Разработка корпоративной сети на основе технологий xDSL

• Реферат
• Ключевые слова: Корпоративная сеть, технологии xDSL, базовые телекоммуникационные модули, организация доступа
• Сущность выполненной работы: предложения по созданию КС на основе базовых телекоммуникационных модулей, выбор и обоснование выбора технологии и технических средств.
• Используемое программное обеспечение:
• Microsoft Word
• Adobe Photoshop 7.0

Любая организация — это совокупность взаимодействующих структурных элементов (подразделений), каждый из которых может иметь свою особенность. Элементы связаны между собой функционально, т. е. они выполняют отдельные виды работ в рамках единого бизнес процесса, а также информационно, обмениваясь документами, факсами, письменными и устными распоряжениями и т. д. Кроме того, эти элементы взаимодействуют с внешними системами, причем их взаимодействие также может быть как информационным, так и функциональным. По мере роста и развития организации, у ее руководства неизбежно возникают вопросы: как создать максимально гибкую и эффективную систему управления имеющимися подразделениями? Как обеспечить качественную и надежную связь между центральным офисом и всеми подразделениями, обеспечить конфиденциальность передачи информации, снизить расходы на телекоммуникационное обеспечение, тратить меньше времени на сбор отчетов, оперативно обрабатывать потоки информации, циркулирующей между подразделениями? Для организаций с большим числом удаленных филиалов и предприятий правильное решение этих вопросов помогает успешно управлять компанией, позволяет сэкономить время, а значит, и деньги. Мировой опыт крупных компаний и корпораций говорит о том, что таким решением является создание единой информационной системы на базе корпоративной сети. По данным Yankee Group, в 2004 году более 70% всех компаний будут использовать корпоративные сети для передачи 90% своих данных, а по оценкам International Data Corporation мировой рынок этих услуг к 2005 году вырастет (по сравнению с сегодняшним днем) с 2 до 17,6 млрд. долларов. Очевидно, что в зависимости от специфики деятельности компании требования к таким системам существенно разнятся. Однако комплексный подход позволяет сформулировать некоторые общие принципы построения корпоративных сетей, на основе которых создаются «типовые» проекты.

1. Корпоративная сеть Успешная деятельность промышленной, финансовой или иной организации во многом определяется наличием единого информационного пространства. Развитая информационная система позволяет эффективно справляться с обработкой потоков информации, циркулирующих между сотрудниками предприятия и принимать им своевременные и рациональные решения, обеспечивающие выживание предприятия в жесткой конкурентной борьбе.

Корпоративная сеть (КС) — это сложная система, обеспечивающая передачу данных широкого спектра между различными приложениями, используемыми в единой информационной системе организации.

КС позволяет создать единую для всех подразделений базу данных, вести электронный документооборот, организовать селекторные совещания и проводить видеоконференции с отдаленными подразделениями, обеспечить все потребности организации в высококачественной телефонной и факсимильной местной, международной и междугородной связи, доступе в Интернет и другие интерактивные сети. Все это уменьшает время реакции на изменения, происходящие в компании, и обеспечивает оптимальное управление всеми процессами в реальном масштабе времени. При этом, снижается зависимость организации от операторов фиксированной и мобильной связи. Частичный отказ от услуг этих операторов позволяет существенно сократит расходы организации. Появляется возможность передавать любую конфиденциальную информацию производственного и финансового характера с уверенностью, что никто, кроме уполномоченных сотрудников компании, не имеет к ней доступа. Обобщенная схема КС представлена на Рис. 1.

Рис. 1. Обобщенная схема корпоративной сети

1.1 Этапы создания корпоративной сети

Можно выделить основные этапы процесса создания корпоративной информационной системы:

· провести информационное обследование организации;

· по результатам обследования выбрать архитектуру системы и аппаратно-программные средства ее реализации, по результатам обследования выбрать и/или разработать ключевые компоненты информационной системы;

· система управления корпоративной базой данных;

· система автоматизации деловых операций и документооборота;

· система управления электронными документами;

· специальные программные средства;

· системы поддержки принятия решений.

1.1.1 Информационное обследование

Информационная система нужна организации для того, чтобы обеспечивать информационно-коммуникационную поддержку ее основной и вспомогательной деятельности. Поэтому прежде, чем вести речь о структуре и функциональном наполнении информационной системы, необходимо обозначить цели и задачи самой организации, чтобы понять, что же нужно автоматизировать.

Для этого проводится детальное информационное обследование компании, целями которого являются:

· формулировка и описание функций каждого подразделения компании, а также решаемые ими задачи;

· описание технологии работы каждого из подразделений компании и понимание, что необходимо автоматизировать и в какой последовательности;

· описание технологии работы каждого из подразделений и связанных с ними информационных потоков;

· отображение технологии на структуру, определение ее функционального состава и количества рабочих мест в каждом структурном подразделении компании, а также описание функций, которые выполняются (автоматизируются) на каждом рабочем месте;

· описание основных путей и алгоритмы прохождения входящих, внутренних и исходящих документов, а также технологии их обработки.

В результате обследования, создаются модели деятельности компании, и ее информационной инфраструктуры, на базе которых разрабатываются проект корпоративной информационной системы, требования к программно-аппаратным средствам и спецификации на разработку прикладного программного обеспечения, если в этом есть необходимость.

При выборе описываемых средств необходимо обратить внимание на то, чтобы работа с ними была бы доступна не только профессиональным работникам, но и более широкому классу.

1.1.2 Архитектура

По результатам обследования необходимо выбрать архитектуру системы. Для корпоративных систем рекомендуется архитектура клиент/сервер. Архитектура клиент/сервер предоставляет технологию доступа конечного пользователя к информации в масштабах предприятия. Таким образом, архитектура клиент/сервер позволяет создать единое информационное пространство, в котором конечный пользователь имеет своевременный и беспрепятственный (но санкционированный) доступ к корпоративной информации.

1.1.3 Выбор СУБД

Информационное обследование позволяет выбрать аппаратно-программную реализацию системы.

Выбор системы управления для корпоративной базы данных — один из ключевых моментов в разработке информационной системы. На Российском рынке присутствуют практически все СУБД, принадлежащие к элитному классу — Oracle, Informix, Sybase, Ingres. Вопрос, какую СУБД использовать, можно решить только по результатам предварительного обследования и получения информационных моделей деятельности.

1.1.4 Выбор системы автоматизации документооборота

Неразбериха с документами (их задержки, потери, дублирование, долгое перемещение от одного исполнителя к другому и т. д.) — болезненная проблема для любой компании. Поэтому система автоматизации документооборота, которая позволяет автоматизировать ручные, рутинные операции, автоматически передавать и отслеживать перемещение документов внутри корпорации, контролировать выполнение поручений, связанных с документами и т. д. — одна из важнейших составляющих информационной системы.

1.1.5 Выбор программных средств для управления документами

Появление на рынке систем управления электронными документами — EDMS (Electronic Document Management Systems) вызвано стремлением сократить поток бумажных документов и хотя бы частично уменьшить сложности, возникающие в связи с их хранением, поиском и обработкой. В отличие от документов на бумажных носителях электронные документы обеспечивают преимущества при создании, совместном использовании, поиске, распространении и хранении информации. Системы EDMS реализуют ввод, хранение и поиск всех типов электронных документов, как текстовых, так и графических. С помощью систем этого класса можно организовать хранение в электронном виде административных и финансовых документов, факсов, технической библиотеки, изображений, т. е. всех документов, входящих в организацию и циркулирующих в ней.

1.1.6 Выбор специализированных прикладных программных средств

При всей описанной общности каждая компания имеет свою специфику, которая определяется родом ее деятельности. Выбор специализированных программных средств в значительной степени зависит от этой специфики. Абсолютно для всех компаний необходимо иметь в составе информационной системы стандартный набор приложений, таких как текстовые редакторы, электронные таблицы, коммуникационные программы и т. д. Одним из критериев выбора подобных систем должна быть возможность их несложной интеграции в корпоративную информационную систему.

1.1.7 Системы поддержки принятия решений

Необходимо отметить специальный класс приложений — систем поддержки принятия решений, позволяющие моделировать правила и стратегии бизнеса и иметь интеллектуальный доступ к неструктурированной информации. Системы подобного класса основаны на технологиях искусственного интеллекта.

1.1.8 Структура корпоративной сети Для подключения удаленных пользователей к корпоративной сети самым простым и доступным вариантом является использование телефонной связи. Там, где есть возможность, могут использоваться сети ISDN или прочие. Для объединения узлов сети в большинстве случаев используются глобальные сети передачи данных. Даже там, где возможна прокладка выделенных линий (например, в пределах одного города) использование технологий пакетной коммутации позволяет уменьшить количество необходимых каналов связи и — что немаловажно — обеспечить совместимость системы с существующими глобальными сетями.

Подключение корпоративной сети к Internet оправдано, если нужен доступ к соответствующим услугам. Использовать Internet как среду передачи данных стоит только тогда, когда другие способы недоступны и финансовые соображения перевешивают требования надежности и безопасности. Если вы будете использовать Internet только в качестве источника информации, лучше пользоваться технологией «соединение по запросу» (dial-on-demand), т. е. таким способом подключения, когда соединение с узлом Internet устанавливается только по вашей инициативе и на нужное вам время. Это резко снижает риск несанкционированного проникновения в вашу сеть извне.

Для передачи данных внутри корпоративной сети также стоит использовать виртуальные каналы сетей пакетной коммутации. Основные достоинства такого подхода — универсальность, гибкость, безопасность

1.1.9 Оборудование корпоративных сетей

Корпоративная сеть — это достаточно сложная структура, использующая различные типы связи, коммуникационные протоколы и способы подключения ресурсов.

Все оборудование сетей передачи данных можно условно разделить на два больших класса — периферийное, которое используется для подключения к сети оконечных узлов, и магистральное или опорное, реализующее основные функции сети (коммутацию каналов, маршрутизацию и т. д.). Четкой границы между этими типами нет — одни и те же устройства могут использоваться в разном качестве или совмещать те и другие функции. Следует отметить, что к магистральному оборудованию обычно предъявляются повышенные требования в части надежности, производительности, количества портов и дальнейшей расширяемости. Периферийное оборудование является необходимым компонентом всякой корпоративной сети. Функции же магистральных узлов может брать на себя глобальная сеть передачи данных, к которой подключаются ресурсы. Как правило, магистральные узлы в составе корпоративной сети появляются только в тех случаях, когда используются арендованные каналы связи или создаются собственные узлы доступа.

Периферийное оборудование корпоративных сетей с точки зрения выполняемых функций также можно разделить на два класса. Во-первых, это маршрутизаторы (routers), служащие для объединения однородных LAN (как правило, IP или IPX) через глобальные сети передачи данных. В сетях, использующих IP или IPX в качестве основного протокола — в частности, в той же Internet-маршрутизаторы используются и как магистральное оборудование, обеспечивающее стыковку различных каналов и протоколов связи. Маршрутизаторы могут быть выполнены как в виде автономных устройств, так и программными средствами на базе компьютеров и специальных коммуникационных адаптеров. Второй широко используемый тип периферийного оборудования — шлюзы (gateways), реализующие взаимодействие приложений, работающих в разных типах сетей. Полнофункциональный шлюз всегда представляет собой программно-аппаратный комплекс, поскольку должен обеспечивать необходимые для приложений программные интерфейсы.

Все крупнейшие поставщики сетевого оборудования предлагают наборы продуктов, предоставляющие руководителям информационных служб широкие возможности для построения корпоративных сетей. Они включают разнообразные аппаратные средства (концентраторы, маршрутизаторы, коммутаторы), ориентированные на создание систем на базе передовых коммуникационных технологий, включая Fast Ethernet, режим асинхронной передачи (ATM) и виртуальные сети. Интеграция этих технологий в широкомасштабные информационные системы направлена на повышение пропускной способности.

1.1.10 Многослойное представление корпоративной сети

Корпоративную сеть полезно рассматривать как сложную систему, состоящую из нескольких взаимодействующих слоев. В основании лежит слой компьютеровцентров хранения и обработки информации, и транспортная подсистема, обеспечивающая надежную передачу информационных пакетов между компьютерами.

· Над транспортной системой работает слой сетевых операционных систем, который организует работу приложений в компьютерах и предоставляет через транспортную систему ресурсы своего компьютера в общее пользование.

· Над операционной системой работают различные приложения, но из-за особой роли систем управления базами данных, хранящих в упорядоченном виде основную корпоративную информацию и производящих над ней базовые операции поиска, этот класс системных приложений обычно выделяют в отдельный слой корпоративной сети.

· На следующем уровне работают системные сервисы, которые, пользуясь СУБД, как инструментом для поиска нужной информации, предоставляют конечным пользователям эту информацию в удобной для принятия решения форме. А также эти системы выполняют некоторые общие для предприятий всех типов процедуры обработки информации. К этим сервисам относится служба World Wide Web, система электронной почты, системы коллективной работы и многие другие.

· Верхний уровень корпоративной сети представляют специальные программные системы, которые выполняют задачи, специфические для данного предприятия или предприятий данного типа. Примерами таких систем могут служить системы автоматизации банка, организации бухгалтерского учета, автоматизированного проектирования, управления технологическими процессами и т. п.

· Конечная цель корпоративной сети воплощена в прикладных программах верхнего уровня, но для их успешной работы абсолютно необходимо, чтобы подсистемы других слоев четко выполняли свои функции.

Стратегические решения, как правило, влияют на облик сети в целом, затрагивая несколько слоев, хотя первоначально касаются только одного конкретного слоя или даже отдельной подсистемы этого слоя. Такое взаимное влияние продуктов и решений нужно обязательно учитывать при планировании технической политики развития сети, иначе можно столкнуться с необходимостью срочной и непредвиденной замены, например, сетевой технологии, из-за того, что новая прикладная программа испытывает острый дефицит пропускной способности для своего трафика.

1.1.11 Каналы связи корпоративной сети

Первая проблема, которую приходится решать при создании корпоративной сети — организация каналов связи. Каналы связи — создаются по линиям связи при помощи сложной электронной аппаратуры и кабелей связи. При этом каналы по характеру передаваемых сигналов могут быть аналоговыми или цифровыми, т. е. на одной линии связи одновременно можно создать как аналоговые, так и цифровые каналы, функционирующие раздельно. Для этого применяют аппаратуру каналообразования.

Виртуальные сети передачи данных

Идеальным вариантом для частной сети было бы создание каналов связи только на тех участках, где это необходимо, и передача по ним любых сетевых протоколов, которых требуют работающие приложения. Существуют технологии построения сетей передачи данных, позволяющие внутри организовать каналы, возникающие только в нужное время и в нужном месте. Такие каналы называются виртуальными. Систему, объединяющую удаленные ресурсы с помощью виртуальных каналов, естественно назвать виртуальной сетью. На сегодня существуют две основных технологии виртуальных сетей — сети с коммутацией каналов и сети с коммутацией пакетов. К сетям с коммутацией каналов относятся, например, ТфОП и ISDN. Сети с коммутацией пакетов представлены технологиями X.25, Frame Relay и ATM.

1.2 Стратегические проблемы построения транспортной системы корпоративной сети

Из-за того, что транспортная система создает основу для взаимосвязанной работы отдельных компьютеров, ее часто отождествляют с самим понятием «корпоративная сеть», считая все остальные слои и компоненты сети просто надстройкой. В свою очередь, транспортная система корпоративной сети состоит из ряда подсистем и элементов. Наиболее крупными составляющими транспортной системы являются такие подсистемы как локальные и глобальные сети корпорации, опять же понимаемые как чисто транспортные средства. В свою очередь каждая локальная и глобальная сеть состоит из периферийных подсетей и магистрали, которая эти подсети связывает воедино. Каждая подсеть также может иметь иерархическую структуру, образованную своими маршуртизаторами, коммутаторами, концентраторами и сетевыми адаптерами, Все эти коммуникационные устройства связаны разветвленной кабельной системой.

Глобальная сеть, объединяющая отдельные локальные сети, разбросанные по большой территории, также имеет, как правило, иерархическую структуру с высокоскоростной магистралью (например, АТМ), более медленными периферийными сетями (например, frame relay) и каналами доступа локальных сетей к глобальным.

При создании и модернизации транспортной системы в стратегические вопросы ее планирования включают в первую очередь следующие.

Создание транспортной инфраструктуры с масштабируемой производительностью для сложных локальных сетей.

Выбор технологии магистрали для крупных локальных сетей предприятия. Технология определяется используемыми протоколами нижнего уровня, такими как Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet и т. п. и существенно влияет на типы используемого в сети коммуникационного оборудования. Магистраль, как правило, является одной из наиболее дорогостоящих частей любой сети. Кроме того, так как через нее проходит значительная чать трафика сети, то ее свойства сказываются практически на всех сервисах корпоративной сети, которыми пользуются конечные пользователи.

Определение рациональной структуры магистрали. Эта структура будет затем положена в основу структуры кабельной системы, стоимость которой может составлять 15% и более процентов всей стоимости сети. Рациональная структура магистрали должна обеспечить компромисс между качеством передачи трафика (пропускная способность, задержки, приоритеты для ответственных приложений) и стоимостью. На структуру магистрали сильнейшее влияние оказывает выбранная технология, так как она определяет максимальные длины кабелей, возможность использования резервных связей, типы кабелей и т. п.

1.2.1 Выбор технологии

Выбор технологии, структуры связей и коммуникационного оборудования для подсетей, входящих в крупную локальную сеть. Для каждой подсети этот вопрос может решаться автономно с учетом требований и традиций каждого подразделения предприятия. Однако, всегда нужно учитывать последствия, которые связаны с выбором разных технологий в разных подсетях — сложность объединения подсетей на магистрали не должна быть чрезмерной.

1.2.2 Выбор способа объединения подсетей

Выбор способа объединения подсетей на магистрали, например, с помощью маршрутизации, с помощью шлюзов или же с помощью транслирующих коммутаторов. При использовании во всех подсетях одной и той же технологии (случай довольно редкий для большой сети) потребность в трансляции протоколов может отпасть, и тогда магистраль будет отличаться от подсетей только скоростью и надежностью.

Выбор коммуникационного оборудования, образующего магистраль. После выбора способа объединения подсетей можно выбрать конкретные типы и модели коммуникационного оборудования, которое воплотит выбранный способ в жизнь.

Конечно, кроме перечисленных, существуют и другие задачи, которые могут быть отнесены к стратегическим для транспортной системы корпоративной сети того или иного предприятия.

1.2.3 Стратегические проблемы выбора сетевой ОС и СУБД

При принятии стратегического решения относительно используемых в корпоративной сети сетевых операционных систем (ОС), необходимо учитывать, что все сетевые ОС делятся по своим функциональным возможностям на два четко различимых класса: сетевые ОС масштаба отдела и корпоративные сетевые ОС.

При выборе корпоративной сетевой ОС в первую очередь нужно учитывать следующие критерии:

Масштабируемая в широких пределах производительность, основанная на хорошей поддержке многопроцессорных и кластерных платформ (здесь сегодня лидерами являются фирменные версии Unix, показывающие рост производительности близкий к линейному при росте числа процессоров до 64)

Возможность использования данной ОС в качестве сервера приложений. Для этого ОС должна поддерживать несколько популярных универсальных API, таких, которые позволяли бы, например, выполняться в среде этой ОС приложениям Unix, Windows, MS DOS, OS/2. Эти приложения должны выполняться эффективно, а это означает, что данная ОС должна поддерживать многонитевую обработку, вытесняющую многозадачность, мультипроцессирование и виртуальную память.

Наличие мощной централизованной справочной службы (такой, например, как NDS компании Novell или Street Talk компании Banyan). Справочная служба должна обладать масштабируемостью, то есть хорошо работать при очень большом числе пользователей и разделяемых ресурсов, а для этого необходимо, чтобы база справочных данных была распределенной. Нужно учитывать, что справочные службы, также как и многие другие сетевые сервисы, сейчас часто поставляются не встроенными в конкретную ОС, а в виде отдельного продукта, например, Street Talk for Windows NT (компания Novell планирует выпуск NDS для Windows NT).

И, хотя существует еще ряд не менее важных характеристик, которые надо учитывать при выборе сетевой ОС, таких, например, как степень стабильности и безопасности ОС, наличие программных средств удаленного доступа, способность работать в гетерогенной среде и т. д., реальная жизнь упрощает задачу выбора. Сегодня рынок корпоративных ОС поделен между несколькими операционными системами: примерно по одной трети имеют NetWare и Windows NT, 10% приходится на разные версии Unix и 20% представлены остальными типами ОС.

Похожая ситуация складывается и на рынке СУБД. Число явных лидеров не так велико, если рассматривать наиболее распространенные классы компьютерных платформ — RISC-серверы и RISC-рабочие станции, а также многочисленную армию серверов и рабочих станций на платформе процессоров Intel. Однако, более тонкий подбор подходящей СУБД и ее версии для используемых на предприятии прикладных задач и технологий хранения и обработки данных требует знания основных сегодняшних свойств каждой СУБД и представления о том, какие новые свойства, желательные для вашей сети, можно ожидать от данной СУБД в ближайшем будущем.

1.2.4 Стратегические проблемы создания корпоративных приложений

Для слоя приложений чаще всего важен выбор не самого приложения, а той технологии, в соответствии с которой приложение создается. Это связано с тем, что большая часть приложений создается силами сотрудников предприятия или же силами сторонней организации, но по конкретному техническому заданию для этого предприятия. Случаи использования готовых крупных приложений, настраиваемых на потребности данного предприятия, например SAP R/3, более редки по сравнению с созданием специальных приложений. Специальные приложения часто модифицируются, добавляются, снимаются с работы, поэтому важно, чтобы технология их создания допускала быструю разработку (например, на основе объектного подхода) и быстрое внесение изменений при возникновении такой необходимости. Кроме того, важно, чтобы технология позволяла строить распределенные системы обработки информации, использующие все возможности транспортной подсистемы современной корпоративной сети.

Технология intranet удовлетворяет этим требованиям, являясь одновременно и самой перспективной технологией создания приложений на ближайшие несколько лет. Однако, и при выборе intranet для создания корпоративных приложений, остается немало проблем, которые можно отнести к стратегическим, так как существует несколько вариантов реализации этой технологии — вариант Microsoft, варианты Sun, IBM, Netscape и другие.

В конечном итоге свойства приложений определяют требования, предъявляемые к остальным слоям и подсистемам корпоративной сети. Объемы хранимой информации, их распределение по сети, тип и интенсивность трафика — все эти параметры, влияющие на выбор СУБД, операционной системы и коммуникационного оборудования и т. п. являются следствием того, какие приложения работают в сети. Поэтому знание свойств приложений и их сознательное формирование разработчиком корпоративной сети позволяют более рационально планировать развитие остальных ее слоев.

Планирование этапов и способов внедрения новых технологий в существующие сети

Важно не только принять стратегически верное решение, но и правильно внедрить его в существующую сеть. Так как это решение долговременное, то оно совсем не обязательно одномоментно, должно найти свое воплощение в новых программных или аппаратных средствах сети. Например, внедрение технологии intranet не означает быстрый отказ от всех приложений другого типа. Возможность поэтапного и как можно менее болезненного способа постепенного перехода на новый продукт или новую технологию — это тоже обязательное свойство хорошего стратегического решения. Если же новое решение технически очень привлекательно, но путей его постепенного внедрения в существующую сеть нет, то от него лучше отказаться. Примером может служить технология АТМ до разработки таких стандартов как LAN Emulation или Classical IP. Красивое с технической точки зрения решение требовало полной замены всего коммуникационного оборудования локальной сети и поэтому не находило применения до тех пор, пока на появились коммутаторы АТМ, которые за счет реализации в них клиентов и серверов LAN Emulation могут теперь без проблем взаимодействовать с традиционными сетями Ethernet или Token Ring.

Выбор производителя нового продукта определяется многими факторами. Обязательными требованиями при выборе производителя стратегически важного продукта или технологии являются стабильность его технической репутации и устойчивость финансового положения. Почти беспроигрышным является приобретение продуктов у признанных лидеров определенного сектора рынка, например, Oracle, Cisco, Netscape, Sun и т. п. Часто хорошие новинки появляются у малоизвестных компаний, но через некоторое время лидеры обязательно применяют эти новинки в своих продуктах, так что ставка на лидера и в этих случаях оказывается правильной, так как небольшой инкубационный период позволяет определить качество и перспективность нового решения. Примером может служить новая технология IP switching, кторую компания Ipsilon пименила для ускоренной передачи IP-пакетов через магистрали АТМ. Через полгода компания Cisco разработала аналогичную технологию tag switching, внеся в исходную идею некоторые усовершенствования. Единственным недостатком ставки на лидеров является более высокая стоимость их продуктов по сравнению с компаниями второго эшелона.

2. Технологии DSL

Медные кабельные линии связи являются и сегодня важной составляющей сети связи Российской Федерации, их цифровизация по праву относится к приоритетным задачам отрасли. Цифровые системы передачи (ЦСП) должны заменить существующие аналоговые системы на магистральной, зоновых и абонентских сетях. Между тем, одним из препятствий цифровизации магистральных медных линий является длина регенерационного участка (l_рег), достигающая 25 км. В поисках решения данной проблемы сформировались два подхода. Первый основан на применении ЦСП с трехуровневым линейным кодом HDB-3, для которого линейная и информационная скорости совпадают. Второй — на применении xDSL-технологии с многопозиционным линейным кодированием, обеспечивающим эффективное использование полосы частот канала связи. Технология цифровой абонентской линии (Digital Subscriber Line, DSL) позволяет реализовать высокоскоростные коммуникации по имеющейся инфраструктуре — медному кабелю низкой категории, используемому для аналоговых телефонных линий. Скорость обмена данными через коммутируемую телефонную сеть ограничена. Существует принципиальный верхний предел пропускной способности телефонных каналов, определяемый стандартом на них. Вся телефонная инфраструктура рассчитана на передачу голосового трафика, поэтому ширина полосы телефонного канала установлена равной всего 4 кГц. Между тем медный кабель, соединяющий АТС с абонентским аппаратом, может обеспечивать передачу сигналов в диапазоне нескольких МГц. Технология цифровых абонентских линий DSL позволяет увеличить полосу пропускания территориально-распределенных сетей до 7 Мбит/с без особых вложений в имеющуюся инфраструктуру. В связи с этим вполне естественной представляется идея использования существующей медной инфраструктуры для передачи трафика до ближайшей телефонной станции, а потом «перекладывания» данных на сеть передачи данных, не имеющую отношения к ТфОП. Технологии этого семейства предназначены для организации синхронных и асинхронных соединений, предоставления высокоскоростного широкополосного соединения индивидуальным и корпоративным пользователям. Специалисты рассматривают xDSL как одно из перспективных решений для российского рынка по обеспечению широкополосного доступа.

Для того чтобы достичь высоких скоростей передачи по обычной телефонной линии, на обеих ее концах необходимо установить специальные устройства, часто называемые xDSL-модемами. Хотя этот термин, по сути, не имеет никакого отношения к процессам, осуществляемым с помощью xDSL-оборудования. Истинные модемы, производят цифро-аналоговые и обратные преобразования. В линии, организованной на базе xDSL-устройств, трафик передается только в цифровой форме. xDSL-оборудование также не предназначено для соединения по телефонной сети двух конечных пользователей. Его применение скорее соответствует сетевой концепции, по которой звездообразно расположенные пользователи связываются с центральным сервером. В качестве такого сервера может выступать любой узел в Internet или сервер локальной сети (ЛС) организации. Качество передачи достигается за счет того, что сложные и высокоинтегральные сигнальные процессоры (DSP), применяемые в оборудовании семейства xDSL, все время поддерживают или восстанавливают целостность сигналов. Они создают математическую модель медного провода, благодаря чему компенсируется большинство разрушительных факторов, обусловленных этой транспортной средой. Компенсация происходит постоянно, поэтому с изменением состояния проводов или окружающей среды качество сигнала ухудшается незначительно.

2.1 Характеристика технологий xDSL

HDSL (High-bit-rate DSL), или технология высокоскоростной цифровой абонентской линии, — это первенец семейства xDSL, разработанный в конце 80-х гг. компанией Bellcore (после расчленения AT&T — научно-исследовательский центр региональных телефонных компаний США). Данная технология начала внедряться в американских сетях связи с 1991 г. Разработка нового метода цифровой передачи была вызвана стремлением телефонных компаний США найти более дешевый способ организации цифровых трактов, служащих для выноса абонентской емкости АТС, подключения к транспортным сетям ЛС и УПАТС.

Прежде для этого использовались линии Т1 (в Европе — Е1, более известные в России как системы ИКМ-30), чья технология передачи была создана еще в начале 60-х гг. Применявшийся в этих линиях алгоритм кодирования сигналов AMI (Alternate Mark Inversion) очень неэффективно использовал частотный спектр (до 1,5 МГц), в результате чего в таких линиях происходило сильное затухание сигнала. Для преодоления больших расстояний первый регенератор приходилось устанавливать через 2 км, последующие — через каждый километр. Такие системы дороги не только при установке, но и в ходе эксплуатации. Кроме того, если во многожильном кабеле две пары выделялись под канал Т1, то обеспечить требуемое качество телефонной связи по остальным парам (а часто — и в соседних кабелях) было невозможно. Телефонным компаниям нередко приходилось отказывать клиентам в организации каналов Т1, требовавшей прокладки нового кабеля (в США не принято это делать за счет заказчика). Т. е. появилась необходимость создать более дешевое и эффективное решение. В результате появилась система, совместимая по основным параметрам с предыдущей. Однако за счет применения другого метода кодирования линии (был использован алгоритм 2B1Q, прошедший испытания в системах ISDN) и передового метода эхокомпенсации HDSL-системы позволили увеличить дальность связи без установки регенераторов (по кабелю с диаметром жилы 0,5 мм) до 6 км, т. е. в три раза. Благодаря этому преимуществу HDSL снизились не только объемы инвестиций в развитие системы связи, но и расходы на ее обслуживание. HDSL обладает и другими ценными особенностями:

· за счет адаптивной цифровой обработки сигналов повышается качество их передачи;

· потребление энергии на удаленном конце линии сокращается до такой степени, что становится возможным дистанционное питание оконечного устройства, а при длине линии более 6 км — и регенераторов;

· возможна передача по двум или трем парам прямых проводов (типа ТПП) без подбора параметров и симметрирования (естественно, качество кабеля должно соответствовать общепринятым нормам). Единственным непреодолимым препятствием является пупинизированная проводка, которая не позволяет организовывать HDSL-связь. Однако, по мнению российских экспертов, пупины (катушки индуктивности) практически не используются в отечественных телефонных сетях;

· отсутствие потребности в регенераторах на сравнительно больших расстояниях повышает общую надежность системы и ее производительность;

· для HDSL-оборудования не требуется отдельная диагностическая аппаратура;

· передовая схемотехника обеспечивает высокую устойчивость HDSL-линий к различного рода помехам, в том числе перекрестным. Производители провозглашают безошибочность передачи двоичной информации (BER) на уровне 10−7-10−11, что сопоставимо с показателями оптоволоконных линий, в которых BER составляет 10−10 (соответствует передаче одного ошибочного бита раз в неделю). При BER 10−7 ошибка происходит каждые 6−7 с.

Подобное качество передачи достигается за счет того, что сложные и высокоинтегральные сигнальные процессоры (DSP), применяемые в HDSL-устройствах (как, впрочем, и во всем остальном оборудовании семейства xDSL), все время поддерживают или восстанавливают целостность сигналов. Они создают математическую модель медного провода, благодаря чему компенсируется большинство разрушительных факторов, обусловленных этой транспортной средой. Компенсация происходит постоянно, поэтому с изменением состояния проводов или окружающей среды качество сигнала ухудшается незначительно.

Еще одно преимущество HDSL-устройств — слабое электромагнитное влияние на другие медные пары телефонного кабеля. Например, по заверению представителей НТЦ «Натекс», оборудование HDSL фирмы Schmid Telecom, в котором для передачи дискретных сигналов применяется амплитудно-фазовая модуляция с подавлением несущей (CAP), не создающая излучения на частоте свыше 250 кГц, позволяет использовать в многожильном кабеле до 80% пар (как известно, интенсивность перекрестных помех растет с частотой сигнала).

Работа над HDSL-оборудованием продолжалась и после 1991 г. Главное внимание уделялось сокращению требуемых для передачи пар проводов при сохранении повышенной (по сравнению с системами Т1/ИКМ-30) дальности связи без регенераторов. В середине текущего десятилетия появились системы, получившие наименование Single Line Digital Subscriber Line, или SDSL (оборудование цифровой абонентской линии для одной пары проводов). В этих устройствах, как правило, используются сигнальные процессоры и специальные микросхемы (ASIC), разработанные несколько раньше для устройств асимметричной DSL. В связи со стремлением некоторых производителей и журналистов подчеркнуть симметричный характер новых устройств (передача информации осуществляется в противоположных направлениях с одинаковой скоростью) большое распространение получила и другая расшифровка аббревиатуры SDSL — Symmetrical DSL.

Со временем часть производителей начала обозначать как SDSL и оборудование, по сути таковым не являющееся (поскольку оно не обеспечивает скоростей Т1/Е1 по одной паре проводов). К этой категории относятся устройства CROCUS SDSL, DSLPipe-S и SDSL-плата для сервера доступа MAX-TNT. Реально на российском рынке представлены только три устройства SDSL: WATSON-4 фирмы Schmid Telecom и два представителя семейства HotWire (модели 8775/7975 и 7915) производства Paradyne. В них используются микросхемы компании GlobalSpan и так и не ставшая стандартом модуляция CAP. За счет преимуществ этого алгоритма кодирования линии удается легче добиться высокого быстродействия по одной паре при сохранении достаточно большой дальности связи. Основные приложения SDSL те же, что и HDSL, поэтому в дальнейшем будет использована одна аббревиатура — HDSL.

Оборудование HDSL применяется, главным образом, для подключения УПАТС к ТфОП, филиалов организаций к центральным офисам, для соединения между собой удаленных ЛС, а также для организации цифровых абонентских выносов.

MDSL (Multi Speed DSL) — отличается от HDSL тем, что предельные скорости передачи в прямом и обратном направлении могут быть снижены в зависимости от конкретного типа оборудования, кабеля и реальной протяженности абонентской линии. Оборудование способно автоматически или принудительно конфигурироваться, чтобы на конкретной абонентской линии достичь максимальной скорости передачи с минимальным коэффициентом ошибок. Как правило, использует одну пару проводов. В технологии MDSL используется линейное кодирование 2B1Q.

Преимущества:

· высокая скорость (до 2,3 Мбит/c)

· одинаковая скорость передачи данных в обоих направлениях

· широкие возможности настройки под конкретную линию

· простота настройки и обслуживания

Недостатки:

более высокая стоимость оборудования

MSDSL (Multi Speed DSL) — отличается от MDSL применением CAP-модуляции. Благодаря этому достигается большая, скорость передачи данных на больших расстояниях.

SHDSL (Single Pair High-bit-rate DSL) — отличается от МDSL и MSDSL применением кодирования ТС-РАМ. Благодаря этому достигается еще большая, скорость передачи данных на еще больших расстояниях.

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) — второй отпрыск семейства xDSL — разрабатывалась в начале 90-х гг., а появилась в американских телефонных сетях в 1993 г. Первоначально планировалось обеспечить с ее помощью предоставление телефонными компаниями услуг видео по запросу. С этой целью перед разработчиками была поставлена задача добиться быстродействия в 6 Мбит/с (на такой скорости возможна трансляция «живого» видео). Системы ADSL с самого начала предназначались для потребительского рынка, поэтому они должны были обеспечивать дальность связи на расстоянии до 6 км (абонентская линия такой длины позволяла охватить 80% населения США). К сожалению, современный уровень развития электроники не дает возможности удовлетворить вышеназванные требования при симметричной передаче (с одинаковой скоростью в двух направлениях). Однако для предоставления услуги видео по запросу не нужно передавать большие объемы данных в восходящем направлении (от пользователя к АТС). По расчетам американских ученых, для передачи запросов на показ того или иного фильма, а также команд управления трансляцией вполне хватает полосы пропускания в 16 кбит/с. В результате, первые ADSL-устройства работали «вниз» (в направлении пользователя) со скоростью 6 Мбит/с, а «вверх» — со скоростью 16−64 кбит/с; при этом связь обеспечивалась на требуемые 6 км.

Важной особенностью нового поколения ADSL-устройств стало появление «довеска» к ним — так называемого частотного разделителя (POTS splitter). Это дополнительное устройство (фактически, частотный мультиплексор) обеспечивает передачу в нижней части спектра транспортной среды сигнала аналоговой телефонии. Другими словами, подключив к соответствующему гнезду частотного разделителя обычный телефон, можно им воспользоваться даже в тот момент, когда один из членов семьи увлеченно бродит по Internet.

Преимущества:

· позволяет использовать линию и для передачи данных и для обычных телефонных разговоров

· высокая скорость — до 8 Мбит/c в одном направлении

· широкие возможности настройки под конкретную линию

Недостатки:

· высокая стоимость и значительная сложность оборудования (DSLAM — мультиплексор доступа)

· разные скорости передачи данных в разных направлениях

· сложность настройки и обслуживания оборудования провайдера

· неблагоприятное влияние, оказываемое линией ADSL, на другие линии.

Затем появились устройства RADSL (Rate Adaptive Digital Subscriber Line), которые автоматически изменяют скорость обмена данными в зависимости от текущего состояния линии. При временных ухудшениях параметров телефонных проводов оборудование с фиксированной скоростью прекращало работать. Срочно были созданы устройства, которые при изменении состояния медной среды не отключаются, а понижают скорость передачи; с восстановлением прежних параметров они автоматически переходят на максимально возможную скорость. Попутно в RADSL-устройствах была решена и другая проблема.

Теперь операторы или администраторы корпоративных сетей способны изменять быстродействие модемов в каждом направлении в зависимости от финансовых возможностей и потребностей клиентов (филиалов, работающих дома сотрудников). Например, стесненному в средствах клиенту устанавливается симметричный канал 64 кбит/с. В последнее время практически все ADSL/RADSL-устройства оснащаются портом Ethernet 10Base-T. Это позволяет использовать на АТС и других узлах доступа обычные концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы. Таким образом, перенаправление DSL-трафика в сети АТМ, frame relay или в каналы E1 не вызывает дополнительных сложностей. На объектах пользователей DSL-модемы легко подключаются к ЛС.

Ряд производителей, например Alcatel, Westell, General DataCom, начал снабжать станционные модемы и DSL-мультиплексоры (DSLAM) интерфейсами АТМ, что позволяет напрямую подключать их к ATM-коммутаторам территориально-распределенных сетей.

IDSL. В начале 1996 г. крупный американский оператор дальней связи MFS (с прошлого года — подразделение компании WorldCom) обратился к фирме Ascend с предложением возглавить разработку комплекса оборудования для телефонных линий. Он должен был стать более скоростным, по сравнению с адаптерами (CSU/DSU) цифровых коммутируемых линий на 56 кбит/с, и обеспечить доступ в Internet по выделенной линии с возможностями использования уже имеющейся аппаратуры и последующего наращивания быстродействия. Выбор партнера был не случайным: известный производитель ISDN-оборудования Ascend является давнишним поставщиком как компании MFS, так и фирмы UUNet (влившегося в MFS за полгода до этого крупного поставщика услуг Internet). У обоих операторов накопилось столько ISDN-аппаратуры, что просто невозможно было отказаться от нее и перейти на более высокотехнологичное оборудование передачи данных семейства xDSL. Руководство MFS надеялось осуществить этот переход малой кровью, поскольку, как мы выяснили выше, технология ISDN является предком xDSL.

В чем же состоит прелесть IDSL, ведь скорость передачи не увеличивается, оставаясь на прежнем уровне в 128 кбит/с? Дело в том, что продолжительность ISDN-соединений для доступа в Internet или корпоративные сети, как правило, длиннее телефонных разговоров, на которые, собственно, и рассчитаны телефонные коммутаторы. По данным научно-исследовательского центра Bellcore, доступ в глобальные и корпоративные сети увеличил обычную продолжительность телефонного соединения с 3 до 20 мин, а в отдельных случаях — и больше, вплоть до часа. IDSL освобождает телефонные коммутаторы от несвойственных им функций как раз в то время, когда все громче слышны жалобы на «закупоривание» телефонных сетей трафиком, передаваемым между компьютерами.

Кроме того, преодоление необходимости в установлении жесткого соединения между двумя ISDN-адаптерами позволит, как предполагает ряд экспертов, перейти от повременной оплаты к фиксированной. Это значительно выгоднее для активных пользователей, к которым относятся сотрудники филиалов компаний, надомные работники.

Дополнительным преимуществом решения Ascend является возможность плавного перехода от ISDN ко все более скоростным вариантам xDSL. Используя, например, сервер доступа Max TNT, может быть организованно предоставление услуг IDSL, а затем постепенное введение SDSL. Семейство новых продуктов Ascend, базирующихся на серверах доступа серии Max, получило название MultiDSL, поскольку оно обеспечивает передачу данных по разным вариантам цифровой абонентской линии, в том числе с модуляцией CAP и DMT (дискретная мультичастотная).

Преимущества:

· поддержка как синхронных, так и асинхронных интерфейсов, одинаковая скорость передачи данных в обоих направлениях, простота настройки и обслуживания, невысокая стоимость.

Недостатки:

· невысокая скорость, ограниченные возможности настройки под конкретную линию.

VDSL (Very High Speed DSL) — сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия. Данная технология является результатом естественной эволюции ADSL в сторону увеличения скорости передачи данных и использования еще более широкой полосы частот. При выборе асимметричной схемы нисходящий поток данных может составлять 13−52 Мбит/с, а восходящий поток данных 1,6 — 6,4 Мбит/с (для симметричной VDSL скорость передачи данных составляет 13 — 26 Мбит/с). Однако, максимальное расстояние передачи данных для этой технологии составляет от 300 до 1500 метров.

Используемые термины

2B1Q (2 Binary 1 Quat) или PAMклассическое 4-уровневое кодирование, с использованием амплитудно-импульсной модуляции, применяемое на линиях ISDN. Поступающий поток информации разбивается на пары битов, и каждая пара затем преобразуется в четыре возможных уровня. Спектр линейного сигнала симметричный и достаточно высокочастотный, присутствуют также низкочастотные и постоянная составляющие. Этим объясняется невысокая помехоустойчивость данного метода.

CAP (Carrierless Amplitude and Phase modulation) — технология передачи информации без несущей, основанная на амплитудно-фазовой модуляции. Информация кодируется в фазоамплитудную матрицу во многих точках (до 128 точек). Итогом повышения информативности линейного сигнала является существенное снижение частоты сигнала и ширины спектра, что, в свою очередь, позволяет не использовать диапазоны спектра, наиболее подверженные различного рода помехам и искажениям. По сравнению с 2B1Q, системы CAP дают увеличение расстояния более чем на 20%. Кроме того, за счет узкого спектра они создают минимум помех на соседние пары проводов, что немаловажно, поскольку DSL используют существующие и работающие телефонные кабели.

TC-PAM (Trellis Coded Pulse Amplitude Modulation) — импульсная амплитудно-фазовая модуляция с кодированием треллис). Суть данного метода кодировки состоит в увеличении числа уровней (кодовых состояний) с 4 (как в 2B1Q) до 16 и применении специального механизма коррекции ошибок. При фиксированной скорости TC-PAM в сравнении с 2В1Q дает выигрыш по дальности до 15 — 20%. При фиксации длины линии, выигрыш в достижимой скорости составляет 35 — 45%. При применении на абонентских линиях, т. е. в присутствии определенной «шумовой картины», TC-PAM выигрывает по «запасу устойчивости» (параметр, прямо-пропорциональный дальности работы) также и у CAP.

DMT (Discrete MultiTone) — дискретная многочастотная модуляция, чаще всего используется в технологии ADSL. Принцип работы заключается в разделении всего спектра, в котором осуществляется передача, на ряд полос, в каждой из которых, на своей несущей частоте, осуществляется модуляция переменного числа битов (с максимальной скоростью 32 кбит/с на несущую), которое зависит от характеристик конкретной витой пары и частотного спектра помех. Благодаря этому появляется возможность оптимизации скоростей передачи и использования одного и того же модема для абонентских линий с различными характеристиками. DMT модуляция обладает следующими достоинствами:

· оптимальное использование пропускной способности линии (оптимальное отношение сигнал/шум в зависимости от частоты)

· возможность изменения скорости передачи небольшими приращениями.