Лекція №3. Сегменти мережі. Побудова мережі за територіально-функціональною ознакою. LAN, MAN, WAN

Композиційні принципи об'єднання елементів мережі у відносно са­мостійні структурні компоненти - сегменти мережі базуються, як пра­вило, на уявленні про масштабність сегмента, а також на використову­ваній в ньому телекомунікаційній технології. Класифікація сегментів мережі за територіально-функціональним принципом може бути подана ієрархією.

Локальна мережа LAN (Local Area Network) - мережа, в якій осно­вна частина трафіка (потоків інформації) замикається усередині неве­ликої території, установи, промислового підприємства тощо.

Місцева мережа MAN (Metropolitan Area Network)- мережа, що охоплює територію міста або сільського району.

Глобальна мережа WAN (Wide Area Network) - великомасштабна мережа, призначена для об'єднання мереж типу LAN, MAN та інших сегментів, розташованих на території великого регіону, держави, кон­тиненту, а також на різних континентах.

Класифікуючи сегменти за функціонально-технологічною ознакою, вживають такі поняття, як: «аналогова мережа», «цифрова мережа», «ме­режа ISDN» (маючи на увазі технологію ISDN), «IP-мережа» (мережа, що працює за Internet-протоколами), «мережа SDH», «мережа Х.25», «мережа FR (Frame Relay)», «мережа ATM» тощо.

Загальні принципи організації мереж LAN. Локальні інформаційні мережі, на відміну від територіальних, характеризуються тим, що від­стані поміж найбільш віддаленими пунктами тут невеликі. Малі відста­ні дозволяють забезпечити високі швидкості передавання інформації, створювати мережі високонадійними та економічними. Оскільки всі прикінцеві системи розташовано в межах однієї - двох будівель, є можливим колективне використання дорогого обладнання (потужних процесорів, графопобудувачів тощо).

Ядром локальної інформаційної мережі, як і територіальних, є теле­комунікаційна мережа, яка для мереж LAN може характеризуватися деревоподібною, шинною або кільцевою топологією. Деревоподібна локальна мережа часто має один вузол, в який включено всі прикінцеві пункти, утворюючи зіркоподібну мережу. Така топологія є найбільш

характерна для організації мережі телефонного зв'язку установи, що забезпечує підімкнення телефонних апаратів до АТС установи. Вико­ристовуючи інші типи комутатора й прикінцевих систем, можна за тим самим принципом організувати мережу, в якій можливе передавання не лише мови, але й даних та зображення. Прагнення зменшити в локаль­ній мережі число ліній призвело до створення мереж шинної топології.

Термінальні системи, що являють собою персональні комп'ютери (ПК), у мережі LAN називаються робочими станціями. Як прикінцеві і робочі системи, до яких звертаються через мережу робочі станції, ви­ступають, наприклад, файл-сервери, принтери, принт-сервери (комп'ю­тери, що забезпечують доступ до мережного принтера в режимі розді­лення ресурсу). В якості середовища передавання інформації викорис­товуються усі перераховані вище лінії зв'язку.

Загальні принципи організації мереж MAN. Як відмічалось вище, мережі MAN являють собою територіальні мережі відносно невеликого масштабу. Практично вважається, що кожний населений пункт (місто, сільський район) обслуговується своєю місцевою мережею. Щоправда, останнім часом намітилася тенденція до створення мереж MAN, обслу­говуючих регіони, що охоплюють декілька невеликих населених пунк­тів, розташованих неподалік один від одного.

Дослідження характеру передавання й розподілу інформаційних по­токів у мережі MAN виявило функціональні задачі, що призводять до необхідності розділення її телекомунікаційної мережі на два сегменти:

• мережу абонентського доступу CAN (Customer Access Network);

• мережу міжвузлового зв 'язку NCN (Node Connection Network).

Мережа абонентського доступу CAN забезпечує підключення АП

інформаційної мережі до так званого опорного вузла (ОВ). З одного бо­ку, він є вузлом комутації (ВК) для мережі абонентського доступу (в існуючих мережах електрозв'язку спільного користування такі вузли мають назву опорних станцій ОПС, в аналоговій телефонії цю роль ви­конують районні АТС); з іншого боку, він виступає як прикінцевий пункт, в якому забезпечується доступ в мережу NCN.

Територія, де зосереджені АП, які включено у відповідний ОВ, ви­значає його район обслуговування. Межі району обслуговування встановлюються в залежності від абонентської щільності та комутацій­них можливостей вузла. Стосовно АП свого регіону обслуговування опорний вузол виконує функцію комутації, забезпечуючи встановлен­ня зв'язку всередині району. По відношенню до базової мережі він ви­ступає в ролі концентратора, що формує міжвузлові потоки, а також потоки до пунктів, у яких розташовуються інформаційні і обчислю­вальні ресурси інформаційної мережі. Лінії зв'язку, за допомогою яких АП приєднуються до ОВ, називаються абонентськими лініями (AJI).

Абонентську мережу, маючи на увазі ділянку від ОВ до АП, називають «останньою милею» телекомунікаційної мережі. Проблема останньої милі полягає в численності AJI, що визначає значну частину витрат (приблизно 30%) у їхній загальній сумі на мережу в цілому. Розв'язання цієї проблеми полягає в організації в мережі доступу додаткових вузлових пунктів (роз­подільних вузлів), що є інсталяційною базою для розміщення таких при­строїв, як розподільні коробки, розподільні шафи, мультиплексори, кон­центратори, відгалужувачі. Використання цих пристроїв дозволяє істотно знизити капітальні витрати на абонентську мережу. На рис. 5.8 наведена загальна схема побудови традиційної абонентської мережі змішаного ти­пу, в якій забезпечується передавання як вузькосмугових сигналів (анало­гова й цифрова телефонія, низькошвидкісний доступ до банків даних, елек­тронна пошта), так і широкосмугових (широкомовне (ефірне) телебачення, кабельне телебачення). Введення додаткових вузлів дозволяє організовува­ти в абонентській мережі магістральні ділянки (МД), виконані на поту­жних кабелях, і розподільні ділянки (РД), так звані розподільні мережі. Чим ближче вдається розташувати вузол абонентської мережі до місця зосередження абонентів, тим дешевша розподільна мережа.

Сучасні концепції побудови мережі абонентського доступу базуються на використанні технології xDSL, яка дозволяє організувати високошвидкісні канали по мідних кабелях та волоконно-оптичному кабелю. Приміром, концепція «волокно в розподільну шафу» FTTC (Fiber to the Curb) забезпе­чує один з найпростіших і порівняно недорогих способів нарощування абонентської мережі (рис. 5.9). Волоконно-оптичний кабель з ОПС прямує до розподільної шафи (Curb), яка оснащена електронним розподільним обладнанням. Шафа може розташовуватися безпосередньо у приміщенні, до абонентів йдуть скручені пари. На відміну від телефонних пар вони мають кращі технічні характеристики і більшу пропускну здатність.

Концепція «волокно в квартиру» FTTH (Fiber to the Home) є дорогий варіант (рис. 5.10). Її втілення багато в чому залежить від того, як швид­ко буде знижуватися вартість волоконно-оптичних компонентів (особ­ливо лазерних передавачів), а також від розцінки на інсталяцію таких систем. Волокно від опорного комутатора прямує безпосередньо до терміналу абонента. На шляху можуть установлюватися пасивні оптич­ні розподільні кроси, які «дроблять» багатожильний ВОК на кабелі з меншим числом волокон (зокрема двожильні).

Існують й інші способи організації мережі абонентського доступу, наприклад використання безпроводових AЛ - стаціонарного радіодос- тупу (рис. 5.11).

У мережі радіодоступу більша частина витрат припадає на радіо­устаткування. Такі переваги, як швидка реалізація і введення об'єкта в експлуатацію, порівняно нескладна реконфігурація мережі, що дозво­ляє відстежувати зміну попиту на послуги, роблять цю мережу дуже перспективною. Крім того, в деяких випадках через неможливість про­кладення додаткового кабелю радіодоступ є єдино можливим способом нарощування й модернізації абонентської мережі

Мережа міжвузлового зв'язку NCN. Пунктами цієї мережі є опорні вузли (ОВ) мереж абонентського доступу, що є прикінцевими для ме­режі NCN, а також вузлові пункти, що виконують роль транзитних вуз­лів (ТВ) при організації зв'язків між ОВ і до вузлів доступу магістраль­ної мережі WAN. В існуючих мережах електрозв'язку до таких вузлів належать транзитні станції (ТС), опорно-транзитні станції (ОПТС) і ву­зли міжміського зв'язку. Лінії зв'язку, що забезпечують з'єднання пунк­тів мережі NCN, називають з'єднувальними лініями (3JI).

Традиційно мережі MAN класифікуються як нерайоновані, районо­вані без вузлоутворення і районовані з вузлоутворенням, що, в свою чергу, характеризує міру розвиненості мережі.

Так, нерайонована мережа MAN являє собою один єдиний район, в якому мережа NCN вироджена до розміру одного опорного вузла, який, крім своїх основних функцій, забезпечує доступ до магістральної ме­режі. Побудова такої мережі MAN, по суті, зводиться до організації ме­режі абонентського доступу CAN.

Районована мережа MAN без вузлоутворення характеризується наяв­ністю декількох районів обслуговування абонентів на її території, в кож­ному з яких є свій ОВ. Всі ОВ об'єднуються за принципом «кожний з кожним» (як правило, на базі мідного кабелю) або у транспортне кільце

На логічному рівні всі з'єднання утворююті топологію «кожний із кожним» незалежно від фізичної топології. Рис. Районована мережа MAN без вузлоутворення: а - на базі мідного кабелю, б-на базі ВОК

Вихід на магістральну мережу WAN забезпечується у відповідному вузлі доступу (ВД) до цієї мережі, функції якого є аналогічні до функ­цій опорного вузла.

Районована мережа з вузлоутворенням передбачає наявність в ме­режі NCN транзитних вузлів (ТВ), через які організуються зв'язки ОВ мереж абонентського доступу поміж собою і з магістральною мережею WAN. Наявність транзитних вузлів передбачає створення для кожного з них свого вузлового району, що включає певне число ОВ (рис. 2.14).

до мережі WAN Рис. Районована мережа MAN з вузлоутворенням

Сегменти мережі WAN являють собою сукупності потужних магіст­ралей, що об'єднують окремі локальні й територіальні інформаційні мережі. Магістральні лінії зв'язку є дорогими телекомунікаційними ре­сурсами, використовуваними при транспортуванні інформаційних по­токів на величезні відстані. Ефективне використання цих ресурсів ста­новить основну проблему при побудові мереж WAN. Розв'язання цієї проблеми досягається застосуванням високошвидкісних телекомуніка­ційних технологій, орієнтованих на використання у транспортних ме­режах. Це передусім подання всієї інформації, що передається, в єди­ному цифровому вигляді й висока концентрація цифрових потоків у вузлах доступу до магістралей.

Принципи побудови транспортних телекомунікацій багато в чому повторюють принципи розвитку магістралей авто- і залізничного транспорту. В транспорті замість вузьких автошляхів будують широкі магістралі з однобічним рухом, так звані автобани. Замість перехресть зі світлофорами споруджуються розв'язки різних за висотою рівнів і з'їзди, що забезпечують безупинний рух транспорту. Для транспорту­вання вантажів організовуються контейнерні перевезення. Сучасні те­лекомунікаційні технології дозволяють зорганізовувати щось подібне в мережах зв'язку - це широкосмугові волоконно-оптичні лінії зв'язку, в яких швидкості передавання цифрових потоків сягають декількох десят­ків гігабіт (Гбіт). Асинхронний режим перенесення забезпечує транс­портування будь-яких видів інформації пакетами фіксованої довжини, вміщеними в спеціальні транспортувальні модулі (віртуальні контейне­ри). Вузли в такій мережі виконують функції розподілювачів та відга- лужувачів потоків різної величини. Доступ до таких мереж здійснюєть­ся за допомогою спеціального обладнання (комутаторів, мультиплексо­рів, хвильових конвертерів тощо), встановлюваного у вузлах доступу до мережі WAN. При побудові мереж WAN використовуються всі ба­зові топології («точка - точка», деревоподібна, кільцева тощо), а також їхнє сполучення.

При розгляді у складі сегментів телекомунікаційної мережі мережа WAN класифікується як опорна мережа (Backbone Network). Основ­ною задачею опорної мережі є високошвидкісне транспортування дуже концентрованого трафіка на великі відстані, у зв'язку з чим її ще нази­вають транспортною мережею.

Поняття «транспортна мережа» (Transport Network, Transmission Media) визначає телекомунікаційне середовище як сукупність уніфіко­ваного обладнання та широкосмугових ліній, за допомогою яких реалі­зується передавання інформаційних потоків даних згідно ієрархії стан­дартизованих рівнів швидкостей.

На відміну від опорної мережі всі інші телекомунікаційні сегменти (такі, як мережі абонентського доступу, місцеві мережі міжвузлового зв'язку) виконують подвійну задачу: з одного боку, забезпечують пере­давання і розподіл локально зосереджених потоків інформації, з іншого - утворюють мережу доступу до опорної (транспортної) мережі.

В рамках концепції інформаційної мережі вся сукупність сегментів телекомунікаційної мережі, за допомогою якої забезпечується взаємо­дія термінальних систем користувачів з робочими системами, може трактуватися як мережа доступу до інформаційних та обчислювальних ресурсів інформаційної мережі.

Поиск по сайту: