Клиент должен обговорить с провайдером не только стоимость услуги и скорость канала, но и интерфейс, по которому будет осуществляться передача данных

Фраза, гласящая, что Internet объединяет континенты, стала расхожей, однако далеко не все знают, с помощью каких именно технологий это делается. Максимальное расстояние, на которое могут без искажений распространяться оптические сигналы по волноводу, составляет около 100 км. Как же тогда связать, например, Америку с Европой по трансатлантическому кабелю?

Для решения таких задач применяются магистральные технологии. Их сейчас существует четыре — три оптоволоконные (IP поверх SDH, ATM и frame relay) и одна беспроводная (спутниковая). Строго говоря, спутниковых технологий также несколько; их особенности — задержки пакетов, стоимость и качество каналов — зависят от используемого спутника.

IP-магистрали нужны не только крупным национальным провайдерам и телефонным операторам, но и небольшим фирмам, которым требуется связать несколько удаленных друг от друга компьютерных сетей, например, офиса, складов и магазинов. Часто бывает необходимо связать между собой филиалы компании, находящиеся в разных городах. Для этого не обязательно строить собственную сеть — можно воспользоваться услугами соответствующих провайдеров, которые помогут в организации каналов. Однако операторы и провайдеры предоставляют лишь физическую основу для создания магистралей — каналы передачи данных или шлюз к Internet. Клиент же должен решить, как из таких каналов создать единую корпоративную сеть, обеспечивающую работоспособность различных бизнес-приложений.

Наземная магистраль

Для построения междугородных и международных магистралей используется кабельная среда, которая допускает применение достаточно большого количества пассивных ретрансляторов. В основном задействуются потоковые технологии (такие как SDH и ATM); в таких случаях не требуется подтверждения принятия сигнала, поэтому наличие ретрансляторов не мешает работе сети.

Наиболее популярная магистральная технология, SDH, является продолжением развития технологии TDM — организации синхронных телефонных каналов с разделением по времени. В качестве активного оборудования в соответствующих сетях применяются мультиплексоры, которые агрегируют несколько синхронных каналов, например E1 (2 Мбит/с), в более высокоскоростные потоки — STM-1 (155 Мбит/с), STM-4 (622 Мбит/с), STM-16 (1,2 Гбит/с) и т. д. В общем потоке отводится гарантированная полоса пропускания под каждый составляющий его низкоскоростной поток. Способ реализации IP поверх SDH определяет то, как именно синхронный цифровой поток делится на IP-пакеты. В то же время ATM и frame relay изначально являются технологиями передачи пакетных данных, и основным квантом информации при их использовании являются пакеты с определенными заголовками. Поток ATM может передаваться как поверх SDH, так и в соответствии с некоторыми другими протоколами физического уровня.

В технологии SDH ресурс линии жестко разделен между несколькими каналами — независимо от того, передается по ним что-то или нет. В то же время в пакетных технологиях часть передаваемой информации является служебной, т. е. не относится к полезной нагрузке. Как следствие, пакетные технологии лучше использовать при малой или средней загрузке каналов TDM. Часто провайдер арендует синхронный канал (обычно — SDH) у телефонного оператора, а уже поверх него пропускает, например, трафик ATM. Такая система передачи данных называется наложенной сетью.

Если же рассматривать небольшие магистральные сети масштаба города, то для их организации можно использовать, скажем, Gigabit Ethernet, позволяющую разносить узлы сети на расстояние до нескольких десятков километров. С помощью этой технологии, к примеру, объединены все точки доступа к узлу межсетевого обмена информацией MSK-IX. Однако коммерческих магистралей, базирующихся на технологии Gigabit Ethernet, пока очень мало.

Космическая магистраль

Спутниковой технологии передачи данных присущи такие особенности, которые снижают ее «потребительскую ценность» при организации магистралей. Основная из них — значительная величина задержки пакетов: время физического распространения сигнала с Земли до спутника и обратно превышает 500 мс. Такая задержка влияет на работу приложений, использующих обмен небольшими пакетами (базовый протокол — telnet или UDP). Да и TCP-соединение оперирует пакетами малой длины, служащими для синхронизации сеансовой информации и подтверждения приема. В результате спутниковая магистраль может задерживать TCP-сеансы, что неблагоприятно сказывается на работе сетей с высокой пропускной способностью. Для преодоления этих проблем разработчики спутникового оборудования создали специальные решения, позволяющие снизить задержку TCP-сеансов.

Развитие спутниковых технологий идет по пути увеличения скорости и надежности соединения, а также снижения его себестоимости. В частности, компания Hughes планирует запуск спутников, поддерживающих скорости передачи до нескольких гигабит в секунду. Спутники будут иметь по нескольку узконаправленных лучей, позволяющих эффективно разделять ресурсы транспондера, а значит, удешевлять каждое отдельное соединение. Хотя спутниковые услуги рассчитаны на частных и небольших корпоративных пользователей, в России они вполне успешно применяются и на магистральном уровне.

В ряде регионов (в частности, там, где проводные технологии просто недоступны) спутниковые технологии обеспечивают единственный способ построения IP-магистралей. Кроме того, спутниковые каналы могут использоваться совместно с проводными в качестве резервных на случай разрыва кабеля.

Весомым аргументом в пользу внедрения другого класса спутниковых решений — на базе однонаправленной передачи данных — является наличие в России дисбаланса в географическом распределении Internet-ресурсов. Общеизвестно, что регионы получают больше информации, чем отправляют сами. Во всем мире однонаправленная транспортировка данных предназначена для нужд частного пользователя, поэтому оборудование для нее достаточно дешево, а производителей много. Благодаря применению дополнительного высокоскоростного канала передачи данных из Москвы региональный провайдер способен сбалансировать нагрузку на наземные линии.

Если же сравнивать спутниковую магистраль с наземной, то можно отметить: в первом случае аварии случаются в основном из-за сбоев электроники, а во втором — из-за физического разрыва кабелей. Таким образом, уровень надежности спутникового канала зависит от электроники спутника и приемопередающей станции. Увеличения надежности наземной линии можно достигнуть только с помощью дублирования кабелей, причем резервный кабель рекомендуется прокладывать отдельно от основного. Естественно, стоимость надежной наземной системы резко возрастает, поэтому часто применяется сочетание наземного (основного) и спутникового (резервного) каналов.

Владельцы магистралей

Магистрали IP, как правило, строятся поверх телефонных магистралей. Основным их владельцем в России является «Ростелеком», у которого есть оптоволоконные каналы по всей стране и выход за рубеж. Кроме него междугородными каналами также владеют Sonera (из Москвы в Финляндию) и «ТрансТелеком» (вдоль железнодорожных линий). Сейчас появился проект компании Euro-Asian Network (EAN), которая совместно с РАО ЕЭС собирается связать Европу с Японией, Китаем и другими азиатскими странами, прокладывая оптоволокно по опорам линий электропередач. Оптику намечено вплести в громоотводный кабель, который есть на всех ЛЭП.

Первый участок сети свяжет Стокгольм и Москву через Санкт-Петербург; его запуск должен состояться осенью этого года. Второй также прокладывается между Москвой и Стокгольмом, но уже через Ригу. В восточном направлении магистраль протянется на восток до Токио (через Хабаровск).

Владельцев IP-магистралей в России можно разделить на три группы — государственные, ведомственные и коммерческие. Крупнейшим представителем первой группы является «Ростелеком», который построил поверх своих каналов сеть передачи данных. В государственной собственности находятся также научно-образовательные сети, и наиболее крупная из них — RBNet, которую местные образовательные учреждения используют для объединения между собой и подключения к Internet. Участникам Межведомственной программы создания Национальной сети компьютерных телекоммуникаций для науки и высшей школы «Ростелеком» предоставляет определенные скидки на аренду междугородных каналов.

Ведомственные сети передачи данных строились в целях решения задач технологической связи, но теоретически их можно задействовать для предоставления услуг. Скажем, «ТрансТелеком» предоставляет cвоим клиентам услуги передачи данных, а следовательно, это типичный коммерческий провайдер.

Для зарубежных коммерческих операторов, действующих в России, подключение к Internet — не более чем дополнительный сервис, который они обеспечивают наряду с другими телекоммуникационными услугами. Примерами таких операторов могут служить Sonera, Telia и Global One. Российские же владельцы IP-магистралей строят свои сети на базе арендованных у «Ростелекома» каналов, развивая при этом городскую и областную инфраструктуру, и из услуг предоставляют только доступ к Internet. Следует отметить, что международные операторы, в отличие от небольших провайдеров, предлагают клиентам достаточно дорогие интерфейсы, такие как E1 или ATM. В таких случаях маршрутизаторы, применяемые для подключения к оператору, стоят дороже обычных Ethernet-адаптеров, хотя скорость передачи данных тех и других может быть одинаковой. Поэтому клиент должен обговорить с провайдером не только стоимость услуги и скорость канала передачи данных, но и интерфейс, по которому будет осуществляться транспортировка информации.

Построй магистраль сам

Если компании необходимо построить собственную магистраль, то она может купить «темное волокно» и выбрать практически любую технологию передачи данных (вплоть до WDM, обеспечивающей скорость до 50 Тбит/с). Однако такие линии продаются редко, стоят дорого, а кроме того, кабель нужно дополнить соответствующим каналообразующим оборудованием. Эту работу обычно проделывают телефонные операторы, у которых можно купить каналы «точка-точка» необходимой емкости. По ним допускается транспортировать любую информацию — данные IP, телефонные сигналы, ATM-потоки и др. Они тоже стоят достаточно дорого, и требуют использования дорогих синхронных интерфейсов.

Как уже было сказано, сеть SDH становится более эффективной по мере увеличения числа клиентов, поэтому после прокладки нового оптического кабеля оператор вначале назначает невысокие цены, чтобы набрать необходимое количество пользователей. Когда их становится достаточно, стоимость соединений нередко поднимается. Однако в это время новый канал может появиться у другого оператора, и история повторится. Таким образом, стоимость междугородных и международных каналов постоянно меняется в зависимости от внедрения в эксплуатацию новых каналов.

Альтернативой приобретения телефонных линий является получение доступа к каналу передачи данных, работающему по технологии ATM или frame relay. В первом случае минимальная скорость подключения составляет 155 Мбит/с (уровень STM-1). При этом оператор гарантирует минимальную скорость физического соединения между двумя точками, а реальная скорость работы приложений зависит от загруженности линии. В технологии frame relay предусмотрено ограничение максимальной скорости передачи по каналу, то есть услуга предоставления линии frame relay 16/128 Кбит/с означает, что гарантированная скорость подключения составит 16 Кбит/с, а максимально возможная (при полностью свободном канале) — 128 кбит/с. Аналогичные услуги предоставляют и спутниковые операторы.

Для передачи данных между двумя и более точками можно задействовать Internet, для чего достаточно в каждой из этих точек установить шлюзы к Сети. Однако при использовании Internet в качестве магистрали провайдер гарантирует только скорость подключения к своей подсети, а какова будет реальная скорость передачи данных на всем участке «точка-точка», остается неизвестным. Стоимость такого подключения является наиболее низкой, но качество связи вполне ей соответствует. Увеличение скорости подключения к сети провайдера может привести к неожиданным эффектам. Например, если внутренняя магистраль провайдера перегружена, то при подключении к одному и тому же провайдеру на скорости 7 Мбит/с по технологии ADSL в двух точках города эффективная скорость передачи данных может составить всего несколько сотен килобит в секунду.

Магистрали будущего

Основное направление развития магистральных технологий передачи данных — увеличение пропускной способности каналов. Главная проблема заключается не столько в физической организации соединения, сколько в его обслуживании. Уже сейчас есть опытные зоны, в которых скорость передачи данных по оптоволокну может достигать нескольких терабит в секунду, однако такие потоки информации нужно уметь обрабатывать. Однако пока еще не существует маршрутизаторов, поддерживающих подобные скорости. Поэтому развитие телекоммуникаций тесно связано с развитием процессорной элементной базы и методов оптимизации обработки пакетных данных (логики маршрутизации).

Вообще же потребность в высокоскоростных магистральных технологиях растет непрерывно, и очень скоро могут оказаться востребованными и скорости в несколько терабит в секунду. В России, не избалованной высокоскоростными каналами, есть широкое поле для внедрения подобных новшеств. Очень возможно, что уже через некоторое время ситуация с магистралями сильно изменится, поскольку многие компании поняли перспективность бизнеса на телекоммуникационных магистралях. А появление серьезной конкуренции приведет и к уменьшению стоимости связи.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями