Автор:Кунт Ф., инженер по продуктам IP, DeTeSat Бонн, Буренков Д. Е, IT менеджер, DeTeSat, Москва
Опубликована в:Телеком (ДК-Зв'язок) №7-8 1999
Во всем мире спутниковая связь становится все более популярной технологией для предоставления высококачественных, гибких и надежных решений по передаче голоса, факса и данных как в сетях общего пользования, так и в корпоративных сетях. С другой стороны, бурное развитие Интернета и таких технологий, как ATM и Frame Relay, ведет к растущему спросу на IP-решения. Архитектурные характеристики среды транспортировки в таких решениях являются ключевыми факторами при создании и использовании Интернета и IP-сетей. Описанию приложений, которые реализуются при помощи спутниковой связи, и посвящена эта статья. Вниманию Интернет-провайдеров и других компаний, использующих IP-решения в своих корпоративных сетях, предлагается несколько технических решений, позволяющих улучшить и развить их инфраструктуру.
Развитие Интернета ведет к постоянному увеличению объема информации в сети. Эта информация хранится на центральных серверах, откуда отсылается пользователям, запрашивающим ее. Существует огромный объем данных, к которым обращаются особенно часто. Одна и та же информация отправляется множество раз по одному и тому же маршруту к местным Интернет-провайдерам. Для того, чтобы более рационально использовать канал доступа и избежать повторов в передаче данных, большинство Интернет-сервис-провайдеров (ISP) используют локальные серверы для хранения информации в своих небольших ISP-сетях или сетях общего пользования (POPs). Таким образом, информация быстрее доставляется конечным пользователям.
Существует два способа обеспечения информацией местных Интернет-сервис-провайдеров. Допустим, нескольким провайдерам необходимо передать одинаковую информацию. При традиционном подходе организуется несколько наземных каналов передачи данных. К тому же обычно передача происходит последовательно каждому клиенту, так как для этого используются стандартные приложения, не поддерживающие многоадресный режим. Кроме того, могут возникнуть проблемы с телекоммуникационным оборудованием, которое часто при высоких скоростях не справляется с одновременной передачей информации через все порты. Излишним трафиком также нагружается внутренняя сеть компании, которая обеспечивает доставку информации Интернет-провайдерам.
В новой системе распространения информации через спутник используется технология многоадресной передачи данных - IP-multicasting; информация отправляется любому количеству станций, работающих только в режиме приема, в ISP-сетях или сетях общего пользования. Применив для рассылки информации новый подход, использующий один спутниковый канал (вместо множества наземных), принимаемый всеми провайдерами, можно не только в несколько раз уменьшить суммарную скорость исходящих каналов, но и гарантировать одновременную доставку информации всем клиентам. Таким образом, используя технологию многоадресной рассылки, трафик может передаваться более экономичным способом и занимать меньшую полосу пропускания. Так как информация передается с одного физического порта, исключаются проблемы с коммуникационным оборудованием. Также достигается экономия средств за счет уменьшения затрат на организацию или аренду каналов и их последующее обслуживание.
Большое количество приложений может быть рационализировано вследствие применения многоадресной передачи данных через спутник, когда трафик забирается из наземной инфраструктуры и передается по широковещательному спутниковому каналу.
Например, рассылка групп новостей Usenet – десятков тысяч тематических конференций – сейчас занимает примерно 12% всего трафика Интернета, а со временем будет занимать еще больший объем. Решение Newsfeed – передача через спутник конференций Usenet – оптимизирует деятельность Интернет-провайдеров следующим образом. Количество входящих к провайдеру статей Usenet обычно в сотни раз превышает количество исходящих. Получая этот поток информации по спутниковому каналу, провайдер может разгрузить свои основные каналы для работы пользователей.
Рассылка информации Web Cache через спутник – еще более интересный способ оптимизации существующей сетевой инфраструктуры ISP. Web Cache – это набор приложений, используемый крупными Интернет-провайдерами для хранения у себя на узлах доступа периодически обновляемых копий сайтов, которые особенно часто посещаются (поисковые системы, каталоги ресурсов, файловые архивы). Наличие таких копий уменьшает загрузку каналов провайдера и ускоряет доступ пользователей к Интернету.
File Cache – комплексные решения, позволяющие организациям, например, типографии или информационному агентству, хранить у себя копии больших объемов информации с возможностью ее периодического обновления.
Streaming data multicast – специализированные решения по быстрой односторонней передаче неструктурированной (произвольной) информации, как, например, передача телеметрии.
Рассмотрим все эти приложения на примере их применения компанией DeTeSat. Приложения, применяемые DeTeSat, основаны на базе протокола TCP/IP и широковещательного протокола IGMP, использующего транспортный протокол UDP. Вследствие того, что традиционный TCP/IP протокол ориентирован на топологию "точка-точка", специальное программное обеспечение было создано для всех наиболее популярных операционных систем: Solaris, NT и Linux. Оно используется для обеспечения надежного механизма многоадресной передачи трафика с Центральной станции на удаленные терминалы. Данное программное обеспечение также обеспечивает шифрование и компрессию передаваемой информации. Специальные интерфейсы обеспечивают соединение с наземными приложениями типа наиболее популярного UNIX-приложения для передачи новостей INN News Server, что облегчает интеграцию в существующую наземную инфраструктуру.
Способность спутниковой связи передавать информацию неограниченному количеству клиентов можно использовать не только для распространения содержимого Интернета. Дальнейшим решением по оптимизации использования канала Интернет-провайдером является использование разделяемого узла доступа – Shared IP-Hub.
Рассмотрим следующую ситуацию. Провайдер имеет выход в основную сеть Интернета и обслуживает несколько точек доступа (POP) клиентов, работающих через телефонные линии. Чтобы обеспечить пользователям высокое качество услуг, в большинстве случаев ему требуется обеспечить скорость передачи данных в 2 Мбит/с на каждом направлении. В этом случае наземное решение потребует арендовать n х 2 Мбит дуплексный канал для каждого направления.
Более эффективным способом может стать использование широковещательной системы Shared IP-Hub. Одна спутниковая несущая со скоростью 2 Мбит/с устанавливается на центральном шлюзе ISP в Интернете, который может обслуживать всех пользователей. Специальные фильтры на принимающих сторонах гарантируют, что в сеть конкретного пользователя пропускаются только предназначенные для него данные. Обратный канал между сетью ISP и шлюзом доступа в основную сеть Интернета может быть реализован различными способами, выбор которых определяется потребностями клиента, местной телекоммуникационной инфраструктурой и другими факторами. Помимо обычного спутникового SCPC канала, здесь используются наземные выделенные каналы 64 Kбит, коммутируемые линии, сети Frame Relay и X.25, а также другие сети, через которые могут быть реализованы обратные каналы. Большинство трафика из Интернета направляется пользователю через спутниковый канал. С ростом числа пользователей преимущество широковещательной системы Shared IP-Hub, по сравнению с наземным решением, только увеличивается.
Цифровое телевизионное вещание (DVB) создавалось для передачи видео и телевизионной информации в цифровом виде с использованием MPEG2-компрессии. Оборудование для данной технологии, используемое на стороне пользователя, разрабатывалось для рынка товаров широкого потребления и вследствие этого достаточно дешево.
С расширением рынка IP становится все более актуальной интеграция IP в DVB. Сегодня существует большое количество компаний, предлагающих DVB-совместимые PC-карты и специальные устройства для передачи IP-трафика. Сетевые операторы и Интернет-провайдеры готовы использовать DVB для предоставления конечным пользователям высокоскоростного доступа в Интернет через спутник, а также для развития существующей ISP-инфраструктуры. Обратные каналы связи реализуются через обычные телефонные линии или выделенные каналы. Имея один выходной канал для всех клиентов, провайдер может более точно обеспечивать пропускную способность пользователям своей сети. Кроме того, когда загрузка канала невелика, его неиспользуемые ресурсы можно делить между клиентами, что также может стать новой услугой провайдера. К тому же, существует экономический выигрыш от применения MPEG2-компрессии и дешевого приемного оборудования.
Для реализации решений, рассматриваемых в данной статье, наиболее выгодным с экономической и технической точек зрения является использование Интернет-шлюзов компаний-операторов спутниковой связи. Это обусловлено высоким уровнем развития телекоммуникационной инфраструктуры в тех местах, где расположены шлюзы. Компании-операторы, имеющие в своем распоряжении спутниковые телепорты-шлюзы, стараются с их использованием реализовать как можно больше различных услуг. Таким образом, получив доступ в один шлюз, клиент может получить целый набор современных высококачественных телекоммуникационных услуг: доступ к Интернету и корпоративным сетям связи, видеоконференции, телефонию с использованием технологии IP и многие другие.
Например, компания DeTeSat, которая рассматривает IP-связь как одно из наиболее динамично развивающихся рыночных направлений в телекоммуникациях, стремится создать инфраструктуру доступа в Интернет, которая бы оптимально отвечала требованиям клиентов и охватывала практически весь мир. Компания имеет шлюзы в США, Западной Европе и России, через которые осуществляет высококачественный, широкополосный и надежный прямой доступ в Интернет через спутниковые каналы
Первый шлюз расположен в США около Вашингтона. В дополнение к каналу доступа в Интернет практически на любой скорости (до десятков мегабит), предоставляются возможности обмена маршрутной информацией по протоколу BGP4 (peering) и прямой доступ к крупному узлу сети Sprint-NAP/Tier1. Его основными клиентами являются Интернет-провайдеры Северной Америки, Африки и Европы (включая страны бывшего Советского Союза, среди которых и Украина), получающие быстрый доступ в основную сеть Интернета в Северной Америке.
Второй шлюз установлен на Западном побережье США, в Сан Хосе. Он предоставляет услуги по доступу к сетям Интернета пользователям Азиатско-Тихоокеанского региона.
Третий шлюз находится в столице Германии. Здесь клиентам обеспечивается прямой доступ к Интернету в Западной Европе через опорную сеть компании Deutsche Telekom. Основными клиентами этого шлюза являются ISP и сетевые операторы стран бывшего Советского Союза, Средней и Восточной Европы, Юго-Восточной Азии и Африки.
Четвертый шлюз компании находится в Москве. Через него также осуществляется доступ в сеть Спринт. Основными клиентами этого шлюза являются сервис-провайдеры и компании стран – республик бывшего Советского Союза.
Операторы спутниковой связи, имеющие собственные шлюзы в Интернет, могут предложить широкий спектр специализированных решений по доступу в глобальную сеть для Интернет-провайдеров и других компаний, пользующихся услугами сети.
Компании-клиенты могут получать доступ с использованием статически выделенного адресного пространства. Для Интернет сервис провайдеров, которые решают более масштабные задачи, может быть предложено подключение с использованием глобальной динамической маршрутизации BGP4. Используя этот протокол, сервис-провайдер может получать полную или частичную таблицу маршрутов Интернета и возможность трансляции своих собственных маршрутов в Сеть.
Операторы, используя преимущества спутниковых каналов, обеспечивают дуплексный, асимметричный, симплексный и вещательный режимы работы с различными комбинациями пропускной способности. Сочетание симплексного или вещательного режимов, а также BGP multihop sessions с обратным наземным каналом обеспечиваются технологиями SCPC, MCPC или DVB и является отличным инструментом для расширения сетевых услуг.
По желанию клиента, весь спектр услуг также может быть предложен и при подключении его собственного оборудования, пригодного для решения поставленных задач. Оператор спутниковой связи может полностью обеспечить инсталляцию, поддержку при управлении и сопровождении оборудования.
Кроме того, оператор спутниковой связи может предоставить заказчикам возможность использовать ресурс устройств (модемы, мультиплексоры, маршрутизаторы и т. п.), которые расположены на шлюзах, находящихся под его управлением, а также посредством удаленного доступа управлять собственным оборудованием клиента.
Конечно же, следует заметить, что наилучшее качество перечисленных услуг может быть обеспечено только оператором, создавшим разветвленную сеть шлюзов доступа в Интернет. Также оператор должен иметь высококвалифицированный технический, консультационный и коммерческий персонал, который, анализируя данные заказчика, способен сформировать оптимальное решение. Большим плюсом работы оператора спутниковой связи будет служба круглосуточной технической поддержки клиента, которая сможет гарантировать высокий уровень качества и надежности его работы.