Функции и обобщенная структура глобальной сети

Так как конечные узлы глобальной сети должны передавать данные по каналу 
связи определенного стандарта, то каждое устройство типа DTE требуется оснастить устройством типа DCE (Data Circuit terminating Equipment), которое обеспечивает необходимый протокол физического уровня данного канала. В зависимости 
от типа канала для связи с каналами глобальных сетей используются ВСЕ трех 
основных типов: модемы для работы по выделенным и коммутируемым аналоговым каналам, устройства DSU/CSU для работы по цифровым выделенным каналам сетей технологии TDM и терминальные адаптеры (ТА) для работы по цифровым 
каналам сетей ISDN. Устройства DTE и DCE обобщенно называют оборудованием, 
размещаемым на территории абонента глобальной сети — Customer Premises 
Equipment, CPE.

Если предприятие не строит свою территориальную сеть, а пользуется услугами общественной, то внутренняя структура этой сети его не интересует. Для абонента общественной сети главное — это предоставляемые сетью услуги и четкое 
определение интерфейса взаимодействия с сетью, чтобы его оконечное оборудование и программное обеспечение корректно сопрягались с соответствующим оборудованием и программным обеспечением общественной сети.

Поэтому в глобальной сети обычно строго описан и стандартизован интерфейс 
"пользователь-сеть" (User-to-Network Interface, UNI). Это необходимо для того, чтобы 
пользователи могли без проблем подключаться к сети с помощью коммуникационного оборудования любого производителя, который соблюдает стандарт UNI данной технологии (например, Х.25).

Протоколы взаимодействия коммутаторов внутри глобальной сети, называемые интерфейсом "сеть-сеть" стандартизуются не всегда. Считается, что организация, создающая глобальную сеть, должна иметь 
свободу действий, чтобы самостоятельно решать, как должны взаимодействовать 
внутренние узлы сети между собой.

В связи с этим внутренний интерфейс, в случае его стандартизации, носит название «сеть-сеть», а не «коммутатор-коммутатор», подчеркивая тот факт, что он должен использоваться в основном при 
взаимодействии двух территориальных сетей различных операторов. Тем не менее 
если стандарт NNI принимается, то в соответствии с ним обычно организуется 
взаимодействие всех коммутаторов сети, а не только пограничных.

1.4 Интерфейсы DTE-DCE

Для подключения устройств DCE к аппаратуре, вырабатывающей данные для глобальной сети, то есть к устройствам DTE, существует несколько стандартных интерфейсов, которые представляют собой стандарты физического уровня. К этим 
стандартам относятся стандарты серии V CCITT, а также стандарты EIA серии RS 
(Recomended Standards). Две линии стандартов во многом дублируют одни и те же 
спецификации, но с некоторыми вариациями. Данные интерфейсы позволяют передавать данные со скоростями от 300 бит/с до нескольких мегабит в секунду на 
небольшие расстояния (15-20 м), достаточные для удобного размещения, например, маршрутизатора и модема.

Интерфейс RS-232C/V.24 является наиболее популярным низкоскоростным 
интерфейсом. Первоначально он был разработан для передачи данных между компьютером и модемом со скоростью не выше 9600 бит/с на расстояние до 15 метров. 
Позднее практические реализации этого интерфейса стали работать и на более высоких скоростях — до 115 200 бит/с. Интерфейс поддерживает как асинхронный, так и синхронный режим работы. Особую популярность этот интерфейс получил после его реализации в персональных компьютерах (его поддерживают 
СОМ-порты), где он работает, как правило, только в асинхронном режиме и позволяет подключить к компьютеру не только коммуникационное устройство (такое, 
как модем), но и многие другие периферийные устройства — мышь, графопостроитель и т. д. 

Для обозначения сигнальных цепей используется нумерация CCITT, которая 
получила название «серия 100». Существуют также двухбуквенные обозначения 
EIA, которые на рисунке не показаны. В интерфейсе реализован биполярный потенциальный код (+V, -V) на линиях 
между DTE и DCE. Обычно используется довольно высокий уровень сигнала: 
12 или 15 В, чтобы более надежно распознавать сигнал на фоне шума.

При асинхронной передаче данных синхронизирующая информация содержится в самих кодах данных, поэтому сигналы синхронизации TxClk и RxClk отсутствуют. При синхронной передаче данных модем (DCE) передает на компьютер 
(DTE) сигналы синхронизации, без которых компьютер не может правильно интерпретировать потенциальный код, поступающий от модема по линии RxD. В случае когда используется код с несколькими состояниями (например, QAM), то один 
тактовый сигнал соответствует нескольким битам информации.

Нуль-модемный интерфейс характерен для прямой связи компьютеров на небольшом расстоянии с помощью интерфейса RS-232C/V 24. В этом случае необходимо применить специальный нуль-модемный кабель, так как каждый компьютер 
будет ожидать приема данных по линии RxD, что в случае применения модема 
будет корректно, но в случае прямого соединения компьютеров — нет. Кроме того, нуль-модемный кабель должен имитировать процесс соединения и разрыва через 
модемы, в котором используется несколько линий (RI, СВ и т. д.). Поэтому для 
нормальной работы двух непосредственно соединенных компьютеров нуль-модемный кабель должен выполнять следующие соединения:

 
• RI-1+DSR-1 - DTR-2; 
 
• DTR-1 - RI-2+DSR-2; 
 
• CD-1 - CTS-2+RTS-2; 
 
• CTS-1+RTS-1 - CD-2; 
 
• RxD-1 - TxD-2; . 
 
• TxD-1 - RxD-2; 
 
• SIG-l-SIG-1; 
 
• SHG-l-SHG-2. 

Знак «+» обозначает соединение соответствующих контактов на одной стороне 
кабеля. Иногда при изготовлении нуль-модемного кабеля ограничиваются только перекрестным соединением линий приемника RxD и передатчика TxD, что для некоторого программного обеспечения бывает достаточно, но в общем случае может привести 
к некорректной работе программ, рассчитанных на реальные модемы.

Интерфейс RS-449/V. 10/V. 11 поддерживает более высокую скорость обмена 
данными и большую удаленность DCE от DTE. Этот интерфейс имеет две отдельные спецификации электрических сигналов. Спецификация RS-423/V.10 (аналогичные параметры имеет спецификация Х.26) поддерживает скорость обмена 
до 100 000 бит/с на расстоянии до 10 ми скорость до 10 000 бит/с на расстоянии 
до 100 м. Спецификация RS-422/V.11(X.27) поддерживает скорость до 10 Мбит/с на расстоянии до 10 м и скорость до 1 Мбит/с на расстоянии до 100 м. Как и 
RS-232C, интерфейс RS-449 поддерживает асинхронный и синхронный режимы 
обмена между DTE и DCE. Для соединения используется 37-контактный разъем.

Интерфейс V.35 был разработан для подключения синхронных модемов. Он 
обеспечивает только синхронный режим обмена между DTE и DCE на скорости 
до 168 Кбит/с. Для синхронизации обмена используются специальные тактирующие линии. Максимальное расстояние между DTE и DCE не превышает 15м, как 
и в интерфейсе RS-232C.

Интерфейс Х.21 разработан для синхронного обмена данными между DTE и 
DCE в сетях с коммутацией пакетов Х.25. Это достаточно сложный интерфейс, 
который поддерживает процедуры установления соединения в сетях с коммутацией пакетов и каналов. Интерфейс был рассчитан на цифровые DCE. Для поддержки синхронных модемов была разработана версия интерфейса Х.21 bis, которая 
имеет несколько вариантов спецификации электрических сигналов: RS-232C, V.10, 
V. Ни V.35.

Интерфейс «токовая петля 20 мА» используется для увеличения расстояния 
между DTE и DCE. Сигналом является не потенциал, а ток величиной 20 мА, 
протекающий в замкнутом контуре передатчика и приемника. Дуплексный обмен 
реализован на двух токовых петлях. Интерфейс работает только в асинхронном 
режиме. Расстояние между DTE и DCE может составлять несколько километров, а 
скорость передачи — до 20 Кбит/с.

Интерфейс HSSI (high-Speed SerialInterface) разработан для подключения к устройствам DCE, работающим на высокоскоростные каналы, такие как каналы ТЗ 
(45 Мбит/с), SONET ОС-1 (52 Мбит/с). Интерфейс работает в синхронном режиме 
и поддерживает передачу данных в диапазоне скоростей от 300 Кбит/с до 52 Мбит/с.

2. Типы глобальных сетей 

Глобальная вычислительная сеть работает в наиболее подходящем для компьютерного графика режиме — режиме коммутации пакетов. Оптимальность этого режима для связи локальных сетей доказывают не только данные 
о суммарном графике, передаваемом сетью в единицу времени, но и стоимость 
услуг такой территориальной сети. Обычно при равенстве предоставляемой скорости доступа сеть с коммутацией пакетов оказывается в 2-3 раза дешевле, чем сеть с 
коммутацией каналов, то есть публичная телефонная сеть.

Поэтому при создании корпоративной сети необходимо стремиться к построению или использованию услуг территориальной сети со структурой- распределенными 
коммутаторами пакетов.

Однако часто такая вычислительная глобальная сеть по разным причинам оказывается недоступной в том или ином географическом пункте. В то же время гораздо более распространены и доступны услуги, предоставляемые телефонными 
сетями или первичными сетями, поддерживающими услуги выделенных каналов. 
Поэтому при построении корпоративной сети можно дополнить недостающие компоненты услугами и оборудованием, арендуемыми у владельцев первичной или 
телефонной сети.

В зависимости от того, какие компоненты приходится брать в аренду, принято 
различать корпоративные сети, построенные с использованием: 
 
• выделенных каналов; 
 
• коммутации каналов; 
 
• коммутации пакетов.

Последний случай соответствует наиболее благоприятному случаю, когда сеть с 
коммутацией пакетов доступна во всех географических точках, которые нужно 
объединить в общую корпоративную сеть. Первые два случая требуют проведения 
дополнительных работ, чтобы на основании взятых в аренду средств построить 
сеть с коммутацией пакетов.

2.1  Выделенные каналы

Выделенные (или арендуемые — leased) каналы можно получить у телекоммуникационных компаний, которые владеют каналами дальней связи (таких, например, как «РОСТЕЛЕКОМ»), или от телефонных компаний, которые обычно сдают в 
аренду каналы в пределах города или региона. 

Использовать выделенные линии можно двумя способами. Первый состоит в 
построении с их помощью территориальной сети определенной технологии, например frame relay, в которой арендуемые выделенные линии служат для соединения промежуточных, территориально распределенных коммутаторов пакетов.

Второй вариант — соединение выделенными линиями только объединяемых 
локальных сетей или конечных абонентов другого типа, например мэйнфреймов без установки транзитных коммутаторов пакетов, работающих по технологии глобальной сети. Второй вариант является наиболее простым с технической 
точки зрения, так как основан на использовании маршрутизаторов или удаленных 
мостов в объединяемых локальных сетях и отсутствии протоколов глобальных технологий, таких как Х.25 или frame relay. По глобальным каналам передаются те же 
пакеты сетевого или канального уровня, что и в локальных сетях.

Именно второй способ использования глобальных каналов получил специальное название «услуги выделенных каналов», так как в нем действительно больше 
ничего из технологий собственно глобальных сетей с коммутацией пакетов не используется.

Выделенные каналы очень активно применялись совсем в недалеком прошлом 
и применяются сегодня, особенно при построении ответственных магистральных 
связей между крупными локальными сетями, так как эта услуга гарантирует пропускную способность арендуемого канала. Однако при большом количестве географически удаленных точек и интенсивном смешанном графике между ними 
использование этой службы приводит к высоким затратам за счет большого количества арендуемых каналов.

Сегодня существует большой выбор выделенных каналов — от аналоговых каналов тональной частоты с полосой пропускания 3,1 кГц до цифровых каналов технологии SDH с пропускной способностью 155 и 622 Мбит/с.

2.2 Глобальные сети с  коммутацией каналов

Сегодня для построения глобальных связей в корпоративной сети доступны сети с 
коммутацией каналов двух типов — традиционные аналоговые телефонные сети и 
цифровые сети с интеграцией услуг ISDN. Достоинством сетей с коммутацией каналов является их распространенность, что характерно особенно для аналоговых 
телефонных сетей. В последнее время сети ISDN во многих странах также стали 
вполне доступны корпоративному пользователю, а в России это утверждение относится пока только к крупным городам.

Известным недостатком аналоговых телефонных сетей является низкое качество 
составного канала, которое объясняется использованием телефонных коммутаторов 
устаревших моделей, работающих по принципу частотного уплотнения каналов (FDM-технологии). На такие коммутаторы сильно воздействуют внешние помехи (например, грозовые разряды или работающие электродвигатели), которые трудно отличить от полезного сигнала. Правда, в аналоговых телефонных сетях все чаще используются цифровые АТС, которые между собой передают голос в цифровой форме. Аналоговым в таких сетях остается только абонентское окончание. Чем больше цифровых 
АТС в телефонной сети, тем выше качество канала, однако до полного вытеснения 
АТС, работающих по принципу FDM-коммутации, в нашей стране еще далеко. Кроме качества каналов, аналоговые телефонные сети также обладают таким недостатком, как большое время установления соединения, особенно при импульсном способе 
набора номера, характерного для нашей страны.

Телефонные сети, полностью построенные на цифровых коммутаторах, и сети 
ISDN свободны от многих недостатков традиционных аналоговых телефонных сетей. Они предоставляют пользователям высококачественные линии связи, а время 
установления соединения в сетях ISDN существенно сокращено.

Однако даже при качественных каналах связи, которые могут обеспечить сети с 
коммутацией каналов, для построения корпоративных глобальных связей эти сети 
могут оказаться экономически неэффективными Так как в таких сетях пользователи 
платят не за объем переданного графика, а за время соединения, то при графике с 
большими пульсациями и, соответственно, большими паузами между пакетами оплата идет во многом не за передачу, а за ее отсутствие. Это прямое следствие плохой 
приспособленности метода коммутации каналов для соединения компьютеров.