Удаленный доступ через промежуточную сеть

Раньше удаленный международный или междугородный доступ отдельных пользователей всегда реализовывался по схеме, основанной на использовании международной или междугородной телефонной связи. Публичные территориальные сети с коммутацией пакетов (в основном — сети Х.25) не были так распространены, чтобы, находясь в любом городе, посланный в командировку сотрудник мог получить доступ к этой сети, а через нее — к маршрутизатору или серверу удаленного доступа своего предприятия.

Поэтому удаленные пользователи непосредственно звонили по телефонной сети на сервер удаленного доступа своего предприятия, не считаясь с затратами на международные или междугородные переговоры.

Однако сегодня очень часто служба международной сети с коммутацией пакетов имеется во многих городах, и чаще всего это служба Internet. По мере развития услуг сетей frame relay, ATM возможно, что и эти технологии получат такое же массовое распространение. Поэтому стала возможной двухступенчатая связь удаленного пользователя со своей корпоративной сетью — сначала выполняется доступ по городской телефонной сети к местному поставщику услуг Internet, а затем через Internet пользователь соединяется со своей корпоративной сетью.

Такой вариант может значительно удешевить доступ по сравнению с непосредственным подключением через междугородные АТС.

Обычно экономия происходит за счет перехода от междугородных (или международных) звонков к местным. Если поставщик услуг сети с коммутацией пакетов поддерживает доступ по коммутируемым телефонным сетям, то непосредственный доступ к серверу, установленному в центральной сети, находящейся в другом городе, заменяется звонком на сервер удаленного доступа местного поставщика услуг (рис. 2).

Рис. 2. Подключение удаленных пользователей через промежуточную публичную сеть с коммутацией пакетов

Центральная сеть предприятия, используя выделенный канал, обычно непосредственно подключается к той же сети с коммутацией пакетов, что и удаленные пользователи в других городах.

Стандартизация клиентов удаленного доступа на основе протокола РРР упрощает проблемы обслуживания разнородных пользователей одним поставщиком услуг при использовании Internet в качестве промежуточной сети.

Выгода от Internet в качестве промежуточного транспорта оказывается особенно ощутимой, так как расценки поставщиков услуг Internet намного ниже, чем расценки поставщиков услуг сетей Х.25 и др. Это обстоятельство является не последней причиной бурного распространения технологии intranet, использующей транспортные и информационные службы Internet для внутрикорпоративных нужд.

Ввиду большой популярности Internet в качестве инструмента для доступа к корпоративной сети для этой двухступенчатой схемы разработано много протоколов и средств, которые создают виртуальный туннель между пользователем и точкой входа в корпоративную сеть - маршрутизатором или сервером удаленного доступа. Этот туннель решает две задачи. Во-первых, передачу через IP-сеть, которой является Internet, чужеродного для нее трафика - протоколов IPX, NetBEUI, непосредственно Ethernet и т. п. Во-вторых, туннель создает защищенный канал, данные в котором шифруются.

Промежуточная телефонная сеть делает доступ через Internet к корпоративной сети весьма медленным. В последнее время появилось несколько решений, позволяющих пользователю получить весьма быстрый доступ к Internet через существующие инфраструктуры абонентских окончаний телефонных сетей и сетей кабельного телевидения.

Технологии ускоренного доступа к Internet через абонентские окончания телефонных (xDSL) и кабельных сетей (CATV)

Технологии xDSL

Сегодня многие телекоммуникационные компании разных стран мира начали активно внедрять различные варианты цифровых абонентских линий (DSL), В последнее время наибольшее внимание специалистов привлекла технология:

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line,) - асимметричной цифровой абонентской линии,

но помимо нее пользователям предложены также службы:

SDSL - симметричной цифровой абонентской линии ,

RADSL (Rate Adaptive DSL) - цифровой абонентской линии с переменной скоростью

VDSL (Very high-speed DSL) - cверхбыстрой цифровой абонентской линии

Цифровые абонентские окончания появились достаточно давно - впервые их ввели первичные сети каналов Т1/Е1, Цифровое абонентское окончание High-speed DSL (HDSL) работает по 4-проводной линии со скоростью до 1,544 или 2,048 Мбит/с. Цифровое абонентское окончание сети ISDN работает по 2-проводному окончанию со скоростью 128 Кбит/с.

Однако сегодня пользователям хотелось бы получить доступ к Internet (и через Internet к своим корпоративным сетям) с помощью стандартного 2-проводного телефонного окончания, установив при этом на своем домашнем компьютере какое-нибудь устройство типа модема. Перечисленные выше технологии позволяют это сделать с помощью специальных модемов.

Эти технологии рассчитаны на высокоскоростную передачу данных на коротком отрезке витой пары, соединяющей абонента с ближайшей телефонной АТС. В то время как обычные модемы (V.34, V.34+) рассчитаны на работу с полосой пропускания в 3100 Гц через сеть с произвольным количеством коммутаторов, модемы *DSL могут получить в свое распоряжение полосу порядка 1 МГц - эта величина зависит от длины кабеля до АТС и сечения используемых проводов. Отличия условий работы модемов *DSL от обычных модемов показаны на рис. 3 на примере ADSL-модемов.

Рис. 3. Отличия условий роботы ADSL-модемов от обычных модемов

ADSL-модемы, подключаемые к обоим концам короткой линии между абонентом и АТС, образуют три канала:

· быстрый канал передачи данных из сети в компьютер,

· менее быстрый дуплексный канал передачи данных из компьютера в сеть

· простой канал телефонной связи, по которому передаются обычные телефонные разговоры.

Передача данных в канале «сеть-абонент» происходит со скоростью от 1,5 до 6 Мбит/с, в канале «абонент-сеть» - со скоростью от 16 Кбит/с до 1 Мбит/с. В обоих случаях конкретная величина скорости передачи зависит от длины и качества линии. Асимметричная ( не одинаковая) скорость передачи данных вводится специально, так как поток данных из сети Internet или корпоративной сети гораздо больше, чем в обратном направлении.Например, пользователь посылает запрос на WEB-сайт Интернет – это совсем небольшой набор данных, а от сайта к клиенту перекачиваются страницы, файлы …, что составляет уже большой поток данных. Для получения асимметрии скорости полоса пропускания абонентского окончания делится между каналами также не одинаково.

У клиента устанавливается мультиплексор ADSL, а у провайдера мультиплексор доступа - ADSLAM. Мультиплексоры ADSL - ADSLAM выполняют частотное мультиплексирование 3 каналов. Каждый канал передает данные на своей частоте: голосовой подканал в 3100 Гц передает данные от телефона к АТС, а высокоскоростные каналы данных связывают компьютер клиента и маршрутизатор провайдера, который должен находиться рядом с ADSLAM.

Одно из главных преимуществ технологии ADSL по сравнению с аналоговыми модемами и протоколами ISDN и HDSL - то, что поддержка голоса никак не отражается на параллельной передаче данных по двум быстрым каналам благодаря разделению частот. Такой метод передачи гарантирует надежную работу телефонного канала даже при нарушении питания ADSL-модема. Никакие конкурирующие системы передачи данных не обеспечивают работу обычного телефонного канала столь же надежно. Хотя технологии ISDN и HDSL поддерживают режим обычной телефонной связи, для ее установления они требуют организации специального канала с пропускной способностью 64 Кбит/с.

Технологии CATV

Кроме абонентских окончаний телефонных сетей в последнее время для скоростного доступа к Internet стали применять абонентские окончания кабельного телевидения. Для этих целей уже разработан специальный вид модемов - кабельные модемы. В кабельных модемах используется имеющийся коаксиальный 75-омный телевизионный кабель ( он отличается от 50-Омного для локальных сетей) для передачи данных из сети в компьютер со скоростью до 30 Мбит/с, а из компьютера в сеть - со скоростью до 10 Мбит/с. При этом качество передаваемых сигналов очень высокое.

Кабельное телевидение является одной из телекоммуникационных услуг, для которой была создана собственная разветвленная инфраструктура абонентских окончаний. Хотя кабельное телевидение и уступает по распространенности телефонной сети, тем не менее количество коаксиальных абонентских окончаний, соединяющих дома и квартиры с точками присутствия поставщиков услуг, стало приближаться к количеству абонентских телефонных окончаний.

Учитывая, что коаксиальный кабель обладает гораздо более широкой полосой пропускания (как минимум, 700-800 МГц), абонентское окончание CATV может вполне справиться с одновременной передачей телефонного, компьютерного и телевизионного трафиков.

Отличием абонентского окончания CATV является то, что к коаксиальному кабелю подключаются одновременно несколько абонентов (рис. 4). Это может быть несколько десятков домов или же сотен квартир многоквартирного дома. Поэтому абонентское окончание CATV представляет собой классическую разделяемую среду, которая используется, например, в сетях Ethernet на коаксиальном кабеле.

Рис. 4. Подключение кабельных модемов к окончанию CATV

В отсутствии кабельных модемов оборудование CATV используется для широковещательного распространения телевизионных программ до телевизионных приемников абонентов CATV из источника информации у поставщика услуг. Для этого занимается диапазон частот от 50 до 550-868 МГц (точное значение зависит от национальной политики выделения частот). Каждой программе CATV выделяется в этом диапазоне полоса в 6 или 8 МГц, сигнал которой шифруется и может быть дешифрирован приемниками тех абонентов, которые подписались на прием определенной программы.

Для использования предачи компьютерных данных и телевизионных в помещении каждого абонента высокоскоростного доступа устанавливается распределитель и кабельный модем, а в точке присутствия — головной модем, который еще называют модемной терминальной станцией (Cable Modem Termination Station, CMTS).

Для двунаправленной передачи компьютерных данных кабельные модемы пользователей и станция CMTS занимают неиспользуемые телевизионными программами частоты. Обычно это диапазон относительно низких частот от 5 до 50 МГц, расположенный ниже частот телевизионных программ, а также диапазон высоких частот выше 550 МГц.

Диапазон низких частот используется для менее скоростного восходящего канала ( от клиента к провайдеру), а диапазон высоких частот — для высокоскоростного нисходящего канала ( от провайдера к клиенту). Скорость передачи данных в восходящем направлении может доходить до 10 Мбит/с,а в нисходящем — до 30-40 Мбит/с. Модемы пользователей могут взаимодействовать только со станцией CMTS.

Так как восходящий и нисходящий каналы разделены по частотам, абонентское окончание CATV образует две разделяемые среды.

Для нисходящего канала CMTS является единственным передатчиком информации, поэтому здесь не возникает конкуренции за доступ к среде. Станция CMTS использует нисходящий канал для передачи по нему кадров данных всем абонентам, используя адресацию Ethernet и разделение канала во времени.

Восходящий канал задействуется в режиме множественного доступа всеми кабельными модемами, подключенными к данному абонентскому окончанию, В этой разделяемой среде CMTS играет роль арбитра. Каждый абонентский модем начинает передачу только после того, как получит разрешение на это от головного модема по прямому каналу. Для того чтобы один абонентский модем не занимал канал надолго, CMTS назначает каждому абонентскому модему тайм-слот ограниченного размера. Тайм-слоты распределяются только между активными модемами — это позволяет расходовать ограниченную пропускную способность максимально эффективно. Для вновь подключаемых абонентских модемов предназначены специальные тайм-слоты. При включении абонентский модем использует такой тайм-слот, чтобы оповестить CMTS о своем присутствии в сети. Далее он ожидает, когда ему будет выделен тайм-слот на равных основаниях с другими модемами.

Кабельный модем абонента может иметь разъем для подключения обычного телефона, для которого также выделяется полоса в 4 МГц в нижнем диапазоне частот. В этом случае абонент получает от одного поставщика услуг доступ трех типов — телефонный, компьютерный и телевизионный.

Высокоскоростные абонентские окончания создают для поставщиков услуг Internet дополнительную проблему - им необходимо иметь очень скоростные каналы доступа к остальной части Internet, так как 10 абонентов с трафиком по 8 Мбит/с создают общий трафик в 80 Мбит/с, который качественно можно передать только с помощью технологий SONET/SDH или АТМ. Ведущие поставщики услуг Internet, например UUCP, такие каналы уже имеют.

Вопросы для самостоятельной работы:

1. Чем отличаются удаленные соединения типа удаленный узел, удаленное управление и терминальное подключение.

2. Какие услуги и с какими скоростями предоставляют абоненские линии доступа xDSL и CATV.