Конвергенція мереж

Взагалі конвергенція (лат. convergo - сближую) - це процес зближення, компромісу, стабілізації. В контексті мереж - це об’єднання різних технологій ЛКМ та ГКМ, радіо-, телевізійних- та телефонних мереж.

Наприкінці 80-х років відмінності між ЛКМ та ГКМ проявлялися досить чітко [1].

- Довжина і якість ЛЗ. ЛКМ за визначенням відрізняються від ГКМ невеликими відстанями між вузлами мережі. Це взагалі дає можливість в ЛКМ більш якісних ліній зв’язку.

- Складність методів передачі даних. В умовах низької надійності фізичних каналів у ГКМ потрібні складніші, ніж в ЛКМ методи передачі даних і відповідне обладнання.

- Швидкість обміну даними в ЛКМ (10, 16 і 100 Мбіт/с) в той час була істотно вище, ніж в ГКМ (від 2,4Кбіт/з до 2 Мбіт/с).

- Різноманітність послуг. Високі швидкості обміну даними породили в ЛКМ широкий набір послуг (наприклад, різні види послуг: файлової служби, друку, баз даних, електронна пошта тощо), в той час як ГКМ як правило надавали поштові а іноді файлові послуги з обмеженими можливостями.

- Масштабованість. „Класичні” ЛКМ мають погану масштабованість внаслідок негнучкості базових топологій, що визначають спосіб підключення станцій і довжину лінії. При цьому характеристики мережі різко погіршуються при досягненні певної межі за кількістю вузлів або довжини ліній зв’язку. ГКМ властива гарнамасштабованість, оскільки вони розроблялися розраховуючи на роботу з довільними топологіями і, дуже великою кількістю абонентів.

Поступово різниця між локальними та глобальними типами мережевих технологій стала зменшуватись. Ізольовані раніше ЛКМ почали об’єднуватися одна з одною, при цьому як середовище сполучення використалися ГКМ. Тісна інтеграція ЛКМ і ГКМ привела до значного взаємопроникнення відповідних технологій. Зближення в методах передачі даних відбувається на платформі цифрової (немодульованої) передачі даних по волоконно-оптичним ЛЗ. Це середовище передачі даних використовують практично усі технології ЛКМ для швидкісного обміну інформацією на відстанях понад 100 м, на ній же побудовані сучасні магістралі первинних мереж SDH і DWDM, які надають свої цифрові канали для об’єднання обладнання ГКМ.

Висока якість цифрових каналів змінила вимоги до протоколів ГКМ. На перший план замість процедур забезпечення надійності вийшли процедури забезпечення гарантованої середньої швидкості доставки інформації користувачам, а також механізми пріоритетної обробки пакетів особливо чутливого до затримок трафіка (наприклад голосового). Ці зміни знайшли відбиток в нових технологіях ГКМ, таких як Frame Relay і ATM. В цих мережах передбачається, що викривлення бітів відбувається настільки рідко, що помилковий пакет вигідніше просто знищити, а всі проблеми, пов’язані з його втратою, доручити програмному забезпеченню більш високого рівня, що безпосередньо не входить до складу мереж Frame Relay і ATM.

Значний внесок у зближення ЛКМ і ГКМ внесло домінування протоколу IP. Цей протокол сьогодні використовується поверх будь-яких технологій ЛКМ і ГКМ - Ethernet, Token Ring, ATM, Frame Relay - для створення з різних підмереж єдиної складної мережі.

ГКМ 90-х років, що працюють на основі швидкісних цифрових каналів, істотно розширили набір своїх послуг і наздогнали ЛКМ. Стало можливим створення служб, робота яких пов’язана з доставкою користувачу більших обсягів інформації в реальному часі (зображень, відеофільмів, голосу), тобто мультимедійної інформації. Найяскравіший приклад - гіпертекстова інформаційна служба World Wide Web, що стала основним постачальником інформації в Інтернеті. Її інтерактивні можливості перевершили можливості багатьох аналогічних служб ЛКМ, так що розробникам локальних мереж довелося просто запозичити цю службу в ГКМ. Процес переносу служб і технологій із глобальної мережі Інтернет у локальні придбав такий масовий характер, що з’явився навіть спеціальний термін - intranet-технології (intra - внутрішній).

І, нарешті, з’являються нові технології, призначені для обох видів мереж. Яскравим представником нового покоління технологій є технологія ATM, яка може бути основою як ГКМ, так і ЛКМ, ефективно поєднуючи всі існуючі типи трафіка в одній транспортній мережі. Іншим прикладом може служити сімейство технологій Ethernet, що має „локальне” коріння. Новий стандарт Ethernet 10G, що дозволяє передавати дані зі швидкістю 10 Гбіт/с, призначений для магістралей як глобальних, так і великих локальних мереж.

Одним із проявів зближення ЛКМ і ГКМ є поява мереж масштабу великого міста, що займають проміжне положення між ЛКМ та ГКМ. Міські мережі, або мережі мегаполісів (Metropolitan Area Networks, MAN), призначені для обслуговування території великого міста. Ці мережі використовують цифрові ЛЗ, часто оптоволоконні, зі швидкостями на магістралі від 155 Мбіт/с і вище. Вони забезпечують економічне з’єднання ЛКМ між собою, а також вихід у ГКМ. Ці мережі спочатку були розроблені для передачі даних, але зараз вони підтримують і такі послуги, як відеоконференції та інтегральну передачу голосу і тексту. Для мереж мегаполісів навіть був розроблений спеціальний протокол - SMDS (Switched Multimegabit Data Services), але пізніше він був витиснений потужнішою технологією ATM. Сучасні мережі типу MAN відрізняються різноманістю послуг, дозволяючи своїм клієнтам поєднувати комунікаційне обладнання різного типу, в тому числі й офісні АТС.

Яскраво виражена останнім часом тенденція зближення різних типів мереж характерна не тільки для ЛКМ і ГКМ, а й для телекомунікаційних мереж інших типів. На сьогоднішній день до телекомунікаційних мереж можна віднести:

- телефонні мережі;

- радіомережі;

- телевізійні мережі;

- комп’ютерні мережі.

У всіх цих мережах ресурсом, що надається клієнтам є інформація. Розподіл виду послуг і форми подання інформації у мережах різного типу наведено у таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 - Послуги і форми подання інформації у мережах різного типу

Телефонні мережі надають інтерактивні послуги (interactive services), оскільки два (або більше, якщо це конференція) абоненти, що беруть участь у розмові, поперемінно проявляють активність.

Радіо- та телевізійні мережі надають широкомовні послуги (broadcast services), при цьому інформація поширюється тільки в одну сторону - з мережі до абонентів, за схемою „один до багатьох” (point-to-multipoint).

Сьогодні конвергенція йде за багатьма напрямками різних видів телекомунікаційних мереж. Незважаючи на те, що різниці між комп’ютерними, телефонними, телевізійними та первинними мережами, досить істотні, всі ці мережі на високому рівні абстракції мають подібні структури.

Телекомунікаційна мережа (pис.1.5) у загальному випадку має такі компоненти:

- мережа доступу (access network) - призначена для концентрації інформаційних потоків, що надходять по численних каналах зв’язку від обладнання користувачів, у порівняно невеликій кількості вузлів магістральної мережі;

- магістраль (backbone або core network) - поєднує окремі мережі доступу, забезпечуючи транзит трафікуміж ними по високошвидкісних каналах;

- інформаційні центри або центри керування сервісами (datacenters або servicescontrol point) - це власні інформаційні ресурси мережі, на основі яких здійснюється обслуговування користувачів.

І мережа доступу, і магістральна мережа будуються на базі комутаторів. Кожен комутатор має деяку кількістю портів, які з’єднуються з портами інших комутаторів каналами зв’язку.

Мережа доступу є нижнім рівнем ієрархії телекомунікаційної мережі. До цієї мережі підключаються кінцеві (термінальні) вузли - обладнання, встановлене у користувачів (абонентів, клієнтів) мережі. У випадку КМ кінцевими вузлами є комп’ютери, телефонної - телефонні апарати, а телевізійної- або радіомережі - відповідно теле- і радіоприймачі. Основне призначення мережі доступу - концентрація інформаційних потоків, що надходять по численних каналах зв’язку від обладнання користувачів, у порівняно невеликій кількості вузлів магістральної мережі.

Мережа доступу, як і телекомунікаційна мережа вцілому, може складатись з кількох рівнів. Комутатори, встановлені у вузлах нижнього рівня, мультиплексують інформацію, що надходить з багатьох абонентських каналів і передають її комутаторам верхнього рівня. Останні в свою чергу передають її комутаторам магістралі. Кількість рівнів мережі доступу залежить від її розміру: невелика мережа доступу може складатися з одного рівня, велика - з двох-трьох. Наступні рівні здійснюють подальшу концентрацію трафіка, збираючи його та мультиплексуючи в більш швидкісні канали.

Магістральна мережа поєднує окремі мережі доступу, виконуючи функції транзиту трафіка між ними по високошвидкісних каналах. Комутатори магістралі можуть оперувати не тільки інформаційними з’єднаннями між окремими користувачами, а й агрегованими інформаційними потоками, що переносять дані багатьохкористувацьких з’єднань. В результаті інформація за допомогою магістралі надходить в мережу доступу одержувачів, демультиплексується там і комутується таким чином, що на вхідний порт обладнання користувача надходить тільки та інформація, яка йому адресована. В тому випадку, коли абонент-одержувач підключений до того ж комутатора доступу, що й абонент-відправник (безпосередньо або через підлеглі за ієрархією зв’язки), останній виконує необхідну операцію комутації самостійно.

Інформаційні центри, центри керування сервісами - це власні інформаційні ресурси мережі, на основі яких здійснюється обслуговування користувачів. В таких центрах може зберігатися інформація двох типів [1]:

- користувацька інформація (дані, які безпосередньо цікавлять користувачів мережі);

- допоміжна службова інформація (дозволяє надавати користувачам деякі послуги).

Прикладом інформаційних ресурсів першого типу можуть служити Web-портали, на яких розташована різноманітна довідкова інформація, новини, інформація електронних магазинів тощо. У телефонних мережах роль таких центрів грають служби екстреного виклику (наприклад, міліції, швидкої допомоги) і довідкові служби різних організацій і підприємств - вокзалів, аеропортів, магазинів тощо. У телевізійних мережах такими центрами є телестудії, що поставляють „живу” картинку або ж відтворюють раніше записані сюжети або фільми.

До ресурсів другого типу відносяться, наприклад, різні системи аутентифікації та авторизації користувачів, за допомогою яких організація, що володіє мережею, перевіряє права користувачів на одержання тих чи інших послуг; системи біллінга, які в комерційних мережах підраховують оплату за надані послуги; бази даних облікової інформації користувачів, що зберігають імена й паролі, а також переліки послуг, на які підписаний кожен користувач. В телефонних мережах є центри керування сервісами (Services Control Point, SCP), де встановлені комп’ютери, на яких зберігаються програми нестандартної обробки телефонних викликів користувачів, наприклад викликів безкоштовних довідкових служб комерційних підприємств (так звані служби 800) або викликів при проведенні телеголосування. Ще одним з розповсюджених видів допоміжного інформаційного центра є централізована система керування мережею, що предявляє собою програмне забезпечення, яке працює на одному або кількох комп’ютерах.

У мереж кожного типу є багато особливостей, проте, їх структура в цілому відповідає вищеописаній. Однак, в залежності від призначення та розміру мережі, деякі складові узагальненої структури у ній можуть бути відсутні або ж мати несуттєве значення. Наприклад, у невеликій ЛКМ немає явно виражених мереж доступу та магістралей -вони зливаються в загальну досить просту структуру. У корпоративній мережі, як правило, система біллінгавідсутня, оскільки послуги співробітникам підприємства надаються не на комерційній основі. У деяких телефонних мережах можуть біти відсутні інформаційні центри, а телевізійні мережі доступу набувають вигляду розподіленої мережі, оскільки інформація в ній поширюється тільки в одному напрямку - від мережі до абонентів.