2. Тенденции развития технологий построения телекоммуникационных сетей

После изобретения электричества основным переносчиком дискрет- ной информации на большие расстояние в начале девятнадцатого века стали телеграфные каналы (ТГ).

Во второй половине XIX в. научились отображать в аналоговых пара- метрах среды передачи аналоговую информацию. Проще говоря, изобре- ли телефонную связь (ТФ). И с тех пор до недавнего прошлого системы связи развивались в основном как аналоговые системы передачи. При этом продолжали совершенствоваться системы передачи дискретной (телеграфной) информации, подсказавшие в дальнейшем пути «цифровизации» аналоговых каналов ТЧ и ШК для передачи данных, а затем и для передачи оцифрованной речи и цифрового видео.

В результате перехода на чисто цифровые каналы связи в последнее время сложилась ситуация противостояния инициатив интеграции со стороны цифровых систем передачи аналоговой информации (прежде всего, в ТФОП) и со стороны цифровых систем передачи дискретной ин- формации (прежде всего, в компьютерных СПД).

Вырвавшиеся в 70-е гг. прошлого века вперед по темпам внедрения новых технологий цифровые телефонные сети общего пользования «за- хватили» в свою сферу понятие «цифровые сети с интеграцией служб»(ЦСИС) (ISDN – Integrated Services Digital Network), позволяющие наря- ду с передачей речи (аналоговой информации) передавать дискретную

компьютерную информацию.

Этапы развития технологий построения ТКС

Этапы	По инициативе СПД	По инициативе ТФОП
I 1960- 1970	Появились первые компьютерные сети с использованием передачи данных по телефонным каналам ТЧ.	Появились первые электронные АТС с цифровой обработкой речи и компьютерным управлением.
II 1970-1980	Появляются первые стандарты глобальных и локальных СПД. Появились глобальные СПД общего пользования на базе стандартизованных протоколов X.25. Для построения локальных компьютерных сетей разработана технология Ethernet. Сформировался стек протоколов TCP/IP, поддерживающий и глобальные, и локальные сети.	Внедряются цифровые методы передачи и коммутации. Появились интегральные цифровые сети (ИЦС/IDN), в которых осуществлена интеграция коммутационного и каналообразующего оборудования, опирающегося на плезиохронные системы передачи (ПЦИ/PDH). На участках сети между АТС на смену аналогового телефонного канала ТЧ пришел основной цифровой канал (ОЦК) 64 кбит/с.
III 1980-1990	Для передачи неоднородного и неравномерного трафика (в т.ч. телефонного) в глобальных СПД предложена технология ретрансляции кадров FR (Frame relay). Появляются первые высокоскоростные технологии построения локальных сетей (Token Ring, FDDI). Для унификации архитектуры и технологий построения СПД разработана ЭМВОС.	Разрабатываются технологии построения ЦСИС/ISDN. За основу взят канал 64 кбит/с, который должен доходить от АТС до абонентов, и может использоваться как для передачи речи, так и компьютерных данных. Появились синхронные системы передачи (СЦИ/SDH). Активизировалось распространение открытых аналоговых стандартов подвижной радиосвязи.
IV 1990-2000	Перехват инициативы в создании глобальных широкополосных Ш-ЦСИС (B-ISDN) на основе технологии ATM. Появились высокоскоростные технологий локальных сетей Fast Ethernet, Gigabit Ethernet и 10 Gigabit Ethernet. «Ренессанс» технологии TCP/IP, на основе которой строится глобальная сеть Интернет поверх других глобальных, а также локальных ТКС. Появление глобальной информационной сети WWW. Развитие технологий управления сетями связи на основе протоколов прикладного уровня SNMP и CMIP. Попытка интеграции технологий построения ИС, ТКС и систем управления ТКС в концепции TINA.	Продолжается внедрение узкополосных У-ЦСИС (N-ISDN). Начало бурного развития технологий цифрового проводного и беспроводного абонентского доступа. Появление технологий проводного доступа xDSL. Выделение пяти групп технологий построения сетей беспроводного доступа: фиксированных, сотовых, транкинговых, пейджинговых и спутниковых. Появление оптических сетей DWDM. Появление концепции построения универсальной системы сетевого управления TMN. Попытка интеграции систем предоставления услуг в концепции интеллектуальных сетей IN.
V 2000-2010	Появление глобальных и локальных компьютерных сетей, позволяющих передавать речь (IP-телефония) . Бурное развитие технологий построения беспроводных локальных сетей и пакетных сетей подвижной радиосвязи. …Мультипротокольные сети (MPLS)	Появление электронных учрежденческих АТС, интегрированных с локальными компьютерными сетями. Планомерное внедрение технологий построения сетей подвижной радиосвязи поколения 3G. …Мультисервисные сети (NGN)

WAN и LAN:

Первый подход предполагает, как это и должно быть согласно ЭМ-

ВОС, четкое разделение функций физической среды передачи (ниже фи- зического уровня) и функций коммутации, распределенных по всем уровням выше физического уровня. При этом за предельную дальность отвечают внешние технологии передачи. Поскольку технологии передачи еще в эпоху аналоговых каналов позволяли путем вторичной манипуляции передавать цифровую информацию на любые расстояния, описанный подход позволяет строить глобальные сети (WAN – Wide Area Network) с неограниченной дальностью между сетевыми элементами.

Второй подход предполагает добавление к функциям физического уровня функций формирования и обработки сигналов для передачи через конкретную физическую среду на конкретные максимальные дальности. Подобные комплексные сетевые технологии, не пользующиеся услугами специализированных внешних систем передачи, применяются для по- строения локальных сетей (LAN – Local Area Network) с ограниченной

дальностью между сетевыми элементами.

Еще одной важной отличительной особенностью LAN от WAN явля- ется способ разделения физической среды передачи между отдельными парами сетевых элементов при обеспечении передачи информации между ними.

Для WAN характерно использование уже поделенной (на отдельные каналы) физической среды внешними, как их часто подчеркнуто называ- ют, направляющими системами передачи. При этом сеть имеет вид

попарно связанных сетевых элементов (узлов коммутации и абонентских систем) по принципу «точка – точка», а соединение любой конкретной пары абонентских систем осуществляется в соответствии с протоколами маршрутизации сетевого уровня, как минимум, через один узел коммута- ции (а как максимум, через все).

Для LAN характерно использование, преимущественно, пассивной физической среды передачи, соединяющей не отдельные пары сетевых элементов, а все пары сразу. При этом сеть имеет вид связанных через общую физическую среду всех АС по принципу «точка – многоточка», а соединение отдельных пар АС осуществляется в соответствии с допол- нительными протоколами уровня звена данных, регулирующими пооче- редное использование общей среды передачи всеми абонентскими систе- мами.

Технологии построения ассоциативных сетей

Даже локальные сети с ограниченной дальностью между своими внутренними сетевыми элементами, могут подключаться через специаль- ные дополнительные сетевые элементы к другим локальным и глобаль- ным сетям.

Образуемые в результате такого объединения сети называются ассоциативными (от слова «ассоциация» – в смысле «объединение»). Используются и другие названия подобных сетей: объединенные, состав- ные и т. п.

Отдельные объединяемые сети принято называть «автономными»

сетями.

Поскольку простейшая автономная сеть включает, как минимум, две АС, в принципе любые сети, объединяющие более двух пар абонентов, могут быть названы ассоциативными. При этом любые ассоциативные сети могут выступать в роли автономных сетей при дальнейшем объеди- нении с другими автономными и ассоциативными сетями в новую ассо- циативную сеть более высокого порядка.

Иногда способность сети нормально работать при подключении дополнительного количества сетевых элементов называют «расширяе- мостью». Соответственно, подключение новых АС к автономной сети называется «расширением сети». Часто используется также понятие

«масштабируемость», подчеркивающее способность сети наращивать количество узлов и протяженность линий в очень широких пределах без ухудшения сетевых характеристик.

Если две группы АС образуют два непересекающихся адресных пространства (включая криптографические пространства ключей доступа при использовании средств информационной защиты), то даже при наличии физического контакта между ними и поддержки одинаковых протоколов на всех семи уровнях они будут по отношению друг к другу автономными. Подобное специальное разделение используется для создания VPN (Virtual Private Network) – виртуальных частных сетей.

Объединение двух автономных сетей в одну ассоциативную предполагает образование нового дополнительного адресного пространства или использование адресного пространства одной из объединяемых автономных сетей.

Итак, будем считать, что АС объединяемых автономных сетей «раз- личают» друг друга, «понимают» и «допускают» взаимный обмен ин- формацией. Как же им его реализовать, находясь в разных автономных сетях? Как же все-таки сделать из двух и более автономных сетей одну ассоциативную?

Очевидно, как минимум, нужен какой-то дополнительный погранич- ный сетевой элемент, входящий в обе (или более) объединяемые сети.

Можно обобщенно называть такой сетевой элемент «межсетевым соединителем». В то же время «межсетевой соединитель» объединяе- мых автономных сетей является одновременно «внутрисетевым соедини- телем» вновь образованной ассоциативной сети или автономной сети более высокого ранга. Обычно такие внутри сетевые соединители назы- вают обобщенно коммуникационными устройствами.

Следует отметить, что образование ассоциативных сетей путем объ- единения автономных локальных сетей с помощью межсетевых соедини- телей используется не только для расширения сетей, но и наоборот – для их дробления с сохранением возможности соединения любой пары АС друг с другом (в основном с помощью мостов, коммутаторов и маршру- тизаторов). Главная цель такого дробления – уменьшить количество АС, подключенных непосредственно к общей разделяемой среде передачи каждой автономной LAN, а за счет этого уменьшить нагрузку и, соответ- ственно,задержки в сети.

_{Основные типы коммуникационных устройств}

Название	УУровень ЭМВОС	Назначение
Шлюз (Gateway)	44–7	Устройство (программа) объединения разнородных сетей на пятом, шестом или седьмом (иногда и на четвертом) уровнях ЭМВОС, обеспечивающее обмен данными между сетями, работающими на различных сетевых протоколах.
Маршрутизатор (Router)	33	Устройство (программа) для соединения на сете- вом уровне, как правило, разнородных сетей с раз- личной системой адресов и параметрами пакетов. Основная функция маршрутизатора состоит в вы- боре маршрутов для передачи пакетов.
Коммутатор (Switch)	22 (1)	Устройство (или программа), осуществляющее выбор одного из возможных вариантов направле- ния передачи данных. Описывается протоколами взаимодействия уровня звена данных. Фактически является мостом с количеством входов/выходов больше двух. Иногда (при внешнем управлении) относится к физическому уровню.
Мост (Bridge)	22	Служит для соединения локальных сетей или их частей (сегментов) на уровне звена данных в логи- чески единую сеть с общими сетевыми адресами. Позволяет разгрузить общие разделяемые физиче- ские среды передачи отдельных сетей (частей се- ти), отделив циркулирующие в них информацион- ные потоки от потоков, циркулирующих в других сетях (частях сети). Фактически является коммута- тором с двумя входами/выходами.
Репитер (Repeater)	11	Является устройством, соединяющим две части локальной сети на физическом уровне и осуществ- ляющим компенсацию затухания передаваемого сигнала при условии, что среда передачи до повто- рителя и после одна и та же.
Конвертор (Converter)	11	Представляет собой устройство для преобразова- ния сигналов на физическом уровне при переходе из одной среды в другую (например, из коаксиаль- ного в волоконно-оптический кабель).
Концентратор (Link Builder, Hub)	11	Устройство, позволяющее объединять элементы сети в группы перед общим подключением к мо- ноканалу (общей шине или кольцу). Часто совме- щается с репитером для усиления сигналов.

Существует два принципиально отличающихся способа объединения автономных сетей друг с другом через промежуточную сеть, которые образно можно назвать «вглубь» и «вширь».

1	Название	Ethernet	Token Ring	FDDI	X.25	Frame Relay	TCP/IP	ISDN	ATM
2	Территория	LAN WAN 100 – 2500 м 100 км Без ограничения дальности