Nykyinen aika on nopeassa kehityksessä tiedonsiirtoverkkojen alalla. Verkkoja on monenlaisia. Verkon määritelmä yleisessä mielessä on järjestelmä viestintäkanavien ja -resurssien pääsyn multipleksoimiseksi. Verkot jaetaan kuuluvuuden mukaan:
- paikalliset verkot (LAN, Local Area Network
- kaupunki (MAN, Metropolitan Area Network)
- alueellinen (WAN, Wide Area Network)
- globaali (Internet, FidoNet, FreeNet)
Suurin ero maailmanlaajuisen verkon ja muun välillä on rajoittamaton määrä tilaajia. Kunkin verkon ainutlaatuisuus määräytyy tiedonsiirtovälineen käyttötavan mukaan. Kuitu- ja kierrettyjen parien myötä verkkotoiminta perustuu nyt yhä enemmän optisiin ja parikierrettyihin kaapeleihin - mikä on nostanut verkkojen tehokkuuden uudelle tasolle: tiedon turvallisuus ja laatu ovat parantuneet merkittävästi, tiedonsiirtonopeus ja kaistanleveys ovat nousseet. lisääntynyt.
Alla on lyhyt katsaus yleisiin verkkoteknologioihin. Tämä katsaus ei väitä olevan teoreettinen - kirjoittajan tehtävä on erilainen: korostaa peruskäsitteitä, jotka luonnehtivat tietyn tekniikan olemusta.
pöytä 1
|
teknologiaa |
lähetysnopeus |
topologia |
peruslaitteet |
verkkoon pääsytapa |
|
Eurooppa USA |
pisteestä pisteeseen |
laitteet |
aikaplesiokroninen multipleksointimenetelmä |
|
|
STM-1 155 Mbps STM-4 622 Mbps STM-16 2,5 Gbps STM-64 10 Gbps |
kaksoisrengas, pisteestä pisteeseen |
SDH-kytkin |
||
|
STS-1, OC-1 52 Mb/s STS-3, OC-3 155 Mb/s STS-12, OC-12 622 Mb/s STS-48, OC-48 2,5 Gb/s |
kaksoisrengas, pisteestä pisteeseen |
SONET / SDH-laitteet |
aikasynkroninen multipleksointimenetelmä |
|
|
10 Ethernet - 10 Mbps Fast Ethernet - 100 Mbps Gigabit Ethernet - 1 Gbps 10G Ethernet - 10 Gbps 40 G Ethernet - 40 Gbps 100 Gbps Ethernet - 100 Gbps |
rengas, tähti |
reitityskytkin |
jaettu menetelmä |
|
|
kaksoisrengas |
keskitin |
merkkimenetelmä |
||
|
kaksoisrengas |
FDDI verkkosovitin |
merkkimenetelmä |
||
|
155 Mbps |
pisteestä pisteeseen |
Pankkiautomaatin kytkin |
asynkroninen multipleksointimenetelmä |
|
|
155 Mbps |
kaksoisrengas |
reitittimet |
IP-pakettien dynaaminen siirto |
|
|
xDSL-perhe |
ADSL - 3,5 Mbps |
pisteestä pisteeseen, tähti |
digitaalinen signaalinkäsittelymenetelmä |
|
|
APON - 155 Mbps |
rengas, |
optinen jakaja |
WDM-multipleksointi ja aikajakomonipääsy |
Kommentoidaan yllä olevaa taulukossa 1.
PDH-tekniikka on yksi ensimmäisistä teknologioista, joka mahdollistaa datan digitaalisen siirron ensisijaisessa verkossa käyttämällä pulssikoodimodulaatiota (PCM), ts. erityisillä kytkentälaitteistoilla analoginen puhelinsignaali muunnetaan digitaaliseksi tietovirraksi
- SDH-tekniikka on PDH-tekniikan jatkokehitys ja toisin kuin jälkimmäinen tarjoaa luotettavan ohjauksen ja ensisijaisen verkon itsediagnoosin erittäin vakaalla datan synkronoinnilla
- SONET-tekniikka on amerikkalainen versio SDH-tekniikasta
- Ethernet-tekniikkaa käytetään menestyksekkäästi paikallisten tietokoneverkkojen rakentamisessa. Se oli ensimmäinen tekniikka, joka käytti optista kaapelia ja kierrettyä parikaapelia tiedonsiirtovälineenä - mikä johti uskomattomaan Ethernet-verkkojen nopeuden kasvuun. Tiedonsiirtonopeudet ovat saavuttaneet 10 Gbps. 40 Gigabit Ethernet- ja 100 Gigabit Ethernet-protokollat ovat tulossa 40 Gbps:n ja 100 Gbps:n nopeudella!
- ATM-tekniikka on suhteellisen nuori verkkokehitys, joka perustuu konseptiin siirtää sekä data- että puhe- ja videoliikennettä suurilla nopeuksilla
- FDDI-tekniikka on Token Ringin edistynyt kehitys. Pääsääntöisesti nämä rakenteet ovat identtisiä, ero tiedonsiirtonopeuksissa ja tiedon koodausalgoritmissa
- DPT-tekniikka on uusin verkkokehitys, joka väittää olevansa kansainvälinen standardi. DPT-verkkojen peruskonsepti on IP-liikenteen tehokas lähetysvastaanotto.
- xDSL-tekniikka, jossa käytetään olemassa olevia puhelinlinjoja, on ottanut paikkansa interaktiivisessa tilaajien pääsyssä, jossa puhelin ja Internet, faksi ja Sähköposti
- PON-teknologia on nopeasti kehittyvä tekniikka, joka on mahdollistanut yksittäisen käyttäjän yhdistämisen palveluntarjoajaan melko lyhyessä ajassa.
Lisätietoja kustakin tekniikasta.
PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) -tekniikka on digitaalinen ensisijainen (runkoverkko) tekniikka, joka käyttää digitaalisen analogisen puhelinsignaalin käsittelyn (PCM) ja aikajakoisen multipleksauksen (TDM) periaatetta. Tämän aikajakoisen multipleksointimenetelmän olemus on seuraava: tulotilaajakanavat kytketään kytkimen avulla peräkkäin yhteiseen viestintäkanavaan tietyn aikavälin, ns. aikavälin, ja yhteisen vastaanottopuolella. kanavalla, kytkin demultipleksoi virran erillisiksi näytteiksi ja jakaa ne vastaaville tilaajan vastaanottokanaville. PDH-arkkitehtuurilla on useita nopeuksien hierarkioita ja vastaavasti useita digitaalisten tietovirtojen kanavia. Ensimmäinen, ensisijaisen verkon perustaso, on nimeltään E1, ja se on eurooppalaisen standardin mukaan 2,048 Mbps tai amerikkalaisen standardin mukaan T1 = 1,544 Mbps. Tämä taso muodostuu 30 tilaajanopeudesta (kukin 64 Kbps) plus kahdesta palvelunopeudesta (32 x 64 Kbps) tai amerikkalaisstandardien mukaan 24 tilaajasta plus 8 palvelunopeudesta (24 x 64 Kbps + 8 Kbps). Lisäksi perusvirtojen E1 ja T1 avulla järjestetään muita kanavia, joilla on korkeampi taso nopeushierarkiassa - E2 / T2, E3 / T3, E4 / T4. On huomattava, että mekanismi näiden digitaalisten virtojen synkronoimiseksi toimii plesiokronisella tasolla, ts. melkein synkroninen. Tämä johtaa siihen, että muunnetut digitaaliset virrat eroavat nopeudeltaan toisistaan pienillä arvoilla. Ja jotta PDH-verkot toimisivat hyväksyttävällä luotettavuudella, tarvitaan lisänopeuden tasausvaihtoehto lisäämällä erityisiä taajuuskorjausbittejä. Tämä digitaalinen alusta ei kuitenkaan organisaationsa vuoksi mahdollista merkittävästi siirtonopeuden lisäämistä, eikä se tarjoa riittävää ensisijaisten verkkotietojen valvontaa ja hallintaa. Kehittyneempi SDH-tekniikka on syntynyt, joka digitaalisia PDH-tietovirtoja käyttämällä pystyy järjestämään nopean ja tehokkaan tiedonsiirron.
SDH (Synchronous Digital Hierarchy) -tekniikka on digitaalisten ensisijaisten ja siirtoverkkojen tekniikkaa. Se on parannettu versio PDH-tekniikasta. SDH-verkkojen päätietorakenne on synkroninen siirtomoduuli, jolla on sopiva hierarkiataso, nimeltään STM-n. STM-1-taso on perus ja vastaa 155 Mbps. SDH-verkot luokitellaan synkroniseksi aikajakoisen multipleksauksen (TDM) piirikytkentäisiksi verkoiksi. SDH-konsepti mahdollistaa luotettavien siirtoverkkojen luomisen, jotka käyttävät PDH-virtoja syöttötietona. Kaikki PDH / SDH -järjestelmän tiedot välitetään C-n-säilöillä ja VC-n-virtuaalikonteilla. Säiliö tyyppi C-n- syötteen siirtorakenne ensisijaisessa SDH-verkossa: esimerkiksi E1-virta pakataan C-12-säiliöön, E3-virta C-3-säiliöön ja STM-1-moduuli pakataan C-konttiin. 4 konttia. Lisäksi ennen multipleksointia ja kytkentää polkutiedot reitistä upotetaan C-n-säilöyn - nyt tällaista konttia kutsutaan virtuaaliseksi VC-n-säilöksi. Synkronisessa digitaalisessa hierarkiatekniikassa sitä kutsutaan myös multipleksointiyksiköksi. SDH-verkoissa toimii yksi erittäin vakaa kellomekanismi - verkkokellon synkronointi (TTS). Suosituimpana topologiana pidetään kaksoisrengasta - tietoliikennettä välitetään ensimmäistä rengasta pitkin, synkronointidataa toista pitkin, ja tämä rengas aktivoituu päävirran kulkua varten vain vika- ja hätätilanteissa.
SONET-tekniikka on digitaalista ensisijaista verkkotekniikkaa, joka muistuttaa SDH-tekniikkaa. SONET-mallin synkronisista siirtomoduuleista käytetään nimitystä STS-n (sähkösignaalit) ja OC-n (laser-infrapuna). Ensimmäinen kerros, perusverkko STS-1 / OC-1, on 52 Mbps. Kolmas kerros STS-3 / OC-3 vastaa ensimmäistä kerrosta STM-1 SDH-arkkitehtuurissa. Kuten SDH-verkot, SONET käyttää aikasynkronista multipleksointitekniikkaa (TDM). Siten, kun puhumme verkoista, joissa on synkroninen digitaalinen hierarkia, tarkoitamme tekniikkaa, jonka lyhenne on SONET / SDH.
Tietoja Ethernetistä. Tämä tekniikka on edelleen laajimmin käytetty verkkoprotokolla nykyään, ja se käyttää kantoaallontunnistusta moninkertaisesti törmäystunnistuksen kanssa (CSMA / CD). Puhuminen yksinkertainen kieli, tällainen moniosaapuohjelma ei salli törmäyksen luomista, ts. Tilaajien välisen samanaikaisen tiedonsiirron tilanne yhteisellä kanavalla. Tietoyksikkö on kehys. Lisätietoja Ethernet-tekniikasta on verkkosivustomme "Hyödyllistä tietoa" -osiossa "ISO / OSI-malli ja IEEE 802.3 -standardi Ethernet-verkoissa".
ATM-tekniikka tarjoaa asynkronisen menetelmän tiedon siirtämiseen kiinteän 53 tavun soluissa, jotka koostuvat 48 tavusta dataa ja 5 tavua otsikosta. Solut multipleksoidaan, kun ne saapuvat ATM-kytkimen kautta. Tätä tiedon pakkausta kutsutaan asynkroniseksi multipleksoinniksi. ATM-verkot keskittyvät kahden tyyppisen rajapinnan - virtuaalipiirin (VC) ja virtuaalipolun (VI) - virtuaaliseen yhteyteen. Virtuaalinen kanava muodostaa yhteyden kahden päätesolmun (tilaajan) välille niiden vuorovaikutuksen ajaksi. Virtuaalinen polku koostuu useista virtuaalisista linkeistä ja muodostaa reitin kytkimien välillä. ATM-verkon synkronointi varmistetaan kelloverkkosynkronisaatiolla (TTS) Kiinteän solun standardi takaa taatun jatkuvan käsittelyajan - mikä on tämän tekniikan kiistaton etu. ATM-konseptia käytetään menestyksekkäästi verkoissa, joissa pääkriteerinä on heterogeenisen liikenteen (digitaalinen, puhe- ja multimediadata) korkealaatuinen ja nopea siirto.
FDDI- ja Token Ring -teknologiat käyttävät determinististä token-menetelmää tiedonsiirrossa, ja yksinkertaisella tavalla tätä menetelmää kutsutaan välitykseksi, koska siirtooikeus laukaisee välitys tilaajalta tilaajalle. Tämä menetelmä edellyttää välttämättä tilaajien sijainnin rengastopologiaa, ja kaksi rengasta rakennetaan: yksi rengas on varmuuskopio hätä- tai vikojen varalta. Menetelmän ydin on seuraava. Token, erityinen ohjauspaketti, pyörii jatkuvasti renkaan ympäri. Tästä syystä menetelmälle toinen nimi - token! Joten jos merkki on ilmainen, se antaa tilaajalle oikeuden siirtää. Ilmaisen tunnuksen saanut tilaaja tekee tunnuksen kiireiseksi, liittää siihen oman tietopakettinsa ja lähettää sellaisen viestin ympäriinsä. Muut kehän tilaajat analysoivat tämän viestin vastaanottajalle. Jos pakettia ei ole osoitettu tilaajalle, hän lähettää sen ympyrässä. Mikäli tilaaja löytää osoitteensa paketista, hän saa tiedon, merkintä merkitsee sen hyväksytyksi ja käynnistää paketin uudelleen renkaan ympäri. Lähettävä tilaaja, joka sai pakettinsa takaisin hyväksymismerkinnällä, poistaa tietopakettinsa, merkitsee tokenin (tokenin) vapaaksi ja lähettää puhtaan tokenin eteenpäin kehää pitkin. Kaikki toistetaan uudelleen.
Cisco Systemsin kehittämä DPT-teknologia on omaksumassa kansainväliseksi standardiksi uuden sukupolven metroverkkojen rakentamiseen IP-liikenteen palveluntarjoajille. DPT on dynaaminen IP-pakettien siirtotekniikka. Tämän kehityksen dynaamisuus on siinä, että lähetetylle datapaketille tarjotaan lyhin reitti tilaajalle (solmuun). Uusimman teknologian ideologia piilee lähestymistapojen taitavassa käytössä olemassa olevien verkkojen rakentamiseen, kuten: SONET / SDH, Token Ring, FDDI. Tämä viittaa kaksoisrenkaan topologian organisointiin. Tämä on erittäin tehokas liike Ciscolta! SONET / SDH-, Token Ring-, FDDI-teknologioiden "kaksoisrengas"-topologiassa toista rengasrunkoa käytetään varmuuskopiona vikatilanteissa, katkosten jne. DPT:ssä kaksi rengasta toimii aktiivisessa tilassa, jolloin IP-paketit pyörivät ympyrässä vastakkaisiin suuntiin: toisessa renkaassa myötäpäivään, toisessa vastapäivään. Tämä tietovirtojen organisointi mahdollistaa erityisen SRP-protokollan valitsemisen tarkoituksenmukaisimman polun vastaanottavaan solmuun. DPT-tekniikka on myös kiinnostava, koska se voidaan helposti integroida jo rakennettuihin SONET / SDH- ja Gigabit Ethernet -verkkoihin. No, verkon kapasiteetin suhteen - DPT voi sisältää paljon enemmän laitteita verrattuna esimerkiksi samaan SONET / SDH: hen.
xDSL-teknologiaperhe käyttää olemassa olevia yleisen puhelinverkon tilaajalinjoja. Jotta tällaisesta verkosta tulisi omavarainen kaikilla verkkotekniikan ominaisuuksilla - ja tämä on ennen kaikkea: tehokas pääsy Internetiin, interaktiivinen viestintä tilaajien kanssa, xDSL-konsepti on ratkaissut kolme päätehtävää: tiedonsiirto nopeus on kasvanut merkittävästi, linjojen kaistanleveys on kasvanut merkittävästi, viestinnän laadun taso! Ensimmäinen tehtävä suoritetaan käyttämällä xDSL-modeemeja, toinen - käyttämällä ainutlaatuista informaatiokoodausta, kolmas - käyttämällä digitaalista signaalinkäsittelyä. Siten xDSL-perhe ansaitsee markkinaraon vaativimpien verkkoteknologioiden joukossa.
PON-teknologia käyttää kahta multipleksointimenetelmää optisen verkon rakentamiseen: WDM-kanavointi/demultipleksointi ja aikajakomonipääsy (TDMA). WDM-multipleksointi on infrapunaaaltojen laservirran aallonpituusjakomultipleksointi yhdessä kuidussa. Usein (jaetun) pääsyn menetelmä aikajaolla käyttää erityistä sovittelumekanismia, joka sulkee pois tietovirtojen törmäykset yhteisessä tiedonsiirtokanavassa. Vakiona PON-verkot toimivat Ethernet-formaattien rajapinnassa, mikä mahdollistaa käyttäjäpalvelujen tehokkaan jakelun "viimeisen mailin" tilaajapolulla "optics to the home" (FTTH) -periaatteen mukaisesti. PON-arkkitehtuuri on melko triviaali. On yksi aktiivinen keskus-OLT-solmu (optinen linjapääte), jossa on laserlähetin-vastaanotinmoduuli (lähetin-vastaanotin) ja useita aktiivisia etätilaajasolmuja ONT (optinen verkkopääte, ITU-T) tai ONU (optinen verkkoyksikkö, IEEE), joissa on oma laserlähetin-vastaanotin. moduuli (lähetin-vastaanotin) ). Näiden laitteiden välissä on täysin passiivinen optinen väliaine, joka ei vaadi virtaa tai huoltoa ja joka koostuu optisista kaapeleista ja optisista jakajista. Ulkoinen tietolähde OLT:lle on Internet-palveluntarjoaja ja kaapelitelevisio. WDM-multipleksit ja TDMA-laitteet on rakennettu keskus- ja tilaajasolmuihin. Alavirran virrat lähetetään OLT-ytimestä, joka koostuu WDM-pakatuista signaaleista aallonpituuksilla 1490 nm ja 1550 nm erityisellä ONT-osoitteella. Nämä streamit tulevat jokaiseen tilaajalaitteeseen, jossa tiedot suodatetaan ONT-osoitteen perusteella, jolla on pääsy tietylle käyttäjälle. Paluu (upstream) virta kaikista tilaajalaitteista lähetetään aallonpituudella 1310 nm. Juuri tässä virrassa käytetään aikajakoista monikäyttömenetelmää sulkemaan pois mahdollisuus eri käyttäjien signaalien risteykseen. Kaikki ONT:t synkronoidaan yhteisestä ajoituslähteestä ja jokaiselle ONT:lle on määritetty tietty aika-alue. ONT-solmun on puskuroitava käyttäjältä saamansa tiedot, kunnes sen aika-alue saapuu. Kun sen aika-alue saapuu, ONT ruiskuttaa kaikki puskuriin kertyneet tiedot ylävirtaan, jonka vastaanottaa keskus-OLT-solmu, jossa tämä virta demultipleksoidaan Internet-palveluntarjoajan lisäpääsyä varten. Interaktiivinen stream 1490 / 1310nm aalloilla mediamuuntimen ja modeemin kautta kierretyn parin kautta on kytketty tietokoneeseen, IP-puhelimeen. Lähtevä stream 1550 nm tarjoaa kaapelitelevisiotoiminnan. OLT- ja ONT-solmujen välinen etäisyys voi olla jopa 20 km. OLT-verkkoon rakennettavien ONT:iden määrä on enintään 64 solmua.
Tässä artikkelissa käsittelimme tyypillisiä tiedonsiirtoverkkojen rakentamisen teknologioita. Toivomme lukijamme ymmärrystä siinä yhteydessä, että koko verkkokehityssarjasta huomioitiin merkittävimmät ja kysytyimmät konseptit.
Kiitos ymmärryksestä! Tekijä.
Opiskelijat, jatko-opiskelijat, nuoret tutkijat, jotka käyttävät tietopohjaa opinnoissaan ja työssään, ovat sinulle erittäin kiitollisia.
Laserviestinnän tiedonsiirtojärjestelmien ominaisuudet. Lasertekniikan luomisen ja kehityksen historia. Ilmakehän optisia tietoliikennelinjoja käyttävän lähiverkon rakenne. Järjestelmän simuloinnin huomioiminen.
opinnäytetyö, lisätty 28.10.2014
Nykyaikainen digitaalinen teknologia tiedonsiirtoon. RFTS-järjestelmä yrityksen viestintäverkossa. Metodologia runkokuituoptisen tietoliikennelinjan suunnitteluun, Ufa-Samara-runkolinjan laskenta. Yksimuotoisten ja monimuotoisten optisten kaapelien fyysisten parametrien erot.
opinnäytetyö, lisätty 16.4.2015
Tekniikat tiedonsiirtoverkkojen rakentamiseen. Tiedonsiirtojärjestelmän ohjelmistojen ja laitteistojen perustelu. Ergonominen tarkastus ohjelmisto Liikennetarkastaja. Kaapelijärjestelmän kehittäminen kuituoptisille tietoliikennelinjoille.
opinnäytetyö, lisätty 24.2.2013
Viestin koodausmenetelmät merkkien aakkosten koon pienentämiseksi ja tiedonsiirron nopeuden lisäämiseksi. Lohkokaavio viestintäjärjestelmästä erillisten viestien lähettämiseen. Sovitun suodattimen laskenta perussanoman vastaanottamista varten.
lukukausityö, lisätty 5.3.2015
Viestintäkanavien kautta tapahtuvan sanomanvälityksen kuvioiden ja menetelmien tutkiminen ja viestintäjärjestelmien analyysi- ja synteesiongelman ratkaiseminen. Tiedonsiirtotien suunnittelu tiedon lähteen ja vastaanottajan välillä. Osittainen kuvausmalli erilliselle kanavalle.
lukukausityö lisätty 1.5.2016
Viestintä mahdollisuutena välittää tietoa etäältä. Signalointilaitteiden käsite ja tyypit, toiminnalliset ominaisuudet, roolin ja merkityksen arviointi tutkimusmatkoissa. Viestintä ja signalointi arktisissa olosuhteissa, olemassa olevat tekniikat ja tekniikat, tekniikat.
tiivistelmä, lisätty 31.5.2013
Mikä on TCP? Runkoverkkojen rakentamisen periaate. Seurantaviestintäverkkopalvelut. Bluetooth-tekniikka - menetelmänä langattomaan tiedonsiirtoon. Jotkut Bluetooth-tekniikan käytännön soveltamisesta. Langattomien teknologioiden analyysi.
lukukausityö, lisätty 24.12.2006
Suurin osa nykyaikaisten kaupunkien asukkaista lähettää tai vastaanottaa tietoja päivittäin. Se voi olla tietokonetiedostoja, televisiokuvaa, radiolähetystä – mitä tahansa hyödyllistä tietoa. Tiedonsiirtoon on olemassa valtava määrä teknisiä menetelmiä. Samaan aikaan monilla tietoratkaisujen segmenteillä vastaavien kanavien modernisointi etenee uskomattoman dynaamisesti. Tavanomaiset tekniikat, jotka näyttävät hyvinkin tyydyttävän ihmisten tarpeita, korvataan uusilla, edistyneemmillä. Viimeksi pääsy Internetiin kautta matkapuhelin pidettiin melkein eksoottisena, mutta nykyään samanlainen vaihtoehto on tuttu useimmille ihmisille. Nykyaikaiset Internet-tiedostojen siirtonopeudet, mitattuna sadoina megabiteinä sekunnissa, näyttivät joltain fantastiselta World Wide Webin ensimmäisille käyttäjille. Millaisia infrastruktuureja voidaan käyttää tiedonsiirtoon? Mikä voisi olla syynä tämän tai tuon kanavan valintaan?
Tiedonsiirron käsite voidaan yhdistää erilaisiin teknologisiin ilmiöihin. Yleensä se liittyy tietokoneviestintäteollisuuteen. Tiedonsiirto on tässä suhteessa tiedostojen vaihtoa (lähetys, vastaanotto), kansioita ja muita konekoodin toteutuksia.
Kyseinen termi voidaan myös korreloida ei-digitaalisen viestinnän sfäärin kanssa. Esimerkiksi TV-signaalin lähetys, radio, puhelinlinjojen toiminta - jos emme puhu nykyaikaisista huipputeknologisista työkaluista - voidaan suorittaa analogisilla periaatteilla. Tässä tapauksessa tiedonsiirto on sähkömagneettisten signaalien välittämistä tietyn kanavan kautta.
Matkaviestintä voi ottaa väliaseman tiedonsiirron kahden teknisen toteutuksen - digitaalisen ja analogisen - välillä. Tosiasia on, että osa vastaavista viestintätekniikoista kuuluu ensimmäiseen tyyppiin - esimerkiksi GSM-viestintä, 3G tai 4G-Internet, toiset ovat vähemmän tietokoneistettuja, ja siksi niitä voidaan pitää analogisina - esimerkiksi puheviestintä AMPS:ssä tai NTT:ssä. standardit.
Viestintätekniikoiden kehityksen nykyaikainen suuntaus on kuitenkin sellainen, että tiedonsiirtokanavat, riippumatta siitä, millaista tietoa niiden kautta välitetään, "digitoidaan". Suurissa Venäjän kaupungeissa on vaikea löytää analogisten standardien mukaan toimivia puhelinlinjoja. AMPS:n kaltaiset tekniikat menettävät vähitellen merkityksensä ja korvataan edistyneemmillä. TV ja radio digitalisoituvat. Näin ollen meillä on oikeus harkita nykyaikaiset tekniikat tiedonsiirto pääasiassa digitaalisessa kontekstissa. Vaikka tiettyjen päätösten täytäntöönpanon historiallinen puoli on tietysti erittäin hyödyllistä tutkia.
Nykyaikaiset tiedonsiirtojärjestelmät voidaan luokitella 3 pääryhmään: tietokoneverkoissa toteutetut, matkaviestinverkoissa käytettävät, jotka ovat TV- ja radiolähetysten järjestämisen perusta. Tarkastellaanpa niiden erityispiirteitä yksityiskohtaisemmin.
Tietoverkoissa tapahtuvan tiedonsiirron pääkohde, kuten edellä totesimme, on joukko tiedostoja, kansioita ja muita konekoodin toteutustuotteita (esimerkiksi taulukoita, pinoja jne.). Nykyaikainen digitaalinen viestintä voi toimia monenlaisten standardien pohjalta. Yleisimpiä ovat TCP-IP. Sen pääperiaate on antaa tietokoneelle yksilöllinen IP-osoite, jota voidaan käyttää tiedonsiirron pääasiallisena vertailukohtana.
Tiedostojen vaihto nykyaikaisissa digitaalisissa verkoissa voidaan suorittaa käyttämällä langallisia teknologioita tai sellaisia, joissa kaapelin käyttöä ei odoteta. Ensimmäisen tyypin vastaavien infrastruktuurien luokittelu voidaan suorittaa tietyn lankatyypin perusteella. Nykyaikaisissa tietokoneverkoissa käytetään useimmiten seuraavia:
Kierretyt parit;
Kuituoptiset johdot;
Koaksiaalikaapelit;
USB-kaapelit;
Puhelinjohdot.
Jokaisella merkityllä kaapelityypillä on sekä etuja että haittoja. Esimerkiksi kierretty pari on halpa, monipuolinen ja helposti asennettava lankatyyppi, mutta se on kuitenkin huomattavasti huonompi kuin optinen kuitu. kaistanleveys(Tarkastelemme tätä parametria yksityiskohtaisemmin hieman myöhemmin). USB-kaapelit soveltuvat vähiten tietojen siirtoon tietokoneverkoissa, mutta ne ovat yhteensopivia lähes minkä tahansa nykyaikaisen tietokoneen kanssa - on erittäin harvinaista löytää tietokonetta, jossa ei ole USB-portteja. Koaksiaalikaapelit ovat riittävän immuuneja häiriöille ja mahdollistavat tiedonsiirron erittäin pitkiä matkoja.
On hyödyllistä tarkastella joitakin tiedostoja vaihtavien tietokoneverkkojen keskeisiä ominaisuuksia. Yksi asiaankuuluvan infrastruktuurin tärkeimmistä parametreista on suorituskyky. Tämän ominaisuuden avulla voit arvioida, mitkä verkossa siirrettävien tietojen nopeuden ja määrän enimmäisindikaattorit voivat olla. Itse asiassa molemmat parametrit ovat myös tärkeitä. Tiedonsiirtonopeus on todellinen mitta siitä, kuinka paljon tiedostoja voidaan siirtää tietokoneesta toiseen tietyssä ajassa. Tarkasteltu parametri ilmaistaan useimmiten bitteinä sekunnissa (käytännössä yleensä kilo-, mega-, gigabitteinä, tehokkaissa verkoissa - terabiteinä).
Tiedonvaihto käytettäessä tietokoneinfrastruktuuria voidaan suorittaa kolmen päätyyppisen kanavan kautta: duplex, simplex ja half-duplex. Ensimmäisen tyypin kanava olettaa, että laite tiedonsiirtoon PC:lle voi olla samanaikaisesti myös vastaanotin. Simplex-laitteet puolestaan pystyvät vastaanottamaan vain signaaleja. Half-duplex-laitteet tarjoavat vuorotellen tiedostojen vastaanotto- ja lähetystoimintoa.
Langaton tiedonsiirto tietokoneverkoissa tapahtuu useimmiten seuraavien standardien avulla:
- "pieni säde" (Bluetooth, infrapunaportit);
- "keskikokoinen säde" - Wi-Fi;
- "suuri säde" - 3G, 4G, WiMAX.
Tiedostojen siirtonopeus voi vaihdella suuresti riippuen tietystä viestintästandardista sekä yhteyden vakaudesta ja sen häiriönkestävyydestä. Wi-Fiä pidetään yhtenä parhaista ratkaisuista kodin intranet-tietokoneverkkojen järjestämiseen. Jos tarvitset tiedonsiirtoa pitkiä matkoja, käytetään 3G-, 4G-, WiMax- tai muita niihin nähden kilpailukykyisiä teknologioita. Bluetooth on edelleen kysytty, ja vähemmässä määrin - infrapunaportit, koska niiden käyttö ei käytännössä vaadi käyttäjää hienosäätämään laitteita, joiden kautta tiedostoja vaihdetaan.
Suosituimmat lyhyen kantaman standardit ovat mobiililaiteteollisuudessa. Joten tiedonsiirto Androidille toisesta samanlaisesta käyttöjärjestelmästä tai yhteensopivasta tapahtuu usein vain Bluetoothin avulla. Mobiililaitteet voivat kuitenkin integroitua varsin onnistuneesti tietokoneverkkoihin esimerkiksi Wi-Fi:n avulla.
Tietokoneen tiedonsiirtoverkko toimii kahden resurssin - laitteiston ja tarvittavan ohjelmiston - avulla. Molemmat ovat välttämättömiä tiedostojen täydellisen vaihdon järjestämiseksi tietokoneiden välillä. Tiedonsiirtoon voidaan käyttää erilaisia ohjelmia. Ne voidaan tavanomaisesti luokitella sellaisen kriteerin mukaan kuin soveltamisala.
On olemassa räätälöityjä ohjelmistoja, jotka on mukautettu verkkoresurssien käyttöön - tällaisia ratkaisuja ovat selaimet. Puheviestintätyökaluna käytetään ohjelmia, joita täydentää mahdollisuus järjestää videokeskusteluja - esimerkiksi Skype.
Järjestelmäluokkaan kuuluu ohjelmistoja. Näissä ratkaisuissa käyttäjä voi osallistua vain vähän tai ei ollenkaan, mutta niiden toimintoja voidaan tarvita tiedostojen jakamisen tukemiseksi. Yleensä tällaiset ohjelmistot toimivat rakenteen taustaohjelmien tasolla käyttöjärjestelmä... Tämäntyyppisten ohjelmistojen avulla voit yhdistää tietokoneesi verkkoinfrastruktuuriin. Tällaisten yhteyksien pohjalta voidaan jo käyttää mukautettuja työkaluja - selaimia, videokeskustelujen järjestämiseen tarkoitettuja ohjelmia jne. Myös järjestelmäratkaisut ovat tärkeitä vakauden varmistamisessa verkkoyhteyksiä tietokoneiden välillä.
On ohjelmisto, joka on suunniteltu diagnosoimaan yhteydet. Joten jos yksi tai toinen tiedonsiirtovirhe häiritsee luotettavan yhteyden muodostamista tietokoneiden välillä, se voidaan laskea käyttämällä sopiva ohjelma diagnostiikkaa varten. Erilaisten ohjelmistojen käyttö on yksi keskeisistä kriteereistä digitaalisten ja analogisten teknologioiden erottamisessa. Perinteistä tiedonsiirtoinfrastruktuuria käytettäessä ohjelmistoratkaisuilla on pääsääntöisesti verrattomasti vähemmän toimivuutta kuin digitaalisiin konsepteihin perustuvia verkkoja rakennettaessa.
Tarkastellaan nyt, kuinka dataa voidaan siirtää muissa suurissa infrastruktuureissa - solukkoverkoissa. Tätä teknologiasegmenttiä silmällä pitäen on hyödyllistä vain kiinnittää huomiota vastaavien ratkaisujen kehityshistoriaan. Tosiasia on, että standardit, joiden mukaan tiedonsiirto solukkoverkoissa suoritetaan, kehittyvät erittäin dynaamisesti. Jotkut edellä käsitellyistä tietokoneverkoissa käytetyistä ratkaisuista ovat ajankohtaisia vuosikymmeniä. Tämä voidaan jäljittää erityisen selvästi lankatekniikoiden esimerkissä - koaksiaalikaapelit, kierretyt parikaapelit, valokuitujohdot ovat tulleet tietokoneviestinnän käytäntöön jo kauan sitten, mutta resurssit niiden käyttöön ei ole läheskään lopussa. Mobiilialalla puolestaan ilmaantuu lähes joka vuosi uusia konsepteja, joita voidaan toteuttaa käytäntöön vaihtelevalla intensiteetillä.
Eli tekniikan kehitys solu alkaa varhaisimpien standardien, kuten NMT:n, käyttöönotosta 80-luvun alussa. Voidaan huomata, että sen ominaisuudet eivät rajoittuneet puheviestinnän tarjoamiseen. Tiedonsiirto NMT-verkkojen kautta oli myös mahdollista, mutta erittäin alhaisella nopeudella - noin 1,2 Kbps.
Seuraava askel matkapuhelinmarkkinoiden teknologisessa kehityksessä liittyi GSM-standardin käyttöönottoon. Tiedonsiirtonopeuden sitä käytettäessä piti olla paljon suurempi kuin NMT:tä käytettäessä - noin 9,6 Kbps. Myöhemmin GSM-standardia täydennettiin HSCSD-tekniikalla, jonka käyttö mahdollisti matkapuhelintilaajien tiedonsiirron nopeudella 57,6 Kbps.
Myöhemmin ilmestyi GPRS-standardi, jonka kautta solukkokanavissa tyypillisesti "tietokone" -liikenne pystyttiin erottamaan äänestä. Tiedonsiirtonopeus GPRS:ää käytettäessä voisi olla noin 171,2 Kbps. Seuraava matkapuhelinoperaattoreiden toteuttama tekninen ratkaisu on EDGE-standardi. Se mahdollisti tiedonsiirron nopeudella 326 Kbps.
Internetin kehittyminen edellytti solukkoviestintätekniikoiden kehittäjiltä ratkaisuja, jotka voisivat kilpailla langallisten standardien kanssa - ensisijaisesti tiedonsiirtonopeuden ja yhteyden vakauden suhteen. UMTS-standardin käyttöönotosta on tullut merkittävä askel eteenpäin. Tämä tekniikka mahdollisti tiedonvaihdon varmistamisen matkapuhelinoperaattorin tilaajien välillä jopa 2 Mbit / s nopeudella.
Myöhemmin ilmestyi HSDPA-standardi, jossa tiedostojen lähetys ja vastaanotto voitiin suorittaa jopa 14,4 Mbps:n nopeudella. Monet digitaalialan asiantuntijat uskovat, että HSDPA-tekniikan käyttöönoton jälkeen matkapuhelinoperaattorit alkoivat kilpailla suoraan Internet-palveluntarjoajien kanssa käyttämällä kaapeliyhteyksiä.
Vuoden 2000 lopulla ilmestyi LTE-standardi ja sen kilpailukykyiset analogit, joiden kautta matkapuhelinoperaattoreiden tilaajat pystyivät vaihtamaan tiedostoja useiden satojen megabittien nopeudella. Voidaan huomata, että tällaiset resurssit eivät aina ole saatavilla edes nykyaikaisten langallisten kanavien käyttäjille. Useimmat venäläiset palveluntarjoajat tarjoavat tilaajilleen tiedonsiirtokanavan, jonka nopeus ei ylitä 100 Mbit / s, käytännössä useimmiten useita kertoja alhaisempi.
NMT-standardia kutsutaan yleensä sukupolviksi 1G. GPRS- ja EDGE-tekniikat luokitellaan usein 2G:ksi, HSDPA 3G:ksi ja LTE 4G:ksi. On huomattava, että jokaisella mainitulla ratkaisulla on kilpailevia analogeja. Esimerkiksi jotkut asiantuntijat viittaavat WiMAXiin sellaisenaan LTE:n suhteen. Muita kilpailukykyisiä LTE-ratkaisuja 4G-markkinoilla ovat 1xEV-DO, IEEE 802.20. On näkökulma, jonka mukaan LTE-standardia ei vieläkään ole täysin oikein luokitella 4G:ksi, sillä se on maksiminopeudeltaan hieman alle käsitteelliselle 4G:lle määritellyn luvun, joka on 1 Gbps. Näin ollen on mahdollista, että pian globaaleille matkapuhelinmarkkinoille ilmestyy uusi standardi, mahdollisesti jopa 4G:tä edistyneempi ja joka pystyy tarjoamaan tiedonsiirtoa niin vaikuttavalla nopeudella. Tällä välin dynaamisimmin toteutettavien ratkaisujen joukossa on LTE. Venäjän johtavat operaattorit modernisoivat aktiivisesti asiaankuuluvaa infrastruktuuria koko maassa - laadukkaan tiedonsiirron varmistamisesta 4G-standardin avulla on tulossa yksi matkapuhelinmarkkinoiden tärkeimmistä kilpailueduista.
Digitaalisia tiedonsiirron konsepteja voidaan käyttää myös mediateollisuudessa. Pitkään aikaan Tietotekniikka televisio- ja radiolähetysten järjestämisessä ei otettu kovin aktiivisesti käyttöön - lähinnä vastaavien parannusten vähäisestä kannattavuudesta johtuen. Usein mukana oli digitaalisia ja analogisia teknologioita yhdistäviä ratkaisuja. Televisiokeskuksen infrastruktuuri voisi siis olla täysin "tietokoneistettu". Analogisia ohjelmia lähetettiin kuitenkin televisioverkkojen tilaajille.
Internetin leviämisen ja tietokoneiden tiedonsiirtokanavien halpenemisen myötä televisio- ja radioteollisuuden toimijat alkoivat aktiivisesti "digitoida" infrastruktuuriaan, integroida sitä IT-ratkaisuihin. Eri maissa on hyväksytty digitaalisia televisiolähetyksiä koskevia standardeja. Näistä yleisimmät ovat Euroopan markkinoille sovitettu DVB, USA:ssa käytössä oleva ATSC, Japanissa käytössä oleva ISDB.
Tietotekniikka on myös aktiivisesti mukana radioteollisuudessa. Voidaan huomata, että tällaisille ratkaisuille on ominaista tietyt edut verrattuna analogisiin standardeihin. Joten digitaalisissa radiolähetyksissä voidaan saavuttaa huomattavasti parempi äänenlaatu kuin FM-kanavia käytettäessä. Digitaalinen tiedonsiirtoverkko antaa teoriassa radioasemille mahdollisuuden lähettää tilaajien radioille puheliikenteen lisäksi mitä tahansa muuta mediasisältöä - kuvia, videoita, tekstejä. Vastaavat ratkaisut voidaan toteuttaa digitaalisten televisiolähetysten organisoinnin infrastruktuurissa.
Satelliittikanaville, joiden kautta tiedonsiirtoa voidaan suorittaa, tulisi osoittaa erillinen luokka. Muodollisesti meillä on oikeus luokitella ne langattomille, mutta niiden käytön mittakaava on sellainen, että vastaavien ratkaisujen yhdistäminen yhteen luokkaan Wi-Fin ja Bluetoothin kanssa ei olisi täysin oikein. Satelliittitiedonsiirtokanavia voidaan käyttää - käytännössä näin tapahtuu - kun rakennetaan melkein mitä tahansa viestintäinfrastruktuuria edellä luetelluistamme.
Levyjen avulla voidaan järjestää PC-tietokoneiden yhdistäminen verkkoon, liittää ne Internetiin, varmistaa televisio- ja radiolähetysten toimivuus sekä nostaa mobiilipalvelujen valmistettavuutta. Satelliittikanavien tärkein etu on all-inclusiveness. Tiedonsiirto voidaan suorittaa, kun ne on aktivoitu melkein missä tahansa planeetalla - sekä vastaanottaessa - mistä päin maailmaa tahansa. Satelliittiratkaisuilla on myös joitain teknisiä haittoja. Esimerkiksi siirrettäessä tietokonetiedostoja käyttämällä "levyä", vastauksessa voi olla huomattava viive tai "ping" - aika, joka kuluu hetkestä, jolloin tiedosto lähetetään yhdeltä tietokoneelta ja vastaanotetaan toisella.
Tietokoneverkoissa on seuraavat tiedonsiirtotekniikat: Fast Ethernet, IEEE 1394 / USB, Fibre Channel, FDDI, X.25, Frame Relay, ATM, ISDN, ADSL, SONET. Neljä ensimmäistä tiedonsiirtotekniikkaa: Fast Ethernet, IEEE 1394 / USB, Fibre Channel ja FDDI kutsutaan teknologioiksi lähiverkot... Loput luotiin maailmanlaajuisia viestintäkanavia varten. Tarkastellaanpa joitain yleisiä tiedonsiirtotekniikoita - Fast Ethernet, Fibre Channel, FDDI, ISDN.
Nopea Ethernet tai " 100Base-T"On nopea tiedonsiirtotekniikka paikallisissa verkoissa. IEEE 802.3u -standardi määrittelee tätä tekniikkaa käyttävän tiedonsiirron säännöt. Tämä standardi kuvaa OSI-mallin (tietolinkkikerroksen) toisen kerroksen protokollien toimintasäännöt ja tarjoaa mahdollisuuden siirtää tietoja nopeudella 100 Mbit / s.
100Base-T-tekniikka käyttää CSMA/CD-protokollaa median käytönvalvontaprotokollana. 100Base-T perustuu CSMA/CD-menetelmän tarjoamaan skaalautumiseen. Skaalaus tarkoittaa kykyä jatkuvasti kasvattaa tai pienentää verkon kokoa vaikuttamatta merkittävästi sen suorituskykyyn, luotettavuuteen ja hallittavuuteen. 100Base-T-tekniikka käyttää UTP5-kaapelia (luokan 5 suojaamaton kierretty pari).
100Base-T-tekniikalla on seuraavat ominaisuudet.
100Base-T-tekniikan käytön haittoja ovat huomattavasti suuremmat rajoitukset kaapelisegmenttien pituudelle kuin 10Base-T Ethernet-tekniikassa. Verrattuna 10Base-T Ethernetiin, joka sallii verkkojen, joiden halkaisija on enintään 500 m, 100Base-T rajoittaa tämän halkaisijan 205 m. Nykyiset verkot, jotka ylittävät tämän rajan, vaativat lisäreitittimiä.
10Base-T-teknologian lupaus on, että uutta Gigabit Ethernet -tekniikkaa (tunnetaan myös nimellä 1000Base-T tai IEEE 802.3z) kehitetään mukautumaan olemassa oleviin UTP5-kaapelointijärjestelmiin. Tällä tekniikalla tiedonsiirron nopeus verkossa kasvaa 1000 Mbps:iin, mikä on kymmenen kertaa nopeampaa kuin 100Base-T-tekniikalla tapahtuva tiedonsiirto.
Yksi suhteellisen uusista tiedonsiirtotekniikoista on Fibre Channel.
Tekniikka Kuitu kanava perustuu optisen kuidun käyttöön tiedonsiirtovälineenä. Tämän tekniikan yleisin sovellus nykyään on nopeissa tallennusalueverkoissa (SAN). Tällaisia laitteita käytetään korkean suorituskyvyn klusterijärjestelmien rakentamiseen. Fibre Channel -tekniikka luotiin alun perin käyttöliittymäksi, joka mahdollistaa nopean tiedonsiirron kiintolevyjen ja tietokoneen prosessorin välillä. Myöhemmin standardia täydennettiin ja nyt se määrittelee paitsi tiedontallennusjärjestelmien välisen vuorovaikutuksen mekanismit myös klusterijärjestelmän useiden solmujen vuorovaikutustapoja keskenään ja tiedontallennustilojen kanssa.
Fibre Channel -teknologialla on useita etuja muihin medioihin verrattuna, joista tärkein on nopeus. Fibre Channel -teknologia tarjoaa tiedonsiirtonopeudet 100 Mbps. Toinen tärkeä etu on kyky lähettää signaali hyvin pitkiä matkoja. Tiedonvaihto valosignaalilla sähköisen sijaan mahdollistaa tiedon siirtämisen jopa 10-20 km:n etäisyyksille ilman toistimia (käytettäessä yksiaaltokaapelia). Kolmas Fibre Channel -tekniikan etu on täydellinen sietokyky sähkömagneettisia häiriöitä vastaan. Tämä laatu mahdollistaa optisen siirtovälineen aktiivisen käytön myös teollisuustiloissa, joissa on paljon sähkömagneettisia häiriöitä. Neljäs etu on signaalin lähetyksen täydellinen puuttuminen ympäristöön, mikä mahdollistaa Fibre Channelin käytön verkoissa, joissa käsitellyille ja tallennetuille tiedoille on lisätty suojausvaatimuksia.
Fibre Channel -tekniikan suurin haitta on sen hinta: optinen kaapeli kaikilla sen käyttöön liittyvillä liittimillä ja asennustavoilla on huomattavasti kalliimpaa kuin kuparikaapelit.
Nopeiden paikallisten verkkojen järjestämiseen käytetään FDDI:tä (Fiber Distributed Data Interface).
Tekniikka FDDI ei ole tarkoitettu tietokoneiden suoraan kytkemiseen, vaan nopeiden runkoverkon tietoliikennekanavien (runkoverkko) rakentamiseen, jotka yhdistävät useita paikallisverkon segmenttejä. Yksinkertaisin esimerkki tällaisesta rungosta on kaksi palvelinta, jotka on yhdistetty nopealla tiedonsiirtokanavalla, joka perustuu kahteen verkkokorttiin ja kaapeliin. Aivan kuten 100Base-T-tekniikka, FDDI tarjoaa tiedonsiirtonopeudet 100 Mbps.
FDDI-verkko käyttää kahden fyysisen renkaan topologiaa. Lähetetyt signaalit liikkuvat renkaita pitkin vastakkaisiin suuntiin. Toista renkaista kutsutaan ensisijaiseksi ja toista toissijaiseksi. Kun verkko toimii oikein, ensiörengasta käytetään tiedonsiirtoon ja toissijainen toimii vararenkaana.
FDDI-verkossa jokainen verkkolaite (verkkosolmu) toimii toistimena. FDDI tukee neljää erilaista solmua: dual-attached stations (DAS), single-attached stations (SAS), dual-attached concentrator (DAC) ja single-attached concentrator (SAC-single-attached concentrator). DAS ja DAC yhdistävät aina molempiin renkaisiin, kun taas SAS ja SAC muodostavat yhteyden vain ensisijaiseen renkaaseen.
Jos jossain verkon kohdassa tapahtuu kaapelin katkeaminen tai muu häiriö, joka tekee mahdottomaksi tiedonsiirron viereisten verkkosolmujen välillä, DAS- ja DAC-laitteet palauttavat verkon toimivuuden ohjaten signaalin toissijaisen renkaan avulla toimimattoman segmentin ohi.
FDDI käyttää pääsytunnusta median pääsynvalvontaprotokollana ja optista kaapelia siirtovälineenä.
FDDI-tekniikalla on seuraavat edut.
Kahden fyysisen renkaan topologia varmistaa luotettavan tiedonsiirron pitämällä verkon toiminnassa kaapelikatkon sattuessa. FDDI-standardi sisältää verkonhallintatoiminnot. Listattujen etujen lisäksi on olemassa spesifikaatio (CDDI - Copper Distributed Data Interface) verkon rakentamiseen FDDI-tekniikalla kuparista kierrettyä paria käyttäen. Tämä määritys vähentää verkon käyttöönottokustannuksia käyttämällä halvempaa kuparia kuidun sijaan.
FDDI:n suurin haittapuoli on verkon rakentamiskustannukset. Verkkokortit ja optinen kaapeli FDDI:tä varten ovat huomattavasti kalliimpia kuin muut tekniikat, jotka tarjoavat saman tiedonsiirtonopeuden. Optisen kaapelin asennuksen erityispiirteet edellyttävät kaapelin kanssa työskentelevien asiantuntijoiden lisäkoulutusta. Vaikka CDDI-verkkokortit ovat halvempia kuin FDDI-verkkokortit, ne ovat kuitenkin kalliimpia kuin 100Base-T-verkkokortit.
Digitaalinen tiedonsiirtotekniikka puhelinlinjoja käyttäen Integrated Services Digital Network (ISDN) tarjoaa mahdollisuuden vaihtaa tietoja digitaalisen signaalinsiirron muodossa digitaalisten puhelinlinjojen kautta. Tämä data voi olla yhdistelmä videota, ääntä ja muuta dataa. ISDN:llä on useita teknisiä ratkaisuja, jotka tarjoavat asiakkaalle vaaditun viestintäkanavan suorituskyvyn. Yksityishenkilöille ja pienille toimistoille tarjotaan pääasiassa Basic Rate Interface (BRI) -linjoja. Suurille yrityksille tarjotaan Primary Rate Interface - PRI-linjat. BRI käyttää kahta 64 kbps siirtotielinkkiä (B) tiedon vastaanottamiseen ja lähettämiseen ja yhtä ohjauskanavaa (delta - D) yhteyden muodostamiseen ja ylläpitämiseen. PRI on kokoelma useita digitaalisia linjoja, joita käytetään rinnakkain tiedon vastaanottamiseen ja lähettämiseen. Tällaiset rivijoukot saivat symbolit T1 ja E1. Yhdysvalloissa standardi on Tl-linjojen käyttö. T1 koostuu 23 B-kanavasta ja yhdestä D-kanavasta, joiden kokonaiskaistanleveys on 1,544 Mbps.
E1-linjat ovat käytössä Euroopassa. E1 koostuu 30 B-kanavasta ja yhdestä D-kanavasta, joiden kokonaiskaistanleveys on 2,048 Mbps.
ISDN vaatii erikoislaitteita, mukaan lukien digitaaliset puhelinlinjat ja verkon päätelaitteet (NT-1). NT-1 muuntaa tulosignaalin digitaaliseksi, jakaa sen tasaisesti siirtokanaville ja suorittaa diagnostisen analyysin koko datalinjan tilasta. NT-1 on myös yhteyspiste erilaisten laitteiden digitaaliseen verkkoon: puhelimiin, tietokoneisiin jne. Myös NT-1 voi toimia muuntimena sellaisten laitteiden kytkemiseen, jotka eivät itsenäisesti tue ISDN:ää.
ISDN:n edut ovat seuraavat.
ISDN:n haittana on sen hidas laajeneminen, joka johtuu tarpeesta muuttaa olemassa olevaa puhelinverkkoinfrastruktuuria, mikä väistämättä aiheuttaa merkittäviä kustannuksia.
Lähes jokaisella nykyaikaisella yrityksellä on tarve parantaa verkkojen ja tietojärjestelmäteknologian tehokkuutta. Yksi edellytyksistä tälle on sujuva tiedonsiirto palvelimien, tietovarastojen, sovellusten ja käyttäjien välillä. Se on tapa siirtää tietoja tietojärjestelmä siitä tulee usein suorituskyvyn pullonkaula, mikä tekee tyhjäksi kaikki nykyaikaisten palvelimien ja tallennusjärjestelmien edut. Kehittäjät ja järjestelmänvalvojat yrittävät poistaa ilmeisimpiä pullonkauloja, vaikka he tietävät, että pullonkaula poistuttuaan yhdestä järjestelmän osasta se syntyy toisessa.
Vuosien mittaan pullonkauloja on syntynyt pääasiassa palvelimissa, mutta palvelimet ovat kehittyneet teknologisesti ja toiminnallisesti, ja ne ovat alkaneet siirtyä verkkojen ja verkkotallennusjärjestelmien välillä. Viime aikoina on syntynyt erittäin suuria tallennustiloja, mikä tuo pullonkauloja takaisin verkkoon. Tiedon kasvu ja keskittäminen sekä seuraavan sukupolven sovellusten kaistanleveysvaatimukset kuluttavat usein kaiken käytettävissä olevan kaistanleveyden.
Kun tietopalvelupäällikkö kohtaa tehtävän luoda uusi tai laajentaa olemassa olevaa tietojenkäsittelyjärjestelmää, yksi hänelle tärkeimmistä kysymyksistä on tiedonsiirtotekniikan valinta. Tämä ongelma ei sisällä vain verkkotekniikan valintaa, vaan myös erilaisten oheislaitteiden yhdistämisprotokollaa. Suosituimmat tallennusalueverkkoratkaisut (SAN) ovat Fibre Channel, Ethernet ja InfiniBand.
Nykyään Ethernet-tekniikka on johtava korkean suorituskyvyn lähiverkkojen alalla. Yritykset kaikkialla maailmassa investoivat Ethernet-kaapelointiin ja -laitteisiin sekä henkilöstön koulutukseen. Tämän tekniikan laaja käyttöönotto pitää hinnat alhaisina markkinoilla, ja jokaisen uuden sukupolven verkkojen käyttöönoton kustannuksilla on taipumus laskea. Yhä kasvava liikenne nykypäivän verkoissa pakottaa operaattorit, järjestelmänvalvojat ja yritysten verkkoarkkitehdit etsimään nopeampia verkkotekniikoita kaistanleveyden pullonkaulojen korjaamiseksi. 10 Gigabit Ethernetin lisääminen Ethernet-perheeseen mahdollistaa uusien, vaativien sovellusten tuen lähiverkoissa.
Yli neljännesvuosisata sitten esitelty Ethernet-tekniikka dominoi pian lähiverkkoja. Asennuksen ja ylläpidon yksinkertaisuuden, luotettavuuden ja alhaisten toteutuskustannusten ansiosta sen suosio on kasvanut niin paljon, että nykyään voidaan turvallisesti sanoa, että lähes kaikki Internetin liikenne alkaa ja päättyy Ethernet-verkoissa. Kesäkuussa 2002 hyväksytty IEEE 802.3ae 10-gigabit Ethernet -standardi merkitsee käännekohtaa tämän tekniikan kehityksessä. Käyttöönoton myötä Ethernet laajenee kattamaan metropolitan (MAN) ja laajan alueen (WAN) verkot.
Alan analyytikot sanovat, että monet markkinatekijät ohjaavat 10 gigabitin Ethernetin etusijalle. Verkkoteknologioiden kehittämisessä on jo perinteiseksi muodostunut kehitysyhtiöiden yhteenliittymä, jonka päätehtävänä on uusien verkkojen edistäminen. 10 Gigabit Ethernet ei ole poikkeus. Tämän tekniikan alkuperä oli 10 Gigabit Ethernet Alliance (10 GEA), johon kuuluivat alan jättiläiset kuten 3Com, Cisco, Nortel, Intel, Sun ja monet muut (yli sata) yritystä. Kun Fast Ethernetin tai Gigabit Ethernetin aikaisemmissa versioissa kehittäjät lainasivat tiettyjä elementtejä muista teknologioista, uuden standardin spesifikaatiot luotiin käytännössä tyhjästä. Lisäksi 10 Gigabit Ethernet -projekti keskittyi suuriin liikenne- ja runkoverkkoihin, esimerkiksi koko kaupungin laajuisesti, kun taas Gigabit Ethernetkin kehitettiin yksinomaan paikallisiin verkkoihin.
10 Gigabit Ethernet -standardi mahdollistaa tietovirtojen siirtämisen jopa 10 Gbps nopeudella yksi- ja monimuotoisen optisen kaapelin kautta. Lähetysvälineestä riippuen etäisyys voi olla 65 m - 40 km. Uuden standardin piti täyttää seuraavat tekniset perusvaatimukset:
* XG tarkoittaa tässä 10 Gigabit ja MII Media Independent Interface.
Muista, että 10/100 Ethernet-standardi määrittelee kaksi tilaa: half duplex ja full duplex. Klassisessa versiossa Half-duplex mahdollistaa jaetun siirtovälineen ja CSMA-/CD-protokollan (Carrier-Sense Multiple Access / Collision Detection) käytön. Tämän tilan tärkeimmät haitat ovat tehokkuuden menetys samanaikaisesti toimivien asemien lukumäärän lisääntyessä ja etäisyysrajoitukset, jotka liittyvät paketin minimipituuteen (64 tavua). Gigabit Ethernet käyttää kantoaallon laajennustekniikkaa pitääkseen paketin pituuden minimissä, mikä laajentaa sen 512 tavuun. Koska 10 Gigabit Ethernet on keskittynyt point-to-point-runkoverkkoihin, half-duplex ei ole osa spesifikaatiota. Siksi tässä tapauksessa kanavan pituutta rajoittavat vain lähetys-/vastaanottolaitteiden käyttämän fyysisen välineen ominaisuudet, signaaliteho ja modulaatiomenetelmät. Tarvittava topologia voidaan saada aikaan esimerkiksi kytkimien avulla. Full duplex -lähetys mahdollistaa myös 64 tavun vähimmäispurskekoon ylläpitämisen ilman kantoaallon laajennustekniikoita.
Avointen järjestelmien yhteenliittämisen (OSI) vertailumallin mukaisesti verkkoteknologian määrittelee kaksi alempaa kerrosta: fyysinen (Layer 1, Physical) ja kanava (Layer 2, Data Link). Tässä mallissa fyysisten laitteiden Ethernet (PHY) kerros vastaa kerrosta 1 ja median pääsynhallinnan kerrosta (MAC) - kerrosta 2. Kukin näistä kerroksista voi vuorostaan sisältää useita, riippuen käytettävästä tekniikasta. alikerrokset.
Media Access Control (MAC) -kerros tarjoaa loogisen yhteyden vertaistyöasemien MAC-asiakkaiden välillä. Sen päätehtävät ovat vertaisyhteyden alustaminen, hallinta ja ylläpito. On selvää, että normaali tiedonsiirtonopeus MAC-kerroksesta PHY:hen 10 Gigabit Ethernetissä on 10 Gbps. WAN PHY -kerroksen on kuitenkin siirrettävä tietoja hieman hitaammin SONET OC-192 -verkkojen mukautumiseksi. Tämä saavutetaan käyttämällä mekanismia kehysten välisen intervallin dynaamiseksi mukauttamiseksi, mikä mahdollistaa sen lisäämisen ennalta määrätyllä ajanjaksolla.
Reconciliation-alikerros (kuva 1) on rajapinta MAC-kerroksen sarjatietovirran ja XGMII-alikerroksen rinnakkaisvirran välillä. Se kartoittaa MAC-kerroksen dataoktetit rinnakkaisiin XGMII-polkuihin. XGMII on 10 gigabitin ympäristöriippumaton käyttöliittymä. Sen päätehtävänä on tarjota yksinkertainen ja helposti toteutettavissa oleva rajapinta linkin ja fyysisen kerroksen välille. Se eristää linkkikerroksen fyysisen ominaispiirteistä ja mahdollistaa siten entisen työskennellä yhdellä loogisella tasolla jälkimmäisen eri toteutusten kanssa. XGMII koostuu kahdesta itsenäisestä lähetys- ja vastaanottokanavasta, joista kukin kuljettaa 32 bittiä dataa neljällä 8-bittisellä polulla.
| Riisi. 1. 10 Gigabit Ethernetin kerrokset. |
Protokollapinon seuraava osa liittyy 10 Gigabit Ethernetin fyysiseen kerrokseen. Ethernet-arkkitehtuuri jakaa fyysisen kerroksen kolmeen alikerrokseen. Physical Coding Sublayer (PCS) koodaa / purkaa linkkikerroksesta tulevan ja siihen tulevan datavirran. Physical Media Attachment (PMA) -alikerros on rinnakkais-sarjamuunnin (eteenpäin ja taaksepäin). Se suorittaa koodiryhmän muuntamisen bittivirraksi sarjamuotoista bittilähetystä ja käänteistä muuntamista varten. Sama alikerros tarjoaa lähetys-/vastaanottosynkronoinnin. Physical Media Dependent (PMD) -alikerros vastaa signaloinnista tietyssä fyysisessä välineessä. Tämän alitason tyypillisiä toimintoja ovat signaalin muokkaus ja vahvistus, modulointi. Erilaiset PMD:t tukevat erilaisia fyysisiä tietovälineitä. Media Dependent Interface (MDI) puolestaan määrittää liitintyypit eri fyysisille media- ja PMD-laitteille.
10 gigabitin Ethernet-teknologia tarjoaa vaihtoehtoihin verrattuna alhaiset käyttökustannukset, mukaan lukien hankinta- ja ylläpitokustannukset, koska asiakkaiden olemassa oleva Ethernet-infrastruktuuri on helposti yhteentoimiva sen kanssa. Lisäksi 10 Gigabit Ethernet houkuttelee järjestelmänvalvojia, joilla on tuttu hallintaorganisaatio ja kyky hyödyntää saatuja kokemuksia, kun se hyödyntää prosesseja, protokollia ja ohjausta, jotka on jo otettu käyttöön olemassa olevassa infrastruktuurissa. On syytä muistaa, että tämä standardi tarjoaa joustavuutta palvelimien, kytkimien ja reitittimien välisten yhteyksien suunnittelussa. Ethernet-teknologia tarjoaa siis kolme pääetua:
Lisäksi se on yksinkertaisempi kuin jotkut muut tekniikat, koska sen avulla voit linkittää eri paikoissa olevia verkkoja osaksi yhtä verkkoa. Ethernetin kaistanleveys on skaalattavissa 1 Gbps:n ja 10 Gbps:n välein verkon kapasiteetin hyödyntämiseksi paremmin. Lopuksi Ethernet-laitteet ovat yleensä kustannustehokkaampia kuin perinteiset tietoliikennelaitteet.
Havainnollistaaksemme tekniikan ominaisuuksia, annamme yhden esimerkin. Japanin tietovarastoprojektissa (http://data-reservoir.adm.su-tokyo.ac.jp) työskentelevä tiedemiesryhmä siirsi tietoja Tokiosta Geneveen Elementary Physics Research Centeriin käyttämällä 10 gigabitin Ethernet-verkkoa. hiukkaset CERN. Tietolinja ylitti 17 aikavyöhykettä ja oli 11 495 mailia (18 495 km) pitkä. 10 gigabitin Ethernet-linja yhdisti tietokoneita Tokiossa ja Genevessä osana samaa lähiverkkoa. Verkossa käytettiin Cisco Systemsin, Foundry Networksin ja Nortel Networksin optisia laitteita ja Ethernet-kytkimiä.
Viime vuosina Ethernet on yleistynyt myös teleoperaattoreiden keskuudessa - kaupungin sisällä olevien kohteiden yhdistämiseen. Ethernet voi kuitenkin ulottua vielä pidemmälle kattaen kokonaisia maanosia.
Fibre Channel -teknologian avulla on mahdollista muuttaa perusteellisesti minkä tahansa suuren organisaation tietokoneverkon arkkitehtuuria. Tosiasia on, että se soveltuu hyvin keskitetyn SAN-tiedontallennusjärjestelmän toteuttamiseen, jossa levy- ja nauha-asemat sijaitsevat omassa erillisessä verkossaan myös maantieteellisesti melko kaukana yrityksen pääpalvelimista. Fibre Channel on sarjayhteysstandardi, joka on suunniteltu nopeaan tiedonsiirtoon palvelimien, tallennustilan, työasemien sekä keskittimien ja kytkimien välillä. Huomaa, että tämä liitäntä on lähes universaali; sitä ei käytetä vain yksittäisten asemien ja tietomuistien yhdistämiseen.
Kun ensimmäiset verkot ilmestyivät, suunniteltu yhdistämään tietokoneita Työskennellä yhdessä, osoittautui käteväksi ja tehokkaaksi tuoda resurssit lähemmäs työryhmiä. Näin ollen verkon kuormituksen minimoimiseksi tallennusvälineet jaettiin tasaisesti useiden palvelimien ja työasemien kesken. Verkossa on samanaikaisesti kaksi tiedonsiirtokanavaa: itse verkko, jonka kautta asiakkaiden ja palvelimien välinen vaihto tapahtuu, ja kanava, jonka kautta tietoja vaihdetaan tietokoneen järjestelmäväylän ja tallennuslaitteen välillä. Tämä voi olla linkki ohjaimen ja kiintolevyn välillä tai RAID-ohjaimen ja ulkoisen levyryhmän välillä.
Tämä kanavien erottelu johtuu suurelta osin tiedonsiirron erilaisista vaatimuksista. Verkossa ensisijassa on tarvittavan tiedon toimittaminen yhdelle asiakkaalle monista mahdollisista, joita varten on tarpeen luoda tietyt ja erittäin monimutkaiset osoitemekanismit. Lisäksi verkkokanava olettaa merkittäviä etäisyyksiä, joten tässä tiedonsiirtoon suositellaan sarjaliitäntää. Mutta tallennuskanava suorittaa erittäin yksinkertaisen tehtävän ja tarjoaa mahdollisuuden vaihtaa aiemmin tunnetun tallennuslaitteen kanssa. Ainoa asia, mitä häneltä vaaditaan, on tehdä se mahdollisimman nopeasti. Etäisyydet ovat täällä yleensä lyhyitä.
Nykypäivän verkot kohtaavat kuitenkin yhä enemmän datan käsittelyn haasteita. Nopeat multimediakuvaussovellukset vaativat paljon suurempia I/O-nopeuksia kuin koskaan ennen. Organisaatiot joutuvat tallentamaan yhä enemmän tietoja verkkoon, mikä vaatii enemmän ulkoista tallennuskapasiteettia. Valtavien tietomäärien vakuutuskopiointi edellyttää toissijaisten tallennuslaitteiden erottamista yhä kauempana käsittelypalvelimista. Joissakin tapauksissa käy ilmi, että palvelin- ja tallennusresurssien yhdistäminen yhdeksi palvelinkeskuksen pooliksi Fibre Channelia käyttämällä on paljon tehokkaampaa kuin tavallisen Ethernet- ja SCSI-sarjan käyttäminen.
ANSI-instituutti rekisteröi työryhmän kehittämään menetelmää nopeaan tiedonvaihtoon supertietokoneiden, työasemien, PC:iden, tallennuslaitteiden ja näyttölaitteiden välillä jo vuonna 1988. Ja vuonna 1992 kolme suurinta tietokoneyritystä - IBM (http:/ /www.ibm.com ), Sun Microsystems (http://www.sun.com) ja HP (http://www.hp.com) muodostivat Fibre Channel Systems Initiativen (FSCI), jonka tehtävänä oli kehittää menetelmä nopeaan digitaalinen tiedonsiirto... Ryhmä on kehittänyt useita alustavia eritelmiä - profiileja. Koska kuituoptisista kaapeleista piti tulla fyysinen tiedonvaihdon väline, tekniikan nimessä esiintyi sana kuitu. Muutamaa vuotta myöhemmin kuparilankojen käyttömahdollisuus lisättiin kuitenkin vastaaviin suosituksiin. Sitten ISO-komitea (International Standard Organisation) ehdotti kuidun englanninkielisen kirjoitusasun korvaamista ranskalaisella kuidulla, jotta jollakin tavalla voitaisiin vähentää yhteyttä kuituoptiseen ympäristöön, säilyttäen samalla lähes alkuperäinen kirjoitusasu. Kun profiilien esityöt valmistuivat, jatkotyö uuden teknologian tukemiseksi ja kehittämiseksi siirtyi Fibre Channel Associationille (FCA), josta tuli ANSI-komitean organisatorinen jäsen. FCA:n lisäksi perustettiin itsenäinen työryhmä FCLC (Fibre Channel Loop Community), joka alkoi edistää yhtä Fibre Channel -teknologian vaihtoehdoista - FC-AL (Fibre Channel Arbitrated Loop). Tällä hetkellä FCIA (Fibre Channel Industry Association, http://www.fibrechannel.org) on ottanut vastuulleen kaiken koordinointityön Fibre Channel -teknologian edistämiseksi. Vuonna 1994 ANSI T11 -komitea hyväksyi FC-PH (physical connection and data transfer protocol) -standardin ja sai tunnuksen X3.203-1994.
Fibre Channel -tekniikalla on useita etuja, jotka tekevät siitä kätevän standardin tietokoneryhmien välisessä kommunikaatiossa sekä käytettäessä liitäntää lähiverkkojen massamuistilaitteisiin ja valittaessa pääsyä suuralueverkkoihin. Yksi tämän tekniikan tärkeimmistä eduista on sen korkea tiedonsiirtonopeus.
FC-AL on vain yksi kolmesta mahdollisesta kuitukanavatopologiasta, joita käytetään erityisesti tallennustilassa. Lisäksi kytkimien ja keskittimien pohjalta rakennettu point-to-point topologia ja tähtitopologia ovat mahdollisia. Monia solmuja yhdistävien kytkimien varaan rakennettua verkkoa (kuva 2) kutsutaan Fibre Channel -terminologiassa kankaaksi.
 |
Riisi. 2. Fibre Channeliin perustuva tehdas. |
FC-AL-silmukkaan voidaan liittää jopa 126 hot-swap-laitetta. Koaksiaalikaapelia käytettäessä niiden välinen etäisyys voi olla 30 m, kuituoptisella kaapelilla se kasvaa 10 km:iin. Tekniikka perustuu tekniikkaan, jossa dataa siirretään yksinkertaiseen lähetinpuskurista vastaanotinpuskuriin täysin tämän ja vain tämän toiminnon hallinnassa. FC-AL:lle on täysin yhdentekevää, kuinka yksittäiset protokollat käsittelevät dataa ennen puskuriin sijoittamista ja sen jälkeen, joten lähetettävän datan tyypillä (komennot, paketit tai kehykset) ei ole merkitystä.
Fibre Channel -arkkitehtuurimalli kuvaa yksityiskohtaisesti yksittäisten solmujen väliset yhteysparametrit ja kommunikaatioprotokollat. Tämä malli voidaan esittää viideksi toiminnalliseksi kerrokseksi, jotka määrittelevät fyysisen rajapinnan, siirtoprotokollan, signalointiprotokollan, yleiset menettelyt ja näyttöprotokollan. Numerointi etenee alimmasta laitteistotasosta FC-0, joka vastaa fyysisen yhteyden parametreista, ylimpään ohjelmistoon FC-4, joka on vuorovaikutuksessa ylemmän tason sovellusten kanssa. Näyttöprotokolla tarjoaa yhteyden I/O-liitäntöjen (SCSI, IPI, HIPPI, ESCON) ja verkkoprotokollien (802.2, IP) kanssa. Tässä tapauksessa kaikkia tuettuja protokollia voidaan käyttää samanaikaisesti. Esimerkiksi IP- ja SCSI-protokollien kanssa toimiva FC-AL-rajapinta soveltuu sekä järjestelmien väliseen että järjestelmän väliseen vaihtoon. Tämä eliminoi ylimääräisten I/O-ohjaimien tarpeen, mikä vähentää merkittävästi kaapeloinnin monimutkaisuutta ja tietysti kokonaiskustannuksia.
Koska Fibre Channel on matalan tason protokolla, joka ei sisällä I/O-komentoja, viestintä ulkoisten laitteiden ja tietokoneiden kanssa tapahtuu ylemmän tason protokollilla, kuten SCSI ja IP, joille FC-PH toimii siirtona. Verkko- ja I/O-protokollat (kuten SCSI-komennot) muunnetaan FC-PH-kehyksiksi ja toimitetaan määränpäähän. Mitä tahansa laitetta (tietokonetta, palvelinta, tulostinta, tallennustilaa), joka voi kommunikoida Fibre Channel -tekniikan avulla, kutsutaan solmuportiksi tai yksinkertaisesti solmuksi. Siten Fibre Channelin päätarkoitus on kyky manipuloida korkean tason protokollia käyttämällä erilaisia siirtovälineitä ja olemassa olevia kaapelointijärjestelmiä.
Korkea vaihdon luotettavuus käytettäessä Fibre Channelia johtuu levylaitteiden kaksiporttisesta arkkitehtuurista, lähetetyn tiedon syklisestä ohjauksesta ja hot-swap-laitteista. Protokolla tukee lähes kaikkia nykyään käytössä olevia kaapelijärjestelmiä. Yleisimmät ovat kuitenkin kaksi kantoaaltoa - optiikka ja kierretty pari. Optisia linkkejä käytetään yhdistämään laitteiden välillä Fibre Channel -verkossa, kun taas kierrettyjä parikaapeleita käytetään laitteen yksittäisten komponenttien (esimerkiksi levyalijärjestelmän levyjen) yhdistämiseen.
Standardi tarjoaa useita kaistanleveyksiä ja tarjoaa vaihtokurssin 1, 2 tai 4 Gb / s. Kun otetaan huomioon, että laitteiden yhdistämiseen käytetään kahta optista kaapelia, joista jokainen toimii samaan suuntaan tasapainoisella luku-kirjoitustoimintosarjalla, tiedonvaihtonopeus kaksinkertaistuu. Toisin sanoen Fibre Channel toimii full duplex -tilassa. Megatavuina mitattuna Fibre Channelin nimellisnopeus on 100, 200 ja 400 MB / s. Todellisuudessa, kun luku-kirjoitustoimintojen suhde on 50%, käyttöliittymän nopeus saavuttaa 200, 400 ja 800 MB / s. Tällä hetkellä 2 Gbps Fibre Channel -ratkaisut ovat suosituimpia, koska ne tarjoavat parhaan hinta/suorituskykysuhteen.
Huomaa, että Fibre Channel -laitteet voidaan jakaa karkeasti neljään pääluokkaan: sovittimet, keskittimet, kytkimet ja reitittimet, ja jälkimmäisiä ei vielä käytetä laajasti.
Fibre Channel -ratkaisut on tyypillisesti suunniteltu organisaatioille, joiden on ylläpidettävä suuria tietomääriä verkossa, nopeutettava ensisijaista ja toissijaista tallennustilaa dataintensiivisille verkoille ja poistettava tallennustila palvelimilta paljon enemmän kuin SCSI-standardin sallimissa rajoissa. Tyypillisiä Fibre Channel -ratkaisujen sovelluksia ovat tietokannat ja tietopankit, suuriin tietomääriin perustuvat analyysi- ja päätöksentekojärjestelmät, multimediatiedon tallennus ja käsittely televisioon, elokuvastudioihin sekä järjestelmät, joissa levyjen on oltava etäällä palvelimista. .
Fibre Channel mahdollistaa kaikkien tietovirtojen erottamisen yrityksen palvelimien, tiedon arkistoinnin jne. välillä käyttäjän lähiverkosta. Tässä vaihtoehdossa konfigurointimahdollisuudet ovat valtavat - mikä tahansa palvelin voi käyttää mitä tahansa järjestelmänvalvojan sallimaa levyresurssia; on mahdollista käyttää samaa levyä usealle laitteelle samanaikaisesti ja erittäin suurella nopeudella. Tässä versiossa tietojen arkistointi on myös helppo ja läpinäkyvä tehtävä. Voit milloin tahansa luoda klusterin ja vapauttaa sille resursseja missä tahansa Fibre Channel -tallennusjärjestelmässä. Skaalaus on myös melko selkeää ja ymmärrettävää - riippuen siitä, mitä ominaisuuksia puuttuu, voit lisätä joko palvelimen (joka ostetaan pelkästään sen laskentaominaisuuksien perusteella) tai uusi järjestelmä varastointi.
Yksi tärkeimmistä ja tarvittavat ominaisuudet Kuitukanava on kyky segmentoida tai, kuten sanotaan, kaavoittaa järjestelmä. Vyöhykkeet ovat samankaltaisia kuin paikallisverkon virtuaalisia lähiverkkoja – eri vyöhykkeillä olevat laitteet eivät "näe" toisiaan. Vyöhykejako on mahdollista joko Switched Fabricin tai WWN:n (World Wide Name) kautta. WWN-osoite on samanlainen kuin Ethernet-verkkojen MAC-osoite, jokaisella FC-ohjaimella on oma ainutlaatuinen WWN-osoite, jonka valmistaja on määrittänyt, ja mikä tahansa oikea tallennusjärjestelmä mahdollistaa niiden ohjainten tai matriisiporttien osoitteen syöttämisen, jotka tämä laite käyttää. kanssa on lupa työskennellä. Vyöhykejako on ensisijaisesti tarkoitettu parantamaan SAN-verkkojen turvallisuutta ja suorituskykyä. Toisin kuin tavallisessa verkossa, tietylle vyöhykkeelle suljettuun laitteeseen on mahdotonta päästä ulkomaailmasta.
FICON-tekniikkaaFICON (FIber COnnection) -tekniikka tarjoaa parannetun suorituskyvyn, parannetun toiminnallisuuden ja pitkän matkan viestinnän. Tiedonsiirtoprotokollana se perustuu ANSI Fibre Channel (FC-SB-2) -standardiin. IBM:n ensimmäinen yleiskäyttöinen standardi keskustietokoneiden ja ulkoisten laitteiden (kuten levyjen, tulostimien ja nauha-asemien) väliseen tietoliikenteeseen perustui rinnakkaisiin liitäntöihin, jotka eivät eronneet kovinkaan paljon monisäikeisistä kaapeleista ja moninapaisista liittimistä, joita käytettiin noina vuosina yhdistämiseen. pöytätulostimet tietokoneisiin.... Useita rinnakkaisia johtoja käytettiin kuljettamaan enemmän dataa "kerrallaan" (rinnakkain); keskuskoneissa sitä kutsuttiin väyläksi ja tunnisteeksi. Fyysisesti ylisuuret liittimet ja kaapelit olivat ainoa tapa kommunikoida, kunnes ne tulivat markkinoille 1990-luvulla. ESCON-tekniikkaa. Se oli pohjimmiltaan erilainen tekniikka: ensimmäistä kertaa kuparin sijasta käytettiin optista kuitua ja dataa ei siirretty rinnakkain, vaan sarjassa. Ymmärrettiin hyvin, että ESCON oli paljon parempi ja huomattavasti nopeampi, ainakin paperilla, mutta ennen tekniikan yleistä käyttöönottoa ostajien vakuuttaminen vaati paljon testausta ja vaivaa. ESCON-teknologian uskotaan syntyneen pysähtyneiden markkinoiden aikana; Lisäksi tätä standardia tukevat laitteet esiteltiin huomattavalla viiveellä, joten tekniikka sai viileän vastaanoton ja sen laajaan käyttöön ottaminen kesti lähes neljä vuotta. FICONin kanssa historia on suurelta osin toistanut itseään. IBM esitteli tämän tekniikan ensimmäistä kertaa S / 390 -palvelimilla vuonna 1997. Monet analyytikot ymmärsivät heti, että tämä on monella tapaa teknisesti edistyneempi ratkaisu. Useiden vuosien ajan FICONia on kuitenkin käytetty lähes yksinomaan nauha-asemien (huomattavasti parannettu ratkaisu varmuuskopiointi- ja palautustarkoituksiin) ja tulostimien liittämiseen. Vasta vuonna 2001 IBM vihdoin varusti FICONin Enterprise Storage Serverillään, koodinimeltään Shark. Tapahtuma osui jälleen samaan aikaan vakavan talouden taantuman kanssa, kun uusien teknologioiden käyttöönotto yrityksissä hidastui. Kirjaimellisesti vuotta myöhemmin ilmaantui joukko olosuhteita, jotka vaikuttivat FICONin nopeutettuun käyttöönottoon. Tällä kertaa kuidun käsite ei ollut enää uusi, ja tallennusalueverkkoteknologiat (SAN) olivat laajalle levinneitä keskustietokoneiden maailmassa ja sen ulkopuolella. Tallennuslaitteiden markkinat jatkavat tasaista kasvuaan. Nykyiset laitteet nimeltä directors, jotka alun perin suunniteltiin tukemaan ESCONia, tukevat nyt Fibre Channelia ja ottavat käyttöön näihin laitteisiin perustuvia FICON-ratkaisuja. Kehittäjien mukaan FICON tarjoaa huomattavasti enemmän toimintoja kuin Fibre Channel. |
InfiniBand-arkkitehtuuri määrittelee yhteisen standardin viestintä-, verkko- ja tallennus-I/O-toimintojen käsittelylle. Tämä uusi standardi johti InfiniBand Trade Associationin (IBTA, http://www.infinibandta.org) perustamiseen. Yksinkertaisesti sanottuna InfiniBand on seuraavan sukupolven I/O-arkkitehtuuristandardi, joka yhdistää tietokeskuspalvelimia, tallennusjärjestelmiä ja verkkolaitteita verkotettuna.
InfiniBand suunniteltiin avoimeksi ratkaisuksi, joka voisi korvata kaikki muut verkkoteknologiat monilla eri aloilla. Tämä koski myös yleisiä LAN-tekniikoita (kaiken tyyppiset Ethernet- ja tallennusverkot, erityisesti Fibre Channel) ja erikoistuneita klusteriverkkoja (Myrinet, SCI jne.) ja jopa I/O-laitteiden liittämistä PC:hen mahdollisena korvaavana PCI:nä. väylät ja I / O-kanavat, kuten SCSI. Lisäksi InfiniBand-infrastruktuuri voisi toimia yhteenliittämisenä yhtenäinen järjestelmä fragmentteja eri tekniikoilla. InfiniBandin etu erikoistuneisiin, suorituskykyisiin klusterisuuntautuneisiin verkkoteknologioihin verrattuna on sen monipuolisuus. Esimerkiksi Oracle Corporation tukee InfiniBandia klusteriratkaisuissaan. Vuosi sitten HP ja Oracle asettivat TPC-H-suorituskykyennätyksen (1 Tt:n tietokantoihin) ProLiant DL585 -pohjaisessa InfiniBand-klusterissa, joka käyttää Oracle 10g:tä Linuxissa. Kesällä 2005 IBM saavutti ennätyskorkeuden TPC-H:lle (3 Tt:n tietokannat) DB2- ja SuSE Linux Enterprise Server 9 -ympäristössä xSeries 346 -pohjaisessa InfiniBand-klusterissa. Samaan aikaan saavutettu tapahtumakohtainen kustannus oli lähes puolet lähimmiltä kilpailijoilta.
InfiniBand siirtää I/O-liikennettä palvelinprosessoreista oheislaitteisiin ja muihin prosessoreihin tai palvelimiin kaikkialla yrityksessä käyttämällä tekniikkaa, jota kutsutaan kytketyksi verkoksi tai kangasverkoksi. Fyysisenä kanavana käytetään erityistä kaapelia (linkki), joka tarjoaa 2,5 Gbps:n tiedonsiirtonopeuden molempiin suuntiin (InfiniBand 1x). Arkkitehtuuri on organisoitu monitasoiseksi, jossa on neljä laitteistokerrosta ja ylempiä kerroksia toteutettu ohjelmistoissa. Jokaisessa fyysisessä kanavassa voit järjestää monia virtuaalikanavia määrittämällä niille erilaiset prioriteetit. Nopeuden lisäämiseksi InfiniBandista on 4x- ja 12x-versiot, jotka käyttävät vastaavasti 16 ja 48 johtoa, ja niiden tiedonsiirtonopeudet ovat 10 Gb / s (InfiniBand 4x) ja 30 Gb / s (InfiniBand 12x).
InfiniBand-arkkitehtuuriin perustuvat ratkaisut ovat kysyttyjä neljällä päämarkkina-alueella: yritysten datakeskukset (mukaan lukien tietovarastot), tehokkaat tietokoneklusterit, sulautetut sovellukset ja viestintä. InfiniBand-teknologia mahdollistaa valmiiden palvelinten klusteroinnin, joka tarjoaa datakeskuksen suorituskyvyn, skaalautuvuuden ja joustavuuden – ominaisuuksia, joita yleensä löytyy vain miljoonien dollarien arvoisista huippuluokan alustoista. Lisäksi InfiniBand-tallennus voidaan yhdistää palvelinklustereihin, jolloin kaikki tallennusresurssit voidaan linkittää suoraan laskentaresursseihin. Suorituskykyiset klusterimarkkinat etsivät aggressiivisesti uusia tapoja laajentaa laskentaominaisuuksia ja voivat siksi hyötyä suuresti halpojen InfiniBand-tuotteiden korkeasta suorituskyvystä, alhaisesta latenssista ja erinomaisesta skaalautumisesta. Sulautetut sovellukset, kuten sotilasjärjestelmät, reaaliaikaiset järjestelmät, videon suoratoisto ja muut, hyötyvät suuresti InfiniBand-yhteyksien luotettavuudesta ja joustavuudesta. Lisäksi viestintämarkkinat vaativat jatkuvasti lisää kaistanleveyttä, joka saavutetaan 10Gbps ja 30Gbps InfiniBand-yhteyksillä.
InfiniBand-protokollan fyysisellä kerroksella määritellään sähköiset ja mekaaniset ominaisuudet, mukaan lukien kuitu- ja kuparikaapelit, liittimet, parametrit, jotka määrittävät hot swapin ominaisuudet. Linkkien tasolla määritellään lähetettävien pakettien parametrit, pisteestä pisteeseen yhdistävät toiminnot ja kytkentäominaisuudet paikallisessa aliverkossa. Verkkokerros määrittää säännöt pakettien reitittämiselle aliverkkojen välillä; aliverkon sisällä tätä kerrosta ei vaadita. Kuljetuskerros tarjoaa pakettien kokoamisen viestiksi, kanavamultipleksoinnin ja kuljetuspalvelut.
Pannaan merkille joitain InfiniBand-arkkitehtuurin tärkeimpiä ominaisuuksia. I / O ja klusterointi käyttävät yhtä InfiniBand-korttia palvelimessa, mikä eliminoi erillisten tietoliikenne- ja tallennuskorttien tarpeen (tyypillisessä palvelimessa on kuitenkin suositeltavaa asentaa kaksi näistä korteista, jotka on määritetty redundanssiin). Vain yksi yhteys InfiniBand-kytkimeen riittää jokaiselle palvelimelle, IP-verkolle tai SAN-järjestelmälle (redundanssi vähenee yhteyden yksinkertaiseen kopioimiseen toiseen kytkimeen). Lopuksi InfiniBand-arkkitehtuuri käsittelee palvelimen liitettävyyden ja kaistanleveyden rajoituksia ja tarjoaa silti tarvittavan kaistanleveyden ja liitettävyyden ulkoisille tallennusjärjestelmille.
InfiniBand-arkkitehtuuri koostuu seuraavista kolmesta pääkomponentista (kuva 3). HCA (Host Channel Adapter) asennetaan palvelimeen tai työasemaan, joka toimii isäntänä (isäntänä). Se toimii rajapintana muistiohjaimen ja ulkomaailman välillä ja yhdistää isäntäkoneet InfiniBand-tekniikkaan perustuvaan verkkoinfrastruktuuriin. HCA toteuttaa viestinvälitysprotokollan ja perus-DMA-mekanismin. Se muodostaa yhteyden yhteen tai useampaan InfiniBand-kytkimeen ja voi vaihtaa viestejä yhden tai useamman TCA:n kanssa. Target Channel Adapter (TCA) on suunniteltu liittämään InfiniBand-verkkoon laitteita, kuten asemia, levyryhmiä tai verkko-ohjaimia. Se puolestaan toimii rajapintana InfiniBand-kytkimen ja oheislaitteiden I/O-ohjaimien välillä. Näiden ohjaimien ei tarvitse olla samaa tyyppiä tai kuulua samaan luokkaan, mikä mahdollistaa eri laitteiden yhdistämisen yhdeksi järjestelmäksi. Siten TCA toimii fyysisenä väliohjelmistona InfiniBand-kankaan dataliikenteen ja muiden alajärjestelmien, kuten Ethernetin, SCSI:n ja Fibre Channelin, perinteisempien I/O-ohjaimien välillä. On huomattava, että TCA voi olla vuorovaikutuksessa suoraan HCA:n kanssa. InfiniBand-kytkimet ja reitittimet tarjoavat keskeiset telakointipisteet, ja useita TCA:ita voidaan liittää hallinta-HCA:han. InfiniBand-kytkimet muodostavat verkkoinfrastruktuurin ytimen. Ne on yhdistetty toisiinsa ja TCA:han useiden kanavien avulla; tässä tapauksessa voidaan toteuttaa mekanismeja, kuten kanavien ryhmittely ja kuormituksen tasapainottaminen. Jos kytkimet toimivat yhdessä suoraan yhdistettyjen laitteiden muodostamassa aliverkossa, InfiniBand-reitittimet yhdistävät nämä aliverkot muodostaen yhteyden useiden kytkimien välille.
 |
Riisi. 3. InfiniBand-pohjaisen SAN-verkon pääkomponentit. |
Suurin osa InfiniBandin edistyneistä logiikkaominaisuuksista on sisäänrakennettu sovittimiin, jotka yhdistävät solmut I/O-järjestelmään. Jokainen sovitintyyppi kuormittaa isännän siirtotehtävien suorittamisesta käyttämällä InfiniBand-linkkisovitinta, joka on vastuussa I/O-viestien järjestämisestä paketeiksi tietojen toimittamiseksi verkon kautta. Tämän seurauksena isäntäkoneen käyttöjärjestelmä ja palvelinprosessori vapautetaan tästä tehtävästä. On syytä huomata, että tällainen organisaatio eroaa pohjimmiltaan siitä, mitä tapahtuu TCP / IP-protokollaan perustuvassa viestinnässä.
InfiniBand määrittelee erittäin joustavan linkkien ja siirtokerrosmekanismien joukon InfiniBand SAN -ominaisuuksien hienosäätämiseksi sovellusvaatimusten perusteella, mukaan lukien:
Suurin lähetysyksikön koko määrittää järjestelmän ominaisuudet, kuten pakettien ajoituksen värinän, kapseloinnin lisärasituksen ja latenssin, joita käytetään suunniteltaessa järjestelmiä, joissa on useita protokollia. Mahdollisuus jättää pois globaalit reittitiedot edelleenlähetettäessä paikalliseen aliverkon kohteeseen vähentää paikallista tiedonsiirtoa. VCRC-koodi lasketaan uudelleen aina, kun viestintäkanavan seuraava linkki kulkee, ja ICRC-koodi on, kun kohde vastaanottaa paketin, mikä takaa lähetyksen eheyden linkkiä ja koko viestintäkanavaa pitkin.
InfiniBand määrittelee lupaperusteisen vuonohjauksen — estääkseen linjan pään eston ja pakettien katoamisen — sekä linkkikerroksen vuohallinnan ja päästä päähän -vuon ohjauksen. Lupapohjainen linkkikerroksen ohjaus on parempi kuin laajalti käytetty XON / XOFF-protokolla, eliminoi maksimialueen rajoitukset ja tarjoaa paremman linkin käytön. Viestintälinjan vastaanottopää lähettää luvan lähettävälle laitteelle ilmoittaen kuinka paljon dataa voidaan vastaanottaa luotettavasti. Tietoja ei lähetetä ennen kuin vastaanotin lähettää luvan, joka osoittaa, että vastaanottopuskurissa on vapaata tilaa. Yhteyksien ja tietoliikennelinjojen protokolliin on sisäänrakennettu mekanismi lupien siirtämiseksi laitteiden välillä luotettavan vuonhallinnan varmistamiseksi. Linkkikerroksen vuonohjaus on järjestetty VC-perusteisesti muille tekniikoille yhteisten lähetystörmäysten estämiseksi.
InfiniBandin avulla viestintä etätallennusyksiköiden kanssa, verkko ja palvelinten väliset yhteydet saadaan aikaan yhdistämällä kaikki laitteet keskitetyn, yhtenäisen kytkimen ja linkkirakenteen kautta. InfiniBand-arkkitehtuuri mahdollistaa I/O-laitteiden sijoittamisen 17 metrin päähän palvelimesta kuparilangalla, 300 metrin etäisyydelle monimuotokuitukaapelilla ja 10 km:n etäisyydelle yksimuotokuitua käyttäen.
Nykyään InfiniBand on vähitellen saavuttamassa suosiota palvelin- ja tallennusklustereiden runkoteknologiana sekä datakeskuksissa palvelimien ja tallennusjärjestelmien välisten yhteyksien perustana. Organisaatio nimeltä OpenIB Alliance (Open InfiniBand Alliance, http://www.openib.org) tekee paljon tähän suuntaan. Tarkemmin sanottuna allianssin tavoitteena on kehittää standardi avoimen lähdekoodin InfiniBand-ohjelmistotukipino Linuxille ja Windowsille. Vuosi sitten InfiniBand-teknologian tuki sisällytettiin virallisesti Linux-ytimeen. Lisäksi vuoden 2005 lopussa OpenIB:n edustajat esittelivät InfiniBand-teknologian mahdollisuutta käyttää pitkiä matkoja. Demon paras saavutus oli tiedonsiirto 10 Gbps nopeudella 80,5 km:n matkalla. Kokeilussa oli mukana useiden yritysten ja tieteellisten organisaatioiden datakeskuksia. Jokaisessa päätepisteessä InfiniBand-protokolla kapseloitiin SONET OC-192c-, ATM- tai 10 Gigabit Ethernet -liitäntöihin kaistanleveydestä tinkimättä.
