на аналоговые и цифровые..

Аналоговые выделенные каналы.

Аналоговые выделенные каналы (линии) могут быть 2-х проводные или 4- проводные. В 4- х проводных линиях два провода используются на прием, а два на передачу, что значительно увеличивает пропускную способность канала.

Аналоговые выделенные каналы делятся на нагруженные и ненагруженные.

Первую группу составляют линии, проходящие через аппаратуру телефонных станций, и работают на тональных частотах от 3,1 КГц до 108 КГц.

Вторая группа выделенных аналоговых линий – это линии, которые не проходят через аппаратуру уплотнения телефонных станций. Такие линии обладают широкой полосой пропускания (до 1 МГц).

Для передачи информации по аналоговым линиям связи используется частотное разделение каналов, где каждый канал имеет собственную частотную полосу. Поэтому недостатком таких линий связи является влияние каналов друг на друга, т.е. наличие перекрестных частотных помех.

Для передачи данных по выделенным нагруженным аналоговым линиям связи используются специальные устройства, называемые модемами. Модемы преобразуют цифровой сигнал в аналоговый с помощью методов аналоговой модуляции. В зависимости от режимов работы различные модемы обеспечивают различные скорости передачи данных: от 1200 бит/с до 33,6 Кбит/с.

Цифровые выделенные каналы

Цифровые выделенные линии представляют собой постоянные линии связи, работающие на принципе разделения каналов по времени. Исторически существует для таких линий две технологии передачи данных: более ранняя PDH (Plesiochronic Digital Hierarchy) – почти синхронная (плезио) иерархия и SDH (Synchronous Digital Hierarchy) – синхронная иерархия. В США синхронная иерархия реализована в стандарте SONET.

Основной принцип технологии PDH заключается в объединении на более высоком уровне в один канал несколько более низкоскоростных каналов. В начале (60-е годы 20-го столетия) была разработана аппаратура низшего уровня (ее назвали аппаратура Т1), которая объединила в цифровом виде на постоянной основе 24 абонента. Каждый абонентский канал образовывал поток данных скоростью 64 Кбит/ с. Затем на более высоком уровне четыре канала Т1 объединялись в более скоростной канал Т2, передающий данные со скоростью 6,312 Мбит/с. В свою очередь семь каналов Т2 объединялись в канал Т3, имеющий скорость 44,736 Мбит/с. АппаратураТ1,Т2,Т3 образует при взаимодействии иерархическую сеть (Рис.1).

Технология цифровой иерархии была позже стандартизована и в нее были внесены некоторые изменения, что привело к несовместимости американских (США, Канада, Япония) и международных версий цифровых сетей. Аналогами каналов Т1, Т2, Т3 в международном стандарте являются каналы и аппаратура типа Е1, Е2, Е3. Новые скорости передачи данных в международном стандарте стали соответственно 2,048 Мбит/с, 8,488 Мбит/ с и 34,368 Мбит /с (в американском 1,544 Мбит/с, 6,312 Мбит/с, 44,736 Мбит/с). Технология называется почти синхронной потому, что данные на самом нижнем уровне иерархии Т1 имеют формат, состоящий из 24 байтов информации (по каждому на каждый канал), а последний байт является байтом синхронизации канала. Поскольку первоначально аппаратура Т1 работала на внутренних генераторах и в сеть кадры асинхронно, т.е. не было единой точки сети, которая бы синхронизировала всю сеть.

Недостатком плезио- синхронной передачи данных, по этой же причине, является сложности извлечения (демулитплесирования) данных. Это означает, для того чтобы выделить на верхнем уровне какой – нибудь канал нижнего уровне, каналу верхнего уровня необходимо обработать (демультиплксировать) весь поток данных, а затем выполнить обратную процедуру упаковки (мультиплексирования) данных, чтобы отправить данные на верхний уровень.

Технология SDH / SONET является продолжением технологии PDH и была разработана в 80 годы 20 – го столетия с целью создания возможности передачи трафика всех существующих цифровых каналов, как американских Т1- Т3, так и международных Е1- Е3. Указанная технология была стандартизирована для оптических линий и получила название SONET (Synchronous Optical Net’s). Основное отличие технологии SDH от технологии PDH заключается в том, что любой канал нижнего уровня может быть выделен на верхнем уровне иерархии без разбивки (демультиплексирования) всего потока. Это достигается за счет централизованного управления всей сети, в том числе и использование единого тактового генератора сети и использования специальных методов поддержки этой синхронизации. Скорости передачи в стандарте SONET определены от 51б840 Мбит/с до 2,488 Гбит/ с.

Как уже указывалось, выделенные каналы используются для прямой связи между локальными сетями и отдельными компьютерами. В этом случае нет необходимости в маршрутизации, и для выделенных каналов были разработаны специальные упрощенные протоколы для передачи пакетов: протокол SLIP (Serial Line IP) и его модификация - протокол PPP(Point to Point Protocol). В задачу этих протоколов входит в основном распознавание начала и конца пакета.

Построение сети предприятия с помощью выделенных каналов

Для объединения отдельных локальных сетей предприятия с помощью выделенных каналов обычно используются маршрутизаторы. Эти устройства на выделенных каналах в основном используются для того, чтобы пересылать не все кадры подключенных к каналу локальных сетей, а только те, которые предназначены для другой локальной сети.

После физического подключения маршрутизатор начинает передавать все пакеты из своей локальной сети в выделенный канал или принимать пакеты из выделенного канала. Для установления соединения используется протокол PPP, который упаковывает пакеты в PPP- кадры. При этом с помощью этого протокола устанавливаются параметры канала и происходит взаимная аутентификация локальных сетей. Настройка маршрутизатора (составление адресной таблицы) происходит таким же образом как и в локальных сетях.

Сети, построенные на выделенных каналах, представляют собой наиболее надежные глобальные компьютерные сети. В этом случае вся пропускная способность находится в распоряжении взаимодействующих локальных сетей. С другой стороны, такие глобальные сети являются самыми дорогими, поскольку требуют прокладки большого числа физических линий связи.