Rozdział 12.
Szybkie łącza WAN

• Łącza.

• ISDN.

• Złączyć to razem.

• X.25 i Frame Relay: wszechstronne i efektywne.

• ATM.

• Łączenie sieci LAN: nowe granice.

Łącza

W poprzednim rozdziale opisano portale sieci LAN - urządzenia używane do przesyłania pakietów i ramek pomiędzy segmentami sieci LAN. Jeśli segmenty te są
w odległości od kilkuset do tysiąca kilkuset metrów, można użyć mostów lub routerów i światłowodów, aby połączyć je ze sobą. Jednak wiele organizacji potrzebuje połączyć ze sobą sieci LAN oddalone o tysiące kilometrów. W takich przypadkach prędkość transmisji musi być niższa, a bardzo istotne stają się kwestie finansowe.

Wybór metody łączenia sieci LAN zależy niemal wyłącznie od kosztów. W poprzednim rozdziale wspomniano już, że przesyłanie danych z dużą prędkością na duże odległości jest trudne i drogie. We wszystkich decyzjach dotyczących łączenia sieci LAN konieczne jest równoważenie przepustowości, odległości i kosztu. Ponieważ najczęściej koszt jest najważniejszym czynnikiem w tym równaniu, nie od rzeczy będzie zainwestowanie w droższy sprzęt sieciowy, który umożliwi lepsze wykorzystanie łącza dalekiego zasięgu.

Nośniki transmisyjne umożliwiające łączenie sieci LAN to linie telefoniczne, sieci satelitarne, systemy mikrofalowe, sieci światłowodowe i być może sieci telewizji kablowych. Nośniki te łączą się z sieciami lokalnymi poprzez urządzenia portalowe, którymi najczęściej są routery.

Więcej informacji o routerach i innych portalach sieci LAN można znaleźć w podrozdziale „Rozbudowa i segmentacja sieci” w rozdziale 11.

Zbyt wiele to za mało

„Zbyt wiele to za mało!” To hasło obowiązywało architektów wiktoriańskich pod koniec XIX wieku, ale może to być również mantrą osób planujących popyt na szerokość pasma transmisyjnego w sieciach komputerowych pod koniec wieku XX. Jesteśmy już na skraju takiej obfitości - jeśli chodzi o pasmo - jaką mamy w zakresie mocy obliczeniowej. George Gilder, który napisał więcej o wpływie informatycznej rewolucji na szerokość pasma niż ktokolwiek inny, twierdzi, że przepustowość łączy rośnie szybciej niż moc obliczeniowa, którą rządzi prawo Moore'a. Rozwój szerokości pasma to nowe doświadczenie. Koniec okresu niedoborów w zakresie możliwości transmisji wpływa na zmianę konstrukcji sieci, decyzje nabywców i projekt wielu aplikacji.

Od czasów telegrafu w planowaniu możliwości komunikacyjnych obowiązywała zasada, że z trzech przymiotników - szybko, daleko i niedrogo - transmisję mogą opisywać dowolne dwa.

Specjaliści od telekomunikacji robią wszystko, aby lepiej wykorzystać dostępne pasmo. W szczególności wykorzystują oni moc obliczeniową na obu końcach łącza,
w celu złagodzenia wpływu prędkości na zasięg i koszt transmisji. Zwiększenie możliwości modemów spowodowało wzrost prędkości analogowych połączeń telefonicznych z 300 bitów na sekundę do 56 kilobitów na sekundę na przestrzeni dwudziestu lat istnienia magazynu Computer Shopper. Zwiększenie prędkości - bez pociągnięcia za sobą zmiany pozostałych dwóch zmiennych - to wyjście z zaklętego trójkąta planowania komunikacyjnego. Dzięki temu wszystkie oszałamiające obietnice handlu elektronicznego i konwergencji mogą się ziścić.

Czytelnicy magazynu Computers Shopper docenią w następnej dekadzie najbardziej widoczne zalety taniego pasma w urządzeniach przenośnych. Przenośne systemy komputerowe i komunikacyjne są ograniczone mocą baterii i możliwościami rozpraszania ciepła. Jeśli pasmo okaże się tanie, konstruktorzy będą mogli przeznaczyć więcej mocy niewielkich urządzeń przenośnych do obsługi interfejsu użytkownika zamiast do obsługi procesów komunikacyjnych. Zapowiadane terminale łączące funkcje telefonu komórkowego i przeglądarki staną się wszechobecnym, niesłychanie ważnym produktem. To dziedzina, w której Microsoft i Intel mają wiele do stracenia.

Wynik przełamania korelacji pomiędzy ceną, prędkością i odległością będzie zaskakujący, jednak prace nad tym trwają już od wielu lat. Tylko jedna z nowych technologii zwiększania prędkości - --> zwielokrotnienie [Author:MP] falowe (wave division multiplexing) - jest rzeczywistą nowością. Korzenie innych technologii, w tym ISDN, modemy kablowe, łącza satelitarne czy cyfrowe linie abonenckie (digital subscriber line - DSL) sięgają dziesięciu, a nawet dwudziestu lat wstecz. To „nowinki” techniczne, nad którymi pracowano od dwudziestu lat.

Tak jak w przypadku wszystkich zmian rewolucyjnych, nagłemu wzrostowi przepustowości towarzyszy wiele gwałtownych ruchów. Zmiany są różne w różnych obszarach. Wystarczy zastanowić się nad wzajemnym oddziaływaniem dwóch nowych technologii: modemów kablowych i wirtualnych sieci prywatnych (virtual private network - VPN). Sieci VPN oferują doskonały sposób włączenia prywatnej komunikacji do publicznych łączy transmisyjnych. Sprzęt dla sieci VPN pozwala zaoszczędzić olbrzymie pieniądze oraz oferuje wygodę i uniwersalność, wydzielając prywatne kanały komunikacyjne w całym Internecie lub w podsieciach należących do usługodawcy internetowego. Idea wygląda zachęcająco, ale rewolucje technologiczne mogą pogrążyć się w rzeczywistości biznesowej jak w bagnie.

Sieci VPN w dużych przedsiębiorstwach umożliwiają każdemu uprawnionemu pracownikowi dostęp do Internetu z każdego miejsca, możliwość korzystania z oprogramowania klienckiego do nawiązywania szyfrowanych i zabezpieczonych połączeń VPN oraz zdalnej pracy w korporacyjnej sieci.

Miesięczny budżet korporacji dla dostępu do Internetu z prędkością 4,6 megabita
w obu kierunkach może wynosić kilka tysięcy złotych. Można wyobrazić sobie konsternację, kiedy jeden pracownik za pomocą modemu kablowego z abonamentem miesięcznym w wysokości 200 zł. wykorzystuje 100 % drogiego korporacyjnego dostępu do Internetu. Jeśli tylko kilku pracowników korzystających z modemów kablowych spróbuje jednocześnie pobierać nowe wersje oprogramowania, dla innych „drzwi” do Internetu będą zamknięte.

Problemem nie jest jednak nierówny podział pasma, a nieadekwatne ceny. Firmy wykorzystują do dostępu do Internetu łącza dzierżawione T1 (w Europie E1 - przyp. tłum.), które są lukratywną usługą świadczoną przez firmy telekomunikacyjne. Firmy ponoszą koszty z początku lat 90. za technologię z lat 70., podczas gdy pracownicy
w domu mają dostęp do technologii nowego tysiąclecia po okazyjnych stawkach. Operatorzy telekomunikacyjni obsługujący linie lokalne nie śpieszą się z adaptowaniem technologii DSL, praktycznej alternatywy dla łączy dzierżawionych, aby nie tracić przychodów z dzierżawy. Organizacje branżowe i spora rzesza firm próbują przełamać ten impas, jednak lokalni operatorzy bronią się wszelkimi siłami.

Najważniejsza technologia, która może pokonać opornych operatorów telekomunikacyjnych, to połączenia bezprzewodowe. Największe nadzieje w tym względzie można pokładać w technologii o nazwie Local Multipoint Distribution Services (LDMS). Częstotliwość 28 GHz wykorzystywana przez LMDS to spore wyzwanie dla konstruktorów, ale może ona udostępnić bardzo szerokie pasmo transmisyjne.

Rosnąca dostępność pasma sprawia, że już nic nie będzie takie jak dawniej! Przyjrzyjmy się zatem bliżej niektórym możliwościom i technologiom.

Systemy linii telefonicznych

W dużym uproszczeniu można powiedzieć, że są dwa rodzaje linii telefonicznych: linie wykorzystywane do publicznych sieci telefonicznych (linie komutowane) i linie dzierżawione, które są dedykowane do długoterminowego użytku prywatnego. Wybranie zamiejscowego numeru telefonicznego powoduje, że komputery w centralach telefonicznych zestawiają tymczasowe połączenie aparatu lokalnego z aparatem o wybranym numerze. W przypadku linii dzierżawionych połączenie ma charakter stały i nie przechodzi przez system przełącznic telefonicznych.

Jak zwykle rzeczywiste produkty rozmywają proste definicje, oferując na przykład obwody w sieci komutowanej, które pozornie wyglądają jak linie dedykowane.

Szerokość pasma, prędkość sygnalizacji i przepustowość Z prędkością wiążą się trzy bezpośrednie lub pośrednie wielkości: szerokość pasma, prędkość sygnalizacji (transmisji) i przepustowość. Są one ważne, jednak związana z nimi terminologia to przysłowiowy „groch z kapustą”. Prawidłowo szerokość pasma powinna być wyrażana w megahercach. Zależność pomiędzy szerokością pasma a prędkością sygnalizacji jest złożona. Kluczowym czynnikiem w równaniu jest wielkość wyrażana w bitach na megaherc, która wynika bezpośrednio z technologii sygnalizacji. Jako przykład można podać wzrost możliwej prędkości kodowania z 300 bodów do 56 000 bitów na sekundę w tradycyjnej analogowej linii telefonicznej o szerokości pasma około 3 kHz. Z kolei przepustowość jest mierzona jako ilość użytecznych danych, jaką można przesłać przez łącze w ciągu sekundy. W przypadku kompresji przepustowość może być w rzeczywistości wyższa niż prędkość sygnalizacji, ale najczęściej nie jest. W potocznym użyciu wszyscy - nie wyłączając Autora - utożsamiają te terminy ze sobą.

Są to wirtualne sieci prywatne (virtual private network - VPN) oferowane w USA przez AT&T, MCI, Sprint i inne firmy obsługujące linie międzymiastowe. Sieci VPN umożliwiają operatorom telekomunikacyjnym optymalne wykorzystanie systemów telefonii komutowanej i udostępnienie użytkownikom usług równoważnych stałym łączom dzierżawionym.

Standardowych komutowanych łączy telefonicznych można użyć w ten sposób do łączenia oddalonych od siebie sieci lokalnych. Najnowsze szybkie modemy zgodne ze standardem sygnalizacji V.pcm oraz standardem kompresji danych V.42bis umożliwiają przesyłanie na przykład wiadomości poczty elektronicznej z całkiem przyzwoitą prędkością ponad 80 kb/s (kilobitów na sekundę). Inny typ połączeń komutowanych - ISDN - umożliwia przesyłanie danych z prędkością 128 kb/s.

Konkurencja w branży połączeń międzymiastowych w Stanach Zjednoczonych spowodowała spadek cen komutowanych usług międzymiastowych, więc wykorzystanie takich połączeń do łączenia sieci LAN to praktyczna alternatywa dla wielu organizacji. Codzienne, kilkugodzinne połączenie międzymiastowe pomiędzy routerami lub mostami w celu aktualizacji bazy danych lub programów użytkowych w sieci LAN to w USA rozwiązanie praktyczne i ekonomiczne. Jednak w wielu innych krajach połączenia międzymiastowe są wciąż drogie, a w niektórych przypadkach stan łączy nie pozwala na efektywne przesyłanie danych z dużą prędkością.

	Więcej informacji o wykorzystaniu modemów do połączeń komutowanych można znaleźć w podrozdziale „Podstawy modemów” w rozdziale 15.

Linie dzierżawione

Dzierżawa linii telefonicznych jest poważnym biznesem firm telekomunikacyjnych od lat 30., ale w Stanach Zjednoczonych sytuacja stała się bardziej złożona po postanowieniu sądu o podziale Bell Telephone System i decyzji Computer II FCC. Obydwa akty prawne stworzyły warunki konkurencji na rynku telefonii międzymiastowej. W rezultacie w wielu regionach USA konkurencja w zakresie usług telekomunikacyjnych objęła wszystkie poziomy usług. Najczęściej klient może wybierać spośród dwóch lub nawet czterech operatorów komórkowych, tuzina operatorów międzymiastowych i przynajmniej dwóch operatorów lokalnych.

Osoba, która chciałaby w USA wydzierżawić stałe łącze poza granice stanu, może być w tym celu zmuszona do koordynowania współpracy trzech różnych firm, aby uzyskać łącze, linię lokalną od sprzętu operatora do własnej siedziby oraz niezbędne urządzenia końcowe.

Mimo to często czas oczekiwania na linię dzierżawioną nie przekracza kilku dni, najdalej kilku tygodni od złożenia zamówienia. Jednak w niektórych regionach wymagane są dodatkowe studia na technicznymi warunkami przyłączenia, które mogą wydłużyć czas oczekiwania do wielu tygodni.

W krajach poza USA pakiet usług związanych z dzierżawą linii uzyskuje się najczęściej od jednej firmy - zwykle monopolisty - jednak powszechnie zdarza się, że trzeba czekać na zamówione usługi miesiącami.

Linie dzierżawione na potrzeby transmisji danych są dostępne w różnych klasach usług. Klasa usług odnosi się do prędkości, z jaką mają być transmitowane dane poprzez linie dzierżawioną. Dzierżawione linie danych są specjalnie konfigurowane - „kondycjonowane” - do transmisji danych w kilku zakresach prędkości.

Firmy oferujące usługi międzymiastowej transmisji danych w USA często nazywa się operatorami między-centralowymi (inter-exchange carriers), ponieważ obsługują zwykle łącza biegnące pomiędzy głównymi centralami telefonicznymi. Firmy, które oferują usługi transmisji pomiędzy budynkami biurowymi i mieszkaniami
a centralami to operatorzy lokalni (local carriers). W krajach poza Stanami Zjednoczonymi operatorów tych najczęściej nie rozróżnia się. Operatorem międzycentralowym, podlegającym specjalnym regulacjom jest AT&T. Cenniki, czyli „taryfy” tej firmy pozostają pod kontrolą Federalnej Komisji ds. Komunikacji (Federal Communications Commission - FCC). Inni operatorzy międzymiastowi, jak MCI i Sprint, nie muszą rejestrować planu publicznych taryf, ale ich stawki są niemal zawsze konkurencyjne w odniesieniu do publikowanych stawek publicznych AT&T.

Usługi linii T1

Pomiędzy dwoma punktami możliwa jest dzierżawa obwodów dostosowanych do transmisji z prędkościami od 2 500 bitów na sekundę (b/s) do ponad 45 megabitów na sekundę (Mb/s). Podstawową jednostką transmisji używaną przez inżynierów do określenia usługi oraz przez sprzedawców do określania ceny jest kanał T1. Kanał T1 może przesyłać strumień danych z prędkością 1,544 Mb/s i jest zgodny z pewnymi charakterystykami technicznymi dla sygnalizacji i zakończenia obwodów.

Możliwe jest zestawienie kanału T1 do przesyłania danych w kompleksie budynków lub w obrębie dużego budynku. Jednak projektanci sieci i menedżerowie myślą najczęściej o kanale T1 jako usłudze przesyłu danych na setki i tysiące kilometrów poprzez linie dzierżawione. AT&T i inni operatorzy pobierają miesięczną opłatę
w wysokości około 5 000 USD za dedykowaną linię T1 od długości 1 000 mil (to jest około 1 600 km, dla porównania, według cennika TP SA łącze dzierżawione
o długości 300 km i przepustowości 2 Mb/s - tak zwany kanał E1 - kosztuje miesięcznie około 25 000 zł wraz z podatkiem VAT - przyp. tłum.). Łącze T1 o długości tylko 500 mil wciąż kosztuje około 3 000 USD, ale ta sama usługa na dystansie 2 000 mil kosztuje już tylko 8 000 USD, a więc o 20 % mniej za milę niż dla odległości 1 000 mil. Ogólny wzór wygląda tak: koszt = abonament miesięczny + (stawka za kilometr x liczba kilometrów).

Jeśli jest taka potrzeba, dostępne są nawet szybsze usługi transmisji, jednak nie są one tanie. Tak zwane łącze T3 o przepustowości 45 Mb/s kosztuje ponad 50 000 USD miesięcznie dla dystansu 1 000 mil.

Oprócz opłat za linię dzierżawioną, można się również liczyć z miesięcznymi opłatami rzędu kilkuset dolarów za połączenie pomiędzy siedzibą firmy a urządzeniami operatora między-centralowego, a także za urządzenia końcowe.

Możliwe jest wykorzystanie całkowitej pojemności obwodu T1 do połączenia dwóch segmentów sieci LAN, jednak urządzenia końcowe pozwalają najczęściej na podzielenie obwodu na kilka części. Na przykład jeden kanał dla transmisji głosowej wymaga przepustowości 64 kb/s. W przypadku dzierżawy obwodu T1 pomiędzy różnymi filiami organizacji, można wydzielić 12 kanałów dla połączeń telefonicznych pomiędzy centralami firmowymi, które pochłoną 768 kb/s z całkowitej pojemności 1,544 Mb/s, zaś pozostałe 768 kb/s użyć do połączenia segmentów sieci LAN poprzez router lub most na każdym końcu łącza.

Na marginesie należy wspomnieć, że AT&T koduje w strumieniu danych pewne informacje kontrolne, więc oferuje swoim klientom kanały o pojemności 56 kb/s, jednak stara się powiększyć ich pojemność do „przepisowych” 64 kb/s. Trzeba również wiedzieć, że kilka firm oferuje sprzęt umożliwiający kompresję transmitowanego głosu w kanały 32 kb/s, a nawet 16 kb/s, co sprzyja ekonomiczniejszemu wykorzystaniu przepustowości linii T1. Możliwe jest nawet użycie kanałów 8 kb/s do transmisji głosu, chociaż uzyskiwana jakość odbiega daleko od pojemniejszych kanałów 16 i 32 kb/s. Pomimo tego są firmy, które używają właśnie takiego rozwiązania.

Pojawiają się co prawda pewne problemy ze zmianami przydziału pasma do transmisji głosu i danych, ponieważ te dwie usługi mają różną tolerancję błędów i opóźnień, jednak wiele organizacji na bieżąco równoważy wykorzystanie linii T1 na potrzeby transmisji głosu i danych.

Frakcyjny strumień T1

Dzięki pakietowi usług o nazwie frakcyjny strumień T1 możliwa jest dzierżawa łączy o przepustowości mniejszej niż pełna przepustowość kanału T1 1,544 Mb/s. Podstawowa usługa dla frakcyjnego strumienia T1 to kanał komunikacyjny o przepustowości 64 kb/s. Operatorzy między-centralowi oferują najczęściej usługi frakcyjnego strumienia T1 o przepustowości 384, 512 i 768 kb/s. Kanał komunikacyjny o długości 1 000 mil i przepustowości 512 kb/s kosztuje miesięcznie około 2 000 USD plus opłaty za linie i urządzenia końcowe.

Niezawodność

Redundancja jest gwarancją niezawodności. Doświadczeni administratorzy sieci wiedzą, że łącza dalekiego zasięgu są główną przyczyną awarii sieciowych. Routery, mosty i inne urządzenia sieciowe rzadko się psują, ale łączące je linie dzierżawione często ulegają awarii. Najczęściej okres niedyspozycji łącza nie podlega opłacie, jednak nie jest to wielkim pocieszeniem dla użytkowników, którzy nie mogą przesłać danych o kluczowym - z punktu widzenia firmy - znaczeniu.

W przypadku dzierżawy kilku pełnych lub frakcyjnych łączy T1 od różnych operatorów, routery mogą automatycznie korzystać z dowolnych dostępnych łączy. Niektóre routery mogą nawet wykorzystywać zwykłe linie komutowane jako rezerwową alternatywę na wypadek awarii linii dzierżawionej. Transmisja danych poprzez różne łącza alternatywne może być wolniejsza niż przez łącze podstawowe, jednak nawet wolna transmisja jest lepsza niż całkowity brak możliwości transmisji.

Podłączenia do szybkich kanałów komunikacyjnych

Karta adaptera w routerze lub moście podłączona do pełnego lub frakcyjnego kanału komunikacyjnego T1 zamienia ruch sieciowy na strumień danych zgodny
z jednym z kilku standardów połączeń i sygnalizacji. Może to być standard EIA RS-232, RS-449 lub CCITT V.35. Taki strumień danych wyjściowych musi być podłączony do multipleksera (krotnicy), który bezpośrednio łączy się z szybką linią komunikacyjną.

Zadaniem multipleksera jest podział pojedynczego szybkiego kanału komunikacyjnego na wiele kanałów transmisji głosu i danych. Urządzenia tego rodzaju dostarczają firmy, takie jak Network Equipment Technologies, Newbridge Networks, StrataCom i Verilink Corporation. Urządzenie Micom Marathon 5K firmy Micom Communications Corporation pokazane na rysunku 12.1 łączy w jednej obudowie możliwości multipleksera z innymi elementami dla sieci LAN. Jest to przykład produktu odstającego od typowych definicji, stanowiącego wysokiej jakości multiplekser statystyczny, który może łączyć głos, dane i transmisję faksów w jeden frakcyjny strumień T1. Dodatkowo w tej samej obudowie jest miejsce na moduły mostu lub routera, co pozwala na połączenie w ramach jednego urządzenia funkcji routera i multipleksera.

--> Rysunek [Author:MP] 12.1. Urządzenie Micom Marathon 5K

Jeden usługodawca czy kilku? Kilka spektakularnych awarii sieci w pełni ukazało niebezpieczeństwo powierzenia wszystkich połączeń zewnętrznych w ręce jednego operatora. Przekazanie mu pełnej kontroli zwykle eliminuje dodatkowe czynności związane z koordynacją i kontaktami oraz wyjaśnia kwestie związane z odpowiedzialnością, ale również ogranicza możliwości przetrwania w przypadku awarii. Połączenie oddziałów przedsiębiorstwa poprzez kilka obwodów dzierżawionych od różnych operatorów to rodzaj mądrej polisy ubezpieczeniowej. Z tym, że tak jak w przypadku polisy, trudno wyrokować o jej wartości, dopóki nie jest się zmuszonym z niej skorzystać.

Często można spotkać się z określeniami jednostka CSU (channel service unit), dla sprzętu podłączonego od strony kanału komunikacyjnego, i jednostka DSU (data service unit), dla sprzętu podłączonego od strony mostu lub routera. Jak pokazano na rysunku 12.2, jednostka DSU konwertuje wszystkie przychodzące dane do formatu odpowiedniego do transmisji poprzez pełne lub frakcyjne łącze T1, podczas gdy jednostka CSU stanowi zakończenie szybkiego obwodu i odpowiada za odpowiednie fazy i synchronizację sygnałów. Niektóre mosty i routery mają wbudowane jednostki DSU, więc trzeba jedynie zaopatrzyć się w niedrogie jednostki CSU.

--> Rysunek [Author:MP] 12.2. Zakończenie obwodu T1

Zakończenie obwodu T1 Na rysunku przedstawiono złożone i proste zakończenie obwodu T1 o pełnej lub frakcyjnej pojemności. Górny schemat ilustruje system, w którym połączenia głosowe są mieszane z danymi z sieci LAN w tym samym łączu T1 za pomocą multipleksera. Na dolnym schemacie pokazano router z wbudowaną jednostką DSU podłączony bezpośrednio do jednostki CSU, która stanowi zakończenie łącza T1.

Ceny typowych urządzeń CSU/DSU zaczynają się od około 800 USD, ale mogą być wielokrotnie wyższe dla zaawansowanych multiplekserów z wieloma funkcjami do zarządzania siecią i generowania raportów.

W odniesieniu do łączy T1 należy mieć na uwadze kilka faktów:

• T1 to metoda świadczenia usług o jednostkowej przepustowości 1,544 Mb/s.

• Usługi T1 są świadczone przez wiele firm, ale głównie przez operatorów międzymiastowych lub międzycentralowych.

• Usługi frakcyjnego strumienia T1 dostępne są jako wielokrotność przepustowości podstawowego kanału 64 kb/s.

ISDN

Linie dzierżawione doskonale nadają się do stałych połączeń, którymi transmituje się duże ilości danych. Ale świetną alternatywę dla połączeń stałych stanowi system połączeń komutowanych zwany ISDN. Sieć cyfrowa z integracją usług (Integrated Services Digital Network - ISDN) pozwala poprzez standardowe linie telefoniczne przesyłać dane w obrębie firmy, miasta lub kraju. ISDN to więcej niż same obwody, jest to również specyfikacja sygnałów przesyłanych tymi obwodami.

ISDN potrzebowało dekady, aby stać się dostępnym rozwiązaniem. Lokalni operatorzy zmuszeni do instalacji sprzętu ISDN napotykali nieprzewidziane problemy
z wyszkoleniem instalatorów, zakupem nowego oprogramowania dla komutatorów sieci i określeniem cennika na te usługi. Choć szeroko popularny w Europie i Japonii, ISDN jest wciąż niedostępny w wielu miastach Stanów Zjednoczonych.

Technologia ISDN

Międzynarodowy program cyfrowej sieci z integracją usług określił standardy dla całkowitej digitalizacji systemów telefonicznych w Europie, Japonii i Ameryce Północnej. System opiera się na przekształceniu obecnych obwodów analogowych w obwody cyfrowe, transmitujące zera i jedynki zamiast tradycyjnych sygnałów analogowych.

Nie jest to plan aż tak radykalny, jak się wydaje. Współczesne systemy telefoniczne są prawie w całości cyfrowe. Naciskając przyciski na tonowej klawiaturze telefonu, przekazujemy specjalnemu komputerowi w centrali polecenia połączenia z wybranym numerem. Komputer w lokalnej centrali łączy się cyfrowo z inną centralą, aby przesłać głos, tak w połączeniach krajowych, jak i międzynarodowych.

Cyfrowe systemy komutacyjne są powszechne w całej Ameryce Północnej.
W wielu organizacjach funkcjonują wewnętrzne centrale telefoniczne PBX (private branch exchange), które dokonują konwersji sygnałów analogowych na cyfrowe zera i jedynki już w samym aparacie telefonicznym. Wielu użytkowników już posługuje się w pełni cyfrowymi systemami telefonicznymi.

Czytelnik, który dotarł w lekturze aż tutaj, powinien szybko zapytać: „jeśli cyfrowe centrale są tak powszechne, czemu muszę używać modemu do zamiany cyfrowych sygnałów z peceta na sygnały analogowe w linii telefonicznej?”. Odpowiedź brzmi: współczesne systemy telefoniczne są nowoczesne do najbliższej centrali. Na drodze z centrali do biur i mieszkań następuje powrót do technologii wynalezionej przez Aleksandra Grahama Bella. Linie lokalne, inaczej „pętle lokalne”, zostały zaprojektowane z myślą o analogowych telefonach i sygnałach. Translacją sygnałów analogowych z linii telefonicznej na sygnały cyfrowe w centrali zajmują się specjalne karty liniowe. Dlatego konieczna jest konwersja sygnałów cyfrowych z PC na analogowe dźwięki w starej technologii za pomocą modemu, które następnie zostają poddane odwrotnej konwersji na sygnały cyfrowe w innej formie w centrali.

	Konwersja, o której tu mowa, jest czymś innym niż opisana w rozdziale 5. konwersja sygnałów równoległych na szeregowe w karcie sieciowej.

Bynajmniej nie w celu reklamy operatorów międzymiastowych, należy stwierdzić, że większość szumu w słuchawce telefonicznej pochodzi z analogowych linii lokalnych na obu końcach połączenia. Wystarczy zmienić je na linie cyfrowe i szum zniknie. Rzecz jasna cyfrowe fale prostokątne również ulegają obcięciu i zniekształceniu, ale można je poprawić stosując regeneratory sygnałów cyfrowych na węzłach pośrednich. Natomiast szum analogowy ma charakter addytywny w całym systemie.

Zastosowanie cyfrowych pętli lokalnych oznacza konieczność posługiwania się cyfrowymi aparatami telefonicznymi na obu końcach połączenia. Czy jednak jest to równoznaczne z koniecznością wyrzucenia posiadanych aparatów telefonicznych? Wcale nie. Większość współczesnych adapterów ISDN posiada port o nazwie Plain Old Telephone Service (POTS - tradycyjna stara usługa telefoniczna), umożliwiający integrację sieci ISDN z tradycyjnymi analogowymi urządzeniami telefonicznymi.

Kwestia pieniędzy Koszty linii dzierżawionych (takie jak T1 lub frakcyjne T1) są zależne od odległości, a nie od wykorzystania. Płaci się za kilometry bez względu na to jak wiele, lub jak mało, danych się przesyła. ISDN na początku był sprzedawany po cenach zależnych od wykorzystania, jednak obecnie często sprzedawany jest po cenach stałych. Jednak w USA struktura cenników ISDN może się bardzo różnić w zależności od regionu. Usługi sieci X.25 i Frame Relay mają najczęściej stałe ceny dla określonego poziomu usług. Nie zależą więc one, ani od odległości, ani od wykorzystania. Jednak w tym wypadku istotne staje się prawidłowe określenie niezbędnego poziomu usług.

Nawet w przypadku cyfrowej pętli lokalnej, komputer PC wymaga podobnego do modemu adaptera, aby mógł współpracować z siecią ISDN. Specjalny system sygnalizacji i poziomów napięcia wymaga użycia cyfrowo-cyfrowego adaptera terminala (terminal adapter - TA) ISDN w każdym komputerze.

Przy cyfrowych pętlach lokalnych znika problem z szerokością pasma, który stwarzał konieczność posługiwania się wyrafinowanymi modemami z własnymi procesorami w celu przesłania danych z prędkością większą niż 300 b/s. Dzięki wymy-ślnym technikom kompresji i sygnalizacji współczesne modemy mogą przesyłać dane z prędkością ponad 56 kb/s poprzez łącza komutowane, jednak nie jest to możliwe dla wszystkich łączy ani dla wszystkich danych. W przypadku cyfrowych linii telefonicznych można bez problemu przesyłać dane z prędkością ponad 140 kb/s.

	--> Zasilanie [Author:MP] urządzeń telefonicznych Gdy telefon lub jego interfejs ISDN jest aktywnym urządzeniem cyfrowym, wymaga lokalnego źródła zasilania. Jeśli nie jest zabezpieczone UPS-em, w momencie awarii zasilania przestaje działać także i to urządzenie komunikacyjne. W związku z tym dobrym pomysłem jest wyposażenie takich urządzeń w system podtrzymania zasilania (UPS).

Czasami przekształcenie linii analogowych na cyfrowe może powodować problemy. Jeśli zabudowania (domy, biura) znajdują się w odległości 10 do 15 km od centrali, jak powinno być w większości miast i miejscowości, linię lokalną stanowią przewody miedziane. Przewody te mogą z powodzeniem służyć do szybkiej transmisji danych, jednak urządzenia o nazwie cewki pupinizacyjne (loading coil), powszechnie stosowane do minimalizacji zniekształceń sygnałów analogowych, uniemożliwiają przesyłanie danych cyfrowych. A zatem możliwości przekształcenia linii analogowych w linie cyfrowe zależą wyłącznie od możliwości odłączenia cewek pupinizacyjnych.

W przypadku zabudowań bardziej odległych od central telefonicznych stosowano inne techniki, w tym na przykład wtórniki radiowe do przenoszenia sygnałów dźwiękowych. Urządzenia te nie potrafią przesyłać sygnałów cyfrowych, więc nie nadają się do sieci ISDN, jednak ich wymiana jest kosztowna.

Z tych i innych powodów ISDN najpierw rozpowszechniało się w miastach oraz
w nowych osiedlach podmiejskich, w których dopiero instalowano nowe linie telefoniczne. Ponieważ początkowy popyt na rynku usług ISDN pochodził od firm posiadających już analogową infrastrukturę sieciową, wzrost obrotów na tym rynku nie przebiegał liniowo. W wielu przypadkach organizacje nie były w stanie uzyskać dostępu do usług ISDN, ani nawet do informacji o taryfach.

Niech komputery porozmawiają

Najlepsze zastosowanie ISDN to łącze pomiędzy segmentami sieci LAN. Segmenty te mogą znajdować się w mieszkaniach i w biurach, w siedzibie usługodawcy internetowego lub w centrum komputerowym firmy obsługującej serwis informacyjny.

Aplikacje, które mogą wykorzystać to łącze komunikacyjne, obejmują przeglądarki internetowe i programy narzędziowe, systemy poczty elektronicznej, aplikacje baz danych, a nawet zwykłe współużytkowanie drukarki.

Projektanci ISDN podzielili dostępne pasmo na trzy kanały danych. Dwa z nich służą do przesyłania danych z prędkością 64 kb/s, choć wiele międzymiastowych połączeń ISDN odbywa się faktycznie z prędkością 56 kb/s, ponieważ z taką prędkością przesyłają dane operatorzy międzymiastowi. Trzeci kanał działa z prędkością 16 kb/s i umożliwia przesyłanie żądań do przełączników ISDN w centrali, podczas gdy dwa pozostałe kanały są wykorzystywane do transmisji z pełną prędkością.

Trzeci kanał - tak zwany kanał D - jest przeznaczony do sygnalizacji (na przykład, że linia jest zajęta), a jego pojemność jest najczęściej niedostępna dla użytkowników. Jednak niektóre firmy umożliwiają wykorzystanie go do stałego połączenia z Internetem. Z uwagi na niewielką przepustowość kanału D nadaje się on jedynie do przesyłania małych ilości danych w regularnych odstępach czasu, takich jak poczta elektroniczna, czy notowania giełdowe.

Główną zaletą takiej usługi jest ograniczona możliwość transmisji danych niewymagająca inicjowania połączenia ISDN, które pociąga za sobą opłaty za każdą minutę. Usługi te przedstawiono na rysunku 12.3.

--> Rysunek [Author:MP] 12.3. Usługi ISDN

	Usługi ISDN ISDN przesyła głos i dane poprzez standardowe linie telefoniczne w postaci cyfrowej. Połączenie lokalizacji abonenta z centralą telefoniczną może odbywać się z kilkoma różnymi prędkościami, z których każda łączy transmisję 19,2 kb/s i 64 kb/s. Komputer wyposażony w adaptery terminali i routery ISDN może łączyć możliwości transmisji głosu i danych.

Modemy to przeżytek To dziwne lecz prawdziwe. Nowy modem kupiony do komputera przekształca strumień danych cyfrowych z szeregowego portu komputera w sygnały analogowe. Sygnały te wędrują linią analogową do centrali telefonicznej gdzieś w sąsiedztwie. Tam są konwertowane z powrotem na postać cyfrową i tak pokonują resztę drogi poprzez kraj lub kontynent. U kresu wędrówki - być może kilkaset metrów od jej - celu są zamieniane z powrotem na postać analogową i tak trafiają do innego modemu. Jednym z głównych zadań ISDN jest zmiana „ostatniego kilometra” połączenia w postać cyfrową.

Dla komputera linia ISDN stanowi szeroko otwarty kanał transmisji danych z prędkością - dzięki kompresji - bliską 150 kb/s. Użytkownicy, którzy przywykli do 10
i 100 Mb/s w sieci Ethernet zauważają, że ISDN jest bardzo wolny, jednak sieci LAN, takie jak Ethernet czy Token-Ring, używają wyszukanych protokołów sterowania dostępem do mediów w celu kontroli dostępu każdego węzła do kabla sieciowego. Węzły sieci muszą czekać, próbować ponownie, powtarzać i wykonywać wiele dodatkowych zadań w celu skorzystania ze wspólnego kabla. Czynności te jednak zmniejszają skuteczną przepustowość nawet najszybszych komputerów z megabitów do setek kilobitów na sekundę.

A zatem kanał ISDN nie wygląda już tak mizernie. Poprzez wysokiej jakości łącza ISDN można szybko przesyłać dane, bowiem żadne inne komputery nie korzystają z niego, ani nie rywalizują o dostęp. W każdym razie ISDN jest z pewnością szybszy niż połączenie komutowane z tak zwanym modemem 56 kb/s.

T1 = Dostęp pierwotny ISDN O ISDN będzie jeszcze mowa nieco później, ale warto wspomnieć, że usługa zwana dostępem pierwotnym ISDN (Primary Rate Access - PRA) daje mniej więcej tę samą przepustowość co linia T1, ale często jest oferowana w niższej cenie. Przyczyna leży w bardziej tajemniczych praktykach związanych cennikami niż z technologią, jednak obecnie wiele firm częściej decyduje się na ISDN PRA niż na klasyczną linię T1.

Motorola i 3Com oferują podobne do modemów adaptery ISDN dla komputerów PC, zaś 3Com, Cisco, Ascend i wielu innych dostawców oferuje wiele routerów dla komutowanych połączeń ISDN.

Ile kosztuje ISDN? Najczęściej opłaty za połączenia ISDN są taryfikowane podobnie jak tradycyjne połączenia telefoniczne. Trzeba zapłacić opłatę instalacyjną i miesięczny abonament oraz opłatę za czas trwania połączenia. Jednak w niektórych stanach USA opłata za czas jest prawie żadna, zaś w innych zależy od pory dnia. Wartość tej stawki ma podstawowe znaczenie dla oceny opłacalności zastąpienia usług linii dzierżawionych usługami ISDN. (Warto wspomnieć, że w Polsce - przynajmniej w niektórych miastach - oferowany jest stały dostęp do Internetu przez ISDN za zryczałtowaną opłatą - przyp. tłum.).

Uzyskać ISDN

Uzyskanie i skonfigurowanie linii ISDN u lokalnego operatora telekomunikacyjnego może być dość frustrujące. Dla linii ISDN istnieją dziesiątki opcji konfiguracyjnych
i jeśli tylko jedna z nich zostanie źle ustawiona, linia może nie podjąć współpracy
z posiadanym sprzętem. Większość urządzeń ISDN sprzedawanych jest z instrukcjami dotyczącymi zamawiania linii ISDN u operatora, czasem nawet w formie faksu do wysłania wraz z zamówieniem. Dostawcy sprzętu wspólnie z operatorami wypracowali prostszy system dzięki kodom zamówienia ISDN (ISDN Ordering Codes - IOC) oraz kodom EZ-ISDN, które określają zestaw parametrów usług głosowych i usług danych.

Jeszcze niedawno Microsoft oferował serwis pomagający w zamówieniu usług ISDN. Pod adresem www.microsoft.com/windows/getisdn można było znaleźć przydatny zestaw często zadawanych pytań i specyfikacji. Na stronie dotyczącej zamawiania można było wybrać swoją lokalizację i otrzymać informacje o najbliższych operatorach usług ISDN, kosztach instalacji, opłatach miesięcznych i opcjach serwisowych. (Informacje o ISDN w naszych warunkach można znaleźć na stronach głównych operatorów; www.tpsa.pl i www.dialogok.pl - przyp. tłum.).

Złączyć to razem

Do tej pory omówiliśmy portale pomiędzy sieciami LAN oraz najważniejsze opcje łączy międzysieciowych: linie dzierżawione i ISDN. Jest jeszcze kilka innych alternatywnych możliwości, ale na razie zostawmy je na boku i spróbujmy połączyć ze sobą to, co już wiemy. Sprawdźmy jak typowe organizacje łączą się z odległymi biurami i z Internetem. Niech rysunek 12.4 posłuży jako --> ilustracja[Author:DB] . Przedstawiona na nim organizacja ma sieć lokalną w głównym biurze z segmentami połączonymi szkieletem światłowodowym. Pojedynczy router wieloportowy pełni rolę portalu pomiędzy siecią LAN a łączami sieci WAN. Urządzenie to ma wewnętrzne interfejsy DSU/CSU dla obwodów zewnętrznych. W tym przykładzie wymiana danych pomiędzy biurem głównym a oddziałem trwa więcej niż cztery godziny dziennie, więc ekonomiczniejsze jest wykorzystanie linii dzierżawionej niż ISDN.

--> Rysunek [Author:MP] 12.4. Multiplekser dostępowy DSL

Multiplekser dostępowy DSL Ponieważ większość firm oferujących cyfrowe linie abonenckie (Digital Subscriber Line - DSL) to operatorzy sieci telefonicznej, podoba im się pomysł wykorzystania tych linii do jednoczesnego przesyłania głosu i danych. W centrali dane i głos są łączone w jeden strumień DSL przez urządzenie o nazwie multiplekser dostępowy DSL (Digital Subscriber Line Multiplexer - DSLAM).

Użytkownicy w głównej sieci LAN generują pakiety, które wędrują do sieci oddziału kilkoma różnymi drogami. Wiadomości poczty elektronicznej są przesyłane pomiędzy serwerami poczty w każdej sieci LAN. Użytkownicy mogą zapisywać pliki na serwerze plików sieci oddziału lub je stamtąd odczytywać. Nawet aplikacje w biurze głównym można skonfigurować tak, aby drukowały określone raporty na drukarkach w oddziale. Kiedy dowolny węzeł sieci w biurze głównym generuje ruch skierowany do sieci oddziałowej, ruch ten przejmuje router i kieruje przez łącza sieci WAN do routera w biurze oddziału. Jeśli dane te - z uwagi na protokół - nie podlegają routingowi, router może użyć technik właściwych dla mostu, aby je przesłać do sieci oddziałowej.

Możliwe jest również przepakowanie danych z protokołu nie nadającego się do routingu, na przykład AppleTalk lub IPX, w pakiety IP i wysłanie ich w tej postaci.

	Omówienie protokołów routingu zawiera rozdział 13.

Z następnego rozdziału dowiemy się, że sieć w biurze głównym może mieć własny korporacyjny serwer WWW, stanowiący podstawę korporacyjnego intranetu. Ten intranet może rozciągać się poza korporację czy przedsiębiorstwo i łączyć ze sobą dostawców, księgowych, spedytorów i innych kontrahentów.

W niniejszym przykładzie użytkownicy z biura głównego mogą generować ruch skierowany do Internetu. Mogą oni używać przeglądarek, programów do transferu plików i wielu innych narzędzi internetowych. Router odczytuje przeznaczenie takich pakietów i wysyła je poprzez łącze zewnętrzne do usługodawcy internetowego.

W rzeczywistym systemie byłoby zapewne nieco więcej zabezpieczeń w portalu LAN/WAN niż w omawianym przykładzie, ale te zagadnienia również pojawią się w następnym rozdziale. Łącze do usługodawcy internetowego prowadzi do jego routera, który jest częścią sieci LAN działającej w siedzibie operatora. Usługodawca internetowy utrzymuje serwery WWW i serwery proxy specjalnego przeznaczenia, które odpowiadają na większość żądań ze strony swoich abonentów. Usługodawca dysponuje prawdopodobnie również szybkim łączem do centralnego punktu łączności z Internetem - internetowego punktu NAP (Network Access Point).

Tak to mniej więcej wygląda w świecie rzeczywistym. A teraz przyjrzyjmy się jeszcze innym połączeniom alternatywnym.

Łącza alternatywne

Wiele dużych firm stara się poprawić prędkość transmisji danych za pomocą nowych technologii. Operatorzy sieci telefonicznych, którzy udostępniają obecnie usługi transmisji danych poprzez dwużyłowe przewody miedziane - jak tylko coś nowego pojawi się na horyzoncie - są pod ostrzałem.

Ustawa telekomunikacyjna z roku 1996 umożliwiła regionalnym operatorom konkurencję nawet w zakresie lokalnych usług tonowych. Do gry z operatorami telefonii wkraczają operatorzy sieci kablowej i operatorzy usług satelitarnych, usługodawcy internetowi, alternatywni operatorzy telefonii lokalnej (zwani competitive access providers - CAP lub competitive local exchange carriers - CLEC), firmy zajmujące się bezprzewodową transmisją danych, a nawet organizacje użyteczności publicznej, które oferują usługi szybkiej transmisji danych. Wiele z tych firm oferuje usługi cyfrowych linii abonenckich (DSL) lub modemy kablowe.

Linie DSL i modemy kablowe to dwie różne technologie, ale ich idea jest podobna. W obydwu przypadkach dostępne jest dedykowane wielomegabitowe łącze, tak więc usługi są zawsze dostępne, w odróżnieniu od ISDN i analogowych połączeń komutowanych. Także odmiennie niż w przypadku ISDN, usługi te łączą siedzibę użytkownika ze specjalistycznym sprzętem w centrali operatora usług. Aby przedłużyć połączenie, firmy te muszą budować wielkie systemy sieci szkieletowych. Linie DSL to w założeniu istniejące miedziane linie telefoniczne, jednak z pewnymi znacznymi ograniczeniami.

DSL

DSL to usługa w pełni cyfrowa, która umożliwia transmisję danych z prędkością od 300 kb/s do 8 Mb/s, a nawet większą. Być może Czytelnik już słyszał o technologiach ADSL (assymetric DSL - asymetryczna linia DSL), HDSL (high bit-rate DSL - szybka linia DSL), RADSL (rate-adaptive DSL - linia DSL z adaptacja prędkości) i może o jeszcze innych wariacjach. Te techniki sygnalizacji różnią się, ale idea jest ta sama: łącze ma różną prędkość w obydwu kierunkach. Prędkość kanału zwrotnego wynosi od 64 kb/s do 1 Mb/s.

Różnice pomiędzy konkurencyjnymi technologiami nie mają zasadniczego znaczenia dla użytkownika, któremu i tak najprawdopodobniej cały sprzęt oraz usługi serwisowe zapewni lokalny operator sieci telefonicznej lub inny usługodawca. Jak pokazano na rysunku 12.4, operatorzy usług DSL mogą w swoich systemach integrować transmisję głosu i danych.

Podobnie jak w przypadku modemów kablowych, implementacja DSL na dużą skalę wymaga istotnych inwestycji w nowy sprzęt. Firmy telefoniczne wywarły pozytywny wpływ na rozwój technologii DSL, dając do zrozumienia, że są bardzo zainteresowane świadczeniem usług szybkiej transmisji danych w najbliższej przyszłości. Jeśli jednak wziąć pod uwagę sukces operatorów w promowaniu ISDN - jako usług szybkiej transmisji - perspektywy rychłego wdrożenia DSL nie wyglądają obiecująco.

DSL może być wykorzystywany jako system dla sieci kampusowych. Zakup modemów DSL i zastosowanie ich w obrębie kampusów lub dużych budynków to praktyczne rozwiązanie dla wielu firm.

Możliwe jest również wydzierżawienie miedzianych przewodów od firm telekomunikacyjnych i podłączenie do nich modemów DSL na odcinkach o długości około dwóch kilometrów. Obecnie technologia DSL wydaje się bardziej interesująca dla firm, podczas gdy modemy kablowe odnoszą większy sukces jako technologia dostępu do Internetu dla użytkowników indywidualnych.

Linie DSL są wdrażane jako połączenia ostatniego kilometra. Terminem tym określa się końcowy odcinek łącza pomiędzy centralą telefoniczną a abonentem.

Wprowadzenie technologii DSL stało się możliwe w Stanach Zjednoczonych dzięki uwolnieniu rynku telekomunikacyjnego na mocy ustawy telekomunikacyjnej z roku 1996. Zaś popyt na nie jest generowany głównie ze strony małych firm i biur domowych, potrzebujących szybszego dostępu do Internetu.

Na przeciw zapotrzebowaniu wyszli wszyscy mający coś do powiedzenia w branży, w tym operatorzy lokalni, regionalni i międzymiastowi, usługodawcy internetowi, producenci sprzętu dla central telefonicznych oraz firmy takie jak Ramp Networks, które dostarczają urządzenia końcowe klienta (customer premise equipment - CPE), umożliwiające podłączenie klienta do cyfrowej sieci komunikacyjnej.

Z technicznego punktu widzenia DSL to technologia transmisji dokonywanej przez przewody miedziane, umożliwiająca uzyskanie prędkości szerokopasmowych
w zwykłej skrętce telefonicznej dzięki pełnemu wykorzystaniu dostępnego widma częstotliwości. W rezultacie przepustowość oferowana przez technologie DSL jest rzędu kilku megabitów na sekundę.

Główną zaletą DSL jest udostępnienie daleko pojemniejszego kanału niż starsze połączenia analogowe. To podstawowy atut w walce o uniknięcie przeciążenia sieci WWW i zapewnienia użytkownikom usług odpowiedniej jakości.

DSL działa na standardowych kablach telefonicznych i w większości przypadków istniejąca infrastruktura jest w stanie przesyłać sygnały cyfrowe, o ile zmodernizowane zostaną urządzenia komutacyjne w centralach telefonicznych. Jak tylko lokalne firmy rozpoczną wyścig, oferując swoim abonentom nowe, dochodowe usługi, przełączniki DSL staną się normą, a nie wyjątkiem.

Obecnie technologia DSL dzieli się na dwie główne podgrupy: symetryczną i asymetryczną. Symetryczne DSL (SDSL) cechuje taka sama prędkość w obydwu kierunkach w zakresie od 160 kb/s do 1,5 Mb/s. Natomiast asymetryczne DSL (ADSL) umożliwia prędkości od 384 kb/s do 8,1 Mb/s w kierunku do użytkownika i od 128 kb/s do 800 kb/s w kierunku od użytkownika.

Symetryczne linie DSL mogą być w przybliżeniu do trzydziestu razy szybsze od standardowych łączy analogowych. Zgodnie z nazwą dane w liniach SDSL płyną
w obydwu kierunkach z taką samą prędkością. Cecha ta jest przydatna w takich zastosowaniach, jak wideokonferencje lub prowadzenie serwisu WWW. Dla usługodawców internetowych linie SDSL mogą zastąpić linie dzierżawione.

W przeciwieństwie do strumienia ADSL, który zakłóca transmisję w obwodach T1, dane SDSL mogą być przesyłane tą samą wiązką przewodów co strumień T1. Dzięki temu SDSL może być wdrożone w obszarach, w których powszechne są linie T1.

Jednak dla typowych internautów istotna jest jak największa prędkość transmisji danych pobieranych z Sieci, prędkość, z jaką dane te płyną od użytkownika do Sieci ma znaczenie drugorzędne. Asymetryczne linie DSL działają z prędkością do 8,1 Mb/s w kierunku do użytkownika i do 1,1 Mb/s w kierunku od użytkownika. Tym samym ADSL świetnie nadaje się dla użytkowników, którzy częściej pobierają pliki i strony WWW niż je wysyłają do Internetu.

Dzięki tak zwanemu rozgałęźnikowi (splitter) montowanemu w siedzibie klienta,
w technologii ADSL możliwe jest przesyłanie głosu i danych tym samym przewodem. Teoretycznie powinno to spowodować obniżenie kosztu usługi, ale jest pewien problem.

Usługi ADSL nie mogą współistnieć z usługami T1 w jednej centrali lokalnej, gdyż strumień danych ADSL przesyłany w jednym 15-parowym kablu ze strumieniem T1 powoduje w nim zakłócenia. To sprawia, że wprowadzanie ADSL jest trudniejsze i może być bardziej kosztowne, ponieważ operatorzy muszą zdecydować się na świadczenie usług ADSL tylko w obszarach budynków mieszkalnych lub zrezygnować z usług T1 w celu dotarcia do firm.

Z uwagi na wzrost popytu na szybszy i bardziej niezawodny dostęp do Internetu ze strony małych firm domowych i użytkowników indywidualnych, branża komunikacyjna finalizuje obecnie prace nad wolniejszą i tańszą alternatywą dla ADSL nazwaną G.Lite. Chociaż technologia G.Lite nie oferuje tak oszałamiającej prędkości jak ADSL, ma ona znaczącą przewagę nad istniejącymi systemami połączeń analogowych.

W technologii G.Lite dane są przesyłane do użytkownika z prędkością do 1,5 Mb/s i wysyłane od niego z prędkością 512 kb/s. Obie wartości znacznie przewyższają prędkości najszybszych modemów analogowych i powinny znaleźć uznanie zarówno pośród internautów, jak i telepracowników. Ponadto, w przeciwieństwie do obecnych implementacji SDSL, G.Lite obsługuje również jednoczesną transmisję głosu.

Rozmywanie DSL W świecie rzeczywistym marketing pokonał technologię DSL. Operatorzy zastanawiają się nad podziałem dostępnej przepustowości i sprzedawaniem jej „po kawałku”. Innymi słowy - operator może zaoferować „brązowy”, „srebrny” i „złoty” poziom usług DSL. „Brąz” może oznaczać prędkość do użytkownika na poziomie 300 kb/s, a „złoto” umożliwi pobieranie z prędkością 1,5 Mb/s, ale też będzie kosztować tyle, co złoto. Operatorowi może być łatwiej świadczyć usługi z mniejszą prędkością w przypadku większych odległości, więc pewne różnice cenowe mogą być usprawiedliwione. Jednak te poziomy usług są przede wszystkim narzędziem marketingowym, które umożliwi zaoferowanie usług na poziomie podstawowym, aby następnie zachęcić klienta do zakupu usług na wyższych poziomach. We wszystkich przypadkach sprzęt obsługujący świadczenie usług jest taki sam.

Dodatkowo ocenia się, że usługi i sprzęt G.Lite będą bardziej dostępne niż ADSL, ponieważ technologia G.Lite nie wymaga wizyt przedstawiciela serwisu w celu instalacji okablowania i urządzeń. Chociaż G.Lite jest wciąż przedmiotem prac różnych komitetów normalizacyjnych, standard ten cieszy się poparciem takich liderów branży komputerowej, jak Compaq i Microsoft.

	Dostaniesz to, co widzisz Cała ta dyskusja o technologiach ma znaczenie dla użytkownika, który może w swoim kampusie lub budynku wybrać to, co mu najbardziej odpowiada. Wszyscy pozostali są zdani na łaskę operatora i takiej odmiany DSL, jaką zaoferuje.

Modemy kablowe

Wszyscy operatorzy telewizji kablowej i producenci sprzętu dostępowego dla tych sieci mówią o modemach kablowych i ich rzekomej przepustowości 27 Mb/s. Jednak tylko niewielu mówi o kosztach dostosowania sieci do transmisji dwukierunkowej lub dalszego routingu zgromadzonych danych. W ciągu następnych pięciu do siedmiu lat bardziej prawdopodobny jest rozwój dostępu z przesyłaniem żądań danych od użytkowników poprzez tradycyjne telefoniczne połączenia modemowe
i szybką ich realizacją poprzez sieci kablowe, niż rzeczywiście dwukierunkowa usługa modemów kablowych. I o ile nie ma się szczęścia mieszkać lub pracować we właściwym miejscu, nie należy się spodziewać szybkiej dostępności modemów kablowych.

Za około 20 USD na miesiąc więcej, niż w przypadku tradycyjnego połączenia
z usługodawcą internetowym za pomocą modemu V.90, modem kablowy zapewnia od 13 do 29 razy większą przepustowość. Jeśli wyliczyć koszt jednostkowy pasma 1 Mb/s okaże się, że modemy kablowe są ekonomiczniejsze niż linie DSL, a ponadto są dostępne dla użytkowników indywidualnych już dzisiaj. Jednak dostępność usług modemów kablowych jest bardzo zróżnicowana, a ponieważ w budynkach wielu firm nie ma zainstalowanej telewizji kablowej, modemy kablowe, które wykorzystują zapasowe kanały telewizyjne odpowiednio dostosowanej infrastruktury sieci telewizji kablowej, są dostępne głównie dla użytkowników indywidualnych.

W Stanach Zjednoczonych usługi modemów kablowych są świadczone przez współpracujących ze sobą usługodawców Internetu kablowego o zasięgu krajowym i lokalnych operatorów sieci telewizji kablowej. Na rynku dominują Nationally, @Home i Road Runner, ale lokalnie można zetknąć się z wieloma aliansami usługodawców internetowych i operatorów telewizji kablowej. Duże korporacje usługodawców internetowych oferują wiedzę techniczną, szybkie internetowe łącza szkieletowe oraz pomoc w działalności marketingowej i rozliczeniowej setkom lokalnych operatorów „kablówki” w całym kraju. Ponadto firmy te udostępniają użytkownikom swoje własne, specjalizowane portale WWW. W większości przypadków operator usług kablowych jest jednocześnie usługodawcą internetowym, chociaż jest to punkt sporny dla wielu grup dążących do regulacji rynku za pomocą środków prawnych.

Wszystkie domy w danym sąsiedztwie użytkują wspólny kabel telewizyjny, podobnie jak komputery PC współużytkują kabel Ethernet w sieci lokalnej. Kilka sąsiednich kabli łączy się za pomocą jednostki dostępu kablowego (cable access unit - CAU), która łączy sygnały ze wszystkich kabli w jeden sygnał. Jednostki CAU łączą się z kolei z za pomocą światłowodów ze stacjami czołowymi (head end) telewizji kablowej, gdzie znajdują się routery i skąd sygnał wędruje do Internetu.

Obecnie produkowane są dwa rodzaje modemów kablowych. Modemy dwukierunkowe hybrydowe światłowodowo-koncentryczne (two-way hybrid fiber-coaxial - HFC) mogą teoretycznie osiągnąć prędkość pobierania danych w zakresie od 3 do 10 Mb/s i prędkość wysyłania od 128 kb/s do 10 Mb/s. Modemy koncentryczne jednokierunkowe służą do pobierania danych ze średnią prędkością 2 Mb/s i wymagają modemu analogowego do wysyłania danych od użytkownika. Technologię jednokierunkową wciąż oferuje niewielu usługodawców, jednak większość z nich przeszła na modemy HFC.

Większość modemów kablowych łączy się z pecetem poprzez połączenie ethernetowe, tak więc instalator z firmy kablowej musi otworzyć komputer i zainstalować w nim kartę sieciową, jeśli jeszcze jej tam nie ma. Opłata instalacyjna czasami obejmuje kartę sieciową, ale najczęściej trzeba również kupić lub wydzierżawić modem kablowy od operatora. Główni producenci modemów kablowych to Cisco, General Instruments, Motorola, Samsung i 3Com.

Do połowy roku 1999 brak standardu narzucał usługodawcom i użytkownikom rozwiązania firmowane przez poszczególnych producentów. Standard branżowy o nazwie DOCSIS (Data Over Cable Service Internet Specification) został ratyfikowany
z początkiem roku 1999 i wszyscy najważniejsi producenci sprzętu kablowego zobowiązali się do produkcji modemów zgodnych z tym standardem.

Tam, gdzie modemy zgodne ze standardem DOCSIS są dostępne, można je nabyć w cenach od 150 do 350 USD i po zamówieniu usług kablowego dostępu zainstalować samemu, pod warunkiem, że jest się abonentem telewizji kablowej. Z czasem rozwiązanie to powinno stać się bardziej popularne zwłaszcza, gdy upowszechnią się modemy podłączane poprzez port USB, co wyeliminuje konieczność instalowania karty sieciowej. Obecnie, najczęściej firma obsługująca sieć kablową wysyła do abonenta instalatora, który konfiguruje cały sprzęt. Usługi kablowego dostępu do Internetu wykorzystują ten sam kabel, co kanały telewizji kablowej, więc nie ma potrzeby instalowania żadnego dodatkowego okablowania.

Przy każdym włączeniu komputera modem kablowy automatycznie nawiązuje połączenie z Internetem, wystarczy uruchomić przeglądarkę lub program poczty elektronicznej, tak samo jak dla połączeń telefonicznych. Te szybkie, dedykowane połączenia zmieniają zupełnie sposób myślenia o sieci WWW.

Dysponując takim łączem można pozbyć się obaw przed pobraniem z Sieci demonstracyjnej wersji gry lub nowej przeglądarki. Brak konieczności oczekiwania na połączenie sprawia, że znacznie bardziej praktyczne staje się korzystanie z serwisów drogowych, pogodowych czy sportowych online. Użytkownicy pracujący w domu mogą odkryć, że sieci VPN poprzez połączenia sieci kablowych dają dostęp do tych samych zasobów sieciowych, z których korzystają koledzy pracujący w biurze.

Chociaż modemy kablowe umożliwiają bardzo szybkie połączenia, usługi te mają również kilka wad, z którymi należy się liczyć. Są to nagłe spadki przepustowości, przeciążenia pasma i brak obsługi sieci LAN.

Pomimo tego, że operator usług kablowych dysponuje super-szybkim łączem internetowym, może się zdarzyć, że nawet ono osiągnie próg pojemności, co spowoduje znaczne spowolnienie połączenia.

Może się zdarzyć, że operator sieci kablowej odmówi obsługi użytkowników posiadających domową sieć lokalną. Sieci takie mogą powodować trudne do pokonania problemy i niektóre firmy nie chcą brać odpowiedzialności i dodatkowych obowiązków związanych z ich obsługą. Jeśli nawet uda się podłączyć sieć lokalną do sieci kablowej, można się liczyć z dodatkową opłatą instalacyjną oraz wyższym miesięcznym abonamentem związanym z większym obciążeniem łącza kablowego.

Niektórzy użytkownicy usług kablowego dostępu do Internetu zgłaszają zmniejszoną przepustowość podczas popołudniowych godzin szczytu. Częste również są problemy użytkowników modemów kablowych z uzyskaniem dobrej pomocy technicznej.

Jeśli ktoś ma tyle szczęścia, że mieszka w obszarze, gdzie dostępne są usługi kablowe lub DSL, powinien się zastanowić nad ich zastosowaniem. Modemy kablowe i modemy DSL łączą się najczęściej z pecetem poprzez kartę sieciową. Pierwsze wersje tych urządzeń nie mogły być podłączane do koncentratorów sieci LAN i akceptowały dane tylko dla jednego adresu MAC. Dlatego do rangi problemu wartego rozważenia urasta kwestia dzielenia takiego połączenia na potrzeby sieci lokalnej
w domu lub w małym biurze.

Komunikacja satelitarna

Operatorzy międzycentralowi, jak AT&T, MCI czy U.S. Sprint - na przykład - używają niemal wyłącznie łączy miedzianych i światłowodowych. Ale wiele organizacji - sieci handlowe K-Mart i Wal-Mart Store - zamiast dzierżawić łącza dalekiego zasięgu, wykorzystuje do przesyłania danych pomiędzy odległymi przedsiębiorstwami prywatne sieci satelitarne. Chrysler na przykład ma jedną z największych sieci satelitarnych na świecie, która łączy ponad sześć tysięcy lokalizacji. A zatem możliwe jest również zbudowanie własnego korporacyjnego intranetu przy użyciu wyłącznie łączy satelitarnych.

Takie firmy jak Alascom, AT&T, Comsat World Systems, Contel ASC czy GTE Spacenet Corporation oferują szeroką gamę usług satelitarnych dla przedsiębiorstw prywatnych i organizacji rządowych, począwszy od usług ratunkowych do transmisji danych pomiędzy dwoma lokalizacjami z prędkością od 19,2 kb/s do wielokrotności prędkości T1.

Istnieją dwie konfiguracje dla systemów satelitarnych: w jednej satelity pozostają nieruchomo nad określonym punktem na powierzchni Ziemi, w drugiej natomiast krążą po orbitach wokółziemskich. Największe rządowe i prywatne satelity komunikacyjne poruszają się najczęściej po orbitach geostacjonarnych wokół równika ziemskiego, wyglądają więc z powierzchni Ziemi, jakby były nieruchome. Niektóre firmy natomiast wystrzeliwują w przestrzeń zespoły satelitów, które krążą po niskich orbitach. Dla obserwatora na Ziemi poruszają się one po sferze niebieskiej, ale zawsze kilka z nich znajduje się w polu widzenia.

Zarówno satelity geostacjonarne, jak i krążące po niskich orbitach mają na pokładzie wiele transponderów, które przekazują sygnały komunikacyjne. Transpondery odbierają słabe sygnały transmitowane ze stacji naziemnych, poddają je obróbce, wzmacniają i retransmitują z powrotem na Ziemię.

Z uwagi na wysokość pozycji satelitów geostacjonarnych, wynoszącą 35 810 km retransmitowany sygnał może pokryć zasięgiem większą część Europy, Ameryki Północnej lub Południowej, zależnie od anten używanych po satelitarnej i naziemnej stronie łącza. Satelity poruszające się po niskich orbitach tworzą kosmiczną sieć szkieletową, która pokrywa zasięgiem cały glob.

Taki olbrzymi zasięg to jedna z kilku potencjalnych zalet, dzięki którym dzierżawione łącza satelitarne przewyższają dzierżawione łącza naziemne. Właściciele systemów łączności satelitarnej nie pobierają opłat za odległość pomiędzy łączonymi punktami tak, jak to robią właściciele łączy naziemnych. Ludzie z branży mówią, że cenniki łączy satelitarnych są niezależne od odległości, podczas gdy ceny łączy naziemnych są zależne od odległości. Opłaty za łącza satelitarne składają się z opłaty za dostęp do transpondera oraz opłat zależnych od wykorzystanej szerokości pasma, będącej miarą ilości przesyłanych danych. Należy zwrócić uwagę, że za dzierżawione łącza naziemne płaci się stały abonament niezależnie od faktycznego ich wykorzystania.

W przypadku łączy satelitarnych podstawowa zasada stanowi, że nie są one konkurencyjne pod względem kosztów w porównaniu z łączami naziemnymi do odległości rzędu 1 000 km. Powyżej tej odległości atrakcyjność łączy satelitarnych rośnie.

Inną zaletą technologii satelitarnej jest łatwość instalacji. Nie ma potrzeby zajmować się koordynacją pomiędzy operatorami międzycentralowymi a operatorami lokalnymi, ani tracić czasu na instalację usługi. Wystarczy kilka godzin, aby zainstalować na dachu budynku lub na parkingu terminal VSAT (very small aperture terminal - terminal o bardzo małej średnicy) z anteną o średnicy od 1,2 do 2,8 metra. Rzecz jasna systemy tego rodzaju są względnie przenośne i pozwalają uniknąć opłat za instalację linii telefonicznych w przypadku lokalizacji tymczasowych.

Ponadto usługi satelitarne oferują niezawodność niedostępną w przypadku usług naziemnych. Na ścieżki sygnału do i z satelity nie mają wpływu nawet najpoważniejsze zagrożenia i, o ile tylko stacja naziemna działa, nawet największe kataklizmy nie są w stanie uszkodzić łączy. Nawet operatorzy naziemni używają łączy satelitarnych jako zapasowych dla swoich łączy miedzianych i światłowodowych.

A zatem jeśli trzeba połączyć sieci lokalne w centrali organizacji w Chicago z sieciami oddziałów w Londynie i w Houston, najlepiej będzie wyposażyć każdą lokalizację w małą antenę naziemną i system radiowy, poprowadzić przewód od stacji naziemnej do budynku, podłączyć go do mostu lub routera sieci lokalnej i pozwolić pakietom na kosmiczne podróże.

Rzeczywistość jest jednak nieco bardziej złożona niż idee. Łącza satelitarne mają dwa istotne ograniczenia: względnie niewielką przepustowość oraz, w przypadku satelitów geostacjonarnych, czynnik zwany opóźnieniem satelitarnym.

Tanie terminale VSAT mogą transmitować dane tylko z prędkością 19,2 kb/s,
a więc zbyt wolno, jak dla łącza między sieciami LAN. Prędkość ta wystarcza co prawda dla wielu zastosowań, jednak niektóre zadania wymagają szybszych łączy międzysieciowych. Z kolei szybsza transmisja satelitarna, nawet z prędkością równą kilku prędkościom T1, wiąże się z zakupem większych i droższych anten. Dokładny rozmiar anteny zależy od odległości satelity od równika oraz innych czynników - na przykład natężenia emisji radiowej w otoczeniu anteny. Ttransmisja z prędkością T1 wymaga zwykle anteny o średnicy od 3 do 4 metrów, której instalacja może wymagać specjalnego projektu i pozwolenia.

Z uwagi na odległość do satelity geostacjonarnego sygnał wysłany z Ziemi potrzebuje na przebycie odległości tam i z powrotem około 0,27 sekundy, pomimo, że odległość tę pokonuje z prędkością światła. To opóźnienie satelitarne może mieć duże znaczenie dla użytkowników niektórych aplikacji w sieciach LAN. W przypadku satelitów poruszających się po niskich orbitach opóźnienie jest mniejsze, ale w grę wchodzi tutaj skuteczność połączeń szkieletowych pomiędzy satelitami. Łącza satelitarne dobrze nadają się do automatycznych transmisji dokonywanych przez systemy poczty elektronicznej, transmisje plików dokonywane przez bazy danych lub programy księgowe. Równie dobrze nadają się one do przesyłania dowolnych danych do szerokiego grona użytkowników - od notowań giełdowych po aktualizacje oprogramowania. Można je także wykorzystać do transmisji stron WWW i żądanych plików. Jednak niewielka prędkość łączy satelitarnych oraz opóźnienie związane z pozaziemską trasą sygnału najprawdopodobniej ograniczają możliwości zastosowania tego rozwiązania dla aplikacji czasu rzeczywistego, czy też do wysyłania poleceń z klawiatury do zdalnego programu.

Łącza wykorzystujące satelity geostacjonarne działają najczęściej w topologii gwiazdy, jak pokazano na rysunku 12.5. Jest to spowodowane koniecznością oszczędzania mocy i zasobów transpondera.

--> Rysunek [Author:MP] 12.5. Komunikacja satelitarna

	Komunikacja satelitarna W przykładzie z rysunku segment sieci LAN z Nowego Jorku działa jako koncentrator, używając frakcyjnego łącza radiowego T1 o prędkości 256 kb/s i 768 kb/s do przesyłania danych pomiędzy satelitą geostacjonarnym a czterema stacjami naziemnymi.

W takiej konfiguracji transponder odbiera szereg przychodzących sygnałów, łączy je i wysyła z powrotem na Ziemię w postaci pojedynczego strumienia danych. Jedna ze stacji naziemnych pełni rolę koncentratora, wymieniając dane z wieloma mniejszymi stacjami usytuowanymi w dowolnym miejscu w zasięgu satelity geostacjonarnego.

Stacja centralna ma większą antenę niż stacje pozostałe, dzięki czemu może odbierać sygnały z odległego satelity geostacjonarnego z mniejszym szumem i obsłużyć większy strumień danych w ramach akceptowanego poziomu błędów. W wielu miastach istnieją „parki” satelitarne, jak na przykład Teleport w Nowym Jorku, gdzie kilka firm wspólnie użytkuje kilka dużych anten. W takim przypadku firmy te wspólnie ponoszą koszty związane z instalacją i eksploatacją stacji naziemnej.

Dla satelitów krążących po niskich orbitach znacznie krótsza droga sygnałów powinna teoretycznie umożliwić uzyskiwanie mocniejszych sygnałów ze znacznie mniejszych anten.

Łącza satelitarne nie są idealnym rozwiązaniem dla łączenia sieci LAN w przypadku każdej organizacji, jednak oferują one wyjątkowe cechy oraz są bardzo elastyczne pod względem lokalizacji geograficznej w stopniu niedostępnym w przypadku innych usług.

DirecPC

Systemy satelitarne przeszły długą drogę, aby dotrzeć w okolice ostatniego kilometra i obecnie mogą one pracować tam, gdzie nie ma alternatywnych możliwości szybkiego dostępu do Internetu. Praktycznie jedyny system satelitarnego dostępu do Internetu dla użytkowników indywidualnych, z którego usług można skorzystać do pobierania danych z prędkością do 400 kb/s to Hughes DirecPC (w Polsce usługa ta jest oferowana przez konsorcja HOT i NetSat Express, a właściwie przez autoryzowanych przedstawicieli tych konsorcjów - przyp. tłum.). Usługa ta jest niezawodna, a nowe odbiorniki z interfejsem USB wyeliminują jakiekolwiek problemy z instalacją, pod warunkiem, że komputer ma odpowiednie złącza i działa na nim odpowiedni system operacyjny. Jednak zdeklarowani użytkownicy AOL będą musieli powalczyć z pewnymi problemami konfiguracyjnymi, aby uzyskać dostęp do usługi. Także zadanie instalacji anteny wymaga pewnej biegłości w posługiwaniu się kluczami i śrubokrętami, ale można je powierzyć wykwalifikowanemu fachowcowi. Jeśli tylko pozostaje się w zasięgu satelitów systemu, DirecPC jest godnym polecenia alternatywnym łączem internetowym.

System dostępu do Internetu przez satelitę nazwany DirecPC, a opracowany przez Hughes Network Systems jest na rynku od kilku lat, jednak jego twórcy opracowali pierwotnie skomplikowany cennik usług, który źle wpłynął na zainteresowanie ze strony klientów. Dostępne obecnie usługi DirecPC 2.0 oferowane przez autoryzowanych przedstawicieli mają przejrzysty układ cen. Antena DirecPC wraz z odbiornikiem w postaci karty do komputera to - po odliczeniu upustów - wydatek rzędu 200 USD. Firma oferuje trzy poziomy usług: 29,99 USD za 25 godzin miesięcznie, 49,99 za 100 godzin i 129,99 za 200 godzin (w Polsce usługi te są taryfikowane na podstawie objętości pobranych danych, w abonamencie, w zależności od poziomu usługi, 1 MB kosztuje od ponad 3 do ponad 2 zł, a ceny dodatkowych megabajtów ponad limit są kilka procent wyższe. Koszt wyposażenia to kwota rzędu 4 000 - 5 000 zł - przyp. tłum.). Przy porównaniu tych cen z innymi usługami, należy pamiętać, że usługi te obejmują obsługę przez usługodawcę internetowego
i konto poczty elektronicznej. Nie ma żadnych kosztów dodatkowych (oprócz kosztów tradycyjnego połączenia modemowego, przez które żądania wędrują do Internetu - przyp. tłum.), a usługa jest dostępna 24 godziny na dobę. DirecPC jest porównywalne cenowo z ISDN i nieco droższe od usług kablowych i DSL.

System DirecPC przesyła z dużą prędkością dane z sieci WWW do użytkownika, podczas gdy dane od użytkownika są wysyłane poprzez modem i tradycyjne telefoniczne łącza komutowane. Sterownik DirecPC odpowiednio separuje przychodzący i wychodzący ruch IP i kieruje go odpowiednimi drogami. Ograniczenia czasu użytkowania wynikają z łącza komutowanego. Niektóre aplikacje - na przykład serwery DNS i niektóre programy pocztowe - nie dopuszczają różnych dróg danych.

Można wtedy tak skonfigurować system, aby określone funkcje IP używały tylko drogi naziemnej. Co interesujące, oprogramowanie dla sieci VPN działa bez zarzutu dla takich „rozdwojonych” kanałów komunikacyjnych, dzięki czemu DirecPC może być interesującym rozwiązaniem dla zdalnego dostępu do sieci korporacyjnych.

DirecPC nie jest usługą portalową, ale idea usług satelitarnych daje wyjątkowe możliwości prezentacji treści WWW. Aplikacje dostarczane w pakiecie DirecPC zawierają przeglądarkę off-line dla popularnych serwisów w rodzaju ABC News, The Weather Channel, ZDNet, USA Today i wielu innych. Pobieranie zawartości tych serwisów przez odbiornik satelitarny odbywa się poza godzinami szczytu. Operacja nie jest zaliczana do limitu określonego abonamentem i nie wymaga połączenia przez linię telefoniczną, wystarczy, że komputer jest włączony. Można sobie wyobrazić przyszłe oferty oprogramowania, muzyki i wideo dostępne w ten sposób. Autorowi zdarzyło się kilka razy doświadczyć błędów z poprzednimi wersjami tego oprogramowania, w szczególności przy operacji powrotu do poprzedniej strony lub wyjścia z aplikacji.

Dostępne są dwie wersje odbiorników DirecPC: karta PCI i zewnętrzne pudełko ze złączem USB o wielkości analogowego modemu. Jeśli komputer ma port USB,
a system operacyjny potrafi taki port obsłużyć, jak na przykład Windows 98, wersja zewnętrzna stanowi lepszy wybór ze względu na znacznie łatwiejszą instalację. Odbiornik w wersji wewnętrznej karty PCI wymaga wolnego gniazda PCI, ale może współpracować z Windows 95/98 i NT. Autor instalował taki odbiornik i sterowniki w systemach Windows 98 i Windows NT na pecetach z procesorami 233
i 333 MHz. Jednak jeśli ktoś nie chce robić tego samodzielnie, może skorzystać
z sieci instalatorów firmy Hughes. Cena takiej usługi może być różna, ale trzeba się liczyć z wydatkiem rzędu 250 USD.

Anteny DirecPC są nieco większe i bardziej owalne niż anteny DirecTV, które widać na wielu domach w USA. Można dołączyć antenę DirecTV do anteny DirecPC (ale nie odwrotnie), tworząc kombinację o nazwie DirecDuo. Anteny DirecDuo kosztują 399 USD, ale tak jak w przypadku DirecPC, można dostać zniżkę w wysokości 100 USD, jeśli podpisze się umowę o świadczeniu usług na okres przynajmniej roku. Do odbioru programów telewizyjnych potrzebny jest również odbiornik DirecTV i wykupiony abonament.

Ci, którzy podjęliby się instalacji wentylatora sufitowego, mogą się pokusić o własnoręczną instalację anteny, jednak nie wystarczy jej po prostu skierować na południe. W polu widzenia anteny musi znaleźć się ściśle określony punkt na niebie, który można znaleźć z pomocą kompasu i szczegółowych instrukcji.

Profesjonalna instalacja trwa kilka godzin, wliczając w to osadzenie masztu antenowego w betonie, ale daje świetne wyniki. Prawidłowe ustawienie anteny to najpoważniejsze wyzwanie podczas instalacji usługi DirecPC.

DirecPC przegrywa w większości testów porównawczych przepustowości z powodu czasu potrzebnego na przebycie łącza satelitarnego. Minimalny czas żądania PING to od 400 do 600 milisekund. Testy interaktywne wypadają okropnie. Satelity najlepiej nadają się do przekazu strumienia danych charakterystycznego dla transmisji dużych plików i obrazów. W takich przypadkach notuje się stałą prędkość na poziomie 300 kb/s. Subiektywnie może wydawać się, że połączenie DirecPC przesuwa „wąskie gardło” w stronę serwerów WWW. Naziemne centrum sieciowe (Network Operations Centre - NOC) dla systemu DirecPC w USA znajduje się w Maryland
i ma szybkie łącza z węzłem internetowym MAE East. Jeśli zatem jest możliwość wyboru, należy wybierać serwery WWW ze Wschodniego Wybrzeża (w przypadku Polski centrum takie znajduje się w Griesheim, w Niemczech - przyp. tłum.).

Sieci MAN i FDDI

Jak do tej pory w rozdziale tym opisano usługi dzierżawy szybkich łączy naziemnych o jednostkowej przepustowości 64 kb/s oraz łączy satelitarnych. Są jeszcze inne firmy, które oferują swoje łącza do połączenia lokalizacji znajdujących się w obszarach metropolitalnych, w tym organizacje tak różne, jak koleje czy operatorzy telewizji kablowej. Dla celów poglądowych można sobie wyobrazić obszar metropolitalny, jako okrąg o długości obwodu około 100 kilometrów (czyli o średnicy około 30 km - przyp. tłum.).

Jak już wspomniano wcześniej, istnieje technicznie doskonała metoda łączenia sieci LAN. Komisja IEEE 802.6 opracowała standard - rozwiązanie idealne pod względem technicznym - dla sieci metropolitalnych (metropolitan area networks - MAN).

Standard opracowany przez komisję IEEE 802.6 nosi nazwę Distributed Queue Dual Bus (DQDB - Podwójna magistrala z kolejką rozproszoną). Topologia DQDB dwa równoległe pierścienie (zwykle światłowody) łączące każdy węzeł (najczęściej router segmentu sieci LAN) w systemie. Taki podwójny system okablowania zapewnia wysoką niezawodność i szybką transmisję danych, zazwyczaj
w okolicy 100 Mb/s. Pierścienie są od siebie niezależne i przesyłają od węzła do węzła małe pakiety danych o wielkości 48 bajtów (ściśle rzecz biorąc 48 bajtów ma pole informacji użytkowych, zaś dodatkowe 5 bajtów przeznaczonych jest na informacje nagłówkowe; cała komórka ma zatem 53 bajty - przyp. tłum.). Wielkość pakietu jest określona innymi standardami, w szczególności dla systemów transmisji w trybie asynchronicznym (Asynchronous Transfer Mode - ATM).

System DQDB przydziela każdemu węzłowi dostęp do sieci w postaci segmentów czasowych o długości 125 mikrosekund. Sieć MAN zgodna ze standardem IEEE 802.6 jest przeznaczona do obsługi wielu organizacji w obszarze metropolitalnym. W USA sieci takie są najczęściej instalowane i obsługiwane przez lokalne firmy telekomunikacyjne.

Firmy komercyjne i organizacje takie jak uniwersytety mogą zdecydować się na system o zasięgu kampusowym lub nieco większym zwany Fiber Distributed Data Interface (FDDI). W dużym uproszczeniu - sieci FDDI działają jako punkty koncentracji ruchu, kierujące go do większych sieci DQDB. Systemy FDDI zapewniają przepustowość rzędu 80 Mb/s i są ograniczone do obszarów mniejszych niż
w przypadku sieci DQDB. Całkowity zasięg sieci FDDI nie może przekraczać 100 km dla każdego pierścienia, a odległości pomiędzy węzłami nie mogą przekraczać 2,5 kilometra. Systemy FDDI mogą być instalowane z wykorzystaniem istniejącego sprzętu przez organizacje, które potrzebują ich na własny użytek, jak i przez firmy, które chcą sprzedawać usługi wszystkim klientom w zasięgu sieci.

W architekturze FDDI wykorzystuje się do przesyłania danych dwa pierścienie ze światłowodów, tak zwany pierścień główny i pierścień podrzędny, jak to pokazano na rysunku 12.6. Pierścienie mają fizyczną topologię gwiazdy podobną do opisanej normą IEEE 802.5 dla sieci Token-Ring. Wszystkie węzły są podłączone do pierścienia głównego, a do pierścienia podrzędnego, który ma charakter łącza zapasowego na wypadek awarii pierścienia głównego, tylko niektóre. Węzły nie podłączone do pierścienia podrzędnego - głównie z powodów ekonomicznych - nazywane są stacjami klasy B.

Rysunek --> 12[Author:MP] .6. Sieć FDDI

	Sieć FDDI W topologii gwiazdy FDDI wykorzystuje się pierścień główny do transmisji danych i pierścień podrzędny jako rezerwę. Na tym uproszczonym schemacie jeden z węzłów nie jest podłączony do pierścienia podrzędnego i nie jest przez niego zabezpieczany na wypadek awarii pierścienia głównego. Z drugiej strony instalacja węzła z pojedynczym połączeniem i potrzebny dla niego sprzęt jest tańszy.

Niektóre firmy, jak na przykład Advanced Micro Devices (AMD) promują FDDI jako rozwiązanie również dla indywidualnych użytkowników sieci, a nie wyłącznie metodę łączenia ze sobą sieci. Z różnych technik pakowania danych używanych
w FDDI korzysta również Gigabit Ethernet, ale łączy je z protokołem sterowania dostępem do nośnika CSMA właściwym dla tradycyjnego Ethernetu. Gigabit Ethernet wypiera FDDI w wielu instalacjach, ponieważ opiera się na bardziej popularnej technologii.

FDDI to doskonałe rozwiązanie dla sieci o zasięgu metropolitalnym. Odporność kabli światłowodowych na zakłócenia elektryczne oraz w pewnym stopniu na warunki środowiskowe umożliwia ich instalację nawet w dość nieprawdopodobnych miejscach. Kolej i przedsiębiorstwa energetyczne układają sieci FDDI wzdłuż swoich instalacji, a niektóre pomysłowe firmy umieszczają je wewnątrz przewodów ciepłowniczych pod wielkimi biurowcami, a nawet - tak jak w Chicago - w przebiegających pod miastem nieczynnych tunelach, którymi kiedyś dostarczano węgiel.

Inni operatorzy

Jeśli trzeba połączyć sieci LAN w obszarach metropolitalnych, można rozejrzeć się za łączami komunikacyjnymi oferowanymi przez nietypowych operatorów. Wiele sieci telewizji kablowych uruchomiło kanał zwrotny i oferuje usługi dwukierunkowej transmisji z dużą prędkością. Radiowe lub optyczne kanały komunikacyjne biegnące wzdłuż torów kolejowych można wydzierżawić od kolei. Łącza światłowodowe oferują również przedsiębiorstwa energetyczne. Można nawet spotkać stacje telewizyjne, które dysponują nadmiarowym pasmem w prywatnych systemach mikrofalowych. Te firmy i instytucje - i wiele innych - jeszcze może zaoferować usługi połączenia sieci lokalnych.

W wielu obszarach metropolitalnych łącza dostępowe do sieci MAN oferują wyspecjalizowane firmy. Na przykład Metropolitan Fiber Systems sprzedaje łącza światłowodowe w sieciach MAN w Baltimore, w Bostonie, w Chicago, w Houston, w Los Angeles, w Minneapolis, w Nowym Jorku, w San Francisco i w innych miastach.

W centralnej Kalifornii łącza - głównie radiowe w paśmie mikrofalowym - sprzedaje Bay Area Teleport. Z kolei Teleport Communications Group oferuje światłowodowe usługi komercyjne w obszarze City w Nowym Jorku.

Ostatecznie można również zostać swoim własnym operatorem w obszarze metropolitalnym, szczególnie wtedy, jeśli ma się przynajmniej jedno biuro, z którego okien widać horyzont. Kilka firm, w tym Amp, Microwave Networks i Motorola Microwave sprzedają systemy radiowe pracujące w paśmie 2,3 GHz i 23 GHz, które można dosłownie postawić na biurku i wycelować w okno w kierunku odległej sieci LAN. Urządzenia te mogą działać na maksymalną odległość od 5 do 8 km pod warunkiem, że „widzą się” nawzajem. Zapewniają przepustowość rzędu 1,544 Mb/s. Można je kupić za niecałe 10 000 USD, wówczasodpadają miesięczne opłaty za dzierżawę linii.

X.25 i Frame Relay:
wszechstronne i efektywne

Dobrze jest wiedzieć o istnieniu protokołu X.25, który definiuje metody pakietowania i kierowania danych poprzez łącza urządzeń komunikacyjnych, takich jak mosty i routery. Protokołu X.25 można używać we wszystkich naziemnych i satelitarnych łączach opisanych wcześniej lub można wykorzystywać do pakietowania i obsługi danych dla dowolnych połączeń typu punkt-punkt. Protokół ten jest najbardziej znany ze swoich możliwości komutacji pakietów.

Komutacja pakietów (packet switching) to jedna z trzech głównych klas komutacji. Pozostałe to komutacja łączy (circuit switching) i komutacja komunikatów (message switching), czyli komutacja typu przyjmij i przekaż (store-and-forward switching). Z komutacji łączy (obwodów) korzystamy za każdym razem, kiedy rozmawiamy przez telefon. Linie, którymi przesyłana jest rozmowa, tworzą stałe połączenie dedykowane, aż do odłożenia słuchawki. Linie te są niedostępne dla nikogo innego, nawet wtedy, gdy obie strony milczą. W przełączaniu komunikatów, kompletny komunikat, na przykład telegram Western Union, jest przesyłany od węzła do węzła. Kiedy dotrze do węzła docelowego, jest drukowany i dostarczany.

W technice komutacji pakietów wiadomości są dzielone na małe pakiety (na przykład po 128 znaków). Pakiety te są tworzone i wysyłane przez asemblery/deasemblery pakietów (packet assembler/disassembler - PAD). PAD to nic innego, tylko specjalny adapter z własnym procesorem i oprogramowaniem. Adaptery PAD są wbudowane w komputer PC, a firma Hayes wbudowuje je nawet w swoje modemy Smartmodem serii V. Pakiety nadsyłane z adaptera PAD są przeplatane z pakietami z innych źródeł w celu maksymalnego wykorzystania dostępnego pasma.

Aby to wszystko nie było zbyt proste, w sieciach LAN i WAN używa się kilku różnych protokołów komutacji pakietów i to tak różnych, jak Systems Network Architecture (SNA) IBM-a, Token-Ring i FDDI. Jednak najpowszechniej akceptowanym i używanym protokołem komunikacji pakietów jest X.25. Standard X.25 został zaadoptowany jako standard międzynarodowy w roku 1976 i od tego czasu jest aktualizowany co cztery lata.

Protokół X.25 opisuje szczegóły specyficznego sposobu wymiany pakietów wymaganego do przekazywania danych. Zawartość tych pakietów ma specjalną strukturę i poprzedza przekazanie samych informacji. Do zdalnego hosta wysyłany jest pakiet żądania połączenia. Host ten udziela zgody na wymianę, wysyłając pakiet akceptacji połączenia. Wówczas nawiązywane jest połączenie i przesyłane są informacje w postaci pakietów, zawierających informacje adresowe. Pakiety te zawierają również dane użytkowe, które chce wysłać nadawca. Połączenie kończy się wysłaniem pakietu zerowania połączenia i odebraniem w odpowiedzi pakietu potwierdzenia zerowania. Każdy pakiet w tej wymianie ma określoną strukturę, w której zdefiniowane jest każde pole. Dodatkowo stabilność protokołu zwiększają pakiety resetu i restartu. Połączenie z innymi rodzajami pakietów, na przykład pakietami diagnostycznymi, czyni protokół X.25 nadzwyczaj wszechstronnym i łatwym w użyciu.

X.25: dobry i uparty

Protokół X.25 opisuje niezawodne metody kapsułkowania i obsługi pakietów. Podobnie jak standard Token-Ring, X.25 koncentruje się na niezawodności połączeń. To system zaprojektowany z myślą o wielostronnej komunikacji o zasięgu ogólnoświatowym.

Kilka firm - na przykład AT&T, MCI czy Sprint - obsługuje sieci specjalnych skomputeryzowanych przełączników rozrzuconych po całych Stanach Zjednoczonych i na całym świecie, które łączą ze sobą szybkie łącza transmisji danych i wykorzystują protokół X.25.

Firmy te oferują swoim klientom usługi w zakresie transmisji danych według różnych taryf. Poza USA państwowi operatorzy telekomunikacyjni w wielu krajach oferują usługi X.25, czasami nawet po cenach niższych niż linie dzierżawione lub linie komutowane.

Ponieważ w tych sieciach używane jest oprogramowanie zgodne z protokołem X.25, które zapewnia zgodność przesyłanych danych, a także dlatego, że w tych sieciach dostępne są inne powiązane usługi, często nazywa się je sieciami z wartością dodaną (value added network - VAN).

Sieci z komutacją pakietów X.25 są w stanie na bieżąco kierować każdy pakiet do miejsca docelowego, w związku z czym mogą one łączyć jednocześnie tysiące lokalizacji. Najlepiej widać to na przykładzie usług on-line, na przykład CompuServe, gdzie ludzie dzwoniący z całego świata jednocześnie komunikują się z komputerami centralnej bazy danych.

Zastosowanie sieci VAN X.25 dla oddalonych sieci LAN umożliwia wolne od błędów jednoczesne połączenie wielu lokalizacji. Ta możliwość powinna uczynić
z sieci X.25 prawie doskonałe połączenie dla sieci LAN. Ilustratorzy często przedstawiają sieć X.25 jako „chmurkę” z wchodzącymi do niej i wychodzącymi z niej połączeniami. Dzięki temu mogą pominąć złożoną strukturę komputerów i ich wzajemnych połączeń w sieci VAN. Do „chmurki” wchodzą dwa rodzaje połączeń. Pierwsze z nich to szybkie linie dzierżawione, które mogą przesyłać dane z komputera do „chmurki” z prędkością 56 lub 64 kb/s, a nawet 1,544 Mb/s i większą, używając pełnego protokołu X.25. Połączenie to może prowadzić do komputera hosta, lecz obecnie najczęściej prowadzi do routera. Drugi rodzaj połączeń do sieci X.25 to komutowane połączenia ISDN i analogowe.

Wymiana pakietów w przypadku TCP odbywa się według zasady - „czy dostałeś to co wysłałem?”, która zapewnia odbiór wszystkich wysłanych pakietów. X.25 robi w zasadzie to samo, tylko na niższym poziomie. Dlatego wiele pakietów X.25 składa się z potwierdzeń TCP dla pakietów, które już zostały potwierdzone w protokole X.25, przynajmniej na poziomie sieci X.25. Powoduje to marnowanie pasma transmisyjnego na przesyłanie niepotrzebnych informacji dodatkowych. Chociaż potwierdzenia X.25 są powieleniem potwierdzeń na wyższym poziomie TCP, dodatkowe informacje w pakietach X.25 są potrzebne do routingu w sieciach VAN.

Inny problem dotyczący zastosowania sieci X.25 do łączenia segmentów sieci LAN wynika z tradycyjnego użycia sieci VAN do połączeń typu jeden-do-wielu. W przeszłości używano sieci VAN do łączenia wielu klientów z jednym hostem. Struktura opłat i oprogramowanie sieci odzwierciedla ten schemat i sprzyja dalszemu korzystaniu z niego, jednak to nie jest najlepsza struktura dla połączeń pomiędzy sieciami LAN.

Z uwagi na ograniczenia dotyczące prędkości oraz możliwości różnych podłączeń, sieci X.25 zostały w Stanach Zjednoczonych wyparte przez sieci Frame Relay. Standard Frame Relay posiada wiele zalet X.25, charakteryzując się jednocześnie mniejszym narzutem informacji dodatkowych podczas transmisji.

Publiczne i prywatne sieci X.25

Sieci X.25 z komutacją pakietów stanowią efektywne rozwiązanie dla wielu zastosowań. Działają one dobrze tam, gdzie wymagana jest wysoka niezawodność i niskie opóźnienia i gdzie wielu użytkowników musi w krótkim czasie łączyć się z wieloma hostami.

Doskonałym przykładem zastosowania sieci X.25 jest przetwarzanie dokonywanych codziennie w sklepach opłat za pomocą kart kredytowych. Krótkie wiadomości (zawierające numer konta, identyfikator sklepu i kwotę opłaty) są przesyłane do odpowiedniej instytucji rozliczeniowej lub do banku. Potwierdzenia transakcji są rozsyłane do kilku punktów. Sieci X.25 umożliwiają realizację tego procesu bez konieczności używania kosztownych łączy dedykowanych z każdego sklepu do każdego banku, który wystawia karty kredytowe.

Usługi komutacji pakietów można realizować, budując sieci prywatne lub wykorzystując publiczne sieci danych. Jak wskazuje nazwa - sieć prywatna to taka sieć,
w której zasoby sieciowe są zwykle dedykowane do niewielkiej liczby określonych zastosowań lub dla ograniczonej grupy użytkowników, tak jak w sieci korporacyjnej. Inaczej mówiąc - kupuje się własne przełączniki, dzierżawi łącza i działa jako samodzielny operator. Zasoby sieciowe obejmują łącza dostępowe, interfejsy sieciowe pomiędzy użytkownikiem a przełącznikami pakietów, węzły komutacji pakietów (packet switching nodes - PSN), łącza międzywęzłowe, które łączą przełączniki, oraz system zarządzania siecią.

Prywatne sieci dostępowe są najczęściej obsługiwane poprzez łącza dedykowane. W publicznych sieciach danych zasoby sieciowe są w posiadaniu niezależnych firm, które dzierżawią je wielu użytkownikom do obsługi wielu zastosowań. Sieci publiczne są najczęściej dostępne poprzez łącza komutowane.

Paradoks X.25 Ze zdumieniem stwierdzić należy, że niezawodność X.25 jest w rzeczywistości minusem tego protokołu. Filozofia projektowa współczesnych sieci przenosi odpowiedzialność za gwarancję dostawy na protokoły wyższych warstw niż X.25. Dzięki funkcjom takich protokołów - na przykład TCP - nie potrzebujemy na dobrą sprawę elegancji i nadmiarowości X.25. To dziwne, ale tak potoczyła się ewolucja komunikacji sieciowej. Protokół X.25 okazał się na swoje nieszczęście zbyt dobry i został zepchnięty na margines przez mniej wyrafinowaną i dysponującą mniejszymi możliwościami technologię Frame Relay.

Podstawą decyzji o wykorzystaniu sieci prywatnych lub publicznych są najczęściej przesłanki ekonomiczne oraz - w pewnym zakresie - pożądana wydajność sieci. Z tej drugiej perspektywy sieci publiczne nadają się do wielu zastosowań, jednak pewne aplikacje mogą wymagać specjalistycznych modyfikacji sieci. W takich przypadkach sieci prywatne zapewniają elastyczność niezbędną do zaoferowania oczekiwanych charakterystyk wydajności.

W sieciach publicznych użytkownik płaci za czas połączenia i objętość przesyłanych danych. Choć stosowane są różne praktyki cenowe, generalnie płaci się tym więcej, im więcej się z sieci korzysta. W sieciach prywatnych koszty określane są początkowymi nakładami inwestycyjnymi oraz kosztami eksploatacji sieci.

Frame Relay

Konserwatywny protokół X.25 liczy, potwierdza i nadzoruje wszystkie pakiety,
a nawet czuwa nad retransmisją pakietów, które nie przeszły przez sieć. Takie podejście chroni dane, jednak wykorzystuje wiele kosztownych zasobów obliczeniowych i komunikacyjnych w sieci do wykonania dodatkowych zadań. Na rynku sieci WAN pojawił się mniej „troskliwy”, ale też i mniej przeładowany protokół o nazwie Frame Relay i zyskał taką popularność, że obecnie w Stanach Zjednoczonych wykorzystywany jest w niemal wszystkich nowych łączach WAN zamiast protokołu X.25.

Koncepcja protokołu Frame Relay wykorzystuje fakt, że we współczesnych sieciach niezawodność transmisji opiera się na oprogramowaniu wyższych warstw oraz to, że współczesne systemy transmisyjne są dość niezawodne. Dzięki temu zredukowano dodatkowe zabezpieczenia danych i uzyskano większą przepustowość przy niższych kosztach, unikając jednocześnie niedopuszczalnej utraty danych.

Idea Frame Relay przenosi część odpowiedzialności, spoczywającej w sieciach X.25 na przełącznikach, na urządzenia końcowe po obu stronach połączenia. Jeśli wystąpi problem z pakietami (w przypadku protokołu Frame Relay bardziej uprawnione wydaje się określenie „ramka” - przyp. tłum.) - na przykład utracone zostaną bity lub przeciążony węzeł będzie odbierał więcej pakietów niż jest w stanie przetworzyć - sieć Frame Relay odrzuca dane i oczekuje od urządzeń końcowych podjęcia działań naprawczych.

Najczęściej chodzi o ponowną transmisję danych, którym nie udało się przejść przez sieć. Ponieważ protokoły sieci lokalnych - takie jak TCP lub IPX charakteryzują się własną kontrolą błędów, wtórną wobec kontroli w sieciach X.25, dobrze wpasowują się one w architekturę Frame Relay, w której takiej kontroli nie ma.

Z drugiej jednak strony schemat odtwarzania oparty na urządzeniach końcowych może być kosztowny ze względu na dodatkowy ruch w całej sieci. Jeśli pakiety Frame Relay zostają odrzucone z powodu przeciążenia sieci, ponowna transmisja danych dodatkowo pogarsza sytuację. Zatem nawet pomimo tego, że stacje końcowe mogą odtworzyć odrzucone bloki danych, wciąż ważne jest zminimalizowanie liczby odrzuceń.

Ponieważ ruch w sieciach LAN ma charakter impulsowy, prawdopodobieństwo sporadycznych zatorów jest wysokie (chyba, że użytkownik zdecyduje się zainwestować więcej w sieć niż to niezbędne i zwiększyć pojemność linii i przełączników). Istotne stają się więc możliwości sieci Frame Relay w zakresie rozładowywania zatorów. Standard Frame Relay zawiera kilka nieobowiązkowych sugestii dotyczących sygnalizowania stanu przeciążenia w sieci i reakcji na te sygnały ze strony urządzeń portalowych sieci LAN. Ponieważ zalecenia te nie mają charakteru obowiązującego, firmy mogą instalować urządzenia zgodne ze standardem Frame Relay, które jednak nie mają możliwości sterowania przeciążeniami.

Dwie ważne cechy dotyczące sterowania przeciążeniami to bit discard eligibility (DE - spełnienie warunków do odrzucenia) w formacie Frame Relay oraz ustalenie szacowanej prędkości ruchu zwanej commited information rate (CIR - uzgodniona prędkość transmisji).

Nadanie bitowi DE wartości 1 kwalifikuje ramkę do odrzucenia w pierwszej kolejności w przypadku wystąpienia przeciążenia. Dla ruchu o niskim priorytecie lub ruchu, dla którego nie zrobi różnicy kilkusekundowe opóźnienie, na przykład wiadomości poczty elektronicznej, bity DE mogą być ustawiane przez urządzenia portalowe sieci LAN. Wcześniejsze oznaczanie ramek do potencjalnego odrzucenia za pomocą bitu DE to dobry sposób zapewnienia przesłania w całości ruchu o wysokim priorytecie.

Uzgodniona prędkość transmisji odpowiada szacunkom normalnego natężenia ruchu nadchodzącego z węzła w okresach szczytu. W sieciach komercyjnych wyższe wartości prędkości CIR oznaczają wyższe miesięczne koszty. W sieciach prywatnych wskaźnik ten jest ciągle istotnym narzędziem budżetowania i zarządzania. Sieci mierzą natężenie ruchu przychodzącego z każdego węzła. Jeśli obciążenie jest mniejsze niż wartość CIR, ramki są przepuszczane bez odrzucania, o ile to możliwe. Gdy jednak obciążenie przekracza wartość CIR, sieć nadaje bitom DE nadmiarowych ramek wartość 1.

W przypadku przeciążenia najpierw odrzucane są ramki, które wykraczają poza wartość CIR, a dopiero później te, które nie mają ustawionego bitu DE. Ze względu na wagę możliwości sterowania przeciążeniami, należy wybierać wyłącznie urządzenia obsługujące bity DE i prędkości CIR, a także inne formy komunikacji międzywęzłowej.

ATM

Najnowsza (i jednocześnie najbliższa wielbicielom technologii) technologia łączenia sieci LAN nazywa się Asynchronous Transfer Mode (ATM - Transfer w trybie asynchronicznym). ATM to technologia komutacji pakietów podobnie jak X.25
i Frame Relay, ale z kilkoma różnicami.

Główną zaletą ATM jest możliwość stworzenia przezroczystej i szybkiej sieci rozciągającej się od biurek użytkowników na bezkresne odległości. W całej swojej krasie ATM może obyć się bez routerów, przydziału pasma i rywalizacji o dostęp do nośnika transmisyjnego. Do wyznawców ATM zaliczają się największe koncerny telekomunikacyjne i komputerowe, ale kto tak naprawdę potrzebuje ATM i co sprawia, że zastosowanie tej technologii staje się konieczne?

W rzeczywistości użycie ATM jest niezbędne tylko tam, gdzie konieczne jest przesyłanie zsynchronizowanego obrazu i dźwięku. Tylko te kilka organizacji, które faktycznie potrzebują takich usług może faktycznie docenić potęgę ATM. Dotyczy to potentatów przemysłu filmowego i rozrywkowego, jak Time-Warner i Viacom International, którzy chcą dostarczać użytkownikom indywidualnym wideo na żądanie.

Firmy, które mają do przesłania wyłącznie dane o dużej objętości muszą ponieść dodatkowe koszty związane z ATM. Dla danych, które nie wymagają milisekundowej synchronizacji, istnieją lepsze i bardziej wydajne technologie, na przykład sprawdzona i szeroko dostępna technologia Frame Relay. Najlepiej będzie jeszcze trochę poczekać, nim przyklaśnie się technologii ATM.

Z jednej strony ATM korzysta z powiązanej technologii Frame Relay, z drugiej ją odrzuca. Dzięki dobrym połączeniom i inteligentnemu oprogramowaniu wyższego poziomu, pakiety Frame Relay przenoszą dane wydajniej i bardziej niezawodnie niż pakiety X.25. Każdy operator rozległych sieci z komutacją pakietów, CompuServe, Wiltel, Sprint, AT&T czy MCI, może zaoferować abonentom Frame Relay usługi
z prędkością DS-1 (1,544 Mb/s) lub z prędkością europejskiego standardu E1 (2,084 Mb/s). Dostępne są również usługi z prędkością DS-3 (44,736 Mb/s), choć nie są tak powszechne.

Zaletą technologii Frame Relay jest najlepsze wykorzystanie dostępnego pasma dzięki podziałowi danych na pakiety o zmiennej długości, które są transmitowane poprzez sieć. Powszechnie przyjmuje się, że pakiety o zmiennej długości najlepiej pasują do impulsowej natury transmisji danych komputerowych.

Dla wszystkich typów łączy komunikacyjnych celem technicznym jest podział danych na wielkie pakiety z niewielką ilością informacji dodatkowych. Redukcja danych służących do routingu, kontroli błędów synchronizacji i pełniących inne funkcje zapewnia najefektywniejsze wykorzystanie przepustowości i najniższe koszty kanału komunikacyjnego.

Architektura komutacji pakietów o dużych rozmiarach napotyka jednak na problemy. Po pierwsze - przełączniki muszą buforować pakiety o różnych rozmiarach. Taka „żonglerka” wymaga wyrafinowanego oprogramowania, które absorbuje moc obliczeniową i pamięć, a także zwiększa koszt przełączników. Po drugie - duże pakiety przechodząc przez przełącznik wstrzymują ruch pozostałych pakietów.

W żargonie technicznym mówi się, że takie przełączniki mają dużą zwłokę. Może to powodować nieregularne odstępy rzędu kilku milisekund pomiędzy kolejnymi przychodzącymi pakietami. W przypadku zastosowań wrażliwych na czas, na przykład wideokonferencji, niezsynchronizowane pakiety mogą powodować, że osoby na obrazie poruszają ustami, a nie słychać dźwięku albo że obraz jest niestabilny.

Z ATM związane są - jako poprzednicy tej technologii - i czasami używane do przenoszenia strumienia ATM dwie usługi z komutacją łączy: Switched Multimegabit Data Service (SMDS - Komutowana wielomegabitowa usługa danych) i Broadband ISDN (BISDN - Szerokopasmowy ISDN). SMDS to usługa mostkowania sieci LAN, dość słabo promowana przez lokalnych operatorów telekomunikacyjnych. Usługi te umożliwiają transmisję z prędkościami DS-1 i DS-3. Zostały one pięknie zaprojektowane do użycia z przewodami miedzianymi i światłowodowymi
i zintegrowane ze standardem IEEE 802.6 dla sieci metropolitalnych.

Jeśli ktoś nigdy nie słyszał o SMDS to nic dziwnego. Firmy telekomunikacyjne miały oferować to rozwiązanie w celu zaspokojenia popytu na transmisję danych, jednak nie stworzyły one odpowiedniego zaplecza po stronie łączy dalekiego zasięgu. Kilka nowoczesnych firm wykorzystuje SMDS w sieciach metropolitalnych, jednak technologie konkurencyjne, na przykład prywatne pierścienie światłowodowe dostępne w Chicago i innych miastach, oferują wyższe prędkości po doskonałych cenach w obszarach miejskich.

Szerokopasmowy ISDN to „nierozkwitła odrośl” sieci cyfrowej z integracją usług, tłocząca dane poprzez światłowody z prędkością 155 Mb/s. Po raz pierwszy ATM został opisany w ramach architektury BISDN, a obecnie BISDN pełni rolę nośnika pakietów ATM (pakiety ATM nazywają się powszechnie komórkami - przyp. tłum.).

Niektóre z modnych idei dotyczących komunikacji danych, które poprzedzały ATM, na przykład Frame Relay, miały na celu wykorzystanie wszystkiego, co najlepsze z kanałów komunikacyjnych. Technologie takie jak SMDS i BISDN, które były zbyt powolne, aby przyjąć się na rynku, koncentrowały się natomiast na rozszerzeniu kanału poprzez wbudowanie inteligencji w konstrukcję sieci. Jak na razie podejście to nie okazało się zbyt owocne, ponieważ użytkownicy opowiadają się za dodawaniem inteligencji na końcach sieci po cenach, które mogą kontrolować. Pozostaje więc czekać na to, że technologia ATM będzie miała więcej szczęścia.

ATM: fakty i fikcje

Jeśli posłuchać zwolenników ATM, można dowiedzieć się, że ATM gwarantuje dużą prędkość, skalowalną architekturę, która może być użyta tak w zastosowaniach biurowych, jak i w sieciach WAN, bez konieczności stosowania zmian protokołów i technik transmisyjnych używanych obecnie. Ponadto słyszy się, że niewielkie pakiety ATM gwarantują małą zwłokę, dzięki czemu dźwięk jest zsynchronizowany
z obrazem. I to wszystko jest prawdą.

Inną teoretyczną zaletą technologii komutacyjnych, takich jak X.25, Frame Relay czy ATM, jest to, że ułatwiają one tworzenie sieci wielopunktowych. Fachowcy od technologii nazywają je sieciami kratowymi (meshed), co oznacza, że dane przepływają przez wszystkie poziomy sieci. Jednak w świecie rzeczywistym - pomimo reorganizacji w korporacjach - przepływ danych ma wciąż charakter centralny lub hierarchiczny. Tak więc korzyści z kratowych sieci komunikacyjnych są marnowane w większości organizacji przesyłających obecnie dane komputerowe.

Jeśli wsłuchać się dobrze w zachwyty nad ATM, można zauważyć, że określenia „ATM”, „duża szybkość” i „szerokie pasmo” wymawiane są niemal jednym tchem. Milcząco przyjmuje się, że ATM jest w jakiś sposób przyczyną dużej prędkości, co nie jest prawdą. ATM wiąże się z dużą prędkością transmisji głównie dlatego, że protokół ten jest prosty i na tyle elastyczny, aby pracować w szerokim zakresie prędkości.

Ale z próżnego i Salomon nie naleje. Nawet z ATM duża prędkość kosztuje, a do tego ATM narzuca swoje własne koszty.

Nieubłagane prawo ekonomii podwyższa drastycznie koszty wraz ze wzrostem prędkości transmisji, odległości lub obydwu tych parametrów. ATM nie zmienia tego równania, umożliwia jednak firmom z wielkimi sieciami obniżenie kosztów przełączników, wykorzystanie szerokopasmowych łączy światłowodowych i zarządzanie całą siecią - od biurka lokalnego do biurka zdalnego - jako jedną całościową strukturą. Oznacza to, że operatorzy mogą zwiększyć marże lub obniżyć ceny, sprzedając jednocześnie więcej usług.

Technologia komutacji komórek ATM interesuje firmy telekomunikacyjne, ponieważ umożliwia transmisję głosu i danych w tych samych sieciach, czyli coś czego nie potrafią sieci Frame Relay ani X.25. W rzeczywistości komórka ATM została zaprojektowana z uwzględnieniem wymagań narzuconych przez transmisję rozmów telefonicznych. Technologia ATM pozwala operatorom na zbudowanie inteligentnej sieci, której usługi będą później odsprzedawać z zyskiem. W USA pierwszą firmą, która zaoferowała komercyjne usługi ATM był Sprint, ale inni operatorzy, jak AT&T, MCI i Wiltel nie pozostali daleko z tyłu.

Narzut ATM

Ktoś, kto płaci dziesiątki tysięcy dolarów miesięcznie za usługi szybkiej transmisji danych będzie starał się wykorzystać dostępny kanał komunikacyjny do ostatniego bitu. Przyjrzyjmy się więc bliżej efektywności różnych technik transmisyjnych.

Architektury komutacji pakietów X.25 i Frame Relay są zgodne z protokołem Link Access Procedure Balanced (LAPB), który z kolei został stworzony w oparciu
o dobrze znany protokół High Level Data Link Control (HLDLC). Ogólnie dane użytkownika, stanowiące użyteczny ładunek ramki, mogą zajmować 4 096 bajtów, jednak wartość domyślna to 128 bajtów. Jeśli dodać mnie więcej cztery bajty informacji w polach adresowych i kontrolnych nagłówka, pakiet wynikowy będzie miał w skrajnym przypadku tylko 0.08 %, a średnio - 3 % narzutu informacji dodatkowych.

Pakiet ATM ma 53 bajty z czego 5, czyli nieco więcej niż 9 %, to narzut. W niektórych przypadkach informacje synchronizacyjne dodane przez warstwę adaptacyjną ATM mogą zwiększyć narzut do 13 %. Tak więc mniejsze pakiety ATM potrzebują o 6 % szerszego kanału komunikacyjnego niż Frame Relay do przesłania tej samej ilości danych użytkowych. Z perspektywy kanału DS-3 te 6 % to 2,68 Mb/s, czyli prawie czterdzieści kanałów po 64 kb/s z narzutem ATM.

Trzeba od razu przyznać, że ta analiza jest uproszczona - istotne są również inne czynniki - ale z grubsza odpowiada rzeczywistości. Dla użytkowników i administratorów sieci główną zaletą ATM jest mała zwłoka (małe pakiety przechodzą przez przeciążony przełącznik z minimalnym opóźnieniem), jednak ta zaleta może kosztować sporo zmarnowanego pasma i wiele pieniędzy.

Gorączka ATM

Wokół ATM zaczyna się robić gorąco. Kilka firm opracowało i oferuje adaptery ATM dla stacji roboczych Sun, a nawet dla standardowych pecetów. Jednak ATM przegrał walkę z Ethernetem i został znokautowany. Ethernet jest wystarczająco szybki, nawet dla aplikacji wymagających minimalnej zwłoki. Przełączniki i dobra segmentacja sieci Ethernet eliminują problemy z opóźnieniem.

Podobnie wyglądało starcie ATM z Fast Ethernetem w sieciach kampusowych. Obecnie, jak się wydaje, głównym zastosowaniem ATM pozostają potężne sieci szkieletowe operatorów łączy WAN. Na tym terenie ATM zazębia się z technologią SONET i innymi technologiami, udostępniając gładką infrastrukturę.

Koncepcja ATM w zastosowaniach biurowych może jeszcze nie całkiem legła w gruzach. Microsoft i Novell dołączyli do ostatnich wersji swoich systemów operacyjnych oprogramowanie „przyjazne dla ATM”. Chyba jednak jest to przysłowiowa musztarda po obiedzie.

Interesujące jest, że IBM zajął mocne stanowisko za ATM. Jeśli jednak przyjrzeć się nieco bliżej, widać, że firma oferuje ATM jako modernizację dla lojalnych użytkowników sieci Token-Ring. IBM sprzedaje produkt, który używa technologii ATM z prędkością 25 Mb/s na nieekranowanej skrętce dwużyłowej. Dla IBM to mądre posunięcie, ponieważ udostępnia możliwości modernizacji sieci użytkownikom Token-Ring i jednocześnie wykorzystuje potencjalnie użyteczną nową technologię.

Pytania o ATM

Czy ATM jest dla mnie? Wystarczy zadać sobie kilka prostych pytań:

• Czy potrzebuję przesyłać głos lub obraz wideo zsynchronizowany z głosem
  w czasie rzeczywistym? Jeśli nie, należy najpierw zastanowić się nad wprowadzeniem przełączników do sieci Ethernet lub technologii Fast Ethernet.

• Czy potrzebuję przesyłać dane na odległość większą niż kilka kilometrów, ale w granicach USA? Jeśli chodzi o transmisję na odległość kilku kilometrów, należy rozejrzeć się za możliwościami transmisji bezprzewodowej w paśmie mikrofalowym lub poprzez łącza światłowodowe. Jeśli konieczne jest przesyłanie danych poza granice Stanów Zjednoczonych, należy skorzystać z linii dzierżawionych lub publicznych sieci danych Frame Relay, ponieważ może się okazać, że ATM przyjmuje się na świecie nawet wolniej niż w USA.

• Czy muszę przesyłać dane do wielu lokalizacji, czy może wystarczy połączenie punkt-punkt? W przypadku sieci korporacyjnej o strukturze piramidy z kilkoma połączeniami międzysieciowymi, bardziej efektywne pod względem finansowym od ATM będą najprawdopodobniej technologie komutacji łączy, takie jak komutowane łącza 56 kb/s, komutowane łącza T1 lub usługi SMDS.

• Czy stać mnie na wydanie dziesiątek tysięcy złotych na stanowisko testowe? Jeśli nie, warto pomyśleć o przełącznikach Ethernetowych.

• Czy chcę się związać z jednym dostawcą na wiele lat? Kompatybilność to poważne zagadnienie. Chcąc używać sprzętu i oprogramowania od różnych dostawców, lepiej pozostać przy dojrzalszych technologiach.

Jeśli na każde z tych pytań padła odpowiedź twierdząca, można się przygotowywać do okiełznania ATM. Jednak oprócz wielkiego szumu wokół tej technologii, na razie tylko kilka korporacji osiągnęło znaczące korzyści dzięki ATM.

Łączenie sieci LAN: nowe granice

Tak jak wszystkie drogi prowadzą do Rzymu, wszystkie technologie komunikacyjne zbiegają się w Internecie. Staje się on najbardziej czytelną manifestacją zmian sposobów prowadzenia handlu, edukacji i kontaktów międzyludzkich. Jednak używane w Internecie technologie, w szczególności łącza dalekiego zasięgu pomiędzy sieciami LAN, nie są charakterystyczne wyłącznie dla niego. Tych samych technologii można użyć łącznie do stworzenia prywatnych i publicznych systemów o wielu zastosowaniach. W rozdziale tym zajmowaliśmy się częścią transportową Internetu
i intranetów. To wszystko, jeśli chodzi o łączenie sieci LAN. W następnym rozdziale można znaleźć informacje o tym, co dzieje się poza warstwą transportową.

316 Sieci komputerowe dla każdego

Rozdział 12. ♦ Szybkie łącza WAN 315

316 F:\Helion\Sieci komp dla każdego\12.doc

F:\Helion\Sieci komp dla każdego\12.doc 315

F:\Helion\Sieci komp dla każdego\12.doc 275

proszę się zdecydować czy dla nowych terminów jest używany styl „wyróżnienie”, czy tylko pochyła czcionka

tekst podpisu został przeniesiony do tekstu rozdziału

podpis do rysunku przeniosłem do ramki „na marginesie”

dotłumaczyłem brakującą ramkę „AC Power for the Phone”

treść podpisu przeniosłem do ramki „na marginesie”

To chyba nie o ten rysunek chodzi!!!

treść podpisu przeniosłem do ramki „na marginesie”

treść podpisu przeniosłem do ramki „na marginesie”

treść podpisu przeniosłem do ramki „na marginesie”

---