Виды коммутации и технологии глобальных сетей

Компьютерные сети основаны на коммутации пакетов (в сетях X.25, IP), кадров (в сетях Frame Relay), ячеек (в сетях ATM) и коммутация меток (IP/MPLS, MPLS-TP).

Сеть Х.25 является первой сетью с коммутацией пакетов. Затем появились составные сети (IP-сети), на базе IP-протоколов. В Интернете используется семейство сетевых протоколов (стек) TCP/IP.

Основным недостатком сетей с пакетной коммутацией TCP/IP является временные задержки пакетов в узлах сети (промежуточном коммуникационном оборудовании), что затрудняет передачу аудиоинформации и видеоинформации, которые чувствительные к задержкам. Технология коммутации кадров (Frame Relay - ретрансляция кадров), и коммутация ячеек (ATM) устраняют эти недостатки сетей с коммутацией пакетов.

Сети ATM обеспечивают качественную передачу данных, аудио - и видеоинформации, но являются очень дорогими. Дальнейшее совершенствование IP-сетей привело к созданию MPLS (Multiprotocol Label Switching –мультипротокольная коммутация по меткам). Технология MPLS заключается в том, что устройства опорной сети передают пакеты только с использованием меток и не анализируют заголовки IP-пакетов.

MPLS является самой перспективной транспортной технологией сетей операторов связи.Технологии IP/MPLS и MPLS-TP решает проблему эффективного управления потоками IP-трафика по виртуальным каналам MPLS на основе технологии Traffic Engineering (TE).

Глобальные сети IP можно разделить на два класса: чистые сети IP и наложенные сети «IP поверх ATM/FR/MPLS (оверлейные или наложенные)». В оверлейных сетях маршрутизаторы объединяются не физическими, а виртуальными каналами ATM/FR/MPLS. Перспективными являются сети IP/MPLS.

Первичные сети

В настоящее время в сети Internet используются практически все известные линии связи от низкоскоростных телефонных линий до высокоскоростных цифровых спутниковых каналов.

Каналы связи глобальных сетей организуются первичными сетями технологий FDM, PDH/SDH, DWDM (ДиДаблЮ ДиЭм).

Так как трафик IP сегодня является непременным атрибутом любой сети передачи данных и не поддерживать его просто невозможно, то для предоставления качественных услуг большинство крупных глобальных сетей, особенно сетей операторов связи, строится по четырехуровневой схеме.

Рис. 10. Четырехуровневая структура современной глобальной сети

Два нижних уровня не относятся к собственно пакетным сетям - это уровни первичной сети.

Первичные, или опорные, сети предназначены для создания коммутируемой инфраструктуры. На основе каналов, образованных первичными сетями, работают вторичные (компьютерные или телефонные) сети.

На нижнем уровне работает наиболее скоростная на сегодняшний день технология Dense Wavelength Division Multiplexing (Плотное мультиплексирование с разделением по длине волны) DWDM, образующая спектральные скорости 10 Гбит/с и выше. Wavelength Division Multiplexing (WDM) - технология оптического спектрального уплотнения, называемая обычно мультиплексированием с разделением по длине волны. К WDM (DWDM, CWDM) мультиплексору можно подключить практически любое оборудование: SONET/SDH, ATM, Ethernet.

На следующем уровне работает технология SDH (синхронная цифровая иерархия). Стандарты SDH / PDH разработаны для высокоскоростных оптических сетей связи – сначала PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy, плезиохронная цифровая иерархия), а затем и более совершенная SDH (Synchronous Digital Hierarchy, синхронная цифровая иерархия), распространенная в Европе, и ее американский аналог SONET. SONET/SDH предполагает использование метода временного мультиплексирования и синхронизацию временных интервалов трафика между элементами сети и определяет уровни скоростей прохождения данных и физические параметры.

Третий уровень образован сетью АТМ, основным назначением которой является создание инфраструктуры постоянных виртуальных каналов, соединяющих интерфейсы маршрутизаторов IP, работающих на третьем, верхнем уровне глобальной сети.

Уровень IP образует составную сеть и обеспечивает услуги конечным пользователям, передающим по глобальной сети свой IP-трафик транзитом или взаимодействующим по IP с Интернетом.

В Интернете применяются и "чистые" сети IP, называемые так из-за того, что под уровнем IP нет другой сети с коммутацией пакетов, такой как АТМ.

Структура "чистой" сети IP представлена на рис. ниже.

Рис. 11. Структура "чистой" сети IP

В такой сети цифровые каналы по-прежнему образуются инфраструктурой двух нижних уровней, а этими каналами непосредственно пользуются интерфейсы маршрутизаторов IP, без какого-либо промежуточного слоя.

Развитие коммуникационных сетей показало необходимость интеграции звука, изображений и других типов данных для возможности их совместной передачи. Так как дискретные каналы связи надежней и экономичней аналоговых каналов связи, то за основу были приняты именно они. В этой связи число аналоговых сетей быстро сокращается и они заменяются дискретными.