TCP/IP Internet

 
Большие масштабы

Таковы на сегодня основные возможности, используемые для проводного подключения к Интернету индивидуальных пользователей, а также малых и средних предприятий. Везде говорилось о подключении к Сети (с большой буквы), неявно подразумевая, что коли уж клиент подключился по хорошему каналу, то дело в шляпе. К сожалению, даже самое хорошее подключение не защитит от сбоев и перегрузок магистральной структуры Интернета. Поэтому будет полезно и любопытно хотя бы очень бегло познакомиться с некоторыми технологиями связи, используемыми на магистральных каналах Интернета. Тем более что, например, технология ATM постепенно придвигается все ближе к пользователям.

ATM

Технология ATM (Asynchronous Transfer Mode) явилась ответом на вызов, брошенный взрывным ростом трафика в Интернете. Оказалось, что маршрутизация IP-пакетов слишком трудоемкая процедура, и она становится узким местом в ядре Всемирной Сети. Главная причина этого состоит в том, что каждый IP-пакет независимо обрабатывается на каждом из транзитных узлов сети, и на каждом программы должны разобрать его заголовок, проверить целостность и, основываясь на адресе назначения, принять решение, куда направить данный конкретный пакет. Кроме того, IP-пакеты имеют переменную длину, а это вызывает дополнительные задержки - пакет нельзя передавать дальше, пока он целиком не получен и не обработан транзитным узлом. Чтобы разгрузить узлы и упростить маршрутизацию трафика и был предложен стандарт ATM. Суть его состоит в том, что любые данные - будь это IP-пакеты или оцифрованный голос телефонного разговора - передаются одинаковыми ячейками, содержащими каждая всего 48 байт данных плюс 5 байтов заголовка. Благодаря тому, что все ячейки имеют одинаковый небольшой размер, значительно ускоряется их обработка в узлах ATM-сети. Кроме того, в узлах не выполняется индивидуальная маршрутизация ячеек. Вместо этого в сети заранее прокладывается маршрут передачи данных (виртуальное соединение), а его номер помещается в заголовок каждой ячейки. Все транзитные узлы заранее определяют, куда направлять ячейки, следующие по данному маршруту, и тем самым маршрутизатор ATM освобождается от трудоемкой операции принятия решения о дальнейшем пути пакета данных. И еще одна безусловная польза от фиксированного размера ячеек - простота разделения канала между многими виртуальными соединениями, требующими разной пропускной способности. Достаточно просто выделить каждому соединению определенную квоту ячеек в общем потоке, и задача обеспечения качества обслуживания будет решена.

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.

На сегодня резервы роста у этих технологий практически исчерпаны. При повышении скорости передачи сигнал начинает заметно размываться, и приходится либо чаще ставить повторители, либо непомерно повышать требования к качеству оптоволокна.

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. Так что если еще несколько лет назад узким местом глобальной сети были именно межконтинентальные линии связи, то теперь прогресс тормозят уже местные сети доступа к сетевой инфраструктуре. Однако и здесь, похоже, уже намечается большой прорыв, причем в направлении, которое всего несколько лет назад еще не казалось перспективным. Речь идет, конечно, о технологиях беспроводного доступа.

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. В чем его суть? Разберем на примере услуг, предоставляемых компанией «НТВ Интернет». Вы покупаете спутниковую тарелку НТВ+ с DVB-картой – специальной платой, устанавливаемой в PCI-слот настольного компьютера. И сразу можете наслаждаться доступом в Интернет на скорости 365 Кбит/с, но... канал будет односторонним. 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.

Конечно, «НТВ Интернет» – не единственная система такого рода. Есть, например, система DirecPC, выпускаемая фирмой Hughes Network System. Она также обеспечивает прием на территории России со скоростью 400 Кбит/с, правда, абонентская плата в этом случае выше и определяется количеством реально переданной информации.

Спутниковые каналы VSAT

Компания «Санкт-Петербургский Телепорт» вводит в действие спутниковую сеть на базе стандарта VSAT (Very Small Aperture Terminal). 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.

В Ленинградской области установлено оборудование центральной станции и система управления сетью, а также другое оборудование спутниковой связи. Все это оборудование обслуживается антенной диаметром 7,3 м. Вся сеть VSAT будет состоять из трех подсетей, а именно: сеть Министерства путей сообщения, сеть северо-западного региона и сеть индивидуальных пользователей. Индивидуальным пользователям станции VSAT (оборудованные антеннами диаметром 2,4 м, а при необходимости и 3,7 м) предоставляются в аренду или в собственность, обеспечиваются также их монтаж и ввод в эксплуатацию. 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. В настоящее время IEEE занимается разработкой стандарта с поддержкой более высоких скоростей передачи.

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. Радиодоступ к Интернет-провайдеру может быть привлекательным для небольших динамичных фирм, поскольку время на организацию кабельного доступа может оказаться сопоставимым со временем работы фирмы на ее нынешней площадке. В то же время, для организации радиодоступа достаточно установить антенну и настроить оборудование, при условии, конечно, прямой видимости антенны провайдера.

А что делать, если прямой видимости нет? В этом случае рассчитывать на высокоскоростное соединение с Интернетом пока не приходится, но, по крайней мере, почту вы просматривать сможете, если воспользуетесь услугами передачи данных от операторов мобильной связи.

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).

На сегодня в России GSM – это лучшее, что можно предложить пользователю, нуждающемуся в мобильном доступе к Интернету. Лучшее, но определенно недостаточное.

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.