"Резиновая" полоса пропускания

Растяните полосу пропускания вашей сети при помощи инверсивного мультиплексирования, который заключается в разбиение единого канала данных на несколько каналов с меньшей пропускной способностью.

Прошли времена, когда построение глобальной сети обязательно было связано с затратами массы средств на линии Т-1. Прошли времена, когда глобальные сети предполагали высокие цены. Сегодня администраторы сетей могут развернуть на 180 градусов процесс мультиплексирования и сэкономить значительные деньги, не вкладывая их в глобальные сети с высокой пропускной способностью. Метод инверсного мультиплексирования (inverse multiplexing), популярность которого растет, предоставляет необходимую пропускную полосу без затрат, сопутствующих организации постоянных соединений с высокой пропускной способностью.

Инверсное мультиплексирование - это процесс, обратный традицио- нному процессу мультиплексирования. Вместо объединения множества сигналов в едином составном канале, инверсное мультиплексирование разбивает один канал данных на несколько каналов с меньшей пропускной способностью, чтобы передать его не по одной, а по нескольким линиям. Этот процесс, который в просторечьи называют "резиновая пропускная способность", позволяет вашей сети самостоятельно определять величину пропускной способности, необходимой каналу данных для того объема информации, который он передает, и соединяться с тем числом линий связи фиксированной пропускной способности, которое требуется, чтобы обеспечить данную пропускную способность.

ЦИФРОВОЙ ВЫЗОВ ПО ТЕЛЕФОННОМУ НОМЕРУ

Соединить локальные сети в глобальную можно различными способами. Можно выделить линии типа Т-1 или Т-3 для постоянного использования. Альтернативная возможность - установление связи по телефонному номеру (dial-up). Преимущество фиксированных выделенных линий заключается в том, что они всегда в наличии и всегда принадлежат вам. Их не приходится с кем бы то ни было разделять; вы можете быть уверены, что они всегда на месте. Этот, являющийся традиционным, метод построения глобальной сети воплощается в физической магистрали.

Недостатком для многих систем является необходимость платить за выделенные линии даже в том случае, когда величина вашего трафика не в состоянии их загрузить. Типичный средний уровень трафика в хорошо сконструированной глобальной сети относительно невелик. Однако периодические всплески трафика будут чрезмерной нагрузкой для соединения с низкой пропускной способностью (например, для канала со скоростью передачи 56 Кбит/с). Проектировщики глобальной сети обычно начинают с изучения предприятия в целом и пытаются определить, какие сегменты нуждаются в высокой пропускной способности, а для каких величина трафика ниже. Такой подход, как правило, приводит к достижению определенных компромиссов между ценой и производительностью.

Используя установление соединения по телефонному номеру, во многих случаях вы можете получить ту пропускную способность, в какой нуждаетесь, и тогда, когда она вам необходима. По существу, вы платите только за то, чем реально пользуетесь. И хотя этот метод может не подходить для всех без исключения линий связи в предприятии, он предоставит вам возможность экономично приспособиться к неравномерному трафику. Учтя все эти соображения, вы, вероятно, будете использовать комбинацию выделенных и телефонных линий.

Существует несколько типов сервиса цифрового вызова по телефонному номеру. Вероятно, больше всего разговоров сейчас вокруг сети c интегрированным цифровым сервисом (Integrated Services Digital Network - ISDN). Подобно многим сервисам, ISDN следует рассматривать с двух точек зрения: как сетевые сервисы и как линии доступа. Эти аспекты могут многими смешиваться, вследствие путаницы и взаимозаменямости в использовании терминов.

Начнем с сетевых сервисов. В общем случае эти сервисы могут предоставить как глобальные телекоммуникационные компании, к примеру, AT&T и MCI, так и местные компании-владельцы сети связи (например, Baby Bells). Эти сервисы включают Switched 56, Switched 64, Switched 384, Switched 1536 и ISDN Multirate.

Сервисы Switched 56 и Switched 63 схожи тем, что используют каналы со скоростью передачи 64 Кбит/с, однако Switched 6 отводит один бит из каждых восьми на передачу сигналов, которая называется встроенной (in-band). Switched 64, со своей стороны, использует все восемь бит каждого октета данных, поэтому ему требуется отдельный канал для передачи сигналов. Этот метод называется внешней (out-of-band) передачей сигналов и доступен только в ISDN. Для передачи сигнальной информации системы ISDN используют специальный канал, D-канал.

Switched 384 и Switched 1536 - это сервисы AT&T. Они увеличивают пропускную способность, объединяя несколько 64 Кбит/c каналов, и добиваются скорости передачи 384 Кбит/c или 1536 Кбит/c. Для обоих сервисов необходимы линии ISDN с первичным уровнем скорости Primary Rate Interface (PRI): для Switched 384 одна, для Switched 1536 две линии и D-канал. С помощью ISDN Multirate пользователи линий ISDN PRI могут занять любое количество 64 Кбит/с каналов и построить канал с нужной скоростью передачи. Эффект использования ISDN Multirate равнозначен эффекту использования инверсного мультиплексора.

Второй аспект сервисов цифрового вызова по телефонному номеру - это линии доступа. Существуют четыре базовых типа цифровых линий доступа: линии T-1, ISDN Basic Rate Interface (BRI), ISDN PRI и Switched 56.

Линии доступа T-1 - это не то же самое, что и хорошо известные выделенные линии T-1, используемые для соединения двух сетевых центров. Линии доступа T-1 - это просто линии T-1, соединяющие помещения, в которых располагаются пользователи, с местной или глобальной компани- ей-владельцем сети связи. Они несут 24 канала со скоростью 56 Кбит/с с использованием встроенной передачи сигналов.

Линии Switched 56 обеспечивают канал 56 Кбит/с со встроенной передачей сигналов между заказчиками и владельцем сети связи. Их можно соединить только с сервисами Switched 56, хотя другие типы линий, включая Т-1, ISDN RRI или ISDN BRI, могут соединяться также и с сервисами Switched 56.

Линии доступа ISDN BRI состоят из двух каналов со скоростью 64 Кбит/с для данных и канала передачи сигналов, называемо- го D-каналом. Линии BRI могут соединяться с сервисами Switched 56 или Switched 64. Линии ISDN RRI - это "T-1 ISDN". Они несут 23 канала 64 Кбит/с с внешней передачей сигналов на D-канале. Линии ISDN PRI позволяют вам соединяться с сервисами Switched 56, 64, 384 и 1536, а также с ISDN Multirate. Стоимость линий ISDN PRI примерно такая же, как и для доступа Т-1, плюс дополнительная оплата D-канала.

ПОЯВЛЕНИЕ I-MUX

Теперь, когда мы разобрались с типами доступа и сервиса, начинает более полно вырисовываться картина сложной глобальной сети. Это глобальная сеть с высокоскоростными магистральными соединениями между вычислительными центрами, более медленными каналами от филиалов, аналоговыми соединениями по телефону для "путешественников" и коммутируемыми соединениями для информационных маршрутов, характеризующихся переменным уровнем трафика или играющих роль избыточных каналов.

Используя Switched 56, Switched 1536, ISDN или другие рассмотренные комбинации, организации могут подобрать наиболее экономичную комбинацию линий с различными пропускными способностями, удовлетворяющую именно их требованиям, - при условии, что они могут легко и относительно недорого воспользоваться преимуществами коммутации. Инверсный мультиплексор, или I-mux, обеспечивает такую возможность.

Объединить несколько каналов в высокоскоростной поток данных относительно просто, и сегодняшнее поколение устройств I-mux выходит за пределы этой задачи, зачастую позволяя перепоручить самой сети решение того, какого объема трафик она должна поддерживать. Например, инверсные мультиплексоры компании Ascend Communications (Alameda, CA) позволяют автоматически выбирать количество каналов, основываясь на заданных извне условиях, времени суток или интенсивности трафика.

Если доступна большая "труба", такая, как линия доступа T-1 или ISDN PRI, можно выделить фиксированное число каналов для всех вызовов (другими словами, достаточно использовать меньшие, более дешевые каналы, стремясь получить более высокую пропускную способность). Или, используя ту же самую линию, можно указать определенный отрезок времени - те часы, когда трафик всегда напряженный, - в который захватывается большое число низкоскоростных каналов; в остальное время каналов выделяется меньше. Наконец, вы можете сконфигурировать свой инверсный мультиплексор таким образом что, по мере роста напряженности трафика, он будет запрашивать дополнительные каналы, наращивая пропускную способность при каждом вызове.

В данном примере, основанном на использовании линии доступа Т-1, инверсный мультиплексор с максимальной эффективностью может применять технологию, называемую drop-and-insert ("выбрасывать и вставлять") - метод использования линии доступа большой емкости, такой, как ISDN PRI или T-1. Суть этого метода состоит в том, что оборудование доступа использует для соединенных с ним устройств только часть каналов и позволяет другому оборудованию доступа использовать оставшиеся каналы.

К сожалению, хотя использование данного метода и позволяет разделять совокупную полосу пропускания, этого нельзя сделать динамически. Таким образом, оказывается недоступным одно из достоинств инверсного мультиплексирования - пропускная способность по требованию. Но по-прежнему сохраняется другая сильная сторона - группировка каналов с низкой пропускной способностью в линии связи с большей пропускной способностью.

Инверсное мультиплексирование может использоваться на пакетном или на канальном уровне. На пакетном уровне пакеты в потоке данных размещаются в доступных каналах, поддерживаемых I-mux. Например, инверсный мультиплексор, который выбрал три канала Switched 56, будет посылать первый полученный им пакет в канал 1, второй - в канал 2, третий в канал 3, четвертый снова в канал 1 и так далее. На получающем конце I-mux реконструирует из пакетов последовательный поток данных. При использовании инверсного мультиплексирования пакетного уровня пакеты локальной сети упаковы- ваются в пакеты глобальной сети. При этом используется стандартный протокол типа X.25 или PPP (Point-to-Point Protocol) либо собственный протокол глобальной сети производителя инверсного мультиплексора.

С другой стороны, если инверсный мультиплексор использует коммутацию канального уровня, он разбивает поток данных на ровные порции, независимо от структуры этих данных, и посылает каждую такую порцию по одному из каналов. На получающем конце порции потока данных собираются вновь. Инверсное мультиплексирование пакетного уровня иногда называют балансировкой загрузки, поскольку при его использовании происходит эффективное распределение общего потока данных на уровне пакетов, которое приводит к тому, что трафик на каждом канале относительно одинаков. Коммутация каналов, с другой стороны, не распределяет данные пакетами, а отталкивается от разделения времени. Поэтому одна порция потока данных может содержать больше фактических данных, чем другая.

I-MUX В КАЧЕСТВЕ МАРШРУТИЗАТОРА

Если вы намерены создавать виртуальные каналы, используя инверсное мультиплексирование, вам понадобится некоторый механизм маршрутизации данных от источника к месту назначения. Устройство доступа I-mux, функционируя как маршрутизатор, может действовать одним из нескольких способов. Первый, самый простой метод называется статической маршрутизацией. Он фиксирует маршруты пакетов между источником и адресатом. Поскольку в статической маршрутизации не бывает неожиданностей, поддержка межсетевых соединений с использованием коммутируемых линий не составляет труда.

Однако вы можете столкнуться с определенными сложностями, применяя другие методы маршрутизации, основанные на протоколах Routing Information Protocol (RIP) или Open Shortest Path First (OSPF). Лучший подход - рассматривать коммутируемый канал как выделенную линию связи, которая либо действует, либо нет. Если она действует, RIP или OSPF могут выполнять возложенную на них работу, маршрутизируя такие протоколы, как IP, IPX, AppleTalk и так далее. Если коммутируемая линия не работает, маршрутизатор/I-mux считает канал выключенным и реагирует соответственно. Можно ограничить накладные расходы на обслуживание трафика, выключая RIP.

Чтобы установить соединение по глобальной сети, инверсный мультиплексор должен связаться с пунктом назначения, запросив канал. Большинство инверсных мультиплексоров могут запрашивать каналы вручную, основываясь на времени суток, дате или адресе назначения пакета. Когда установлено начальное соединение, инверсный мультиплексор может запрашивать дополнительные вызовы и наращивать пропускную способность, основываясь на выбранных параметрах - интенсивности трафика или времени суток.

Управление каналами инверсного мультиплексора так же важно, как и управление выделенными каналами. Большинство инверсных мультиплексоров поддерживают Простой Протокол Управления Сетью SNMP (Simple Network Management Protocol), включая как общедоступные Базы Управляющей Информации MIB (Management Information Base), так и, зачастую, частную MIB производителя инверсного мультиплексора. Кроме того, так как инверсные мультиплексоры устанавливают временные каналы по телефону, необходима определенная форма обеспечения безопасности. Безопасность в типичных инверсных мультиплексорах включает систему паролей, обратный вызов (dial-back), адресные ограничения и фильтрацию пакетов, основывающуюся на предварительно определенных межсетевых профилях.

MUX-МЕЙКЕРЫ

Существует несколько хорошо известных производителей инверсных мультиплексоров, и они обычно распределяются по категориям в зависимости от пропускной способности продуктов, которые предлагают. Один из пионеров в области инверсного мультиплексирования - Ascend Communications. Продукты компании Ascend ориентированы на работу с каналами с малой пропускной способностью низкого уровня и позволяют создавать составные каналы, в которых могут объединяться до четырех линий T-1 или ISDN PRI. Они работают также и на уровне Switched 56.

Более высокий рейтинг в таблице предоставляемой пропускной способности занимает компания Digital Link (Sunnyvale, CA), инверсный мультиплексор которой, D13800, обеспечивает пропускную способность Т-3, используя несколько линий Т-1 (до восьми). Компания T3Plus Networking (Santa Clara, CA) также производит продукты, обладающие возможностями этого уровня. Однако T3Plus продвигает технологию инверсного мультиплексирования из Т-1 в Т-3 еще на шаг вперед - вводя поддержку Asynchronous Transter Mode (ATM) и Synchronous Optical Network (SONET). В конечном счете, SONET будет обеспечивать пропускную способность до 155 Мбит/c в качестве передающей основы для транспортных сервисов ATM.

Telco Systems (Fremont, CA), подобно Ascend, работает с пропускной способностью низкого уровня, объединяя до 24 каналов Switched 56. Ключевым приложением и для Telco, и для Ascend являются видеоконференции. Инверсное мультиплексирование является технологией, которая хорошо приспособлена к возникающим иногда пикам трафика в видеоприложениях, нуждающих- ся в высокой пропускной способности. Недорогие каналы с низкой пропускной способностью упаковываются в единый канал, поддерживающий требования видеоконференций. Когда конференция завершается, линии освобождаются. При этом экономятся значительные средства, которые пришлось бы израсходовать на занимаемые на все время выделенные каналы с высокой пропускной способностью.

GLOBAND И BONDING

Методы инверсного мультиплексирования приобретают популярность по всему миру. Несколько стран приняли набор стандартов на сервисы, обеспечивающие по требованию пропускную способность 64 Кбит/с. Эти сервисы с собирательным названием GloBand (Global Bandwidth on Demand - "Глобальная Полоса Пропускания ) в разных странах действуют под разными именами. Бельгия, Дания, Гонконг, Нидерланды, Швейцария, Норвегия, Португалия, Финляндия и несколько других стран формально установили сервисы GloBand. Многие из них можно получить с помощью международной сети связи MCI. Во всех странах, кроме США и Гонконга, доступ к GloBand осуществляется по каналам European E-1 (2.048 Мбит/c). В США и Гонконге - по линиям Т-1 (1.54 Мбит/с).

Кроме GloBanD, несколько производителей инверсных мультиплексоров, представляющих США и Европу, объединились для создания BONDING - Bandwidth on Demand INteroperability Group. Эти компании, среди которых 3Net (Rancho Cordova, CA), Adtran (Huntsville, AL), Ascend, Newbridge (Herndon, VA), Promptus (Portsmouth, NJ), Telco Systems, Teleos Communications (Eatontown, NJ), Tylinc (Norton, MA) и Motorola-UDS (Huntsville, AC), ставят своей целью разработку спецификации BONDING. Эта спецификация должна позволить тестировать инверсные мультиплексоры на совместимость между производителями. Стандарт был утвержден Ассоциацией Промышленности Телекоммуникаций и ожидает утверждения ISO.

Первый отчет BONDING Interoperability Test Report был выпущен около года назад. (Его копию можно запросить у Hascall H. Sharp, Teleos Communications, 2 Meridian Rd., Eatontown. NJ 07724; с ним можно связаться также по электронной почте по адресу hhs@teleoscom). Отчет содержит информацию о протестированных продуктах, матрицу интероперабельности и детальное описание тестируемой конфигурации.

ПОРА РЕШЕНИЙ

Ключом к тому, чтобы судить, необходимо ли для вашей глобальной сети инверсное мультиплексирование, служит топология вашего предприятия, типы используемых приложений, величина трафика, который вам надо передавать между разными сетями, и длительность отрезков времени, в течение которых глобальные линии связи реально используются.

Для большинства организаций лучшим решением может служить совмещение технологий. Инверсное мультиплексирование, возможно, не удовлетворит всех запросов, связанных с глобальными коммуникациями. В большинстве случаев наилучшим решением будет некая комбинация из выделенной магистрали и полосы пропускания, предоставляемой по требованию.