В.Г. Олифер Базовые технологии компьютерных сетей (ознакомительное качество) Высокое качество PDF, для печати :-)
Михаил Гук. Интерфейсы ПК. Справочник (ознакомительное качество) Высокое качество PDF, для печати :-)
| Главная | Главная по Компьютерным сетям |
Предыдущая | Оглавление | Следующая
Глава 12. Аналоговые телефонные линии
Какое отношение имеет канал POTS (Plain Old Telephone System - обычная аналоговая телефонная линия) к сетям? Ответ на этот вопрос не так уж прост, как может показаться на первый взгляд. В этой главе будут рассмотрены способы установления соединений между глобальными (или локальными) сетями по телефонным линиям. Проследив краткую историю развития каналов POTS, мы ознакомимся с принципами действия отдельных аналоговых линий удаленного доступа. Затем будут описаны способы соединения сетей с помощью выделенных телефонных линий. В заключение рассмотрим различные методы агрегирования телефонных линий между узлами сети.
История развития телефонных линий
Обычные телефонные линии представляют собой одну из самых распространенных в мире технологий, с которыми связано множество заблуждений. Подавляющему большинству наших современников приходилось хоть раз в жизни пользоваться телефоном. Сигнал, передаваемый во время телефонного разговора от одного абонента к другому, претерпевает на своем пути множество преобразований. Шестьдесят лет назад передаваемый от одного конца линии к другому сигнал постоянно оставался аналоговым и лишь несколько раз усиливался. Для определения затухания сигнала в канале вычислялся так называемый коэффициент потерь (Via Net Loss - VNL), Анализаторы спектра и приборы для измерения громкости (в уровнях громкости - VU) и степени затухания сигнала (в децибелах - dB) составляли все оборудование, контролирующее качество телефонной линии. Другими словами, эти приборы определяли только параметры ослабления или усиления сигнала. Децибел является единицей измерения, определяющей отношение входного сигнала к выходному. Уровень громкости (VU) практически не отличается от децибела, однако используется для измерения таких сложных сигналов, как человеческий голос.
Из-за низкого качества и сильной зашумленности в 40-х и 50-х годах каналы POTS могли быть использованы лишь по прямому назначению - для поддержки разговора по телефону двух абонентов. Для других целей они были непригодны. Однако проведенная в 60-х годах модернизация телефонных систем привела к значительному улучшению качества соединений и появлению возможности коммутации каналов. Эти изменения произошли благодаря созданию и внедрению компанией Bell линий Т-1. Как только такие линии стали использоваться в телефонной сети общего пользования, сразу же стремительно возросло качество и количество каналов POTS.
На протяжении 70-х и начала 80-х годов компания Bell System прилагала большие усилия для повышения качества цифровых линий с перекрестными соединениями (Digital Access Cross-Connect System - DACCS), включающих в себя каналы Т-1 и Т-3. В то время работа линий DACCS сильно страдала от постоянных ошибок передачи данных, задержек и других подобных сбоев. Тем не менее благодаря использованию цифровых линий этого и других типов, предлагаемых компанией Bell System, качество телефонных линий значительно улучшилось. Благодаря модернизации цифровых линий каналы POTS смогли стать реальной альтернативой более дорогим выделенным двухточечным соединениям. Несмотря на то, что компания Bell System предлагала пользователям цифровые каналы с пропускной способностью 56 Кбит/с (DS0) и 1.544 Мбит/с (T-1/DS1), аналоговые телефонные линии также пользовались большим спросом.
В самых первых цифровых линиях (DS1) вся полоса пропускания Т-1 (1.544 Мбит/с) разделялась на банки каналов D3 или D4. При этом банки каналов поочередно осуществляли передачу голосовых данных в режиме аналоговых линий. Можете себе представить, насколько низкой была эффективность функционирования такой системы! Вся полоса пропускания 64 Кбит/с использовалась лишь для ведения разговоров. Именно поэтому телефонные линии стали рассматривать в качестве альтернативы более дорогим выделенным двухточечным соединениям. По существу, большинство сетей того времени представляло собой набор выделенных каналов. Для таких «сетей» не существовало понятий гибкости или структуры. Если линия со Жмеринкой рвалась, значит, Жмеринке не повезло.
Тем не менее существование таких выделенных каналов вполне устраивало специалистов по информационным системам. Компания Ma Bell, в частности, предоставляла услуги по установке каналов и соответствующих модемов. Специалисты того времени никак не могли понять, что модемы, используемые на определенных линиях, подключались к интерфейсным картам. В большинстве случаев такие интерфейсные карты находились где-то в банке каналов. Если бы специалисты хоть на минуту задумались об этом, они бы несомненно пересмотрели используемые ими способы установления соединений между сетями. Двухточечные каналы в 70-х и начале 80-х годов были безумно дорогими. Их стоимость достигала тысяч долларов. Это заставляло специалистов по информационным технологиям выбирать в качестве более дешевого и надежного резервного канала обычные телефонные линии.
Выделенные каналы со скоростью передачи 9600 бит/с и ниже в большинстве случаев были чрезвычайно надежны. Как только специалисты поняли, что эти каналы можно использовать не только для ведения телефонных разговоров, каналы POTS стали играть немаловажную роль в мире коммуникаций. Многие компании (RACAL-MILGO, PENRIL, MOTOROLA и др.) развернули производство модемов для телефонных и выделенных линий. В 80-х годах телефонные линии перестали рассматривать в качестве просто резервной альтернативы выделенным каналам, а поддержка удаленного доступа к сети по телефонной линии стала стандартной функцией операционной системы. Наконец-то аналоговые телефонные линии были признаны равноправными членами семейства каналов передачи данных.
Принцип действия каналов POTS
При рассмотрении принципов действия каналов POTS следует обратить внимание на тот факт, что телефонные линии изначально предназначались для передачи голосовых данных. Первоначальная концепция Веll System предполагала существование магистралей POTS, связывающих крупнейшие города США. В пределах этих городов телефонисты должны были вручную коммутировать поступившие по магистралям вызовы с локальными каналами. При описании способа функционирования локальных каналов POTS часто использовался термин локальное кольцо (local loop), который вполне адекватно передавал суть происходящего процесса. Приняв во внимание все вышесказанное, можно переходить к рассмотрению принципа действия телефонных линий.
Для установления соединений между устройствами пользователей (телефонами, модемами и т.п.) и местной телефонной станцией обязательно используются два провода: провод TIP (вызов) и провод RING (звонок). Хотите - верьте, хотите - нет, но эти термины пришли к нам из тех времен, когда коммутация каналов осуществлялась оператором вручную. Провода TIP и RING были проведены ко всем абонентам.
На рисунке 12.1 достаточно наглядно проиллюстрирован принцип действия телефонных линий.
Обратите внимание, что на пользовательском конце канала POTS находится коммутатор. Когда пользователю необходимо воспользоваться услугами телефонной сети, его устройство (телефон, модем и т.д.) посылает на коммутатор электрический сигнал, замыкающий двухпроводную цепь. Другой конец канала подключен к коммутатору местной телефонной станции. На этом следует поставить точку, поскольку соединение между устройством пользователя и телефонной сетью может устанавливаться и без помощи металлических или медных проводников.
Более того, между двумя конечными точками канала POTS можно подключить целую серию банков каналов и/или мультиплексоров. Допустим, что устройство пользователя соединяется с телефонной сетью двумя медными проводниками. Когда абонент снимает трубку, двухпроводная цепь замыкается, а телефонная станция определяет появление в этой цепи электрического тока. Если же устройство пользователя отключается, вся цепь переходит в режим «холостого хода». Коммутатор телефонной станции постоянно контролирует наличие тока в цепи.
Описанный процесс позволяет коммутатору распознавать запрос на обслуживание со стороны пользователя и подключать к цепи при обнаружении последнего генератор тонального сигнала готовности. Следует отметить, что вырабатываемый генератором сигнал является аналоговым. Когда посланный по цепи тональный сигнал готовности достигает устройства пользователя, абонент услышит в трубке соответствующий сигнал. Модем или какое-то другое устройство также распознает этот сигнал готовности, как и сигналы набора номера. Если устройство пользователя не поддерживает передачу сигналов DTMF (Dual-Tone Multifrequency - Тональный набор с разделением частот), придется использовать импульсные сигналы. Выражаясь нормальным языком, в случае отсутствия поддержки тонального режима набора номера придется перейти на импульсный.
РИСУНОК 12.1. Стандартная телефонная линия.
Принцип импульсного набора номера довольно прост. Когда устройство пользователя посылает очередной импульс (независимо от того, кто набирает номер - абонент или модем), цепь размыкается на короткий промежуток времени, длина которого зависит от набранной цифры номера. Другими словами, после набора единицы кольцо размыкается на один короткий интервал, после набора пятерки - размыкается и замыкается соответственно на пять коротких интервалов. После завершения передачи очередной цифры цепь опять замыкается. Такая серия размыканий и замыканий цепи активизирует реле телефонной станции, которые и заставляют коммутатор обрабатывать соответствующим образом очередную цифру набранного пользователем номера. Следует добавить, что с приходом первого импульса набора номера генератор тонального сигнала готовности сразу же отключается.
Первые телефонные коммутаторы, поддерживающие тоновый набор номера, появились уже в начале 70-х годов. Их принцип действия несколько отличается от устройств, использующих импульсный режим. После замыкания цепи коммутатор немедленно подключает к ней генератор тонального сигнала и счетчик/приемник сигнала DTMF. Как только устройство пользователя (или абонент) определяет наличие тонального сигнала готовности, после нажатия абонентом соответствующей кнопки на телефоне или после выполнения соответствующей команды модемом коммутатору пересылаются сигналы DTMF. После обнаружения этого сигнала происходит отключение генератора тонального сигнала. Все частоты сигнала DTMF находятся в пределах слышимости. Отсюда и соответствующие звуки при наборе номера на тоновом телефоне или модеме.
После рассмотрения процедур распознавания коммутатором замкнутого состояния цепи, предоставления тонального сигнала готовности и передачи цифр набираемого номера можно переходить к описанию процесса функционирования телефонных линий. Важно еще раз напомнить, что в качестве примера было выбрано медное двухпроводное соединение между устройством пользователя и телефонной станцией. В действительности, большинство каналов POTS не соединяются с устройствами пользователей непосредственно медными проводниками. Для соединения удаленных устройств пользователей между коммутаторами и телефонными станциями различных городов прокладываются волоконно-оптические или цифровые системы связи.
Каждый американец хоть раз видел зеленые ящики с логотипом компании Bell System, стоящие вдоль дорог. Большинство из них содержало в себе повторители и канальные интерфейсные модули. С помощью этих устройств осуществлялось соединение удаленных пользователей с коммутатором. Сегодня с появлением микроэлектроники частные телефонные компании заменили зеленые ящики с медной проводкой на компактные модули, подсоединенные к проложенным под землей волоконно-оптическим кабелям. Однако возникает вопрос: почему телефонные компании не подводят эти кабели непосредственно к домам. Ответ на него очевиден. На сегодняшний день почти все устройства пользователей подключаются к каналам POTS с помощью медных проводов. Пока расходы на раскапывание улиц с целью прокладки волоконно-оптических кабелей в здания несовместимы со здравым смыслом, телефонные компании будут продолжать использовать старую, испытанную и давно захороненную под землю медную проводку.
Взаимодействие телефонных линий с сетями
При рассмотрении принципов взаимодействия телефонных линий с сетями следует учитывать тот факт, что отдельный канал POTS состоит из двух проводников (TIP и RING). Оба провода обычно подсоединяются к какому-то одному разъему. В США типичным оконечным устройством отдельной линии является разъем RJ-11. Если к одной точке подключаются два канала, их объединяют в один разъем RJ-14. Если в одной точке сходится от трех до двадцати пяти таких линий, то в соответствии со стандартом RJ-21X USOC их подводят к левому краю соединительной панели типа 66 (66-type demarcation block). Стандарты, о которых шла речь выше, на первый взгляд могут показаться довольно сложными, хотя в действительности они очень просты. RJ-11 и RJ-14 являются стандартными модульными телефонными разъемами. Разъем RJ-21X представляет собой панель соединений 66-type, которая предоставляет обслуживающему персоналу возможность быстрого отключения от сети устройств пользователей в случае их неисправности.
ПРИМЕЧАНИЕ
Соединительная панель представляет собой квадратный пластиковый брусок обычно белого цвета, пронизанный рядами металлических контактов. Каждый контакт оканчивается обжимными щечками, которые внешне напоминают лепестки цветка. Провод вставляется в щечки, они обжимаются специальным инструментом и фиксируют провод. Такое соединение отличается высокой механической и электрической надежностью. Обратная сторона контактов соединена со стандартным разъемом, закрепленным на панели. Иногда ряды контактов замкнуты по горизонтали. В этом случае для установления соединения достаточно подключить проводник к любому контакту.
Такой способ подключения устройств облегчает поиск неисправностей. К правой стороне панели обычно подключается вся входящая проводка, которая при необходимости может быть заведена непосредственно или через несколько коммутационных панелей на стандартные модульные телефонные разъемы. Такая свобода действий объясняется распадом компании Bell System в 1982 году, после которого большинство телефонных компаний перестало интересоваться манипуляциями пользователей с внутренней проводкой. В результате специалистам по информационным системам был предоставлен широкий выбор возможных способов взаимодействия сети с внешним миром телефонных линий. Автор просит прощения у пользователей других конфигураций за рассмотрение идеальной (с его точки зрения) концепции установления соединений. Пусть некоторая локальная сеть состоит из пятидесяти рабочих станций и одного большого сервера, Данному серверу необходимо установить удаленные соединения с локальными сетями, расположенными в других городах. К серверу подключено 6 телефонных линий, которые предполагается использовать исключительно для удаленного доступа, поскольку к ним подключены модемы 33.6 Кбит/с. (Телефонные модемы будут рассмотрены немного ниже.) Допустим также, что эти же линии будут использованы для предоставления служащим организации доступа к локальной сети.
Для большей наглядности обратимся к рисунку 12.2.
Разъем RJ-21X представляет собой соединительную панель, о которой уже шла речь в этой главе. Следует напомнить, что вся пользовательская (или локальная) проводка расположена с правой стороны панели, Однако ее расположение также будет зависеть от особенностей местной телефонной сети. Следующими на диаграмме соединения (по пути к локальной сети) изображены коммутационные панели. Многие считают, что без них вполне можно обойтись. Существует мнение, будто эти панели являются совершенно бесполезными устройствами. Более того, проскальзывали высказывания о том, что использование коммутационных панелей связано с дополнительными проблемами при развертывании сетей. Мой опыт подсказывает мне, что все обвинения в адрес этих устройств совершенно необоснованны.
Много лет назад, когда я только начинал работать в сетях, возможность отключения неисправного оборудования, осуществления мониторинга и поиска неисправностей с помощью коммутационных панелей убедила меня в необходимости их использования. В идеальном случае коммутационные панели должны принадлежать телефонным линиям. С их помощью можно следить за состоянием и быстро обращаться к каналам POTS. Все преимущества коммутационных панелей вы оцените лишь после возникновения необходимости поиска отказавшего модема.
ПРИМЕЧАНИЕ
Конкурирующей цепочкой (hunt-sequence) называется группа телефонных линий, которым соответствует один телефонный номер При наборе этого номера соединение с телефонной станцией будет устанавливаться по любой свободной линии. Подобным образом для обработки исходящего звонка система пользователя также может использовать любую доступную линию.
Возможность отключения неисправного модема позволяет обеспечить обработку исходящих и входящих звонков только корректно функционирующими линиями. Отказавший модем удаляется из конфигурации путем отключения соответствующего контакта коммутационной панели.
РИСУНОК 12.2. Диаграмма стандартного соединения.
Почему нельзя попросту заменить неисправный модем на новый? Существует множество причин, не позволяющих поступить подобным образом. Во-первых, модемы могут быть встроены в стойку, а удаление карты модема из подключенной стойки может привести к серьезным повреждениям последней. Во-вторых, модемы не всегда устанавливаются в непосредственной близости от сервера. Поэтому вместо того чтобы тратить лишние силы и расстраиваться из-за потраченного даром времени, целесообразнее будет установить коммутационную панель разъемных соединений и просто отключить модем, восстановив тем самым высокий уровень обслуживания пользователей. При желании всегда можно заняться заменой и ремонтом неисправного модема в свободное время. Еще одним преимуществом использования панелей разъемных соединений является тот факт, что процедура ремонта и замены оборудования проходит незамеченной и практически не затрагивает интересы пользователей.
Теперь вернемся к рисунку 12.2 и продолжим изучение диаграммы соединения. К задней части панели разъемных соединений через некоторый интерфейс подключаются модемы. Конечно же, в предлагаемую систему соединений могут вноситься различные коррективы, но с моей точки зрения наиболее удачной будет конфигурация, когда соединение между панелью и модемами установлено через модульный соединительный кабель. Многие компании (например, ADS, Inc.) предлагают неплохие панели разъемных соединений, специально предназначенные для использования с телефонными линиями и модемами. Данные панели выгодно отличаются простотой использования и низкой стоимостью. В идеальном случае панели разъемных соединений должны быть расположены в непосредственной близости от модемов. Лучше всего будет разместить их в одной стойке, на панели или в одном шкафу.
Обратимся еще раз к рисунку 12.2. Соединение модемов с аппаратурой канала данных (DСЕ) сервера установлено через оконечное оборудование (DTE), роль которого в данном случае играют модемные кабели. Рассмотренная схема соединений не является единственно возможной. Тем не менее в большинстве случае используются либо соединения винчестерного типа (Winchester-Type), либо стандартные кабели с разъемами RS-232/DB-25.
ПРИМЕЧАНИЕ
Хотя соединения винчестерного типа вовсе необязательно ассоциировать с интерфейсами V.35, на практике они обычно используются именно с такими интерфейсами. С интерфейсами V.35 могут также использоваться стандартные разъемы на 25 контактов типа DB-25.
Следует подчеркнуть, что рассмотренные типы интерфейсов и кабелей не представляют особой важности. Я всего лишь пытался определить их значение в каналах, соединяющих обычные телефонные линии с сетью.
Чтобы подвести итоги, повторим вкратце изложенный в этой главе материал. Каналы POTS обшей телефонной сети (если их три и более) подводятся к блоку RJ-21X/66. К правой стороне этого блока пользователь подключает надлежащие кабели. Такой способ разводки кабелей используется с целью создания канала для входящих/выходящих линий модема (или группы модемов). Между модемами и разъемом RJ-21X рекомендуется установить коммутационную панель разъемных соединений. С помощью кабелей модемы подключаются к сетевому серверу или оконечному оборудованию (маршрутизатору, мосту и т.д.).
ПРИМЕЧАНИЕ
Единственное исключение делается для внутренних модемов серверов или оконечных устройств (маршрутизаторов, мостов и т.д.). В этом случае нет необходимости в прокладке кабеля между DTE модема и DСЕ сервера. Соединение DTE/DCE в случае использования внутренних модемов будет устанавливаться между слотом системы и печатной платой модема.
Вот и весь интерфейс между телефонной линией и сетевым сервером. Единственной разновидностью такого соединения можно считать подключение сетевых серверов к оконечным устройствам (маршрутизаторам, мостам и т.д.). В этом случае телефонные модемы следует подключать между маршрутизаторами (или мостами) и коммутационной панелью разъемных соединений. Соединения DCE должны быть установлены не с самим сервером, а с оконечными устройствами. Кроме того, управляющие процедурой набора номера модемом маршрутизаторы и мосты должны располагать соответствующим программным обеспечением. В качестве такого рода оконечных устройств можно использовать интеллектуальные маршрутизаторы и мосты фирм CISCO, Bay Networks, 3COMM и др., которые в состоянии работать с модемами и их пулами.
ПРИМЕЧАНИЕ
Под пулом модема (modem-pool) подразумевают набор телефонных линий и модемов, подключенных к серверу, маршрутизатору или мосту и доступных для всех пользователей локальной сети.
Типы телефонных модемов
Невозможно в одной главе рассмотреть все существующие типы телефонных модемов! Поэтому мы ограничимся описанием лишь трех основных наиболее распространенных типов. Первый тип объединяет внешние одноканальные стандартные модемы удаленного доступа. Ко второму типу относятся внутренние одноканальные стандартные удаленные модемы. И, наконец, третий тип соответствует многоканальным стоечным модемам удаленного доступа.
ПРИМЕЧАНИЕ
Глава 13 этой книги полностью посвящена технологии ISDN, поэтому здесь я упомяну лишь о самом факте существования модемов ISDN, которые зачастую путают с обычными телефонными. До сих пор остается неясным, можно ли рассматривать в качестве каналов POTS телефонные линии, состоящие более чем из двух проводников. Однако каналы ISDN с пропускной способностью 128 Кбит/с уже заслужили популярность у домашних и офисных пользователей. Иногда их даже рассматривают как каналы POTS ISDN.
А теперь подробнее рассмотрим три основных типа телефонных модемов.
Стандартные одноканальные внешние модемы удаленного доступа
В настоящее время этот тип модемов является наиболее распространенным. Большинство провайдеров используют для обслуживания своих клиентов именно внешние стандартные модемы. Наибольшей популярностью пользуются модемы типа U.S. Robotics Dual-Standart/33. С целью расположения модемов в непосредственной близости друг от друга провайдеры обычно закрепляют их на полках или стенах. Однако если разъем RJ-21X тоже расположен недалеко от модемов, необходимость в последовательном подключении к ним панели разъемных соединений отпадает. В этом случае к правой стороне блока RJ-21X будут подключены отдельные модульные разъемы RJ-11. Модемы затем подключаются к таким разъемам с помощью стандартных телефонных проводов.
Сервер, оконечное оборудование (маршрутизаторы или мосты), модемы и разъемы RJ-11/14/21X желательно располагать в непосредственной близости друг от друга. Еще одним фактором, на который следует обратить особое внимание, является количество тепла, выделяемого модемами во время работы. При эксплуатации таких устройств необходимо учитывать допустимые параметры окружающей среды. Если помещение будет иметь неблагоприятный тепловой режим, не исключена возможность перегрева находящегося в нем оборудования. Несмотря на то, что новейшие модемы достаточно надежны, повышенная температура окружающей среды может пагубно отразиться на их эксплутационных характеристиках.
Стандартные одноканальные внутренние модемы удаленного доступа
Этот тип модемов отличается от предыдущего только способом подключения к серверу или оконечному оборудованию. Поскольку это модемы внутренние, они интегрированы в системную плату сервера, маршрутизатора или моста. Большинство компаний производят модемы, совместимые с остальным выпускаемым ими оборудованием. Например, компания CISCO Systems, Inc. предлагает модемы, совместимые со своими же маршрутизаторами. При этом для установления удаленного соединения с сетью можно использовать как линии ISDN, так и каналы POTS. В небольших сетях, где в качестве сервера используется персональный компьютер, могут использоваться модемы со скоростью передачи от 300 бит/с до 33.6 Кбит/с. За последние два года цены на такие устройства значительно снизились. С недавних пор некоторые компании стали выпускать платы, которые заменяют несколько телефонных модемов и занимают при этом всего один слот материнской платы персонального компьютера. Это идеальное решение для небольших локальных сетей, которые для взаимодействия с глобальными или другими локальными сетями используют телефонные линии.
Существует еще один аспект, который нельзя оставить без внимания. У внутренних модемов отсутствуют светодиоды (или лампочки) на передней панели, по которым обычно отслеживают состояние устройства. Эти лампочки, незаслуженно получившие в среде недалеких пользователей название идиотских, могут оказаться весьма полезными при поиске проблем модемов и телефонных линий. В случае использования внутренних модемов внутренняя операционная система сервера, маршрутизатора или моста должна каким-то способом предоставить пользователю или администратору сети информацию о текущем состоянии модема. Без специального программного обеспечения определить состояние модема достаточно сложно. Тем не менее отслеживать состояние модема можно с помощью панели разъемных соединений, подключенной между модемом и внешним каналом (каналами) POTS.
Специалисты могут подключаться к контрольным гнездам коммутационной панели и определять статус работающего в данный момент модема с помощью одного лишь динамика или телефонной трубки. Некоторые администраторы при выходе из строя канала и/или модема пытаются перезагружать сервер. Такой подход только причиняет пользователям дополнительные неудобства и приводит к потере данных, не позволяя администратору узнать истинную причину возникновения сбоя. Из всего сказанного выше можно сделать вывод, что в случае использования более трех модемов необходимо подключать панель разъемных соединений.
Многоканальные стоечные (полочные) модемы удаленного доступа
Этот тип модемов становится все более популярным. Все больше провайдеров и отдельных компаний используют такие модемы для установления различных форм соединений между локальными и глобальными сетями. Чаще всего модемы размещаются в отдельных слотах стойки. Каждая такая стойка подключается к интерфейсному оборудованию каналов POTS. На другой стороне этой конструкции находится интерфейсная коробка, позволяющая стойке модемов взаимодействовать с сервером, маршрутизатором или мостом. Очевидным преимуществом таких систем является возможность одновременного установления более чем одного соединения, что позволяет без задержек обрабатывать исходящие и входящие звонки.
Одну из наиболее удачных, по мнению автора, версий этой технологии применяет компания CISCO Systems, Inc. Для установления соединений по требованию между маршрутизаторами различных локальных сетей используется многоканальный интерфейс POTS. В результате стойки модемов (иногда их называют гнездами) в состоянии по требованию предоставить вполне приемлемую полосу пропускания между маршрутизаторами локальных сетей.
Сейчас выпускаются стойки, способные поддерживать сразу несколько внутренних модемов. Такие стойки управляются интерфейсными устройствами, подключенными к последовательным портам сервера, маршрутизатору, моста или непосредственно к локальной сети. В действительности большинство стандартных стоек телефонных модемов в состоянии напрямую взаимодействовать с внутренней инфраструктурой локальной сети. Например, существует возможность установить соединения со стойкой модемов коаксиальным кабелем Ethernet. Специальное программное обеспечение позволяет серверам локальной сети одновременно использовать все модемы стойки (рассматривая их как один модем).
Нет смысла (да и возможности) рассматривать в этой главе все существующие типы интерфейсов, стоек и полок. Помнить бесчисленное количество их электрических характеристик необходимо только специалистам по информационным системам.
Объединенные телефонные линии
Если организации не хватает полосы пропускания, которую в состоянии обеспечить отдельная телефонная линия, следует использовать еще одну такую линию. Это очевидно, не правда ли? Дело в том, что максимальная скорость передачи данных по телефонной линии составляет 33.6 Кбит/с. Большинство серверов не в состоянии самостоятельно расширить полосу пропускания путем одновременного использования нескольких телефонных линий. Неужели вы считаете, что такой пропускной способности будет достаточно для двух серверов, один из которых находится в штате Мен, а другой - в Колорадо? Конечно же нет! Последнее время все больше производителей сетевого оборудования начинает заниматься разработкой оконечных устройств, способных комбинировать телефонные линии с целью расширения агрегированной полосы пропускания.
Первая попытка решить сформулированную проблему была предпринята еще в 70-х годах. Компания Northern Telecom, Inc. тогда впервые предложила систему под названием Соmm-II equipment (или Соmm-Two equipment). Эта система одновременно занимала 10 телефонных линий, организуя в них от 12 до 18 каналов передачи данных. Несложно представить себе принцип действия такого устройства. Система определяла телефонные линии, которые на данный момент не передавали звуковые данные, и передавали по ним цифровые данные до тех пор, пока линия не оказывалась вновь занятой.
Можно возразить, что уже в 60-х годах существовали каналы Т-1, способные выполнять почти те же функции. Тогда возникает вопрос: зачем же через десять лет понадобилось создавать для этих целей новую систему? Каналы Т-1 являются цифровыми и способны с помощью двух пар проводов организовать передачу данных по 24 аналоговым каналам. Основной причиной создания компанией Bell System таких каналов было желание использовать все возможности медной проводки и организовать с помощью двух пар проводов несколько логических каналов. Когда компания Northern Telecom, Inc. разработала систему Comm-II equipment, использование каналов Т-1 в сетях небольших организаций оказались попросту невыгодным. Ведь в то время локальные сети еще не имели такого широкого распространения, как в наши дни. К тому же оборудование компании Northern Telecom, Inc. предоставляло бизнес-клиентам возможность ведения телефонных разговоров по сниженным расценкам.
Как только Northern Telecom выпустила первую партию оборудования Comm-II, другие производители начали лихорадочно искать альтернативные способы агрегирования телефонных линий. На сегодняшний день комбинирование каналов POTS чаще всего осуществляется интеллектуальными маршрутизаторами и мостами. Агрегировать каналы можно только при условии, что тип соединения между локальной и глобальной сетями поддерживается оконечными маршрутизаторами (см. рис. 12.3).
РИСУНОК 12.3. Объединение телефонных линий.
С помощью маршрутизатора, достаточно интеллектуального для того, чтобы одновременно передать маршрутизатору другой локальной сети более двух запросов на соединение, можно организовывать агрегированные каналы со скоростью передачи данных выше 33.6 Кбит/с. Таким образом уменьшается длительность соединения и повышается скорость обмена большими файлами и/или сообщениями электронной почты между локальными сетями в пределах глобальной сети одной организации. Многие современные маршрутизаторы позволяют временно выделять каналы для телефонов и факсов при условии, что эти каналы не заняты сервером для передачи данных.
В настоящее время многие производители сетевого оборудования ищут возможность повышения скорости передачи до 56 Кбит/с. Компания U.S. Robotics (USR) более других преуспела в этой области, разработав стандарт Х2 Technology. Разработчики компании исходили из того, что поскольку большинство телефонных сетей общего пользования развернуто на цифровых каналах связи, поддерживающих высокую скорость передачи, значит, созрела необходимость в создании системы с пропускной способностью 56 Кбит/с на стандартной телефонной линии. Речь не идет о линиях ISDN, большинство которых на сегодняшний лень поддерживает скорость передачи 128 Кбит/с. Специалисты ищут возможности расширения полосы пропускания аналоговых каналов POTS.
Если компания USR добьется успехов в разработке и распространении стандарта Х2, вполне возможно, что телефонные линии с пропускной способностью порядка 56 Кбит/с станут обычной вещью. А если учесть возможности интеллектуальных маршрутизаторов в области агрегирования каналов и расширения полосы пропускания, в скором времени многим специалистам придется в корне пересмотреть свой подход к установлению соединений между локальными и глобальными сетями. Совместное использование модемов стандарта Х2 и интеллектуальных маршрутизаторов позволит значительно расширить полосу пропускания.
Установление соединений между локальными и глобальными сетями
Телефонные линии довольно часто используются для установления соединений между удаленными локальными и глобальными сетями. Другими словами, линии POTS предоставляют возможность соединения локальных сетей, принадлежащих одной организации, но расположенных в разных городах, странах или частях света. Еще одним достоинством POTS является предоставление доступа к серверу локальной сети служащим компании, которые находятся дома или в командировке.
В течение долгого времени ведутся споры по поводу разграничения понятий локальной и глобальной сети. С моей точки зрения локальная сеть объединяет в единую информационную систему пользователей, находящихся в одном офисе, комнате или здании. Глобальная же сеть, в свою очередь, объединяет локальные сети, находящиеся в разных городах или странах. Больше всего заблуждений связано с соединениями между локальной и глобальной сетями.
Существует множество источников, в которых можно почерпнуть сведения относительно различных способов установления соединений между локальными и глобальными сетями. Я же собираюсь рассмотреть только те случаи, когда использование телефонных линий будет оптимальным способом установления соединений, Таких случаев всего три.
В первом случае трафик между локальными сетями ограничивается только передачей электронной почты и небольших файлов. Второй случай связан с необходимостью установления соединений между географически удаленными локальными сетями, когда, например, компания имеет подразделения в Париже и Лос-Анджелесе. В третьем случае речь пойдет о компаниях, располагающих только одной локальной сетью и взаимодействующими с другими организациями лишь при необходимости. Очевидно, что в этих случаях нецелесообразно прибегать к помощи постоянных выделенных линий. А в последнем примере использование телефонных линий будет являться единственным возможным способом, за исключением, конечно, соединений через Internet. Однако, скорее всего, что и в этом случае одна из взаимодействующих организаций будет использовать для соединения с Internet телефонные линии. Теперь рассмотрим эти три случая более подробно.
Сети с низкой интенсивностью передачи данных
Для установления соединений между локальными сетями одной организации целесообразно использовать несколько телефонных линий в пуле модемов каждого из серверов в пределах локальной сети. На случай возникновения необходимости соединения двух локальных сетей сервер должен быть заранее запрограммирован и настроен на автоматический дозвон до пула модема другой локальной сети и последующее установление соединения. Такая технология оправдывает себя лишь в случае низкой интенсивности передачи данных между локальными сетями. Существует множество организаций, использующих каналы Т-1 и Т-3 для установления соединений между локальными сетями и тратящих на это большие средства, Зачастую полоса пропускания, предоставленная такими каналами, не используется полностью.
Если эти организации потратят некоторое время на анализ эффективного сетевого трафика, скорее всего они обнаружат, что для обработки низкого трафика будет вполне достаточно нескольких телефонных линий. Нет смысла платить за полосу пропускания, в которой нет необходимости. Пулы модемов, работающие по требованию, в состоянии достаточно эффективно передавать данные между локальными сетями. Если фактор времени некритичен, целесообразно запрограммировать сервер таким образом, чтобы он устанавливал соединения с локальными сетями других организаций только тогда, когда действуют сниженные тарифы на использование телефонных линий. При передаче между локальными сетями сообщений электронной почты имеет смысл воспользоваться услугами провайдера и устанавливать соединение с пользователями локальных сетей различных организаций через Internet.
Единственным преимуществом использования провайдеров для передачи электронной почты является тот факт, что в большинстве случаев вам будет предложено специальное программное обеспечение (клиент электронной почты). Независимо от того, какой способ установления соединений предполагается использовать для передачи электронной почты (непосредственный удаленный доступ между локальными сетями или услуги провайдера/соединения Internet), никак не обойтись без использующего телефонные линии пула модемов.
Географически удаленные локальные сети
В связи с расширением деловых отношений между разными странами объединение географически удаленных локальных сетей уже не вызывает удивления. Существует множество организаций, имеющих офисы в различных частях земного шара, а поддерживать между их локальными сетями дорогостоящие постоянно выделенные соединения совершенно необязательно, поскольку предоставленная ими полоса пропускания не будет задействована полностью. Для этих целей имеет смысл использовать телефонные линии. Поддерживать постоянно выделенные соединения необходимо лишь в том случае, если между локальными сетями организации идет интенсивная передача файлов, сообщений электронной почты или данных в диалоговом режиме. Однако опыт показывает, что большинству организаций, перед которыми стоит необходимость установления соединений между локальными и глобальными сетями, вполне достаточно телефонных линий.
В данном случае наиболее целесообразно использовать подключенный к серверу локальной сети пул модема. Большая часть программного обеспечения локальных сетей может быть настроена в соответствии с конкретными требованиями пользователей. Если весь трафик между локальными сетями ограничен лишь небольшим количеством сообщений электронной почты, а для каждой локальной сети выделен бюджет у местного провайдера, функции пула модема будут сведены к установлению соединений между пользователями и провайдером. Электронная почта будет пересылаться через Internet.
Однако если вас волнуют вопросы безопасности или же существует необходимость немедленной передачи файлов и сообщений электронной почты, обращаться к провайдеру будет нецелесообразно. В этом случае необходимо сконфигурировать модемы таким образом, чтобы они непосредственно взаимодействовали друг с другом, устанавливая соединение между локальными сетями. Если длительность соединений между локальными сетями увеличится (соответственно повысится их стоимость), имеет смысл использовать соединения с ретрансляцией кадров. Эта технология подробно описана в главе "Ретрансляция кадров". Не пускаясь в долгие рассуждения, отметим только, что ее можно реализовать как с помощью телефонных линий в пулах модемов, так и с помощью маршрутизаторов и колец, выделенных для провайдера сети с ретрансляцией кадров.
Необходимо также учитывать особенности сетевого трафика данной организации. Если трафик представляется нормальным (или умеренным), для его передачи следует использовать телефонные линии. При этом всем администраторам локальных сетей необходимо предоставить доступ к недорогим междугородным (и международным) линиям. Сетевые серверы следует конфигурировать таким образом, чтобы они устанавливали соединение лишь при необходимости и желательно во время действия сниженных тарифов на использование телефонных линий. Каналы POTS (при умелом их применении) смогут предоставить пользователям всех локальных сетей организации достойный уровень обслуживания.
Организации с единственной локальной сетью
Для небольших организаций, развернувших всего одну локальную сеть, использование телефонных линий будет единственным разумным решением проблемы общения с внешним миром. Если локальная сеть применяется исключительно для пересылки сообщений электронной почты, то для соединения с провайдером Internet будет достаточно одной телефонной линии. Максимальный объем электронной почты, который способен передать модем с пропускной способностью 33.6 Кбит/с по одной линии, практически не ограничен. Некоторые небольшие организации выделяют для локальной сети слишком много телефонных линий, Опыт показывает, что стандартное соотношение «десять пользователей на один модем» является оптимальным и достаточно эффективным. В последнее время наблюдается тенденция к снижению цен на модемы. Абонентская плата за доступ к Internet также постепенно снижается. В результате становится все более выгодным использовать для передачи электронной почты услуги провайдера Internet. Если вас волнует вопрос безопасности, то можно воспользоваться безопасной почтой (secure mail), также поддерживаемой большинством провайдеров Internet.
Итак, мы рассмотрели три основных случая установления соединений между локальными и глобальными сетями, в которых целесообразно использовать телефонные линии. Однако и для них найдется множество исключений. Я не собираюсь давать в этой главе какие-то конкретные рекомендации по поводу использования телефонных линий, а лишь попытался показать их преимущества. Люди, рассматривающие каналы POTS как пережиток прошлого, являются жертвами заблуждений большинства специалистов на протяжении последних десяти лет.
В настоящее время многие сетевые компании, например, MCI и Wiltel, предлагают относительно недорогие и довольно быстрые соединения для связи локальных сетей. Большинство специалистов не видит никакой альтернативы этим соединениям. Но если бы они только знали, какой процент полосы пропускания таких каналов Т-1 остается невостребованным, контракт на аренду выделенных цифровых линий вряд ли был бы продлен. В современном бизнесе общение в реальном масштабе времени является не столь необходимым. Очень редко пользователи персональных компьютеров взаимодействуют непосредственно с сервером удаленной локальной сети.
Как правило, непосредственное взаимодействие между пользователем и сервером осуществляется только в пределах локальной сети. Если пользователи, разбросанные в различных частях земного шара, вынуждены самостоятельно взаимодействовать с удаленным сервером, организации давно пора пересмотреть свои принципы построения сетей. Я не отвергаю такую концепцию полностью, но полагаю, что проведение тщательного анализа в большинстве случаев покажет целесообразность предоставления пользователям доступа к современным высокоскоростным локальным сетям с широким набором функциональных возможностей. Следующим шагом будет установление соединений между такими локальными сетями с целью обмена данными между пользователями одной организации. Соединение именно такого типа является наиболее критичным компонентом любой современной сети. В большинстве случаев для локальных сетей нет необходимости в постоянном взаимодействии с удаленными серверами. Поэтому телефонные линии в состоянии отвечать тем требованиям, которые возлагаются на соединения между локальными и глобальными сетями.
Использование протоколов SLIP и РРР В этой главе нельзя обойти вниманием протоколы SLIP и РРР, которые чаще всего используют для установления по телефонным линиям соединений между домашними (или офисными) пользователями и службой Internet. За последнее время резко возросло количество промышленных сетей, развернутых на платформах TCP/IP. Интерес к протоколам SLIP и РРР понятен, поскольку именно они поддерживают соединения с сетями такого типа, установленные по телефонным линиям. Рассмотрим более подробно каждый из этих протоколов. SLIP SLIP является старым протоколом, предназначенным для передачи данных TCP/IP по последовательным линиям. В свете растущей в последнее время популярности сетей типа TCP/IP следует обратить внимание на это его свойство. Изначально протокол разрабатывался для использования в последовательных линиях и поддержки соединений TCP/IP, установленных через телефонные линии. SLIP не является стандартным протоколом взаимодействия с Internet, поэтому существует большое количество различных версий этого протокола. Тем не менее протокол для последовательного канала позволяет работать с дейтаграммами IP - разделять их на кадры и передавать по последовательным линиям. Поскольку SLIP не является стандартным протоколом, для него не существует понятия максимального размера пакета. Эта величина автоматически определяется принимающей и передающей данные сторонами. РРР РРР является стандартным протоколом, поддерживающим передачу данных по последовательным линиям. В отличие от SLIP для этого протокола существует стандарт ISO HDLC (High-Level Data Link Control -Высокоуровневый протокол управления каналом передачи данных). Этот протокол интегрирован в технологии ретрансляции кадров, Х.25 и ISDN. Поэтому РРР более распространен и используется гораздо чаще, чем SLIP. Так же, как и SLIP, протокол РРР поддерживает соединения TCP/IP, установленные через телефонные линии. Разница между этими протоколами сводится лишь к тому факту, что РРР является, как уже отмечалось, стандартным протоколом и соответственно имеет более широкое применение. SLIP и РРР удаленного доступа Существует множество приложений, способных организовывать стек TCP/IP в операционных системах Windows и UNIX, а также поддерживать связь по телефонным линиям с провайдером или сервером данной организации. Системы, использующие для установления удаленных соединений телефонные линии, поддерживают большинство функций и протоколов TCP/IP. В последнее время все больше и больше предприятий при развертывании сетей и установлении между ними соединений предпочитает пользоваться услугами Internet и TCP/IP. Поэтому необходимы протоколы, способные предоставлять соответствующие услуга по телефонным линиям. На сегодняшний день такими протоколами являются SLIP и РРР.
Организация удаленного доступа и другие возможности телефонных линий Как бы вам ни хотелось уйти домой в конце рабочего дня, рано или поздно вы все равно столкнетесь с необходимостью удаленного доступа к сети организации. Лучшим методом несложного доступа к сети организации и ее ресурсам является использование телефонных линий. Существует множество различных способов реализации удаленного доступа. Однако чаще всего ограничиваются взаимодействием по одной телефонной линии, подключенной к пулу модемов или гнезду и поддерживающей передачу данных между домашним или портативным персональным компьютером и сетевым сервером. В настоящее время большинству находящихся в командировке или дома пользователей предоставлена возможность удаленного доступа. Этой категории пользователей действительно необходим доступ к сети организации и ее ресурсам. Для создания соединений удаленного доступа на сегодняшний день разработано множество различных технологий. Наиболее простым способом решения этой проблемы, по мнению автора, является использование подключенного к домашнему или портативному персональному компьютеру телефонного модема. С другой стороны соединения находятся модем, пул или гнездо модемов локальной сети организации. Пользователь просто дозванивается до этого оборудования. Затем проводится проверка привилегий доступа и соединение можно считать установленным. ПРИМЕЧАНИЕ Домашними пользователями называют специалистов, осуществляющих доступ к ресурсам сети и компьютеров организации непосредственно из своих домашних квартир. На сегодняшний день многие организации для осуществление контроля за доступом к их сетям предпочитают использовать программные средства безопасности. Как только пользователь подключается к сети организации, сервер немедленно определяет доступный для него тип соединения. В настоящее время существует множество различных приложений клиент/сервер, организующих удаленный доступ к ресурсам сети таким образом, что он практически не отличается от локального доступа с отдельной рабочей станции. Однако возможности телефонных линий, с помощью которых устанавливаются соединения между локальными и глобальными сетями, не ограничиваются поддержкой удаленного доступа. Линии телефонной сети также используют для подключения торговых терминалов (Point-of-Sale - POS), например, устройств обработки кредитных карточек, электронных кассовых аппаратов и систем автоматического ответа (Automated Teller Machine - ATM). Большинство банков старается во что бы то ни стало поддерживать в сетях автоответчиков соединения по постоянно выделенным линиям. Однако наиболее предприимчивые все же додумались, что для установления соединений с автоответчиками, банками и сетью подтверждения платежеспособности целесообразнее будет по требованию использовать телефонные линии с подключенными к ним модемами. В этом случае при попытке осуществления платежа по кредитной карточке устанавливается соединение с сетью подтверждения ее платежеспособности. Телефонные линии часто используются при организации государственных лотерей. Во всех штатах на время проведения лотереи обычно создается множество точек реализации лотерейных билетов. Каким же образом распространителям билетов удается поддерживать постоянную связь с центральной сетью лотереи? Конечно же с помощью телефонных линий. Распространители лотерейных билетов используют телефонные линии в тех случаях, когда имеют дело лишь с незначительными партиями. Постоянно выделенные линии предоставляются только тем сотрудникам, которые реализуют большое количество лотерейных билетов. Однако даже в этом случае выделенной линией может оказаться обычный канал POTS, круглосуточно зарезервированный для передачи данных.
Резюме
Как вы заметили, существует множество способов использования телефонных линий. Рассматривать все их в этой главе не имеет смысла. Была предпринята попытка раскрыть только основные принципы использования телефонных линий. Трудно поверить, что специалисты до сих пор не перестают открывать все новые и новые способы их применения. Можно привести множество примеров, когда специалисты, открыв новые необычные способы использования телефонных линий, сумели извлечь из этого немалую выгоду.
Например, один оригинал додумался с помощью телефонной линии соединить свою локальную сеть с электрическим заграждением для лошадей. В результате он получил возможность незамедлительно узнавать о происшедших повреждениях. Система охраны заграждений через телефонную линию подключалась к его персональному компьютеру и при обнаружении повреждения устанавливала соединение с локальной сетью и посылала серверу заранее определенную логическую последовательность. Сервер извещал об этом пользователя сразу же после регистрации того в сети. Возможно, что такое использование телефонных линий в данном случае притянуто за уши. Однако столь оригинальное техническое решение позволило любителю лошадей не выходя из офиса получать информацию о состоянии заграждения.
Изначально пользователи имели в своем распоряжении только аналоговые телефонные линии и лишь потом появилась возможность передачи цифрового сигнала. Именно в этом утверждении кроется причина того, что телефонные линии считаются аналоговыми, а следовательно, менее эффективными по сравнению с цифровыми каналами и системами. Несмотря на то, что большинство общих телефонных сетей, к которым относятся каналы POTS, являются цифровыми, под улицами крупных городов до сих пор находится медная проводка. Некоторые такие кабели в состоянии поддерживать передачу цифровых данных, другие уже непригодны.
Специалисты почему-то всегда отводят телефонным линиям роль паршивой овцы. Они любят говорить о том, как заменили старую ненавистную медную проводку прекрасными волоконно-оптическими коммуникациями. Но факт остается фактом - общие телефонные сети остаются наиболее быстрым средством установления соединений в любое время с любыми объектами. Необходимость их использования для установления соединений настолько же очевидна, как и желание обладать домашним телефоном.
Телефон до сих пор остается основным устройством любого офиса. С этим утверждением трудно не согласиться. По мере интеграции общих телефонных сетей с технологиями высокоскоростной передачи данных для установления соединений между локальными и глобальными сетями все интенсивнее будут использоваться телефонные линии. С появлением новейших технологий (таких как Х2 компании USR) телефонные линии еще больше утвердились в мире сетей. Многие склонны считать ISDN лучшей технологией удаленного доступа к сети, способной вытеснить в этой области каналы POTS. Вряд ли - каналы POTS никогда не исчезнут, они лишь значительно модернизируются.
Термин POTS в будущем будет применяться к совершенно новым технологиям телефонных сетей общего пользования. Представителям старшего поколения, которые только сейчас начинают понимать истинные концепции и принципы работы телефонной системы, трудно представить себе весь спектр ее возможностей. Однако с появлением на рынке нового поколения портативных компьютеров, персональных цифровых ассистентов, факсов со встроенными сотовыми телефонами и других высокотехнологичных устройств телефонные линии приобретут совершенно новое значение. Пропускная способность телефонных линий должна достичь возможностей цифровых коммутируемых каналов, поддерживающих скорость передачи данных 1 Мбит/с и выше. Каналы POTS и сам этот термин будут служить нам еще долгое время.
| Главная | Главная по Компьютерным сетям |
Предыдущая | Оглавление | Следующая