WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

«Московский международный институт эконометрики, информатики, финансов и права Алехина Г.В. ...»

-- [ Страница 4 ] --

Таблица маршрутов определяет кратчайшие маршруты, обеспечивающие доставку пакета адресату за минимальное время.

Преимущество такого метода состоит в том, что принятие решения о выборе маршрута производится с использованием самых последних данных о состоянии узла. Недостаток метода в его “близорукости”, поскольку выбор маршрута осуществляется без учета глобального состояния всей сети. Следовательно, всегда есть опасность передачи пакета по перегруженному маршруту.

Распределенная адаптивная маршрутизация - основана на использовании информации, указанной для локальной маршрутизации, и данных, получаемых от соседних узлов сети. В каждом узле формируется таблица маршрутов (каталог) ко всем узлам назначения, где указываются маршруты с минимальным временем задержки пакетов. До начала работы сети это время оценивается, исходя из топологии сети. В процессе работы сети узлы периодически обмениваются с соседними узлами, так называемыми таблицами задержки, в которых указывается нагрузка (длина очереди пакетов) узла.

После обмена таблицами задержки каждый узел перерассчитывает задержки и корректирует маршруты с учетом поступивших данных и длины очередей в самом узле. Обмен таблицами задержки может осуществляться не только периодически, но и асинхронно в случае резких изменений нагрузки или топологии сети. Учет состояния соседних узлов при выборе маршрута существенно повышает эффективность алгоритмов маршрутизации, но это достигается за счет увеличения загрузки сети служебной информацией. Кроме того, сведения об изменении состояния узлов распространяются по сети сравнительно медленно, поэтому выбор маршрута производится по несколько устаревшим данным.

Централизованная адаптивная маршрутизация - характеризуется тем, что задача маршрутизации для каждого узла сети решается в центре маршрутизации (ЦМ). Каждый узел периодически формирует сообщение о своем состоянии (длине очередей и работоспособности линий связи) и передает его в ЦМ. По этим данным в ЦМ для каждого узла составляется таблица маршрутов. Естественно, что передача сообщений в ЦМ, формирование и рассылка таблиц маршрутов - все это сопряжено с временными задержками, следовательно, с потерей эффективности такого метода, особенно при большой пульсации нагрузки в сети. Кроме того, есть опасность потери управления сетью при отказе ЦМ.

Гибридная адаптивная маршрутизация - основана на использовании таблиц маршрутов, рассылаемых ЦМ узлам сети, в сочетании с анализом длины очередей в узлах. Следовательно, здесь реализуются принципы централизованной и локальной маршрутизации.

Гибридная маршрутизация компенсирует недостатки централизованной маршрутизации (маршруты, формируемые центром, являются несколько устаревшими) и локальной (“близорукость” метода) и воспринимает их преимущества: маршруты центра соответствуют глобальному состоянию сети, а учет текущего состояния узла обеспечивает своевременность решения задачи.

17.11. Защита от ошибок в сетях 17.11.1. Причины возникновения ошибок в сети Проблема обеспечения безошибочности (достоверности) передачи информации в сетях имеет очень большое значение. Если при передаче обычной телеграммы возникает в тексте ошибка или при разговоре по телефону слышен треск, то в большинстве случаев ошибки и искажения легко обнаруживаются по смыслу. Но при передаче данных одна ошибка (искажение одного бита) на тысячу переданных сигналов может серьезно отразиться на качестве информации.

Существует множество методов обеспечения достоверности передачи информации (методов защиты от ошибок), отличающихся по используемым для их реализации средствам, по затратам времени на их применение на передающем и приемном пунктах, по затратам дополнительного времени на передачу фиксированного объема данных (оно обусловлено изменением объема трафика пользователя при реализации данного метода), по степени обеспечения достоверности передачи информации. Практическое воплощение методов состоит из двух частей - программной и аппаратной. Соотношение между ними может быть самым различным, вплоть до почти полного отсутствия одной из частей. Чем больше удельный вес аппаратных средств по сравнению с программными, тем при прочих равных условиях сложнее оборудование, реализующее метод, и меньше затрат времени на его реализацию, и наоборот.

Выделяют две основные причины возникновения ошибок при передаче информации в сетях:

- сбои в какой-то части оборудования сети или возникновение неблагоприятных объективных событий в сети (например, коллизий при использовании метода случайного доступа в сеть). Как правило, система передачи данных готова к такого рода проявлениям и устраняет их с помощью планово предусмотренных средств;

- помехи, вызванные внешними источниками и атмосферными явлениями. Помехи - это электрические возмущения, возникающие в самой аппаратуре или попадающие в нее извне. Наиболее распространенными являются флуктуационные (случайные) помехи.

Они представляют собой последовательность импульсов, имеющих случайную амплитуду и следующих друг за другом через различные промежутки времени. Примерами таких помех могут быть атмосферные и индустриальные помехи, которые обычно проявляются в виде одиночных импульсов малой длительности и большой амплитуды.

Возможны и сосредоточенные помехи в виде синусоидальных колебаний. К ним относятся сигналы от посторонних радиостанций, излучения генераторов высокой частоты. Встречаются и смешанные помехи. В приемнике помехи могут настолько ослабить информационный сигнал, что он либо вообще не будет обнаружен, либо искажен так, что “единица” может перейти в “нуль” и наоборот.

Трудности борьбы с помехами заключаются в беспорядочности, нерегулярности и в структурном сходстве помех с информационными сигналами. Поэтому защита информации от ошибок и вредного влияния помех имеет большое практическое значение и является одной из серьезных проблем современной теории и техники связи.

17.11.2. Методы защиты от ошибок Среди многочисленных методов защиты от ошибок выделяются три группы методов: групповые методы, помехоустойчивое кодирование и методы защиты от ошибок в системах передачи с обратной связью.

Из групповых методов получили широкое применение мажоритарный метод, реализующий принцип Вердана, и метод передачи информационными блоками с количественной характеристикой блока.

Суть мажоритарного метода, давно и широко используемого в телеграфии, состоит в следующем. Каждое сообщение ограниченной длины передается несколько раз, чаще всего три раза. Принимаемые сообщения запоминаются, а потом производится их поразрядное сравнение. Суждение о правильности передачи выносится по совпадению большинства из принятой информации методом “два из трех”. Например, кодовая комбинация 01101 при трехразовой передаче была частично искажена помехами, поэтому приемник принял такие комбинации: 10101, 01110, 01001. В результате проверки каждой позиции отдельно правильной считается комбинация 01101.

Другой групповой метод, также не требующий перекодирования информации, предполагает передачу данных блоками с количественной характеристикой блока. Такими характеристиками могут быть: число единиц или нулей в блоке, контрольная сумма передаваемых символов в блоке, остаток от деления контрольной суммы на постоянную величину и др. На приемном пункте эта характеристика вновь подсчитывается и сравнивается с переданной по каналу связи.

Если характеристики совпадают, считается, что блок не содержит ошибок. В противном случае на передающую сторону передается сигнал с требованием повторной передачи блока. В современных КС такой метод получил самое широкое распространение.

Помехоустойчивое (избыточное) кодирование, предполагающее разработку и использование корректирующих (помехоустойчивых) кодов, применяется не только в ТКС, но и в ЭВМ для защиты от ошибок при передаче информации между устройствами машины. Оно позволяет получить более высокие качественные показатели работы систем связи.

Его основное назначение - в обеспечении малой вероятности искажений передаваемой информации, несмотря на присутствие помех или сбоев в работе сети.

Существует довольно большое количество различных помехоустойчивых кодов, отличающихся друг от друга по ряду показателей и прежде всего по своим корректирующим возможностям.

К числу наиболее важных показателей корректирующих кодов относятся:

- значность кода, или длина кодовой комбинации, включающей информационные символы (m) и проверочные, или контрольные символы (К). Обычно значность кода n есть сумма m+К;

- избыточность кода Кизб, выражаемая отношением числа контрольных символов в кодовой комбинации к значности кода;

- корректирующая способность кода Ккс, представляющая собой отношение числа кодовых комбинаций L, в которых ошибки были обнаружены и исправлены, к общему числу переданных кодовых комбинаций М в фиксированном объеме информации.

Выбор корректирующего кода для его использования в данной ТКС зависит от требований по достоверности передачи информации.

Для правильного выбора кода необходимы статистические данные о закономерностях появления ошибок, их характере, численности и распределении во времени. Например, корректирующий код, обнаруживающий и исправляющий одиночные ошибки, эффективен лишь при условии, что ошибки статистически независимы, а вероятность их появления не превышает некоторой величины. Он оказывается непригодным, если ошибки появляются группами. При выборе кода надо стремиться, чтобы он имел меньшую избыточность.

Чем больше коэффициент Кизб, тем менее эффективно используется пропускная способность канала связи и больше затрачивается времени на передачу информации, но зато выше помехоустойчивость системы.

В качестве примера рассмотрим порядок кодирования информации (формирования кодовой комбинации для ее передачи адресату) и декодирования (выявления и исправления ошибок в принятой кодовой комбинации и выделения из нее информационных символов, т.е. информации пользователя) при использовании одного из наиболее популярных корректирующих кодов - кода Хэмминга, обнаруживающего и исправляющего одиночные ошибки.

В этом коде контрольные символы занимают позиции, соответствующие значениям 20, 21, 22, 23 и т.д., т.е. позиции с номерами 1, 2, 4, 8 и т.д. (нумерация позиций кодовой информации - слева направо). Количество контрольных символов в кодовой комбинации должно быть таким, чтобы в процессе декодирования сформированное корректирующее число (в двоичной системе счисления) могло указать позицию кодовой комбинации с максимальным номером. Например, для пяти информационных разрядов потребуется четыре контрольных. В полученной кодовой комбинации позиция с наибольшим номером будет 9-ой, что записывается как 1001, т.е. требует четырех разрядов.

Значения контрольных символов при кодировании определяются путем контроля на четность количества единиц в информационных разрядах кодовой комбинации. Значение контрольного символа равно 0, если количество единиц будет четным, и равно 1 при нечетном количестве единиц.

При определении значения 1-го контрольного символа, размещаемого на 1-й позиции кодовой комбинации, проверяются на четность те информационные позиции, двоичные изображения номеров которых содержат единицу в младшем разряде, т.е. проверяются позиции с нечетными номерами. При определении значения 2-го контрольного символа, размещаемого на 2-й позиции кодовой комбинации, проверяются на четность те информационные позиции, двоичные изображения номеров которых содержат единицу во 2-м разряде, т.е. позиции с номерами 3, 6, 7, 10, 11 и т.д. Значение 3-го контрольного символа, размещаемого на 4-й позиции кодовой комбинации, определяется путем контроля на четность тех информационных позиций, двоичные изображения номеров которых содержат единицу в 3-м разряде, т.е. позиции с номерами 5, 6, 7, 12 и т.д. Аналогично устанавливаются значения и других контрольных символов.

В процессе декодирования формируется корректирующее число (КЧ), разрядность двоичного изображения которого устанавливается по указанному выше правилу. Значения разрядов этого числа определяются по правилам, аналогичным тем, которые использовались для определения значений контрольных символов в процессе кодирования.

Разница лишь в том, при определении значений разрядов КЧ проверяются на четность не только информационные позиции, но и контрольные. Например, для определения значения младшего разряда КЧ, проверяются на четность те позиции кодовой комбинации, двоичные изображения номеров которых содержат единицу в младшем разряде, т.е. позиции с нечетными номерами 1, 3, 5, 7 и т.д.

Значение корректирующего числа определяет номер позиции кодовой комбинации, в которой произошла ошибка. Для ее исправления необходимо значение кода в этой позиции изменить на противоположное (0 на 1 или 1 на 0). Если КЧ равно нулю, то это указывает на отсутствие ошибок в принятой кодовой комбинации.

Процесс декодирования завершается выделением из кодовой комбинации информационных символов.

Заметим, что в КС корректирующие коды в основном применяются для обнаружения ошибок, исправление которых осуществляется путем повторной передачи искаженной информации. С этой целью в сетях используются системы передачи с обратной связью (наличие между абонентами дуплексной связи облегчает применение таких систем).

17.11.3. Системы передачи с обратной связью Системы передачи с обратной связью делятся на системы с решающей обратной связью и системы с информационной обратной связью.

Особенностью систем с решающей обратной связью (иначе:

систем с перезапросом) является то, что решение о необходимости повторной передачи информации (сообщения, пакета) принимает приемник. Здесь обязательно применяется помехоустойчивое кодирование, с помощью которого на приемной станции осуществляется проверка принимаемой информации. При обнаружении ошибки на передающую сторону по каналу обратной связи посылается сигнал перезапроса, по которому информация передается повторно.

Канал обратной связи используется также для посылки сигнала подтверждения правильности приема, автоматически определяющего начало следующей передачи.

В системах с информационной обратной связью передача информации осуществляется без помехоустойчивого кодирования.

Приемник, приняв информацию по прямому каналу и зафиксировав ее в своей памяти, передает ее в полном объеме по каналу обратной связи передатчику, где переданная и возвращенная информация сравниваются. При совпадении передатчик посылает приемнику сигнал подтверждения, в противном случае происходит повторная передача всей информации. Таким образом, здесь решение о необходимости повторной передачи принимает передатчик.

Обе рассмотренные системы обеспечивают практически одинаковую достоверность, однако, в системах с решающей обратной связью пропускная способность каналов используется эффективнее, поэтому они получили большее распространение.

17.11.4. Деловая ситуация В системах с решающей обратной связью ARQ, где реализуется непрерывный автоматический запрос на повторение и концепция скользящих окон, для двух возможных вариантов защиты от ошибок (системы с выборочным повторением и системы с возвращением на Nк кадров) и заданных характеристиках линий связи и объёме передаваемой информации найти время на передачу этой информации и необходимый объём буферного ЗУ на приёмном пункте.

Исходные данные:

Еинф = 2 Мбит — объём передаваемой информации;

Lk = 7 — длина окна (количество кадров в окне);

Rk = 4096 бит — длина одного кадра;

Vk = 9600 бит/c — пропускная способность канала связи;

Мк = 1000 — количество каналов в многоканальной линии связи.

Nош = 1 — число кадров в окне, принятых с ошибками.

Ошибочные кадры передаются повторно. Для упрощения условия примера и определённости будем считать, что в каждом окне ошибочный кадр имеет второй номер (это важно для оценки систем с возвращением на Nk кадров).

Постановка задачи иллюстрируется на рисунке ниже. Данные передаются от узла А к узлу В по прямому каналу. В семикадровом окне на приёмном пункте (в узле В) во втором кадре обнаружены ошибки, и сигнал об этом (NAK 2) по обратному каналу передаётся в узел А (рис."а"). В протоколе АRQ реализуется один из двух методов обнаружения и повторной передачи искаженных данных:

• выборочное повторение (рис."б"), когда повторно передаётся только искаженный кадр данного окна. Все другие кадры этого окна, поступившие в узел В после искаженного кадра (в нашем примере это кадры с номерами от 3 до7), временно хранятся на приёмном пункте в буферном ЗУ;

• возвращение на Nк кадров (рис."в"), когда повторно передается не только искаженный кадр, но и все кадры данного окна, поступившие вслед за искаженным (предполагается, что источник, послуживший причиной искажения второго кадра, продолжает действовать). Здесь надобность в буферном ЗУ пропадает.

Рассчитаем показатели для первого варианта системы ARQ — с выборочным повторением.

Время на передачу заданного объёма информации определяется по формуле:

Т1 = Nok • (Lk +Nош)• Rk / Vк, где Nok — количество окон в передаваемом объёме информации, причем Nok = Еинф / Lk • Rk ;

Nok = 2000000 / 7 • 4096 70.

Следовательно, Т1 = 70 • (7+1) • 4096 / 9600 = 238,9 с.

Необходимый объём буферного ЗУ:

Езу = Lзу • Rk • M, где Lзу — количество кадров данного окна, временно сохраняемых в буферном ЗУ (в нашем примере Lзу = 5).

Следовательно, Езу = 5 • 4096 • 1000 = 20480000 бит.

Для второго варианта системы ARQ — с возвращением на Nk кадров (в нашем примере Nk = 6) определяется только время на передачу информации:

T2 = Nок(Lк+Nк) • Rк/Vк;

Т2 = 70(7+6) • 4096/9600 = 388,3 с.

Как видно, первый вариант предпочтительнее по времени на передачу заданного объема информации, зато требует на приемном пункте буферной памяти. Разница в значениях показателей Т1 и Т2 будет тем больше, чем выше интенсивность ошибок в линиях связи.

Рис..9.11.1. Система с решающей обратной связью ARQ.

17.12. Сети и технологии Х.25 и Frame Relay Ниже даются краткие сведения о наиболее распространенных телекоммуникационных системах, или территориальных сетях связи. К ним относятся Х.25, Frame Relay (FR), IP, ISDN, SDH, АТМ (сведения о сетях IP даются при рассмотрении глобальной сети Internet). При этом обращается внимание на их «прогрессивность», т.е. возможность предоставления полного сервиса в настоящее время и степень актуальности в перспективе. Особенно важным преимуществом той или иной сетевой технологии является ее возможность наиболее полно использовать имеющуюся в распоряжении пользователя полосу пропускания канала связи и адаптироваться к качеству канала.

17.12.1. Сети и технологии Х. Сетями Х.25 называются сети, доступ к которым производится в соответствии с рекомендациями Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ), первый вариант которой появился в 1976 году. Эта рекомендация описывает интерфейс доступа пользователя в сеть передачи данных, а также интерфейс взаимодействия с удаленным пользователем через СПД. Передача данных в сети Х.25 производится по протоколам, описанным в рекомендации Х.25. С момента выпуска первого варианта рекомендации Х.25 все стандарты были практически проверены, расширены и дополнены, и сегодня достигнут высокий уровень совместимости оборудования, выпускаемого различными фирмами для сетей Х.25.

Несмотря на появление новых интегральных технологий сетей связи, рассчитанных на высокоскоростные каналы связи, сети Х.25 все еще являются наиболее распространенными СПД. Это объясняется тем, что именно сети Х.25 с наибольшим основанием можно сравнить с телефонными сетями: установив соединение компьютера с ближайшим узлом сети Х.25, можно связаться с любым из многих тысяч пользователей сетей Х.25 по всему миру (для этого надо лишь знать его сетевой адрес) точно так же, как подняв трубку телефонного аппарата, подключенного к ближайшей АТС, можно соединиться практически с любым абонентом. Технология Х.25 особенно актуальна для России и других стран, где пока отсутствует развитая инфраструктура высокоскоростных первичных каналов связи.

На основе технологий Х.25 построено большинство эксплуатируемых в настоящее время СПД с коммутацией пакетов, предназначенных для организации и обеспечения надежной передачи данных в условиях разветвленных территориальных сетей на базе низко- и среднескоростных каналов. При этом за счет повторной передачи искаженных кадров между каждой парой соседних узлов сети обеспечивается достоверная и упорядоченная передача данных. Однако в сети с каналами низкого качества из-за повторных передач возникают нерегламентированные и непостоянные задержки передаваемых данных, поэтому передача трафика, чувствительного к задержкам (например, оцифрованного голоса) по сетям Х.25 с удовлетворительным качеством невозможна.

Рекомендация Х.25 описывает три уровня протоколов:

физического, канального и сетевого. Они реализуют функции соответственно физического, канального, сетевого и частично транспортного уровней модели взаимодействия открытых систем (BOC – OSI).

Физический уровень, широко представленный в оборудовании массового спроса, описывает уровни сигналов и логику взаимодействия на уровне физического интерфейса.

Канальный уровень, также широко представленный в оборудовании (например, в модемах), отвечает за эффективную и надежную передачу данных в соединении «точка-точка», т.е. между соседними узлами сети Х.25. На этом уровне осуществляется защита от ошибок при передаче между соседними узлами, управление потоком данных и, кроме того, обеспечивается получение оптимального по скорости передачи режима в зависимости от протяженности канала между двумя точками (времени задержки в канале) и качества канала (вероятности искажения информации при передаче), что важно при оценке эффективности функционирования двухточечного соединения.

Для реализации указанных выше функций поток информации разбивается на кадры (frame), каждый из которых представляет собой организованную определенным образом последовательность битов.

Кадр обрамляется «флагами» (уникальными последовательностями битов, являющимися разделителем между кадрами) и состоит из служебных полей (поля адреса, поля управления с циклическим номером кадра, поля проверочной последовательности кадра) и информационного поля для информационных кадров. Длину кадра можно менять при настройке параметров протокола к физическим характеристикам линии связи. Чем короче кадр, тем меньше вероятность его искажения при передаче. С другой стороны, если линия хорошего качества, то информацию лучше передавать более длинными кадрами, обеспечивающими уменьшение процента избыточной информации (флаги, служебные поля кадра).

Наконец, на сетевом уровне, определяющем специфику сетей Х.25, производится маршрутизация пакетов (на этом уровне информация также структурируется, т.е. разбивается на «порции», называемые «пакетами») и доведение информации от «точки входа в сеть» до «точки выхода» из нее. Структура пакета во многом аналогична структуре кадра. При передаче пакет помещается в поле данных информационного кадра (кадра канального уровня).

В сетях Х.25 реализуется метод «коммутации пакетов», в соответствии с которым перед передачей информации от одного абонента к другому между ними сначала устанавливается виртуальное (логическое) соединение, т.е. происходит обмен пакетами «запрос вызова» – «вызов принят», после чего производится обмен информацией. Виртуальные соединения могут быть как постоянными, так и коммутируемыми, когда соединение устанавливается под каждый сеанс обмена информацией. Число виртуальных соединений, которые могут одновременно поддерживаться на базе одного физического канала, зависит от конкретного типа оборудования, используемого для поддержания таких соединений.

Доступ пользователей к сети Х.25 осуществляется в одном из двух режимов – в пакетном или монопольном. Доступ с персонального компьютера (ПК) в сеть в пакетном режиме реализуется путем установления в ПК специальной платы, обеспечивающей обмен данными в соответствии со стандартом Х.25. Подключение ЛВС через сеть Х.25 осуществляется с помощью сетевых плат (например, производимых компаниями Microdyne, Newport Systems Solutions и др.) или для этого могут использоваться мосты-маршрутизаторы удаленного доступа, включенные в виде отдаленных устройств и поддерживающие протокол Х.25. Преимущество таких устройств по сравнению с встроенными в компьютер платами (помимо большей производительности) состоит в том, что они не требуют установки специального программного обеспечения, а сопрягаются с ЛВС по стандартному интерфейсу локальной сети, что позволяет реализовать более гибкие и универсальные решения. Подключение пользовательского оборудования к сети в пакетном режиме удобно, когда требуется многопользовательский доступ к этому оборудованию через сеть.

Подключение к сети Х.25 в монопольном режиме производится по стандартам Х.3, Х.28, Х.29, которые определяют функционирование специальных устройств доступа в сеть – «сборщиков-разборщиков пакетов» – ПАД («packet assembler-dissasembler»). Эти устройства используются для доступа в сеть абонентов в асинхронном режиме обмена информацией, т.е. через последовательный порт компьютера (непосредственно или с применением модемов). ПАД обычно имеет несколько асинхронных портов и один синхронный порт (порт Х.25).

ПАД накапливает поступающие по асинхронным портам данные, упаковывает их в пакеты и передает через порт Х.25. В разных сетях могут быть установлены различные значения параметров передачи по каналам Х.25 (длина кадра и пакета, система адресации и др.). Для обеспечения стыковки этих сетей была разработана рекомендация Х.75, определяющая правила согласования параметров при переходе из одной сети в другую. Сопряжение сетей обычно производится через ЦКП, в котором реализована поддержка шлюзовых функций.

Метод коммутации пакетов, лежащий в основе сетей Х.25, определяет основные преимущества таких сетей, а следовательно, и области их применения. Преимущества сетей Х.25 заключаются в следующем.

1. Сети Х.25 позволяют в режиме реального времени разделять один и тот же физический канал между несколькими абонентами. Благодаря этому во многих случаях оказывается экономически выгодней для передачи данных пользоваться сетью Х.25, производя оплату за каждый байт переданной информации, а не оплачивать время использования телефонной линии. Метод разделения физического канала между абонентами в сетях Х.25 называют еще логическим, или статистическим уплотнением (в отличие от временного разделения канала). При статистическом разделении канала нет строго регламентированной степени загрузки канала каждым абонентом в определенный момент времени. Эффективность использования статистического уплотнения зависит от статистических или вероятностных характеристик уплотняемых потоков информации. Имеется большой опыт эффективного использования сетей Х.25 для широкого спектра задач передачи данных, когда трафик в сети не является равномерным во времени: обмен сообщениями между пользователями, обращение большого числа пользователей к удаленной базе данных или к удаленному хосту электронной почты, связь локальных сетей (при скоростях обмена не более 128 Кбит/с), объединение удаленных кассовых аппаратов или банкоматов.

2. Сети Х.25 позволяют передавать оптимальным образом данные по выделенным и коммутируемым каналам телефонной сети общего пользования. Критериями оптимизации являются максимально возможные на этих каналах скорость и достоверность передачи данных.

3. В сетях Х.25 имеется механизм альтернативной маршрутизации, с помощью которого, помимо основного маршрута, задается ряд альтернативных (резервных) маршрутов, за счет чего значительно увеличивается надежность работы сети. Однако это означает, что между любыми двумя точками подключения пользователя к сети должно быть, по крайней мере, два различных маршрута.

При всех достоинствах сетевой технологии Х.25 у нее есть и свои довольно серьезные ограничения:

• невозможность передавать по сетям Х.25 такие виды информации, как голос и видеоинформацию;

• существенное ограничение скорости передачи, основной причиной которого является наличие в таких сетях развитых механизмов коррекции ошибок. Эти механизмы требуют подтверждения информации между каждыми соседними узлами сети, что приводит к значительным задержкам распространения информации. Поэтому технология Х.25 обычно применяется в сетях, использующих каналы связи со скоростью передачи не более Кбит/с.

Указанные ограничения преодолены в технологии Frame Relay.

17.12.2. Сети и технологии Frame Relay (ретрансляция кадров) Сетью Frame Relay (в дальнейшем – FR) называется сеть коммутации кадров, в которой используется технология (протокол) передачи данных одноименного названия. Протокол FR – это интерфейс доступа к сетям быстрой коммутации пакетов. Он позволяет эффективно передавать крайне неравномерно распределенный во времени трафик.

Отличительные особенности протокола FR:

• малое время задержки при передаче информации через сеть, • высокие скорости передачи, • “высокая степень связности”, • эффективное использование полосы пропускания. По сетям FR возможна передача не только собственно данных, но и оцифрованного голоса.

Для оценки FR-сетей (как и АТМ-сетей) важным фактором является не столько высокая “физическая” скорость передачи данных (т.е. скорость “физических” каналов), сколько реализация методов статистического уплотнения информации, обеспечивающих существенное повышение информационной скорости передачи в условиях дефицита физической пропускной способности канала, а также наличие интерфейсов для эффективного подключения к сети различных типов оконечных пользовательских устройств.

Протокол FR выполняет функции первого, частичного второго и третьего уровней модели ВОС. Он позволяет устанавливать соединение между взаимодействующими узлами сети, что аналогично соединению по Х.25 в случае, когда используется постоянное виртуальное соединение (PVC). Внутри каждого физического канала может быть создана совокупность PVC (логических каналов), что и объясняет «высокую степень связности», обеспечиваемую протоколом FR. Что касается коммутируемых виртуальных соединений (SVC), то их использование в FR-сетях описывается специальными протоколами.

Сети FR могут выступать альтернативой сетей Х.25. Например, ЛВС могут подключаться к сети непосредственно по интерфейсу FR, и тогда FR-сеть выполняет те же функции по обеспечению взаимодействия удаленных ЛВС, что и сеть Х.25. В других случаях сеть FR выступает в качестве высокоскоростной магистрали для объединения ряда сетей Х.25. Такое решение легко реализуется, так как большинство современных устройств центров коммутации пакетов сетей Х.25 оборудованы портами FR.

В отличие от сетей Х.25, где на сетевом уровне обеспечивается гарантированная передача пакетов (в случае искажения при передаче какого-либо пакета происходит его повторная передача), кадр FR не содержит переменных нумераций передаваемых и подтверждаемых кадров. При межузловом обмене информацией в сетях FR ошибочные кадры просто «выбрасываются», их повторная передача средствами FR не происходит. Для обеспечения гарантированной и упорядоченной передачи кадров необходимо использовать либо протоколы более высокого уровня (например, протокол ТСР/IР), либо дополнение к протоколу FR (например, Q.922).

Кадр FR-сети имеет минимальную избыточность, т.е. доля служебной информации в кадре по отношению к передаваемым данным пользователя минимальна. Это способствует сокращению времени на передачу фиксированного объема информации. Кроме того, в сети FR может производиться маршрутизация своими средствами (без задействования механизмов маршрутизации по Х.25 или по протоколу IP), что значительно увеличивает скорость маршрутизации. Однако такой эффект достигается только при использовании каналов, качество которых соответствует требованиям технологии FR. В противном случае сравнительно много кадров будут передаваться с ошибкой, и потребуется повторная передача кадров, обеспечиваемая дополнительными средствами. Это снизит информационную скорость передачи информации и более эффективной в этом случае станет сеть Х.25.

Эффективность технологии FR достигается также использованием специфических механизмов, управляющих загрузкой сети. Эти механизмы обеспечивают практически гарантированное время доставки кадров через сеть и одновременно дают возможность сети адаптироваться к крайне неравномерным во времени типам трафика (например, к трафику ЛКС).

Стремительному развитию технологии FR и повышению ее эффективности способствует ряд факторов, в частности улучшение качества каналов связи, использование современного многофункционального каналообразующего оборудования. К новому классу такого оборудования относятся мультимедийные пакетные коммутаторы (МПК).

Коммутаторы МПК, использующие технологию FR для транспортировки информации, совмещают несколько функций:

• статистическое уплотнение каналов передачи данных, при котором фиксированные промежутки времени в уплотняемом канале не предоставляются отдельно каждому каналу, как это имеет место при использовании метода временного уплотнения;

информация каждого канала разбивается на отдельные блоки, к блоку прибавляются заголовок, содержащий идентификатор соответствующего канала, и хвост, что образует единицу передачи информации – кадр, с помощью которого могут передаваться все виды трафика. Основные преимущества такого уплотнения:

динамическое распределение пропускной способности уплотненного канала связи в зависимости от активности в каналах передачи данных, возможность предоставления пропускной способности по требованию, возможность установки приоритетов для различных видов трафика;

• коммутация и передача различных видов трафика;

• управление потоком информации и установка приоритетов;

• поддержка функций телефонных станций. К функциям АТС, выполняемым МПК, относятся оцифровка и коммутация голоса, передача факсимильных сообщений. Для технологии FR характерным является возможное увеличение задержки при передаче голоса по сравнению с обычной телефонной сетью. Устранить это явление можно путем установления более высокого приоритета для голосового трафика и применения фрагментации кадров.

Распространению технологии FR способствует также наличие стандартов, обеспечивающих совместимость сетей FR с другими сетями.

Например, имеется стандарт IETF 1294 для преобразования пакетов TCP/IP в кадры FR. Есть стандарты, обеспечивающие совместимость FR с самыми высокопроизводительными и современными сетями – сетями АТМ. При «входе»в сеть АТМ длинные кадры FR разбиваются на короткие, размещаемые внутри АТМ-ячеек, а при «выходе» из сети АТМ из ячеек АТМ-сети извлекаются фрагменты кадров FR и из них собираются полные кадры FR.

В настоящее время за рубежом, особенно в США, наблюдается стремительное развитие сетей FR. За один 1996-й год число пользователей этих сетей выросло более чем в три раза. В начале 1997 г.

около 1800 фирм США строили свои корпоративные сети на базе магистральных сетей FR. Наиболее распространенные способы доступа к сетям FR: использование выделенных линий;

через сети Х.25 по обычным коммутируемым телефонным линиям;

через ISDN для передачи данных и голоса.

В России большинство сетей передачи данных общего пользования также предоставляют пользователям FR-сервис. Основная проблема с реализацией магистральной сети FR заключается в том, что те магистральные междугородние каналы, которые построены на базе телефонных линий (линий тональной частоты), не обеспечивают необходимое для сети FR качество передачи. Для построения сетей FR самые широкие возможности имеют те предприятия, решения которых основаны на базе оптоволоконных или спутниковых каналов связи.

Технология FR и в будущем сохранит свои преимущества и актуальность, поскольку она обеспечивает идеальный доступ к высокоскоростной магистральной АТМ-сети по низкоскоростным каналам связи. Эта технология в настоящее время является наиболее эффективной для приложений, связанных с интеграцией неравномерного (пульсирующего) трафика локальных сетей и чувствительной к задержке голосовой информации.

17.13. Сети и технологии ISDN и SDN 17.13.1. Сети и технологии ISDN Сети ISDN (Integrated Services Digital Network – цифровая сеть с интеграцией услуг) относятся к классу сетей, изначально предназначенных для передачи, как данных, так и голоса. Это сети, обеспечивающие цифровое соединение между оконечными абонентами сети для предоставления широкого набора услуг, к которым пользователи получают доступ через ограниченное число стандартных многофункциональных интерфейсов.

В сетях ISDN используется цифровая технология, получающая все большее распространение, так как:

• цифровые устройства, используемые в ISDN, производятся на основе интегральных схем высокой интеграции;

по сравнению с аналоговыми устройствами они отличаются большой надежностью и устойчивостью в работе и, кроме того, в производстве и эксплуатации, как правило дешевле;

• цифровую технологию можно использовать для передачи любой информации по одному каналу (акустических сигналов, телевизионных видеоданных, факсимильных данных);

• цифровые методы преодолевают многие из ограничений передачи и хранения, которые присущи аналоговым технологиям.

В сетях ISDN при передаче аналогового сигнала осуществляется преобразование его в последовательность цифровых значений, а при приеме – обратное преобразование.

Аналоговый сигнал проявляется как постоянное изменение амплитуды во времени. Например, при разговоре по телефону, который действует как преобразователь акустических сигналов в электрические, механические колебания воздуха (чередование высокого и низкого давления) преобразуются в электрический сигнал с такой же характеристикой огибающей амплитуды. Однако непосредственная передача аналогового электрического сигнала по телефонной линии связи сопряжена с рядом недостатков: искажение сигнала вследствие его нелинейности, которая увеличивается усилителями, затухание сигнала при передаче через среду, подверженность влиянию шумов в канале и др.

В ISDN эти недостатки преодолимы. Здесь форма аналогового сигнала представляется в виде цифровых (двоичных) образов, цифровых значений, представляющих соответствующие значения амплитуды огибающей синусоидальных колебаний в точках, на дискретных уровнях. Цифровые сигналы также подвержены ослаблению и шумам при их прохождении через канал, однако на приемном пункте необходимо отмечать лишь наличие или отсутствие двоичного цифрового импульса, а не его абсолютное значение, которое важно в случае аналогового сигнала. Следовательно, цифровые сигналы принимаются надежнее, их можно полностью восстановить, прежде чем они из-за затухания станут ниже порогового значения.

Подключение пользовательского оборудования к сети ISDN производится на одной из двух стандартных скоростей [62]. Первая из них – «базовая» скорость (BRI – Basic Rate Interface), а вторая – «первичная» (PRI – Primary Rate Interface). При передаче информации по BRI в канале создаются три логических подканала, два из которых, называемые В-каналами, предназначены для передачи «полезной» информации пользователя (в частности, голоса). Каждый из В-каналов требует полосы пропускания 64 Кбит/с. Третий подканал, называемый D-каналом, требует такой же полосы пропускания и используется, прежде всего, для передачи служебной информации, которая определяет порядок обработки информации, передаваемой по В-каналам. Иногда D канал используется для передачи полезной информации, его полоса пропускания равна 16 Кбит/с. Следовательно, общая полоса пропускания, т.е. скорость передачи, соответствующая интерфейсу BRI, составляет 144 Кбит/с.

Канал PRI имеет свою специфику в разных странах. В США, Канаде и Японии он состоит из двух В-каналов и одного D-канала, каждый из них имеет пропускную способность 64 Кбит/с, а общая пропускная способность PRI-канала равна 1536 Кбит/с (с учетом служебной информации). В Европе канал PRI занимает полосу пропускания 1920 Кбит/с.

Большая полоса пропускания каналов, необходимая для построения сетей ISDM, является основным препятствием на пути их распространения, особенно в странах со слабо развитой инфраструктурой высокоскоростных каналов связи. Однако существуют механизмы, позволяющие строить такие сети, более экономно используя полосу пропускания каналов связи. Один из таких механизмов позволяет уплотнять В-каналы, используемые для передачи голоса. При этом реализуется техника кодирования (преобразования акустических сигналов в цифровой код), получившая название импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). В настоящее время техника кодирования голоса шагнула далеко вперед, обеспечивая вполне приемлемое качество голосовой связи при гораздо меньшей полосе пропускания (в одном из практических случаев голосовая информация, передаваемая по каждому из В-каналов, сжимается и передается со скоростью 6,33 Кбит/с).

Преобразование аналоговых сигналов в цифровые осуществляется различными методами. Один из них - импульсно-кодовая модуляция (ИКМ), предложенная в 1938г. А.Х. Ривсом (США).

17.13.2. Импульсно-кодовая модуляция При использовании ИКМ процесс преобразования включает три этапа: отображение, квантование и кодирование (рис. 9.13.2.1).

Рис. 9.13.2.1. Преобразование аналогового сигнала в 8-элементный цифровой код Первый этап основан на теории отображения Найквиста.

Основное положение этой теории гласит: "если аналоговый сигнал отображается на регулярном интервале с частотой не менее чем в два раза выше максимальной частоты исходного сигнала в канале, то отображение будет содержать информацию, достаточную для восстановления исходного сигнала". При передаче акустических сигналов (речи) представляющие их электрические сигналы в телефонном канале занимают полосу частот от 300 Гц до 3300 Гц.

Поэтому в ISDN принята частота отображений, равная 8000 раз в секунду. Отображения, каждое из которых называется сигналом импульсно-амплитудной модуляции (ИАМ), запоминаются, а затем трансформируются в двоичные образы.

На этапе квантования каждому сигналу ИАМ придается квантованное значение, соответствующее ближайшему уровню квантования. Весь диапазон изменения амплитуды сигналов ИАМ разбивается на 128 или 256 уровней квантования. Чем больше уровней квантования, тем точнее амплитуда ИАМ - сигнала представляется квантованным уровнем.

На этапе кодирования каждому квантованному отображению ставится в соответствие 7-разрядный (если число уровней квантования равно 128) или 8-разрядный (при 256 - шаговом квантовании) двоичный код. На рис. 5.10.2.1 показаны сигналы 8-элементного двоичного кода 00101011, соответствующего квантовому сигналу с уровнем 43. При кодировании 7-элементными кодами скорость передачи данных по каналу должна составлять 56 Кбит/с (это произведение частоты отображения на разрядность двоичного кода), а при кодировании 8 элементными кодами -64 Кбит/с.

В современных ISDN используется и другая концепция преобразования аналоговых сигналов в цифровые, при которой квантуются и затем кодируются не сами сигналы ИАМ, а лишь их изменения, причем число уровней квантования принимается таким же.

Очевидно, что такая концепция позволяет производить преобразование сигналов с большей точностью.

17.13.3. Факторы, способствующие развитию технологий ISDN По мнению специалистов, развитию сетей и технологий ISDN способствуют такие факторы:

• либерализация и приватизация в области телекоммуникаций (это приводит в появлению новых конкурентов и новых сетевых продуктов);

• сближение технологий информатизации, телекоммуникаций и отрасли развлечений (это положительно воздействует на развитие кабельного телевидения, спутниковой связи и радиодоступа, при этом на первое место выходит задача обеспечения комплексности предоставления услуг связи);

• развитие сети Internet;

• непрекращающийся рост сетей подвижной связи (эти сети растут значительно быстрее фиксированных сетей, причем наблюдается перераспределение трафика – с фиксированных сетей на сети подвижной связи).

Разное состояние этих факторов, выступающих в роли движущих сил развития ISDN-сетей, приводит к различию стратегических и тактических подходов в деле их внедрения в разных странах.

17.13.4. Роль ISDN-сетей Резкое возрастание роли ISDN-сетей объясняется тем, что они обеспечивают интегрированный доступ к речевым и неречевым услугам, имеют сложившуюся инфраструктуру, являются цифровыми сетями, основанными на использовании цифровых каналов 64 Кбит/с, обладают достаточной гибкостью. Популяризация ISDN-сети возрастает, поскольку по определению она является мультисервисной (обеспечивает услуги по предоставлению связи, доставке информации, а также дополнительные услуги), ориентированной на приложения.

Термин «приложение» означает определенную сферу применения ISDN (например, дистанционное обучение), а термин «решение» используется для объяснения, каким образом данное приложение реализуется средствами ISDN (дистанционное обучение осуществляется с помощью услуги видеоконференц-связи).

Технология ISDN стабильно развивается, а сеть на ее основе имеет необходимые интерфейсы с не ISDN-сетями. Кроме того, имеется большой набор терминального оборудования для ISDN-сетей.

Терминальное оборудование ISDN разбивается на такие группы:

цифровые телефонные аппараты, терминальные адаптеры для ПК, оборудование видеосвязи.

Основные средства доступа к сети ISDN: маршрутизаторы или мосты локальных сетей, оконечные сетевые устройства базового и первичного доступа для ВОЛС и медных линий связи, мультиплексоры (для сбора и передачи информации от удаленных абонентов), системы для проведения видеоконференций, мини-УАТС (управленческие автоматические телефонные станции).

Цифровые УАТС с функциями ISDN позволяют: более полно использовать каналы связи для передачи данных и речи, выйти абоненту в сеть ISDN с различных устройств (телефона, факса, компьютера), одновременно передавать речь и данные (если в составе УАТС имеются двухпроводные цифровые телефонные аппараты с расширенными функциями и портом для подключения ПК), подключать мосты или маршрутизаторы для взаимодействия удаленных ЛВС.

Сети и технологии ISDN предоставляют пользователям следующие основные услуги: передача данных со скоростью 64 Кбит/с, передача речи в цифровом виде, телетекст, факс, видеосвязь. При использовании каждой из них абонент может воспользоваться такими дополнительными услугами: организация замкнутых групп пользователей, организация конференцсвязи, предоставление сети своего номера или отказ на предоставление и др.

Таким образом, сети ISDN, основной целью разработки которых было объединение в одной сети трафиков цифровых телефонных сетей и компьютерных данных, в настоящее время широко используются для решения задач по передаче информации в следующих областях:

телефония, передача данных, объединение ЛВС, доступ к глобальным компьютерным сетям, интеграция различных видов трафика, передача трафика, чувствительного к задержкам (звук, видео).

17.13.5. Сети и технологии SDH В сетях стандарта SDH (Synchronous Digital Hierarchy – синхронная цифровая иерархия) реализуется технология синхронных волоконно-оптических сетей. Это высокоскоростные сети цифровой связи, которые строятся на базе оптоволоконных кабельных линий или цифровых радиорелейных линий. Основу инфраструктуры современных высокоскоростных телекоммуникационных сетей (магистральных, региональных или городских) составляют цифровые линии и узлы сети стандарта SDH.

При построении сетей SDH используются следующие модули:

• мультиплексоры SDH – это основные функциональные модули сетей SDH, предназначенные для сборки высокоскоростного потока информации из низкоскоростных потоков и разборки высокоскоростного потока на низкоскоростные;

• коммутаторы – обеспечивают связь каналов, закрепленных за пользователями, путем полупостоянного перекрестного соединения между ними;

• концентраторы – служат для объединения однотипных потоков нескольких удаленных узлов сети в одном распределенном узле;

• регенераторы – это устройства мультиплексирования с одним оптическим каналом доступа и одним – двумя выходами, используемыми для увеличения расстояния между узлами сети SDH.

Сети и технологии SDH отличаются высоким уровнем стандартизации (что позволяет в одной сети использовать оборудование разных фирм-производителей), высокой надежностью (централизованное управление сетью обеспечивает полный мониторинг состояния узлов), наличием полного программного контроля (отслеживание и регистрация аварийных ситуаций, управление конфигурацией сети осуществляется программными средствами с единой консоли управления), возможностью оперативного предоставления услуг по требованию, сравнительно простой схемой развития сети. Благодаря этим преимуществам технология SDH стала основной при построении цифровых транспортных сетей самого различного масштаба.

Топология всей SDH–сети формируется из отдельных базовых топологий типа «кольцо», «линейная цепь», «звезда», «точка-точка», которые используются в качестве сегментов сети. Чаще применяется радиально-кольцевая архитектура SDH-сети, построенная на базе кольцевой и линейной топологий.

В России наибольшую активность в использовании SDH технологии проявляет АО «Ростелеком». Это АО ежегодно строит 5- тыс. км магистральных цифровых линий на основе волоконно оптических кабелей (ВОЛС) и цифровых радиорелейных линий.

Компанией RASCOM построена в 1994 г. и эксплуатируется высокоскоростная цифровая оптоволоконная магистральная линия стандарта SDH между Москвой и Санкт-Петербургом протяженностью 690 км.

17.14. Сети и технологии АТМ 17.14.1. Общие сведения Технология АТМ (Asynchronous Transfer Mode – режим асинхронной передачи) является одной из самых перспективных технологий построения высокоскоростных сетей. Она обеспечивает максимально эффективное использование полосы пропускания каналов связи при передаче различного рода информации: голоса, видеоинформации, данных от самых разных типов устройств – асинхронных терминалов, узлов сетей передачи данных, локальных сетей и т.д. (к таким сетям относятся практически все ведомственные сети). Сети, в которых используется АТМ-технология, называются АТМ-сетями. Эффективность АТМ-технологии заключается в возможности применения различных интерфейсов для подключения пользователей к сетям АТМ.

Основные особенности АТМ-технологии:

1. АТМ – асинхронная технология, т.к. пакеты небольшого размера, называемые ячейками (cells), передаются по сети, не занимая конкретных временных интервалов, как это имеет место в В-каналах сетей ISDM.

2. Технология АТМ ориентирована на предварительное (перед передачей информации) установление соединения между двумя взаимодействующими пунктами. После установления соединения АТМ ячейки маршрутизируют сами себя, поскольку каждая ячейка имеет поля, идентифицирующие соединение, к которому она относится.

3. По технологии АТМ допускается совместная передача различных видов сигналов, включая речь, данные, видеосигналы.

Достигаемая при этом скорость передачи (от 155 Мбит/с до 2,2 Гбит/с) может быть обеспечена одному пользователю, рабочей группе или всей сети. В АТМ-ячейке не предусматриваются позиции для определенных видов передаваемой информации, поэтому пропускная способность канала регулируется путем выделения полосы пропускания потребителю.

4. Поскольку передаваемая информация разбивается на ячейки фиксированного размера (53 байта), алгоритмы их коммутации реализованы аппаратно, что позволяет устранить задержки, неизбежные при программной реализации коммутации ячеек.

5. АТМ-технология обладает способностью к наращиваемости, т.е.

к увеличению размера сети путем каскадного соединения нескольких АТМ-коммутаторов.

6. Построение АТМ-сетей и реализация соответствующих технологий возможны на основе оптоволоконных линий связи, коаксиальных кабелей, неэкранированной витой пары. Однако в качестве стандарта на физические каналы для АТМ выбран стандарт на оптоволоконные каналы связи синхронной цифровой иерархии SDH.

Технология мультиплексирования и коммутации, разработанная для SDH, стала АТМ-технологией.

7. АТМ-технологии могут быть реализованы в АТМ-сетях практически любой топологии, но оконечное оборудование пользователей подключается к коммутаторам АТМ индивидуальными линиями по схеме «звезда».

Главное отличие АТМ-технологии от других телекоммуникационных технологий заключается в высокой скорости передачи информации (в перспективе – до 10 Гбит/с), причем привязка к какой-либо одной скорости отсутствует. Важным является и то обстоятельство, что АТМ-сети совмещают функции глобальных и локальных сетей, обеспечивая идеальные условия для «прозрачной» транспортировки различных видов трафика и доступа к услугам и службам взаимодействующих с сетью АТМ-сетей.

17.14.2. Каналы, используемые АТМ-технологией АТМ-технология допускает использование как постоянных (PVC), так и коммутируемых виртуальных каналов (SVC).

PVC представляет собой соединение (после предварительной настройки) между взаимодействующими пользователями сети, которое существует постоянно. Устройства, связываемые постоянным виртуальным каналом, должны вести довольно громоздкие таблицы маршрутизации, отслеживающие все соединения в сети. Следовательно, рабочие станции, соединенные PVC, должны иметь таблицы маршрутизации всех остальных станций сети, что нерационально и может вызывать задержки в передаче.

Коммутируемые виртуальные каналы (SVC) позволяют устранить необходимость ведения сложных таблиц маршрутизации и таким образом повысить эффективность функционирования сети. Здесь соединение устанавливается динамически, при этом используются АТМ-маршрутизаторы. В отличие от традиционных маршрутизаторов, которые требуют физического подключения сетевого сегмента к каждому из своих портов, в АТМ-маршрутизаторах используется не физическая архитектура с ориентацией на соединения, а виртуальная сетевая архитектура, ориентированная на протоколы. Такие маршрутизаторы необходимы и удобны для создания виртуальной сети, для которой характерной является возможность переключения пользователей, находящихся в любой точке сети, с одного сегмента на другой с сохранением виртуального адреса рабочей группы, что упрощает администратору сети задачу учета изменений списка пользователей.

АТМ-технология способна обрабатывать трафики различных классов.

17.14.3. Трафики, допустимые в режиме АТМ В существующих спецификациях предусмотрены четыре класса трафика, которые могут быть в режиме АТМ:

Класс А – синхронный трафик с постоянной скоростью передачи и с предварительным установлением соединения. Протокол, обслуживающий трафик этого класса, предназначен для обеспечения потребностей в сетевых услугах при передаче информации с постоянной скоростью (передача и прием АТМ-ячеек по АТМ-пути осуществляются с одной и той же скоростью). Примеры такого трафика – несжатая речь, видеоинформация.

Класс В – синхронный трафик с переменной скоростью передачи и с предварительным установлением соединения (например, сжатая речь, видеоинформация). Здесь, как и в случае трафика класса А, необходимы синхронизация аппаратуры отправителя и получателя и предварительное установление связи между ними, но допускается переменная скорость передачи. Информация передается через фиксированные промежутки времени, но ее объем в течение сеанса передачи может изменяться. Если объем передаваемой информации превышает фиксированный размер одной ячейки, эта информация разбивается на несколько ячеек, сборка которых осуществляется в пункте назначения.

Класс С – асинхронный трафик с переменной скоростью передачи с предварительным установлением соединения. Здесь синхронизации аппаратуры отправителя и получателя не требуется. Такой способ передачи необходим в сетях с коммутацией пакетов (сети Х.25, Internet, сети с ретрансляцией кадров). Трафик класса С, видимо, станет основным для передачи информации в глобальных сетях.

Класс D – асинхронный трафик с переменной скоростью передачи и без установления соединения. Протокол, управляющий доставкой трафика класса D, разработан для обеспечения многобитовой коммутации данных без установления соединения. В этом протоколе предусматривается использование кадров переменной длины: с помощью передатчика каждый кадр делится на сегменты фиксированного размера, которые помещаются в АТМ-ячейки;

приемник собирает сегменты в исходный кадр, завершая таким образом процесс, который называется сегментацией и сборкой.

Режим асинхронной передачи основан на концепции двух оконечных пунктов сети (абонентских систем, терминалов), осуществляющих связь друг с другом через совокупность промежуточных коммутаторов. При этом используются интерфейсы двух типов: интерфейс пользователя с сетью (UNI – User-to-Network Interface) и интерфейс между сетями (NNI – Network-to-Network Interface). UNI соединяет устройство оконечного пользователя с общедоступным или частным АТМ-коммутатором, а NNI представляет собой канал связи между двумя АТМ-коммутаторами сети (рис.9.14.3.1).

Рис. 9.14.3.1. Сеть на базе АТМ Соединение между двумя оконечными пунктами сети (напомним, что АТМ-технология ориентирована на предварительное установление соединения) возникает с того момента, когда один из них передает через UNI запрос в сеть. Этот запрос через цепочку АТМ-коммутаторов отправляется в пункт назначения для интерпретации. Если узел-адресат принимает запрос на соединение, то в АТМ-сети между двумя пунктами организуется виртуальный канал. UNI-устройства этих пунктов и промежуточные узлы сети (т.е. АТМ-коммутаторы) обеспечивают правильную маршрутизацию ячеек за счет того, что каждая АТМ-ячейка содержит два поля – идентификатор виртуального пути (VPI – Virtual Path Identifier) и идентификатор виртуального канала (VCI – Virtual Circuit Identifier). Информация, содержащаяся в полях VPI и VCI АТМ ячейки, используется для однозначного решения задачи маршрутизации даже в случае, если у оконечной системы организовано несколько виртуальных связей.

17.14.4. Развитие технологии АТМ Движущей силой развития технологии АТМ является ее эффективность в обслуживании низкоскоростных приложений и возможность работы на сравнительно низких скоростях (от 2 Мбит/с).

Говорить о «конкуренции» сетей FR и АТМ неправомочно, т.к. в настоящее время FR является основным интерфейсом доступа к сетям АТМ, позволяющим обеспечивать передачу по сети АТМ разнородного трафика, динамически распределяя полосу пропускания.

Совмещение разнородных телекоммуникационных сетей, построенных на базе различных технологий (Х.25, FR, IP и др.), для предоставления пользователям всего спектра услуг в настоящее время возможно только при использовании технологии АТМ. Возможности этой технологии по совмещению различных ТСС возрастают, несмотря на их существенные различия, главные из которых состоят: в приспособленности к передаче разнородной информации (данных, голоса, видеоинформации), возможности полного использования имеющейся полосы пропускания и адаптации к качеству каналов связи, в наличии и качестве интерфейсного оборудования связи с другими сетями, в степени рассредоточенности элементов сети, а также в степени распространенности в том или ином регионе.

18. Эффективность функционирования и перспективы развития компьютерных сетей 18.1. Понятие эффективности функционирования компьютерных сетей Эффективность функционирования КС как некоторой человеко машинной системы – это ее способность достигать поставленную цель в заданных условиях применения и с определенным качеством или иначе:

это комплексное операционное свойство целенаправленного процесса ее функционирования, характеризующее приспособленность этого процесса к достижению цели реализуемой системой операции. Под целью понимается желаемый результат функционирования, достижимый в течение определенного времени. Операция – это упорядоченная совокупность взаимосвязанных действий, направленных на достижение заданной цели. Под системой понимается совокупность взаимосвязанных эргатических и неэргатических элементов (аппаратных, программных, информационных средств, обслуживающего их персонала, пользователей), непосредственно участвующих в процессе выполнения операции.

Объектом исследования теории эффективности является операция, т.е. процесс применения (функционирования) системы. Применительно к КС под операцией понимается упорядоченная совокупность взаимосвязанных действий эргатических и неэргатических элементов сети, направленных на удовлетворение запросов пользователей.

Предметом исследования этой теории являются закономерности оптимальной организации процесса функционирования системы.

Следовательно, понятие эффективности относится к операции, к процессу функционирования системы, а не непосредственно к системе, когда используется другое понятие – качество. Качество системы – это совокупность ее свойств, обусловливающих пригодность системы удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением. Под свойством системы понимается ее объективная особенность, проявляемая при создании и эксплуатации (использовании) системы. Важно подчеркнуть, что понятие эффективности функционирования системы является более широким, чем понятие качества системы. Эффективность зависит от качества, но не наоборот.

Оценивание эффективности связано не только со свойствами системы, но и со свойствами результата ее функционирования и ресурсов, затрачиваемых на достижение данного результата, т.е. с оцениванием объектов, не включаемых в систему. Иначе говоря, эффективность функционирования системы определяется не только свойствами системы, но и способами и условиями ее применения. Понятие эффективности предусматривает совместный анализ эффекта и затрат на его достижение.

Иногда для краткости вместо длинного термина «эффективность процессов функционирования системы» употребляют более короткий термин «эффективность системы», имея в виду при этом ту же трактовку.

Вопросы оценки эффективности функционирования КС необходимо рассматривать в тесной связи с теми целями, которые достигаются (или должны быть достигнуты) при их использовании. Это положение является ключевым в самом определении эффективности.

18.2. Факторы, определяющие эффективность функционирования компьютерных сетей При оценке эффективности функционирования КВС следует базироваться на основополагающих, методологических предпосылках, которые заключаются в следующем.

1. КС принадлежит к классу человеко-машинных систем (СЧМ). Это относится и к отдельным функциональным частям сети (подсистемам): абонентским системам, сетям передачи данным и их звеньям и узлам, центрам обработки информации КС и др.

Следовательно, при исследовании эффективности сетей, независимо от их принадлежности к тому или иному типу СЧМ, необходимо учитывать параметры и характеристики всех трех компонентов:

человека (обслуживающего персонала сети и пользователей), машины (программно-аппаратных средств сети) и производственной среды.

2. Оценка эффективности функционирования КС должна осуществляться всесторонне, так как сама эффективность является наиболее общим, интегральным свойством, обусловливающим качество операции. Она зависит от всех факторов, влияющих на процесс проведения операции.

В связи с этим эффективность целесообразно рассматривать как интегральное свойство, определяющее:

• степень соответствия сети своему назначению (целевая эффективность);

• техническое совершенство сети (техническая эффективность);

• экономическую целесообразность (экономическая эффективность);

3. Эффективность КС должна оцениваться с учетом влияния на процессы функционирования сети всех факторов.

Факторы, определяющие эффективность функционирования КС, можно разбить на такие группы:

a) свойства самой сети:

• общие: готовность, надежность, живучесть, ремонтопригодность;

• индивидуальные: структура сети, функциональные возможности сети в целом и ее эргатических и неэргатических элементов;

b) свойства привлекаемых ресурсов:

• количество ресурсов каждого типа;

• качество привлекаемых ресурсов;

c) свойства условий функционирования сети:

• неуправляемые (природные условия, воздействие источников помех, интенсивность неуправляемых потоков запросов пользователей и др.);

• управляемые (организация функционирования, реализуемые способы доступа к передающей среде и управления обменом данных и др.).

4. В рамках комплексного исследования эффективности КС (подсетей, систем, узлов и звеньев) должна предусматриваться оценка эффективности внедрения новой техники (новых аппаратных, программных и информационных средств) и технологий.

Новая техника и технологии (НТТ), внедряемые в КС, могут быть разделены на три группы:

• НТТ-1 - новая техника и технологии, непосредственно участвующие в процессе производства продукции, т.е. в процессе удовлетворения запросов пользователей. К ним относятся: новые аппаратные и программные средства, непосредственно участвующие в передаче и обработке информации по запросам пользователей;

новые информационные средства, используемые для удовлетворения этих запросов;

новые сетевые технологии, также непосредственно используемые в процессе производства продукции сетей;

• НТТ-2 - новая техника и новые информационные технологии, используемые для управления деятельности организации, использующей КС. К ним относятся новые средства информатизации этой организации и автоматизации управления ее деятельностью. Непосредственно в производстве продукции они не участвуют;

• НТТ-3 - новые средства, входящие в состав эргономического обеспечения и предназначенные для повышения эффективности трудовой деятельности операторов (администраторов, пользователей) человеко-машинных систем, функционирующих в составе КС.

Принадлежность внедряемых средств и технологий к одной из указанных групп определяется их назначением.

5. КС - сложная человеко-машинная система, процесс функционирования которой определяется и характеризуется многими показателями и параметрами. В связи с этим проводить оценку эффективности такой системы как единого и неделимого целого не всегда целесообразно и нередко трудно осуществимо. Оценку можно проводить отдельно для крупных функциональных частей КС, таких как ЛК, входящих в состав КС, сети связи, центры обработки информации и др. Полученные дифференциальные оценки используются для формирования интегральных оценок всей сети.

6. Оценка эффективности функционирования системы эргономического обеспечения разработки и эксплуатации (СЭОРЭ) КС или ее функциональных частей может осуществляться автономно ввиду специфичности такой оценки. Эргономическое обеспечение (ЭО) оказывает существенное влияние на выходные технико эксплуатационные и технико-экономические характеристики сети, а также на качество производимой сетью продукции с учетом того, что эта продукция имеет специфический характер (это результаты удовлетворения запросов пользователей сети). Требования по качеству продукции КС во многом определяются ее видом. На первый план могут быть поставлены своевременность, достоверность, объем предоставляемой информации и др. Расходы на формирование и функционирование СЭОРЭ КС, связанные с обеспечением требуемого качества продукции сети, должны иметь обоснованные ограничения, так как по мере роста требований по качеству эти расходы увеличиваются форсированно.

При эксплуатации (использовании) КС увеличиваются также расходы на контроль качества продукции, обусловленного эргономическим обеспечением. Здесь важное значение приобретают организационные формы и мероприятия по контролю, методы и средства контроля, задачи, функции и технология работы службы контроля (если есть необходимость в ее организации), методы и средства оценки эффективности контроля.

Таким образом, при оценке эффективности (тем более экономической эффективности) системы эргономического обеспечения должны учитываться расходы на достижение требуемого качества продукции КС, обусловленного функционированием этой системы, а также расходы на упомянутый выше контроль качества продукции.

18.3. Основные показатели эффективности компьютерных сетей Показатель эффективности (ПЭ) сети – это количественная характеристика КС, рассматриваемая применительно к определенным условиям ее функционирования. При оценке эффективности КС необходимо учитывать характеристики трудовой деятельности человека, взаимодействующего с ЭВМ и другими техническими средствами сети.

Следовательно, сеть рассматривается как система «человек-машина» (СЧМ).

Показатель эффективности КС определяется процессом ее функционирования, он является функционалом от этого процесса.

В общем виде W=W(t, Lп, Lтп, Lа, Lд, Lу), где W - множество ПЭ сети;

t - время;

Lп, Lтп, Lа, Lд, Lу - множества параметров соответственно входящих потоков запросов на обслуживание пользователей (Lп), технических и программных средств сети (Lтп), алгоритмов обработки и передачи информации в сети (Lа), деятельности пользователей и администраторов (Lд), условий функционирования сети (Lу).

В свою очередь Lд={Lт, Lв, Lн}, где Lт, Lв, Lн - множества выходных показателей деятельности пользователей КС соответственно точностных (Lт), временных (Lв), надежностных (Lн).

Значения компонентов множеств Lт, Lв, Lн определяются конкретными процессами деятельности пользователей в рассматриваемой КС, средствами, которые имеются в их распоряжении для выполнения своих функций, и условиями работы.

В соответствии с конкретизацией понятия эффективности показатели множества W можно разделить на три группы:

W={Wц, Wт, Wэ}, где Wц - показатели целевой эффективности функционирования КС, или эффективности использования (целевого применения) КС, это количественная мера соответствия сети своему назначению;

Wт - показатели технической эффективности КС, это количественная мера, отражающая техническое совершенство сети;

Wэ - показатели экономической эффективности функционирования КС, это количественная мера экономической целесообразности использования сети.

Показатели целевой эффективности КС. Выбор показателей целевой эффективности сети определятся ее назначением, в связи с чем имеет место большое многообразие показателей группы Wц. С помощью этих показателей оценивается эффект (целевой результат), получаемый за счет решения тех или иных прикладных задач на ЭВМ сети (с использованием общесетевых ресурсов - аппаратных, программных, информационных), а не с использованием других, малоэффективных средств. Для количественной оценки этого эффекта могут применяться самые различные единицы измерения.

Примеры показателей целевой эффективности:

• точностные (Wтн), надежностные (Wн) и временные (Wв) показатели, применяемые в системах специального назначения для оценки эффективности использования в них сетевых структур.

Например, прирост вероятности выполнения некоторого задания, сокращение времени на выполнение этого задания, повышение точности решения некоторой задачи;

• временные показатели целевого использования сетевых структур в управлении народным хозяйством на различных его уровнях, характеризующие повышение оперативности управления;

• показатели целевой эффективности КС при решении задач планирования народного хозяйства на различных его уровнях (отрасль, подотрасль, объединение, организация, фирма, предприятие и т.д.).

Здесь могут быть две группы этих показателей: а) показатели эффективности использования ресурсов КС для составления краткосрочных, текущих планов. Эффект определяется тем, что разработка планов при этом осуществляется быстрее, точнее и полнее, с учетом большего количества факторов;

б) показатели эффективности использования сетевых структур для составления долгосрочных (перспективных) планов. В этом случае эффект определяется не только тем, что разработанный с применением КС перспективный план будет получен быстрее и окажется точнее и полнее, но что он вообще стал возможным благодаря использованию сетевых ресурсов.

• показатели, характеризующие повышение качества продукции, технология производства которой включает использование КС (например, использование ЛК на предприятиях);

• показатели, характеризующие экономику производства продукции с применением сетевых структур (например, повышение производительности труда, увеличение объема выпускаемой продукции, снижение ее себестоимости, увеличение доли экспортируемой продукции и т.д.), если цель использования КС заключается именно в улучшении характеристик производственно-хозяйственной деятельности предприятия или организации. В этом случае показатели целевой эффективности одновременно являются и показателями экономической эффективности.

Показатели технической эффективности КС. С помощью этих показателей оценивается эффективность КС как сложной аппаратно программно-информационной кибернетической СЧМ при работе ее в различных режимах. При этом не принимается во внимание эффект, получаемый за счет реализации результатов решения задач (удовлетворения запросов) пользователей КС. Показатели группы Wт могут использоваться для количественной оценки эффективности всей сети, ее отдельных систем и подсистем, звеньев и узлов сети.

Для оценки технической эффективности сети целесообразно использовать следующие показатели:

• Vпд - пропускная способность сети, т.е. средний поток данных, фактически передаваемых через сеть (измеряется в Мбит/с). Этот показатель может использоваться для оценки как многомагистральной КС, так и одномагистральной (например, локальной сети, где данные передаются по моноканалу). Следует отличать фактическую пропускную способность канала или линии связи от физической пропускной способности Vк, которая определяется возможностями и свойствами передающей среды и является одним из главных ее параметров. Очевидно, что величина Vпд существенно зависит от физической пропускной способности канала или линии связи. Но она определяется и многими другими факторами: используемыми методами доступа в передающую среду, загрузкой канала, способами управления сетью, качеством и возможностями сетевой операционной системы и т.д.

Все эти факторы обусловливают потоки передаваемых данных и фактическую скорость их передачи, т.е. фактическую (а не физическую) пропускную способность канала;

• Тзс - задержка в сети, вносимая в передачу данных пользователя, т.е. время доставки сообщения от отправителя к получателю;

• Vф - скорость передачи фреймов (коротких сообщений длиной 1000-2000 бит), т.е. количество фреймов, передаваемых за единицу времени по сети. Это дополнительный показатель, используемый в случае, когда поток данных (трафик) содержит в основном только короткие фреймы;

• Тзс=(Vпд) - зависимость времени задержки сообщения в сети от средней пропускной способности. Описание эффективности сети с помощью такой зависимости имеет большое значение, так как при увеличении загрузки сети (увеличении фактического потока данных) пользователь должен ожидать больше времени для начала передачи своих данных.

Для оценки технической эффективности отдельных звеньев КС (узлов обработки, узлов связи, центров коммутации пакетов и т.д.), обслуживающих запросы пользователей сети, удобными оказываются следующие показатели.

1. Интегральная пропускная способность звена сети на отрезке времени [0,t]:

и (0,t) = no(0,t)/nп(0,t) где nо(0,t), nп(0,t) - число запросов, соответственно обслуженных звеном сети на отрезке времени [0,t] и поступивших на этом же отрезке.

Она показывает, как в среднем звено сети справляется с обслуживанием входящего потока запросов от момента начала отсчета работы до некоторого момента t (например, за смену, сутки, месяц).

2. Динамическая пропускная способность д(t,t), представляющая собой отношение числа запросов no(t,t), обслуженных звеном сети на сравнительно небольшом интервале t к моменту времени t, к числу запросов nп(t,t), поступивших в звено на том же интервале и к тому же моменту t:

д(t,t) = no(t,t)/nп(t,t) Динамическая пропускная способность позволяет судить о том, как звено сети справляется с обслуживанием входящего потока запросов на любом заданном (наиболее характерном) отрезке времени к любому текущему моменту. Она дает возможность отслеживать работу звена сети в динамике и вырабатывать рекомендации по обеспечению ритмичности его функционирования.

3. Среднее время реакции звена сети на запрос пользователя - Тр. Оно складывается из времени ожидания обслуживания запроса и времени собственно обслуживания. Этот показатель очень важен для оценки эффективности системы обслуживания при работе в интерактивном режиме.

4. Максимально возможное число активных абонентов, т.е.

абонентов, обращающихся с запросами на обслуживание в данный момент.

5. Коэффициент задержки обслуживания абонентов - это отношение среднего времени реакции на запрос абонента при максимальном количестве активных абонентов к этому же времени при минимальном их количестве.

Возможна ситуация, когда показатели технической эффективности звена сети одновременно являются и показателями целевой эффективности. Например, интегральная пропускная способность хозрасчетного звена сети, являющегося центром обработки информации (ЦОИ) по запросам пользователей. Поскольку удовлетворение каждого запроса сопровождается оплатой со стороны пользователей, для ЦОИ главной целью использования своих ресурсов является обеспечение максимальной пропускной способности. Но для пользователей, которые обращаются с запросами в ЦОИ, целевая эффективность ЭВМ будет определяться реализацией результатов решения задач по их запросам, т.е. тем, что находится за границами интересов ЦОИ.

18.4. Показатели экономической эффективности использования компьютерных сетей Для оценки экономической эффективности всей сети или отдельных ее элементов и звеньев могут использоваться две группы показателей: интегральные показатели и частные показатели.

С помощью интегральных показателей оценивается общий (суммарный, интегральный) эффект, а затем и интегральная экономическая эффективность ТВС (элемента или звена сети) с учетом всех капитальных и текущих (эксплуатационных) затрат и всей экономии за счет использования КС, т.е. по всем источникам прямой и косвенной экономии и по всем ее видам. Частные показатели необходимы для оценки частного экономического эффекта, получаемого по отдельным источникам экономии, которые создаются при внедрении новых аппаратных, программных, информационных средств или новых технологий работы КС.

В качестве интегральных показателей экономической эффективности ТВС можно рекомендовать давно апробированные показатели:

Эг - годовой экономический эффект, руб.;

~ Э - среднегодовой экономический эффект, руб.;

г Эп - полный экономический эффект за расчетный период, руб.;

Еэ - коэффициент экономической эффективности капитальных вложений (или единовременных затрат, имеющих характер капитальных вложений) на создание и внедрение всей сети или отдельных ее элементов (звеньев) или на совершенствование и развитие сети, 1/год;

Ток - срок окупаемости этих капитальных вложений, год.

Эти показатели могут быть как ожидаемыми (при априорной оценке), так и фактическими (при апостериорной оценке).

Величина Эг определяется как разность приведенных затрат, связанных с созданием, совершенствованием и эксплуатацией некоторой системы (сети в целом, ее отдельных элементов и звеньев) для базового и рассматриваемого (исследуемого) вариантов. В качестве базовой выбирается такая система, которая аналогична (является прототипом) исследуемой системе по назначению, структуре, объему и характеру выполняемой продукции или предоставляемых услуг и считается лучшей на данном этапе развития подобных систем. Однако в базовой системе отсутствуют новейшие средства и технологии, внедрение которых повышает ее эффективность. Рассматриваемая (исследуемая) система отличается от базовой использованием новейших средств и технологий, эффективность которых следует оценивать.

Приведенные затраты Зп представляют собой сумму текущих затрат С и капитальных вложений К, приведенных к одинаковой размерности с помощью нормативного коэффициента экономической эффективности капитальных вложений Ен:

Зп = С+Ен·К.

Следовательно, Эг=Зп1-Зп2= (С1+ЕнК1)-(С2+ЕнК2) = (С1-С2)-Ен(К2-К1), где Зп1, Зп2 - годовые приведенные затраты соответственно для базового и исследуемого вариантов системы;

С1, С2 - годовые текущие затраты для этих же вариантов системы;

К2, К1 - капитальные вложения для базового и исследуемого вариантов системы.

Величины Еэ и Ток определяются по формулам:

Еэ = (С1-С2)/(К2-К1);

Ток = 1/Еэ Использование исследуемой системы экономически целесообразно, если выполняются условия Еэ Ен или Ток Тн, где Тн - нормативный срок окупаемости капитальных вложений.

Оценка частного экономического эффекта от внедрения новых аппаратных, программных, информационных средств или новых технологий работы КС проводится с целью: обоснования экономической целесообразности их внедрения (особенно тех средств и технологий, экономическая эффективность которых вызывает сомнение и которые вместе с тем не дают сколько-нибудь заметного целевого эффекта, ради которого можно было бы пожертвовать экономическим эффектом);

сравнения конкурирующих вариантов внедряемых средств и технологий по частным показателям, поскольку в ряде случаев именно эти показатели имеют решающее значение при выборе того или иного варианта.

Частные показатели отличаются большим многообразием.

Примеры частных показателей: сокращение численности обслуживающего персонала всей сети или отдельных ее систем, элементов, звеньев за счет внедрения новых средств и технологий;

годовая экономия на текущих затратах за счет продления эффективного срока эксплуатации сети, вызванного совершенствованием профподготовки ее обслуживающего персонала;

годовая экономия на текущих затратах за счет реализации мероприятий, направленных на улучшение условий труда обслуживающего персонала и, следовательно, способствующих повышению эффективности их трудовой деятельности и др.

18.5. Перспективы развития компьютерных сетей Высокие темпы совершенствования и развития компьютерных сетей обусловлены их важной ролью в решении задач информатизации общества, в обеспечении перехода от индустриального общества к информационному. КС аккумулируют все лучшее, что создано в области вычислительной техники и информатики, информационных технологий, средств и систем передачи данных. Для разработчиков открыты широкие возможности по развитию как сетей в целом, так и отдельных их систем, звеньев, узлов.

Можно выделить следующие направления и пути совершенствования и развития КС.

1. Развитие топологии сетей, направленное на обеспечение одновременного обслуживания запросов от большего количества абонентских систем и увеличение оперативности и надежности доставки пакетов адресатам за счет создания альтернативных маршрутов. Это касается как глобальных и региональных сетей, так и особенно локальных сетей. Стремление увеличить количество АС приводит к созданию локальных сетей со смешанной топологией - звездно кольцевой, звездно-шинной, сегментированной.

2. Развитие технических средств передачи и обработки информации в сетях: модемов, мостов, шлюзов, коммутаторов, маршрутизаторов, технического оснащения центров коммутации цепей, сообщений, пакетов, ЭВМ различного класса и назначения.

3. Развитие и совершенствование программного обеспечения сетей.

В этом направлении постоянно работают многие коллективы, предлагающие новые версии сетевых операционных систем (обладающие более широкими возможностями по управлению функционированием сетей и более удобные для пользователей), прикладных программных систем, программ технического (в том числе дистанционного) обслуживания аппаратных средств КС.

4. Расширение перечня предоставляемых информационно вычислительных услуг, повышение их интеллектуального уровня за счет широкого использования интеллектуальных систем и баз знаний, дальнейшее развитие сетевых технологий.

5. Интенсивный переход на цифровые сети связи, обеспечивающие по сравнению с аналоговыми сетями более высокую надежность передачи сигналов любого вида.

6. Существенное увеличение доли спутниковых сетей связи в общем объеме циркулирующей в сетях информации, что обусловлено решающими преимуществами спутниковых сетей.

7. Повышение надежности КС, совершенствование и развитие методов и средств обеспечения высоких показателей по всем аспектам проблемы надежности КС - техническому, программному, информационному, функциональному.

8. Развитие методов и средств обеспечения более высокого уровня безопасности информации, циркулирующей в сетях, повышение эффективности служб безопасности и механизмов реализации их функций.

9. Создание и непрерывное совершенствование глобальной интеллектуальной сети, объединяющей сети всех государств. В рамках такой сети вполне реально решение задачи по удовлетворению запроса пользователя из любой точки планеты и в любое время.

Основные этапы создания и развития глобальной интеллектуальной сети:

• телефонизация страны, участвующей в создании сети;

• цифровизация сети, т.е. повсеместный переход на использование цифровых сетей связи, входящих в состав глобальной интеллектуальной сети;

• интеграция услуг, т.е. обеспечение возможности удовлетворения любого запроса (из числа тех, которые входят в перечень удовлетворяемых запросов) в любом звене сети;

• интеллектуализация сети, т.е. повышение интеллектуального уровня предоставляемых услуг, базирующееся на широком использовании интеллектуальных систем и баз знаний.

Очевидно, что эти этапы работы реализуются параллельно и по каждому из них государства, участвующие в создании и реализации глобальной интеллектуальной сети, находятся на различных уровнях.

Подводя итоги, можно отметить следующее.

Вычислительная техника все шире и глубже проникает во все области науки, техники и производственной деятельности человека. За полувековую историю своего существования она прошла впечатляющий путь развития, темпы которого не знала ни одна область.

Рынок современных компьютеров имеет широкую градацию классов, типов и моделей. Примерно через каждые два года появляются новые модели ЭВМ, постоянно совершенствуется элементная база, улучшаются технико-экономические показатели. Почти каждое десятилетие меняются поколения машин, наметилось появление нового класса ЭВМ – сетевых компьютеров, обеспечивающих быстрый и удобный доступ пользователей к ресурсам компьютерных сетей.

Теоретической основой построения современных ЭВМ остаются алгебра логики, двоичная арифметика и другие специальные дисциплины. Примечательно, что до сих пор структура всех ЭВМ не вышла за рамки классической структуры, реализующей методы последовательных вычислений. В настоящее время архитектурные и структурные возможности классической, последовательной структуры практически исчерпаны, наметился ее кризис. Возможности микроэлектроники также подходят к своим пределам. Дальнейшее поступательное развитие напрямую связано с переходом к параллельным вычислениям, с построением вычислительных систем и развитием сетевых технологий. Интенсивно исследуются новые принципы построения машин: биомолекулярные, нейронные, квантовые, оптические и др.

Знание основных тенденций и принципов развития и построения ЭВМ, понимание закономерностей и стабильности архитектуры машин позволяет современным специалистам грамотно отслеживать и выделять существенные особенности имеющихся на рынке ЭВМ, дает им возможность объективно подходить к выбору аппаратных и программных средств и их применению.

Программное обеспечение в составе ЭВМ играет особую роль – посредника между пользователем и аппаратурой. Структурно оно также строится по иерархическому принципу. Центральное место здесь занимает операционная система, обеспечивающая организацию и управление вычислительным процессом. Она позволяет использовать различные режимы работы, что повышает эффективность применения системы в целом.

Наиболее динамично в составе программного обеспечения развиваются пакеты прикладных программ, предоставляющие пользователям самые различные виды услуг. Наиболее распространенными из них являются текстовые редакторы, табличные процессоры, системы управления базами данных, системы деловой графики, делопроизводства и др. Утвердилась тенденция к объединению этих пакетов в рамках единого офисного обеспечения на базе общей операционной среды.

Компьютерные сети являются одним из главных и наиболее эффективных средств информатизации общества и перехода от индустриального общества к информационному.

Создание, совершенствование и развитие КС различных классов - от локальных сетей до глобальной интеллектуальной сети - происходит с учетом требований по унификации и стандартизации аппаратных и программных средств и протекающих в сетях процессов. Базовой является семиуровневая эталонная модель взаимодействия открытых систем.

Многообразие структур КС, сложность обеспечения взаимодействия прикладных процессов, рост перечня предоставляемых услуг и их интеллектуального уровня, повышение требований к полноте и оперативности предоставления услуг - все это требует от разработчиков КС постоянных усилий по внедрению новых, более эффективных методов доступа в сеть, протоколов обмена данными, сетевых технологий.

Для обеспечения безопасности информации, циркулирующей в КС, предотвращения несанкционированного доступа в сеть с учетом все более изощренных способов и средств преднамеренного нарушения нормального функционирования сети необходимы эффективные и непрерывно развивающиеся службы безопасности информации и механизмы реализации их функций.

В системах передачи данных, или ТКС, важным фактором в обеспечении надежного распознования принимаемой информации является синхронизация аппаратуры передающего и принимающего пунктов, с тем чтобы на приемной стороне опрос линии связи (замер уровня сигналов) происходил в момент поступления очередного бита данных. Задача синхронизации наиболее эффективно решается путем использования самосинхронизирующих кодов.

Для реализации различных режимов обмена информацией в КС (интерактивный режим, режим прямого доступа, режим отложенного доступа) применяются в необходимом сочетании и различные методы коммутации - коммутация цепей, коммутация сообщений, коммутация пакетов.

Эффективность работы КС в режиме коммутации пакетов существенно определяется реализуемыми методами маршрутизации пакетов. Многообразие алгоритмов маршрутизации обусловлено многообразием структур сетей и требований по оперативности предоставления услуг пользователям.

К числу наиболее распространенных и быстро развивающихся относятся локальные сети. Используемые в ЛКС аппаратные и программные средства ориентированы на обеспечение максимальных удобств пользователей в условиях непрерывно расширяющегося перечня предоставляемых услуг и повышения их интеллектуального уровня.

Разрабатываемые и внедряемые в последние годы образцы отечественных ЛКС отличаются сходством структур с зарубежными локальными сетями и сближением значений показателей качества, характеристик и параметров. Стремление увеличить количество абонентских систем в сети привело к широкому распространению сегментированных структур и смешанных топологий ЛКС звезднокольцевых, звездношинных.

Расширение и углубление современного информационного рынка является следствием потребностей развития человеческого общества во всех сферах его деятельности. Наиболее ярко это проявляется в росте объемов циркулирующей информации в таких областях информационного рынка, как системы сетевых коммуникаций, электронная информация, программное обеспечение.

В используемых в настоящее время глобальных сетях довольно четко проявляется тенденция к интеграции предоставляемых услуг, к внедрению практически всех систем сетевых коммуникаций. Это особенно видно на примере “сети сетей” Internet, в которой реализованы возможности по предоставлению пользователям всех известных услуг.

Оценка эффективности КС должна быть комплексной и всесторонней. Для этого целесообразно использовать систему показателей, с помощью которых оценивается целевая, техническая и экономическая эффективность.

Существует множество путей повышения эффективности использования сетей, находящихся в эксплуатации. К ним относятся:

оптимальное сочетание различных форм использования СВТИ в рамках КС, увеличение объемов работ по внедрению в КС нового базового и прикладного программного обеспечения, совершенствование и оптимальное сочетание различных организационных форм технического обслуживания КС, совершенствование эргономического обеспечения КС и др.

Развитие КС осуществляется одновременно по многим направлениям. Основные из них:

• совершенствование и усложнение структуры КС;

• разработка новых, более эффективных и надежных технических и программных средств обработки и передачи информации, в частности ЭВМ пятого поколения;

• широкое использование в КС цифровых сетей связи;

• развитие спутниковых сетей связи и увеличение объемов работ по их использованию;

• разработка новых, более эффективных методов и средств обеспечения безопасности информации, циркулирующей в сетях;

• расширение перечня услуг, предоставляемых пользователям, и повышение их интеллектуального уровня;

• создание глобальной интеллектуальной сети путем телефонизации участвующих в этом процессе стран, цифровизации сетей, интеграции услуг пользователям, интеллектуализации услуг;

• развитие сетевых технологий.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.