2.6. Перспективы развития кабельных систем
Вопросы построения физической инфраструктуры сети, а именно кабельной системы, без всякого сомнения также могут быть отнесены к стратегическим моментам создания сети. Являясь фундаментом сети, кабельная система в конечном счете определяет предельно возможную пропускную способность, предоставляемую в распоряжение приложений. Не менее важной характеристикой сети является отказоустойчивость. Согласно зарубежным исследованиям (журнал LANTechnologies), 70% времени простоев обусловлено проблемами, возникшими вследствие низкого качества применяемых кабельных систем. Правильное проектирование кабельной системы является необходимым условием не только для достижения необходимой производительности и надежности сети, но и для обеспечения ее гибкости, способности к развитию. На самых первых этапах внедрения какого-либо новшества в сети руководитель проекта должен убедиться, допускает ли кабельная система подобные изменения.
Вот почему так важно правильно построить фундамент сети - кабельную систему. Задача создания эффективной кабельной системы все чаще решается путем использования структурированной кабельной системы. Структурированная кабельная система (StructuredCablingSystem, SCS) - это набор коммутационных элементов (кабелей, разъемов, коннекторов, кроссовых панелей и шкафов), а также методика их совместного использования, которая позволяет создавать регулярные, легко расширяемые структуры связей в вычислительных сетях. Если внутри здания или в пределах комплекса зданий установлена структурированная кабельная система, то путем перекоммутации кабелей в специальных кроссовых секциях и шкафах можно гибко и без больших дополнительных затрат приспосабливаться в течение 5 - 10 лет к изменяющейся структуре сети и появляющимся новым протоколам.
Кабельная система такого типа должна обладать некоторой долей избыточности. Так, в каждой комнате здания должно быть разведено достаточное количество оконечных розеток, к которым подключаются сетевые адаптеры компьютеров, даже если в настоящее время в таком количестве розеток и нет необходимости. Эти ненужные розетки могут никуда не подключаться, но быть подведенными к ближайшему кроссовому шкафу, чтобы подключиться к новому концентратору, когда это станет необходимо. Начальная избыточность структурированной кабельной системы окупится достаточно быстро, так как стоимость наращивания кабелей и розеток в действующей кабельной системе всегда выше, чем их установка в период установки всей кабельной системы. К избыточности приводит также желание получить ясную структуру кабельной системы, так как здесь иногда приходится жертвовать элегантным, но отклоняющимся от общей схемы решением, в пользу избыточного, но единообразного решения.
Преимущества структурированной кабельной системы:
•
Универсальность. Структурированная кабельная система при продуманной организации может стать единой средой для передачи компьютерных данных в локальной вычислительной сети, организации локальной телефонной сети, передачи видеоинформации и даже передачи сигналов от датчиков пожарной 78
безопасности или охранных систем. Это позволяет автоматизировать многие процессы по контролю, мониторингу и управлению хозяйственными службами и системами жизнеобеспечения.
•
Увеличение срока службы. Срок морального старения хорошо структурированной кабельной системы может составлять 8-10 лет.
•
Уменьшение стоимости добавления новых пользователей и изменения их мест размещения. Стоимость кабельной системы в основном определяется не стоимостью кабеля, а стоимостью работ по его прокладке (затраты на выполнение работ по инсталляции кабельной системы зачастую в 2-3 раза превосходят стоимость материалов и оборудования). Поэтому более выгодно провести однократную работу по прокладке кабеля, возможно с большим запасом по длине, чем несколько раз выполнять прокладку, наращивая длину кабеля. Это помогает быстро и дешево изменять структуру кабельной системы при перемещениях персонала или смене приложений.
•
Возможность легкого расширения сети. Структурированная кабельная система является модульной, поэтому ее легко наращивать, что позволяет легко и ценой малых затрат переходить на более совершенное оборудование, удовлетворяющее растущим требованиям к системам коммуникаций.
•
Обеспечение более эффективного обслуживания. Структурированная кабельная система облегчает обслуживание и поиск неисправностей по сравнению с шинной кабельной си- стемой.
•
Надежность. Структурированная кабельная система имеет повышенную надежность поскольку обычно производство всех ее компонентов и техническое сопровождение осуществляется одной фирмой-производителем.
Большинство стандартных сетевых технологий, как старых (Ethernet, TokenRing, FDDI), так и новых (FastEthernet, 100VG-AnyLAN, ATM), использует три основных типа кабелей - неэкранированную витую пару (UTP), экранированную витую пару (STP) и многомодовый оптоволоконный кабель. В состав любой кабельной системы входят кабели различных типов, каждый из которых имеет свою область или области назначения.
Для определения областей назначения того или иного типа кабеля полезно выделять в кабельной системе отдельные подсистемы. В типичную иерархическую структурированную кабельную систему входят горизонтальные и вертикальные подсистемы, а также подсистема кампуса. Горизонтальные подсистемы работают в пределах отдела и соединяют кроссовый шкаф этажа с розетками пользователей. Подсистемы этого типа соответствуют этажам здания. Вертикальные подсистемы работают внутри здания, соединяют кроссовые шкафы каждого этажа с центральной аппаратной здания. Кампусовская система, работающая в пределах территории между зданиями, соединяет несколько зданий с главной аппаратной всего кампуса. Эта часть кабельной системы обычно называется backbone (или магистралью).
Помимо технических характеристик при выборе кабеля нужно учитывать, какая кабельная система уже установлена на вашем предприятии, и какие тенденции и перспективы существуют на рынке в данный момент.
В России СКС нашли коммерческое применение сравнительно недавно - в начале 90-х годов в результате рыночных реформ и появления частного бизнеса. До этого локальные сети и учрежденческие АТС, как правило, были не интегрированы друг с другом.
Хотя в настоящее время наибольшее число инсталляций СКС осуществляются в мелких локальных сетях (с числом ПК от 10 до 20), многие крупные предприятия, учреждения и 79
банки в последние годы также проявляют заинтересованность в установке у себя структурированных кабельных систем. Благодаря отсутствию унаследованного оборудования, в России, как правило, используются самые современные системы от ведущих производителей. Наибольшая доля рынка принадлежит таким известным западным маркам, как LucentTechnologies, BICCBrand-Rex, MOD-TAP, Alcatel, Siemens, AMP, IBM, а также российским маркам, как "АйТи".
Среди российских компаний-системных интеграторов, способных реализовать крупные проекты кабельных систем, специалисты отмечают IBS, "АйТи", "Черус", "Демос", R-Style, "Ланит", LVC, "Крок", "Руслан". Они располагают отделами, специализирующимися по локальным сетям, структурированным кабельным системам и голосовой связи.
Основная доля рынка СКС принадлежит LucentTechnologies. Около 73% установленных систем используют проводку UTP.
Решения на основе экранированного кабеля связываются главным образом с системами TokenRing, но все большее число заказчиков в России предпочитает использовать эти кабели и в других сетях передачи данных. Коаксиальный кабель для горизонтальной проводки пользовался популярностью 2 года назад, но в последнее время он был вытеснен кабелями с витыми парами.
В последние два года существенные изменения произошли и в распределении рынка между кабелями разных категорий. Доля кабелей Категории 3 уменьшилась с двух третьих в 1994 до 37% в 1996 году.
Согласно прогнозам, весь рынок кабелей для передачи данных будет расти на 14,7% ежегодно, и в 2001 году его объем составит 29,9 млн. долларов. Наиболее быстрые темпы роста ожидаются на рынке STP - 33,6% ежегодно в денежном исчислении, далее следуют оптические кабели и UTP - 22,1% и 16,2% соответственно. Доля коаксиального кабеля будет неуклонно снижаться.
Сегодня в мире существуют три весьма сходных между собой стандарта на кабельные системы для ЛВС:
1.
американский стандарт TIA/EIA 568A;
2.
международный стандарт ISO/IEC 11801;
3.
европейский стандарт EN50173.
Все эти стандарты кабельных систем определяет основные параметры неэкранированной витой пары UTP, экранированной витой пары STP и волоконно-оптического кабеля, то есть тех видов кабелей, которые покрывают все разнообразие физических уровней современных стандартов для локальных сетей.
Необходимо отметить, что стандарт EIA/TIA 568A относится только к сетевому кабелю. Но реальные системы, помимо кабеля, содержат также коннекторы, розетки, распределительные панели и др., т.е. все, что в совокупности составляет понятие кабельной системы. Использование только кабеля типа 5 не гарантирует создание кабельной системы этой категории. Все составные части кабельной системы также должны удовлетворять требованиям соответствующей категории, то есть работать без ухудшения электрических параметров передаваемых сигналов в заданных частотах.
80
Важное значение имеет также технология инсталляции всех компонентов системы, нарушение которой приведет к снижению категории.
К числу наиболее распространенных стандартизованных структурированных кабельных систем относятся кабельная система CablingSystem, разработанная компанией IBM, кабельные системы PremisesDistributedSystem и SYSTIMAX, разработанные AT&T, а также кабельная система OPENDECсonnect корпорации DigitalEquipment. Различные производители дают своим кабельным системам различные названия, но общие принципы их организации остаются одинаковыми.
Наряду с кабельными системами, соответствующими этим стандартам, в настоящее время имеется ряд проектов новых широкополосных кабелей, например, медных кабелей категории 6. Появились сообщения о гарантированных скоростях передачи данных 350 и 622 Мб/с обеспечиваемых новыми продуктами. Но стандартов на новые широкополосные кабели пока не существует. Специалисты высказывают большие сомнения в рыночном успехе этого проекта: во-первых, проблема совместимости с огромным числом уже установленных кабельных систем категорий 3 и 5, во-вторых, высокая стоимость, сравнимая со стоимостью сетей на основе волоконно-оптического кабеля, в-третьих, необходимость надежного заземления, которую не всегда просто реализовать.
Еще далеко не исчерпаны возможности кабельных систем категории 5. Вполне вероятно, они смогут поддерживать и сети GigabitEthernet. Если же говорить о высокоскоростных сетях (ATM и GigabitEthernet на скоростях 622 и 1000 Мбит/с соответственно), то для их реализации хорошо подходит волоконно-оптический кабель.
Поэтому, если вы думаете над тем, как улучшить работу кабельной системы, то естественным решением является ее модернизация путем прокладки горизонтального кабеля (проводки на этажах) категории 5, а в качестве магистрали оптического кабеля. В любом случае необходимо получить гарантию на кабельную систему и предусмотреть возможность последующей ее модернизации в будущем.
3. Главные тенденции развития глобальных сетей передачи данных
Глобальные сети, которые также называют территориальными, служат для того, чтобы предоставлять свои сервисы большому количеству конечных абонентов, разбросанных по большой территории - в пределах области, региона, страны, континента или всего земного шара. Ввиду большой протяженности каналов связи построение глобальной сети требует колоссальных затрат, в которые входит стоимость кабелей и работ по их прокладке, затраты на коммутационное оборудование и промежуточную усилительную аппаратуру, обеспечивающую необходимую полосу пропускания канала, а также эксплуатационные затраты на постоянное поддержание в работоспособном состоянии разбросанной по большой территории аппаратуры сети.
Глобальные сети обычно создаются крупными телекоммуникационными компаниями для оказания платных услуг абонентам. Такие сети называются публичными или общественными сетями. Гораздо реже глобальная сеть полностью создается какой-нибудь крупной корпорацией (такой, например, как DigitalEquipment) для своих внутренних нужд. В этом случае сеть называется частной. Очень часто встречается и промежуточный вариант - корпоративная сеть пользуется услугами или оборудованием общественной глобальной сети, но дополняет эти услуги или оборудование своими собственными.
81
Наиболее типичным примером здесь является аренда каналов связи, на основе которых создаются собственные территориальные сети.
Высокая стоимость территориальных сетей приводит еще и к тому, что для оправдания затрат предприятие стремится в рамках одной сети совместить многообразные сервисы: передачу пакетов локальных сетей, передачу пакетов миникомпьютеров и мейнфреймов, обмен факсами, передачу трафика офисных АТС и выход в городские, междугородние и международные телефонные сети, обмен видеоизображениями для организации видеоконференций, передачу трафика кассовых аппаратов, банкоматов и т.д. и.т.п. Набор сервисов глобальной сети, который может потребоваться предприятию для связи двух своих отделений,
Большинство территориальных сетей в настоящее время предоставляет только часть этих сервисов. Реже всего встречается совмещение услуг по качественной передаче компьютерного трафика и речи, хотя в таких сетях как ISDN или ATM ставится эта задача. С этим обстоятельством связано деление территориальных сетей на два класса - сети передачи данных (имеются в виду компьютерные данные) и телефонные сети. И, хотя сети каждого класса иногда и оказывают услуги по передаче несвойственного им трафика, эти услуги являются, как правило, факультативными и выполняются с невысоким качеством. Пример - передача телефонного трафика по сети Internet.
Самая главная ее особенность состоит в том, что это сеть с коммутацией пакетов. Типичная телефонная сеть будет иметь такую же структуру, но это будет сеть с коммутацией каналов. И это правильно. Опыт и многочисленные исследования показали, что для пульсирующего компьютерного трафика метод коммутации пакетов дает наилучшие результаты по показателю наибольшей общей производительности сети при удовлетворительном качестве. В то же время для постоянного трафика, который образуется при передаче голоса или изображения, способ коммутации каналов приводит к наилучшим результатам по производительности при удовлетворительном качестве.
Пока единственной технологией, которая попыталась достичь компромисса между двумя видами трафика, не отдавая явного преимущества одному из них, является АТМ. Тем не менее разветвленная инфраструктура цифровых телефонных сетей, существующая в большинстве развитых стран мира (хотя бы на магистрали) вполне устраивает и 82
пользователей и провайдеров, поэтому появляющиеся сети АТМ переносят сегодня в основном компьютерный трафик.
Если суммировать мнения, высказываемые различными специалистами, то приходится сделать не очень утешительный вывод - общая тенденция к сближению телефонных и компьютерных сетей наблюдается, но перелома в ситуации пока нет, и большинство территориальных сетей переносит подавляющую долю либо первого, либо второго типа трафика. Сети X.25 переносят почти исключительно компьютерные данные, сети framerelay и ATM переносят больше голосового трафика, чем Х.25, так как обладают гораздо более высокими скоростями и вносят меньшие задержки, но все равно доля голосового трафика в них очень мала. В телефонных же сетях - как аналоговых, так и ISDN, в последнее время доля компьютерного трафика растет, но это низкоскоростной трафик удаленных пользователей, которым не остается пока ничего иного, как пользоваться всепроникающими услугами телефонии. Магистральный трафик компьютерных сетей телефонными сетями почти не переносится, а проходит в основном через компьютерные сети.
Стратегически важные для глобальных сетей решения разделены в этом курсе на три части. В данном разделе рассматриваются решения, предназначенные для создания магистралей территориальных сетей. Следующий раздел посвящен проблемам периферии глобальной сети - системам удаленного доступа отдельных пользователей и небольших сетей к центральной локальной сети предприятия. И в отдельный раздел вынесены решения, основанные на использовании транспортных услуг Internet.
83
3.1. Обзор перспективных технологий глобальных сетей и сервисов
3.1.1. Технология SONET/SDH - основа для построения высокоскоростных масштабируемых глобальный сетей
3.1.1.1. Особенности технологии SONET/SDH
Выделенные каналы "точка - точка" - это строительный каркас любой сети, как с коммутацией пакетов, так и с коммутацией каналов. Независимо от типа сети коммуникационное оборудование нужно связать каналом, передающим поток бит с требуемой скоростью.
Однако, прокладывать кабель, который жестко, физически соединяет все возможные точки коммутации, невыгодно. Сегодня нужно соединить одну аппаратуру, завтра другую, а послезавтра третью. Прокладка кабеля - дорогое удовольствие, поэтому уже достаточно давно найдено решение, которое упрощает задачу создания первичной структуры каналов связи, с помощью которой оператор сети (а не абонент, как в сетях с коммутацией каналов) может гибко менять конфигурацию соединений между абонентами сети.
Таким решением являются первичные сети коммутаторов цифровых каналов T1/E1 и T3/E3. Эти сети могут создать долговременное соединение между любыми двумя абонентами, подключенными к мультиплексорам сети. Для этого оператор сети должен с помощью соответствующей системы управления запрограммировать коммутаторы сети, которые могут направлять элементарные цифровые потоки данных, имеющие скорость 64 Кб/c, на другие коммутаторы или в канал подключения конечного абонента
Первичные сети этого типа могут образовывать каналы с иерархией скоростей:
64 Кб/с - 1.544 Мб/с (T1) - 45 Мб/с (T3) в Америке и
64 Кб/с - 2.048 Мб/с (E1) - 34 Мб/с (E3) в Европе.
84
На базе сетей плезиохронной иерархии можно строить сети более высокого уровня, например, сети с коммутацией пакетов. Так, долгое время магистраль Internet в Америке работала на основе каналов T3 со скоростью 45 Мб/с. Эти же каналы можно использовать для построения цифровой телефонной сети.
Иерархия скоростей - очень удобная вещь, так как позволяет выбирать скорость канала, близкую к требуемой. Для доступа мелких абонентов можно использовать каналы 64 Кб/c, доступ более крупных абонентов организовать по каналам E1, а магистраль сети строить на каналах E3.
Однако, технология плезиохронной иерархии обладает рядом ограничений и недостатков. Поэтому сегодня наиболее перспективной для построения первичной сети является технология синхронной цифровой иерархии, стандартизованная ANSI под названием SONET (SynchronousOpticalNETwork). Очень близкий к SONET стандарт ITU-T имеет название SDH (SynchronousDigitalHierarchy, SDH). Далее, для простоты, будет упоминаться только технология SDH, но все это в равной степени относится и к технологии SONET.
85
Технология SDH улучшает технологию плезиохронной цифровой иерархии во многих отношениях:
•
Расширение иерархии скоростей в гигабитный диапазон. Начальная скорость сетей SDH - 155 Мб/с (SONET - 51.5 Мб/c). Эта скорость соответствует спецификации STM-1, а остальные скорости сетей SDH кратны скорости STM-1. Сегодня стандартизованы скорости STM-4 - 622 Мб/с и STM-16 - 2.48 Мб/c. Основной вид носителя сетей SDH - оптоволокно, в территориальных сетях в основном - одномодовое.
•
Гибкая система мультиплексирования низкоскоростных потоков в высокоскоростной. Технология SDH обратно совместима с плезиохронной технологией и может передавать элементарные потоки 64 Кб/c, а также потоки E1 и E3 в своих высокоскоростных каналах, причем для их выделения и коммутации не требуется полного расщепления высокоскоростного канала на его элементарные составляющие. Каналы 64 Кб/c и каналы E1 часто используются как каналы доступа к сетям SDH.
•
Отказоустойчивость на уровне технологии. Отказоустойчивая конфигурация строится на основе двойных оптоволоконных колец
Кадр данных SDH несет значительную долю служебной информации - на каждые 270 байтов пользовательских данных приходится 9 байтов служебной информации. При обрыве двойного кольца за счет циркуляции служебной информации коммутаторы и мультиплексоры SDH очень быстро обнаруживают этот факт и "сворачивают" оставшиеся части колец в одинарное кольцо. Похожий способ применяется в сетях FDDI.
86
Централизованное управление коммутацией и мультиплексированием. Служебная информация протокола позволяет централизовано и дистанционно прокладывать каналы в сети SDH, а также собирать подробную статистику о работе сети. Существуют мощные системы управления сетями SDH, позволяющие прокладывать новые каналы простым перемещением мыши по графической схеме сети.
Сети SDH и сети плезиохронной цифровой иерархии очень широко используются для построения как публичных сетей, так и корпоративных сетей. Особенно популярен этот вид сервиса в США, где большинство крупных корпоративных сетей построено на базе выделенных цифровых каналов. Эти каналы непосредственно соединяют маршрутизаторы, размещаемые на границе локальных сетей отделений корпорации.
При аренде выделенного канала сетевой интегратор всегда уверен, что между локальными сетями существует канал вполне определенной пропускной способности. Это положительная черта аренды выделенных каналов. Однако, при относительно небольшом количестве объединяемых локальных сетей пропускная способность выделенных каналов никогда не используется на 100% и это недостаток монопольного владения каналом - предприятие всегда платит не за ту пропускную способность, которая на самом деле используется. В связи с этим обстоятельством в последнее время все большую популярность приобретает сервис сетей framerelay, в которых несколько предприятий разделяют каналы.
На основе первичной сети SDH можно строить сети с коммутацией пакетов например, frame или ATM, или же сети с коммутацией каналов, например, ISDN. Технология АТМ облегчила эту задачу, приняв стандарты SDH в качестве основного варианта физического уровня. Поэтому, при существовании инфраструктуры SDH для образования сети АТМ достаточно соединить АТМ-коммутаторы жестко сконфигурированными в сети SDH каналами.
|