9. Телефония и магистральные каналы связи. Технологии T1, E1, T3, X.25, Frame Relay, ISDN, ATM.

коммутируемая телефонная сеть об­щего пользования (PSTN, Public Switched Telephone Network), были созданы много лет назад с совершенно иной целью - передать человеческий голос в бо­лее или менее узнаваемом виде. Их применимость для соединения друг с другом компьютеров весьма незначительна, однако ситуация очень быстро меняется с внедрением оптоволоконной связи и цифровых технологий. В любом случае, теле­фонная система так тесно переплетена с компьютерными сетями (глобальными), что ее изучению стоит посвятить несколько разделов.

Чтобы понять, насколько значимой является телефонная сеть, проведем грубое, но показательное сравнение свойств типичного межкомпьютерного соединения при помощи кабеля и через телефонную линию. Итак, кабель, соединяющий два компь­ютера, может передавать данные со скоростью 10⁹ бит/с, возможно, чуть больше. Сравним с соединением по телефонной линии с помощью модема, где скорость пе­редачи ограничена 56 Кбит/с. Отличие - ни много ни мало - в 20 000 раз. С тем же успехом можно было бы сравнить какую-нибудь утку, лениво прогуливающую­ся по лужайке, и ракету, летящую на Луну. Если вместо обычной телефонной ли­нии установить ADSL, скорости все равно будут различаться в 1000-2000 раз.

Беда в том, что разработчики компьютерных систем привыкли, как ни странно, иметь дело с компьютерными системами, поэтому когда они вдруг сталкиваются с иной системой, производительность которой (с их точки зрения) на 3-4 поряд­ка ниже, то они посвящают массу времени и сил попыткам решить, как исполь­зовать эту систему более эффективно. В следующих разделах мы опишем теле­фонную систему и покажем, как она устроена и как работает. Дополнительные сведения о внутренностях телефонной системы см. (Bellamy, 2000)

Каждый телефон соединен при помощи двух медных про­водов с ближайшей оконечной телефонной станцией. Расстояние от телефона до ближайшего коммутатора обычно от 1 до 10 км, в городах меньше, чем в сель­ской местности.

 В одних только Соединенных Штатах насчитывается около 22 000 оконечных телефонных станций. Двухпроводное соединение между телефоном каждого абонента и оконечной телефонной станцией называется местной линией связи (или локальным контуром). Если местные линии связи всего мира соединить после­довательно в одну линию, то их можно будет протянуть до Луны и обратно 1000 раз.

Х.25 и ретрансляция кадров

Первым примером сети с установлением соединений является Х.25. Это была первая общественная сеть передачи данных. Родилась она в 70-е годы, когда во всем мире действовали телефонные монополии. В каждой стране имелась только одна сеть передачи данных - телефонная. Чтобы подключиться к Х.25, компьютер устанавливал соединение с удаленным компьютером, то есть совершал телефон­ный звонок. Этому соединению присваивался уникальный номер, по которому и определялось место назначения передаваемых пакетов (в такой сети одновременно могло быть много соединений). Пакеты имели очень простой формат. Они со­стояли из трехбайтного заголовка, после которого следовало поле данных размером до 128 байт. Заголовок состоял из 12-битного номера соединения, порядкового номера пакета, номера для подтверждения доставки и еще некоторой служебной информации. Сеть Х.25 работала с переменным успехом в течение одного десяти­летия.

В 80-е годы на смену Х25 пришла технология ретрансляции кадров (Frame Relay). На ее основе была построена сеть без контроля ошибок и передачи. По­скольку она была ориентирована на установление соединения, то пакеты достав­лялись в нужном порядке (если, конечно, доставлялись вообще). Эти три свой­ства (отсутствие контроля передачи, отсутствие контроля ошибок и доставка в нормальном порядке) сделали сеть с ретрансляцией кадров похожей на некую глобальную по охвату и локальную по принципу действия сеть. Она широко применялась для соединения ЛВС разных офисов одного предприятия. Данная технология имела умеренный успех, но до сих пор кое-где используется.

Асинхронный режим передачи (ATM)

Наконец, еще одна очень важная технология с установлением соединения носит название ATM (Asynchronous Transfer Mode - асинхронный режим передачи). Причиной столь странного наименования является то, что в большинстве систем, связанных с телефонной сетью, передача осуществляется с синхронизацией (то есть жестко привязана ко времени), а в ATM это не так.

Появилась эта технология в начале 90-х и вошла в жизнь компьютерных се­тей во многом благодаря бурной рекламной кампании (Ginsburg, 1996; Goralsky, 1995; ibe 1997; Kim и др., 1994; Stallings, 2000). Было заявлено, что ATM решит абсолютно все мировые проблемы, связанные с компьютерными сетями и телекоммуникациями, объединив передачу голоса и данных, кабельное телевидение, телеграф, телетайп, почтовых голубей и консервные банки, чем бы они ни соеди­нялись - проводами, дымовыми сигналами, звуками тамбуринов, - в единую интегрированную систему, которая умеет все и удовлетворит всех. Как ни стран­но, этого не произошло. По большей части, проблемы ATM были похожи на об­суждавшиеся ранее проблемы OSI: несвоевременность, неудачные технологии, реа­лизация и политика. Только что отбившись от давления телефонных компаний, Интернет-сообщество увидело и в ATM борца против телефонных сетей - сво­его, так сказать, сподвижника. Но на самом деле все оказалось не совсем так, и на этот раз даже самые ярые фанатики дейтаграммных сетей убедились в том, что качество обслуживания при предоставлении такого доступа в Интернет оставля­ет желать лучшего. В целом технология ATM имела больший успех, чем OSI, и продолжает ис­пользоваться глубоко в недрах телефонной системы и поныне. Занимается она там передачей IP-пакетов. Поскольку ее использование можно заметить, только очень сильно углубившись в подробности передачи данных, рядовые пользовате­ли даже не подозревают о существовании ATM, а между тем она живет и здрав­ствует.