Приложения, при работе с которыми требуется широкая полоса пропускания, становятся неотъемлемой частью бизнеса. Чем же отличаются друг от друга различные типы глобальных сетей?
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СЕРВИСУ ГЛОБАЛЬНОЙ СЕТИ
Характеристики идеальной глобальной сети
ЧТОБЫ СЕРВИС ОТВЕЧАЛ ПОТРЕБНОСТЯМ СЕТИ...
Найди то, не знаю что
Правильно выбрать сервис глобальной сети не так-то просто. Сервисы весьма разнообразны, причем каждый имеет свои достоинства и недостатки. В данной статье мы сравним восемь телекоммуникационных сервисов - обычную телефонную связь (POTS), выделенные линии, Switched 56, ISDN, frame relay, SMDS, ATM и Synchronous Optical Network (SONET); наше сравнение позволит увидеть, насколько хорошо и при каких условиях они работают, а также какой сервис кому лучше всего подходит.
Для дифференциации сервисов глобальной сети необходимо ответить на три вопроса (список требований, которым сервис глобальной сети должен соотвечать, см. во врезке "Характеристики идеальной глобальной сети").
Сервис цифровой или аналоговый? Аналоговой линии нужен модем для передачи данных, а цифровой - другие типы оконечных устройств. При доминировании коммутаторов в современных центральных АТС США, Европы и Японии все линии внутри сети телефонной компании цифровые. В этой ситуации различие между аналоговыми и цифровыми сервисами касается только абонентского шлейфа, связывающего АТС телефонной компании с помещением заказчика.
Опирается ли служба на коммутацию пакетов, каналов или на некоммутируемые каналы? При коммутации пакетов данные передаются в дискретных пакетах, причем каждый пакет содержит данные и адресную информацию. Коммутация ячеек является разновидностью коммутации пакетов. При коммутации ячеек все пакеты имеют одинаковую небольшую длину. Это повышает предсказуемость характеристик передачи, что важно в случае таких данных, как голос и видео.
И в случае коммутации каналов, и в случае некоммутируемых каналов сервис обеспечивает соединение между двумя точками, и данные передаются между ними в виде потока данных (и не разделяются на пакеты). Адресная информация не включается в данные, так как отправитель и получатель определяются при установлении соединения.
При коммутации каналов заказчик создает и разрывает временные соединения, при этом сеанс обмена данными может длиться от нескольких секунд до нескольких часов. При некоммутируемых каналах телефонная компания конфигурирует канал таким образом, что две конечные точки получают постоянное соединение между ними. Для изменения конечных точек телефонная компания должна переконфигурировать канал.
Обычно заказчик прибегает к коммутируемому сервису, когда он нуждается в связи со многими абонентами. Таким образом, коммутируемый сервис обеспечивает гибкую связь. Некоммутируемый сервис менее гибок, но надежнее и проще в управлении.
Ежемесячная плата за коммутируемые каналы состоит, как правило, из относительно невысокой фиксированной абонентской платы за каждую линию и дополнительной платы за каждую минуту соединения. Плата за некоммутируемый сервис, в основном, фиксирована.
Какую физическую среду сервис использует - медный кабель, оптоволокно, коаксиал или радиосвязь? Диапазон изменения трансмиссионных характеристик медного кабеля довольно широк и зависит от срока эксплуатации. Новый кабель обычно лучше. Передача по медному кабелю и радиосвязь подвержены влиянию погодных условий (дождь может привести к уменьшению темпа передачи), в том числе таких электромагнитных помех, как разряд молнии. Коаксиал, а тем более оптоволокно подвержены подобному воздействию в несравнимо меньшей степени.
ОБЫЧНАЯ ТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ
POTS (обычная телефонная связь) - это аналоговый сервис с коммутацией каналов для передачи голоса на основе медного кабеля с одной витой парой.
Основное преимущество POTS - низкая стоимость связи. Стоимость оборудования (телефонов и модемов) также невелика. В США телефонная связь является наиболее распространенным видом связи. Однако во многих европейских и азиатских странах место телефонной связи занял ISDN.
POTS не лишена недостатков. Темп передачи данных мал (обычно не более 28,8 Кбит/с), и телекоммуникационные компании не гарантируют предоставления требуемой полосы пропускания. Кроме того, времени на установление соединения после набора номера уходит не так уж и мало - от одной до тридцати секунд. Конфигурация модемов, создание сценариев соединения и контроль соединений тоже продолжительные процедуры. Удручает и то обстоятельство, что из-за использования медного кабеля процент ошибок довольно высок.
АРЕНДУЕМЫЕ ЛИНИИ
Некоммутируемые линии, называемые также выделенными или частными линиями, лежат в основе большинства старых инфраструктур корпоративных сетей. Однако по сравнению с коммутируемыми сервисами и, в особенности, с сервисами коммутации кадров, они все чаще рассматриваются как дорогостоящие и неэффективные.
Когда мэйнфреймы правили бал в мире сетей, оптимизированные для низкоскоростной передачи данных арендуемые линии (4800 бит/с) были оплотом таких сетей. В настоящее время широко используются арендуемые линии для передачи голоса и данных на 56 Кбит/с, 1,5 Мбит/с (Т-1) и 45 Мбит/с (Т-3). Кроме того, арендуемые линии все чаще применяются и в качестве линий доступа из помещения заказчика к коммутатору телефонной компании, при этом передача данных на большие расстояния осуществляется при помощи сервиса с коммутацией пакетов, например frame relay.
Как правило, ежемесячная плата за арендуемые линии зависит от пропускной способности линии и расстояния между конечными точками. Арендуемые линии наиболее привлекательны в качестве средства передачи данных на короткие расстояния. Нередко, однако, частная линия представляет единственный вариант доступа к высокоскоростным сервисам, при этом плата за выделенные линии доступа может составлять чуть ли не половину платы за коммутируемые услуги. Помимо этого, за предоставление линии к удаленному от АТС помещению может взиматься специальная плата. Поэтому для организации международной связи сервисы с коммутацией пакетов более привлекательны.
Арендуемые линии доступны везде, где есть обычная телефонная связь. При использовании арендуемых линий время задержки невелико и фиксировано, при этом заказчик получает гарантированную полосу пропускания от умеренной (от 56 Кбит/с до T-1) до весьма высокой в зависимости от типа арендованной линии.
Недостаток же тот, что выделенные линии не предоставляют полосу пропускания по требованию. Кроме того, если заказчик хочет организовать связь между всеми своими офисами, каждое помещение должно быть связано с каждой выделенной линией. Всем же другим, обсуждаемым в нашей статье сервисам нужна только одна линия доступа для каждого помещения. Плюс ко всему арендуемые линии неэффективны с финансовой точки зрения, если только они не загружены постоянно. При загруженности линии менее чем на 70% решение на основе коммутации каналов или пакетов оказывается более эффективным.
SWITCHED 56
Как следует из названия, Switched 56 - это коммутируемый цифровой сервис с темпом передачи данных 56 Кбит/с. Switched 56 предлагается, в основном, в качестве низкоскоростной альтернативы ISDN. Как ISDN и POTS, конечные точки Switched 56 имеют телефонный номер, по которому может позвонить любой, кто имеет линию Switched 56 или ISDN. Однако, в отличие от ISDN, он предназначен только для передачи данных, а не голоса.
Switched 56 стоит недорого: плата за время соединения того же порядка, что и при телефонном звонке, а арендная ежемесячная плата составляет около 50 долларов. По сравнению с арендуемыми линиями или сервисами коммутации пакетов, Switched 56 является наиболее эффективным решением, когда данные передаются короткими интенсивными посылками с паузами между посылками от одной минуты и более.
Пропускная способность Switched 56 недостаточна для многих приложений, и, кроме того, дополнительную пропускную способность нельзя получить по требованию.
ЦИФРОВАЯ СЕТЬ С ИНТЕГРАЦИЕЙ УСЛУГ
ISDN - это коммутируемая цифровая служба для передачи голоса и данных одновременно по одной линии на основе медного кабеля. ISDN имеет две разновидности. Первая - базовый интерфейс обмена (Basic Rate Interface, BRI) c двумя каналами B на 64 Кбит/с и одним каналом D на 16 Кбит/с; вторая - основной интерфейс обмена (Primary Rate Interface) c 23 каналами B на 64 Кбит/с и одним каналом D на 64 Кбит/с. Канал B используется для передачи голоса и данных, а канал D для передачи служебной информации. (Кроме того, сервис Switched 64 представляет собой, по существу, один канал B, и используется он для организации канала Switched 56.) Как в случае с POTS и Switched 56, ежемесячная плата включает фиксированную арендную плату и дополнительную плату за фактическое время связи. Фиксированная ежемесячная плата составляет около 100 долларов за BRI и до 1000 долларов за PRI. Соединение по каждому каналу B оплачивается отдельно.
Каждая линия ISDN требует установки либо абонентского адаптера стоимостью до 1000 долларов, либо маршрутизатора стоимостью от 1000 долларов.
Основные недостатки ISDN - ограниченная доступность и отсутствие взаимодействия между операторами связи. С течением времени и доступность, и взаимодействие должны улучшиться. Однако возможности предоставления услуг ISDN зависят от состояния и протяженности абонентского шлейфа, поэтому они могут различаться для городской и сельской местности, для разных районов одного и того же города и даже для двух зданий на одной и той же улице.
Плата за пропускную способность в расчете на один килобит в секунду ниже, чем в случае POTS или Switched 56. Операторы связи и поставщики оборудования обеспечивают, как правило, возможность объединения двух и более каналов вместе в более скоростной канал. Пропускная способность может наращиваться только как кратное одного из двух интерфейсов BRI и PRI, первый из которых для многих приложений недостаточен, а второй чрезмерен.
FRAME RELAY
В отличие от вышеописанных сервисов frame relay представляет собою сервис с коммутацией пакетов. Однако он предоставляется как постоянное виртуальное соединение (Permanent Virtual Circuit, PVC), напоминая арендуемую линию тем, что конечные точки определяются заранее.
Сервис frame relay нацелен на замену выделенных линий в таких задачах, как организация связи между локальными сетями. Однако 1997 год вполне возможно станет годом появления коммутируемых виртуальных соединений (Switched Virtual Circuit, SVC).
В случае frame relay из-за отсутствия схем назначения приоритетов время ожидания непредсказуемо и бывает весьма значительным. Любой трафик, если он превышает установленное значение CIR, может не достигнуть места назначения, а это вызывает необходимость повторной передачи. Поэтому frame relay предназначен в первую очередь для передачи данных. Но некоторые поставщики предлагают оборудование для передачи голоса по frame relay. Сети frame relay операторов связи разнятся по своей способности передавать голос с приемлемым качеством. Кроме того, качество передачи может варьироваться от одной временной зоны к другой и от одной географической области к другой даже в сети одного оператора.
Плата за frame relay состоит из фиксированной ежемесячной платы за линию доступа, ежемесячной платы в зависимости от CIR и CBR и платы за скорость порта (последняя ограничивает максимальную теоретическую пропускную способность соединения). Поскольку оплата услуг frame relay не зависит от расстояния, этот сервис более привлекателен, когда данные надо передавать на большие расстояния.
Устройства доступа frame relay (FRAD) не очень сложны и стоят не больше, чем высокоскоростные модемы. Цена FRAD для линии Т-1 - всего 2000 долларов. FRAD для голоса и данных - от 5000 до 10000 долларов, а "концентрационный" FRAD для связи с несколькими удаленными FRAD стоит от 10000 до 20000 долларов.
Frame relay широко доступен в Соединенных Штатах. Цена соединения frame relay, как правило, на 30% меньше, чем цена арендуемой линии с эквивалентной значению CBR пропускной способностью. В предположении пакетной передачи соединение frame relay способно обычно обслуживать тот же трафик, что и выделенная линия.
SMDS
Сервис коммутации ячеек Switched Multimegabit Data Service (SMDS) используется в настоящее время только для передачи данных. В отличие от frame relay сервис SMDS (это видно из названия) позволяет осуществлять коммутируемый вызов. За дополнительную плату заказчик может создать закрытую группу пользователей, так что члены группы смогут производить и принимать вызовы только от других членов группы. Как правило, плата за SMDS состоит из ежемесячной платы, зависящей от пропускной способности линии доступа. Ввиду отсутствия платы за использование SMDS может оказаться при значительном трафике дешевле ISDN.
Диапазон скоростей передачи - от 56 Кбит/с до 34 Мбит/с. Высокоскоростная линия SMDS дешевле, в расчете на переданный мегабайт, чем frame relay. Например, выгоднее купить одну линию SMDS на 34 Мбит/с, нежели эквивалентные ей в совокупности 23 линии frame relay на 1,5 Мбит/с. Сервис SMDS широко доступен в США.
Однако SMDS может оказаться в два раза дороже, чем frame relay, в тех ситуациях, когда последний сервис имеет каналы с аналогичной пропускной способностью. Например, если цена канала frame relay на 56 Кбит/с 125 долларов в месяц, то соединение SMDS может стоить 250 долларов в месяц; если линия frame relay на 1,5 Мбит/с "потянет" на 620 долларов, то линия SMDS на 1,17 - на 720 долларов. Вследствие этого популярность SMDS уступает популярности frame relay там, где их пропускные способности сопоставимы.
АСИНХРОННЫЙ РЕЖИМ ПЕРЕДАЧИ
ATM - это высокоскоростной сервис с коммутацией ячеек. Ожидается, что он заменит frame relay. В отличие от frame relay ATM предназначен для использования как в локальных, так и в глобальных сетях. ATM уже широко используется телефонными компаниями на внутренних коммуникациях, но для конечных пользователей это пока еще технология будущего. По мере снижения цен, роста требований к пропускной способности и "созревания" стандарта ATM будет становиться все более популярным. В настоящее время ATM предоставляется конечным пользователям только в виде постоянных виртуальных соединений. Цены договорные, так как операторы связи пока не имеют твердых тарифов.
Однопротокольная среда ATM и в локальных, и в глобальных сетях упрощает управление. Благодаря тому, что межсетевым устройствам не нужно переводить один протокол в другой, задержка невелика и предсказуема. Если сравнивать frame relay и ATM, то последняя, как технология передачи ячеек, лучше подходит для передачи видео и голоса. Пропускная способность составляет 45 Мбит/с и 155 Мбит/с. При большом объеме трафика пользователи будут платить меньше за переданный мегабайт, чем в случае frame relay и SMDS. Например, при плате 5000 долларов за линию ATM на 45 Мбит/с один мегабайт в секунду обходится в 111 долларов - это близко к стоимости одного мегабита в секунду в 103 доллара при передаче по линии SMDS на 34 Мбит/с ценой 3500 долларов. В то же время мегабайт в секунду для линии ATM на 155 Мбит/с за 8000 долларов обходится в 52 доллара - вполовину меньше, чем для SMDS. Плата за мегабит в секунду для соединения frame relay на 1,5 Мбит/с за 620 долларов составляет 413 долларов.
Пропускная способность менее 45 Мбит/с и более 155 Мбит/с не предлагается (однако это временная ситуация), и, несмотря на быстрое падение цен, стоимость оборудования ATM по-прежнему остается высокой. Например, маршрутизатор для ATM стоит дороже эквивалентного маршрутизатора для frame relay, и плата ATM для микрокомпьютера стоит больше, чем плата Fast Ethernet.
СИНХРОННАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СЕТЬ
SONET - это высокоскоростной отказоустойчивый сервис для волоконно-оптического кабеля, причем используется он исключительно во внутренних сетях операторов связи для передачи трафика frame relay, ATM, SMDS, ISDN и Switched 56. Только небольшое число крупных заказчиков арендуют средства SONET напрямую. SONET реализуется обычно при помощи мультиплексора с несколькими портами ATM со стороны абонента и одним портом SONET со стороны общедоступной сети.
SONET обеспечивает скорость передачи данных в 51,84 Мбит/с (ОС-1), 155 Мбит/с (ОС-3), 622 Мбит/с (ОС-12), 2,488 Гбит/с (ОС-48) и в некоторых случаях даже 4,96 Гбит/с (ОС-96).
Ежемесячная плата зависит от скорости кольца, количества узлов в кольце и числа портов. Твердой тарифной сетки нет, поэтому ежемесячная плата устанавливается на договорной основе. Стоимость установки SONET от 100000 долларов до 200000 долларов для одного узла (цена выше в случае прокладки дополнительного оптоволокна для организации избыточного кольца и установки дополнительного оборудования типа мультиплексоров для работы с SONET). Однако некоторые операторы предпочитают включать затраты на установку в ежемесячную плату на определенный период времени.
Объединение нескольких потоков ATM в один канал чревато в случае сбоя катастрофическими последствиями. Сети SONET реализуются обычно как отказоустойчивые кольца, поэтому опасность потери трафика минимальна, когда он достиг центрального офиса оператора связи. Если абонентский шлейф представляет собой линейный канал SONET, а не кольцо, то физически избыточный маршрут от помещений заказчика до центрального офиса предусмотреть, вероятно, стоит.
SONET гарантирует высокую доступность сети при конфигурации в виде отказоустойчивого кольца, поскольку SONET обеспечивает самовосстановление в течение 50 миллисекунд - т.е. так быстро, что высокоростной трафик даже не ощутит этого. Кроме того, SONET упрощает подключение к общедоступной сети - один интерфейс вместо нескольких.
Отрицательные стороны SONET - высокая стоимость установки и оборудования, а также чужеродность технологии для администраторов сетей.
ТАК КАКОВ ЖЕ ОТВЕТ?
Выбор наилучшей комбинации каналов глобальной сети под конкретные потребности - это умение, наука и, даже можно сказать, искусство (см. врезку "Найди то, не знаю что"). Прежде чем принимать решение, необходимо произвести анализ текущих потребностей, предполагаемого роста и бюджета.
Майк Гурвиц - автор и консультант. С ним можно связаться по адресу: mhurwicz@attmail.com.
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СЕРВИСУ ГЛОБАЛЬНОЙ СЕТИ
Характеристики идеальной глобальной сети
Выбор наиболее подходящего сервиса глобальной сети - задача нетривиальная, но вне зависимости от того, какой сервис вы выбрали, он должен отвечать некоторым основным параметрам.
Выбранный сервис должен быть широко и быстро доступен, а ежемесячная плата за линию, стоимость оборудования и затраты на управление минимальны. Тарифы зависят от конкретного оператора и меняются со временем, а в некоторых случаях плата устанавливается по договору.
Другой фактор, который необходимо принять во внимание, заключается в предоставлении сервисом достаточной пропускной способности для передачи всех данных по мере их поступления. Кроме того, сервис не должен терять данных - потеря их приводит к необходимости повторных передач. Это особенно актуально для приложений реального времени типа видеоконференций: утерянные пакеты оставляют дыры в передаче.
Гарантии того, что определенное значение пропускной способности будет доступно постоянно (в случае пакетных сервисов это значение CIR), и что оператор обеспечивает определенное качество услуг (например предельный процент ошибок), являются фундаментальными требованиями к глобальной сети.
Кроме того, обратите внимание на возможность получения высокой пропускной способности для кратковременных передач. Такая пропускная способность по требованию особенно важна для локальных сетей, в которых трафик передается, как правило, короткими посылками (в случае пакетных сервисов такой трафик характеризуется обычно значением CBR).
Помимо этого, идеальный сервис должен гарантировать короткую и предсказуемую задержку, которая измеряется как промежуток между отправкой первого бита по глобальной сети и его прибытием к месту назначения. Предсказуемая задержка важна для мультимедийных приложений реального времени, в противном случае возможны дергание видеоизображения и искажение звука. Краткая задержка особенно важна для двунаправленных приложений реального времени, где задержка нескольких пакетов может иметь обвальный эффект.
ЧТОБЫ СЕРВИС ОТВЕЧАЛ ПОТРЕБНОСТЯМ СЕТИ...
Найди то, не знаю что
При столь различных характеристиках различных сервисов глобальной сети, как определить, какое приложение подходит для какого сервиса? Наилучшие приложения для обычной телефонной связи - это те, где объем передаваемых данных ограничен и данные передаются только от случая к случаю. Примером такого приложения может служить электронная почта. Однако если время междугородней связи довольно продолжительно (скажем, больше часа или двух в месяц), то стоит рассмотреть другие варианты. Internet в этом случае может оказаться дешевле.
Если доступ в Internet вам нужен в любом случае, то Internet дешевле POTS, особенно когда речь идет о междугородних и международных соединениях. Недостаток Internet в качестве глобальной сети в том, что доступность Internet менее предсказуема и вторична по отношению к POTS. Кроме того, и производительность Internet непредсказуема. Высокоскоростной доступ к Internet позволяет повысить производительность, но он обойдется дороже.
Арендуемые линии, Switched 56 или ISDN, оправданы в случае чувствительного к задержке мультимедийного трафика. Если трафик заполняет канал большую часть суток, то наиболее подходящим решением будет выделенная линия. Когда данные необходимо передавать нерегулярно, и при этом они загружают канал практически полностью во время передачи, то коммутируемые соединения Switched 56 или ISDN лучше. Switched 56 или ISDN широко применяются в качестве временной замены для выделенных линий на случай чрезвычайных обстоятельств. Выделенные линии, Switched 56 или ISDN, для пакетных приложений типа организации моста между локальными сетями далеко не идеальны с экономической точки зрения, потому что они не предлагают пропускную способность по требованию. Однако если передачи нечастые и краткие, то преимущества в цене могут сделать ISDN и Switched 56 предпочительным вариантом.
Для умеренно загруженных сетей frame relay гарантирует наименьшие затраты для таких приложений, как организация моста между локальными сетями. Непредсказумая задержка и статистический подход к предоставлению пропускной способности никак не сказывается на подобных приложениях. Некоторые поставщики сетевого оборудования покупают frame relay для чувствительных к задержкам приложений типа голоса и SNA. Frame relay не предназначался для таких приложений, но благодаря значительной экономии в цене и удобству использования он заслуживает, по крайней мере, тестирования. Например, передача голоса по frame relay оправдана для тех офисов, в которых голосовые линии дороги, низкого качества или требуют значительного времени для установки. Однако если эти приложения работают хорошо сегодня, то гарантий того, что они будут работать так же хорошо и завтра, когда сети frame relay станут значительно загруженней, нет.
SMDS предназначен для тех же приложений, что и frame relay. SMDS отличается от frame relay только оптимизацией трафика и затратами вледствие опоры на коммутацию каналов и фиксированной ежемесячной платы. SMDS лучше всего подходит для сетей с большим числом узлов, между которыми должна быть установлена связь.
С тактической точки зрения, ATM подходит для чувствительных к задержкам приложений наилучшим образом, особенно для мультимедиа-приложений. Применение ATM может быть также оправдано необходимостью передачи больших объемов критически важных данных, например в медицине. Со стратегической точки зрения, ATM пригоден для любых крупных, загруженных, высококритичных сетей.
SONET не рассчитан для какого-либо конкретного приложения, но его использование может быть вызвано потребностью в передаче огромных объемов данных и в простоте интерфейса с оператором связи.