Понятие и виды инфокоммуникационных систем. Понятие инфокоммуникационной сети

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Инфокоммуникации как сложные системы

1. Инфок оммуникации как сложные системы

Ранее были рассмотрены вопросы, относящиеся к методологии системного анализа. При этом значительная часть из них пересекалась с проблематикой теории систем и моделирования процессов и явлений. Теперь рассмотрим инфокоммуникационные технологии как сложную систему. Назовем основные свойства таких систем.

1. Инфокоммуникационные системы представляют собой совокупность телекоммуникационной сети, средств хранения и обработки информации, а также источников и потребителей информации.

2. Инфокоммуникационные системы состоят из двух основных подсистем: технической и пользовательской. Взаимодействие этих различных по своей физической сущности подсистем определяет структуру и функции инфокоммуникационной системы.

3. Инфокоммуникационные системы являются «большими» системами, содержащими огромное количество компонентов, многие из которых -- сами большие системы либо многофункциональные устройства. Компоненты инфокоммуникационной системы имеют различное устройство и выполняют различные функции.

4. Инфокоммуникационные системы многосвязные: их различные компоненты соединены между собой и имеют как прямые, так и обратные связи. Структура и топология инфокоммуникационных систем переменны, управляемы, зависят от пользователей.

5. Инфокоммуникационные системы являются крупномасштабными системами, охватывающими крупные территории и интегрирующимися в мировую систему инфокоммуникаций. Инфокоммуникационные системы взаимно проникающие. Процессы в таких системах могут проходить с различными скоростями.

6. Инфокоммуникационные системы являются пространственно-распределенными и содержат как дискретные, так и непрерывные (пространственно-протяженные) компоненты. Элементы системы могут быть стационарными (статическими) или движущимися (динамическими). Такая природа инфокоммуникационных систем порождает особую специфику происходящих в них процессов.

7. Инфокоммуникационные системы являются эргатическими. Эргатическия система - сложная система управления, составным элементом которой выступает человек-оператор (или группа операторов).

8. Инфокоммуникационные системы являются немарковскими с точки зрения протекающих в них процессов. Это означает, что поведение системы определяется не только текущим состоянием, но и предысторией, причем довольно длительной, а также скрытыми возможностями, включающимися спонтанно в определенных условиях.

9. Инфокоммуникационные системы нелинейны. Важно отметить следующие моменты:

* нелинейная зависимость между различными видами оборудования в системе -- техническая нелинейность;

* нелинейная зависимость между нагрузкой, создаваемой абонентами системы, и пропускной способностью системы. Абонентская нагрузка существенно ситуационна, пропускная способность определяется инженерными решениями.

10. Инфокоммуникационные системы синергетичны, т.е. самоорганизуемы и склонны к самостоятельному автономному поведению, обладают способностями к самосохранению и противодействию внешним воздействиям, устранению произошедших изменений внутренними средствами (в определенных пределах), а также функциональной инертностью.

11. Инфокоммуникационные системы находятся в непрерывном развитии.

12. Инфокоммуникационные системы наукоемки и базируются на перспективных технических разработках.

13. Инфокоммуникационные системы являются сложными системами высокого уровня, т.е. сверхсложными. Сверхсложными называются системы, состоящие из нескольких сложных систем. Сложность образуется в результате взаимодействия ряда указанных выше факторов: многокомпонентности; нелинейности; большого числа степеней свободы; наличия памяти.

2. Стратифицирова нный подход в инфокоммуникациях

Стратификация - это разделение системы на совокупность элементов, отображающих ее поведение на различных уровнях декомпозиции (эти уровни называются стратами). Каждый уровень учитывает присущие ему свойства, переменные и зависимости.

В инфокоммуникациях использование механизма стратификации вылилось в создание сетевой модели OSI (Open Systems Interconnection Basic Reference Model - базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем). Именно эта модель позволяет разбить все многообразие используемых в инфокоммуникационных системах операций (протоколов) на 7 взаимодействующих друг с другом слоев, внутри которых возможен их отдельный анализ и рассмотрение.

Уровни (слои) модели OSI представлены в таблице.

Таблица - Уровни модели OSI

Модель OSI
	Тип данных	Уровень	Функции
		Прикладной	Доступ к сетевым службам	Подсистема пользователя
		Представительский	Представление и шифрование данных
		Сеансовый	Управление сеансом связи
Транспортная сеть	Сегменты/ Дейтаграммы	Транспортный	Прямая связь между конечными пунктами и надежность
			Определение маршрута и логическая адресация	Подсистема сети
		Канальный	Физическая адресация
		Физический	Работа со средой передачи, сигналами и двоичными данными

В литературе наиболее часто принято начинать описание уровней модели OSI с 7-го уровня, называемого прикладным, на котором пользовательские приложения обращаются к сети. Модель OSI заканчивается 1-м уровнем -- физическим, на котором определены стандарты, предъявляемые независимыми производителями к средам передачи данных:

Тип передающей среды (медный кабель, оптоволокно, радиоэфир и др.),

Тип модуляции сигнала,

Сигнальные уровни логических дискретных состояний (нуля и единицы).

Любой протокол модели OSI должен взаимодействовать либо с протоколами своего уровня, либо с протоколами на единицу выше и/или ниже своего уровня. Взаимодействия с протоколами своего уровня называются горизонтальными, а с уровнями на единицу выше или ниже -- вертикальными. Любой протокол модели OSI может выполнять только функции своего уровня и не может выполнять функций другого уровня, что не выполняется в протоколах альтернативных моделей. Каждому уровню с некоторой долей условности соответствует свой операнд -- логически неделимый элемент данных, которым на отдельном уровне можно оперировать в рамках модели и используемых протоколов: на физическом уровне мельчайшая единица -- бит, на канальном уровне информация объединена в кадры, на сетевом -- в пакеты (дейтаграммы), на транспортном -- в сегменты. Любой фрагмент данных, логически объедин?нных для передачи -- кадр, пакет, дейтаграмма -- считается сообщением. Именно сообщения в общем виде являются операндами сеансового, представительского и прикладного уровней. К базовым сетевым технологиям относятся физический и канальный уровни.

Остановимся на назначении каждого из уровней эталонной модели. Начнем с верхнего уровня, т.к. именно на нем начинается активизация процесса передачи информации. Этот уровень наиболее близок к пользователю.

Прикладной уровень -- отвечает за инициализацию и завершение сеансов связи, распределение программных и аппаратных средств для реализации процесса. Иногда этот уровень называют уровнем управления процессами. В зависимости от назначения и типа оконечного устройства, оно может осуществлять реализацию нескольких прикладных процессов, и пользователь может воспользоваться любым из протоколов.

Протоколы прикладного уровня: RDP (Remote Desktop Protocol), HTTP (HyperText Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), SNMP (Simple Network Management Protocol), POP3 (Post Office Protocol Version 3), FTP (File Transfer Protocol), XMPP (Extensible Messaging and Presence Protocol), OSCAR (Open System for CommunicAtion in Realtime), SIP (Session Initiation Protocol) и другие.

Представительный уровень -- обеспечивает работу прикладного уровня, структурирует данные, осуществляет преобразование символьных потоков, засекречивание и рассекречивание информации, а также осуществляет необходимые преобразования данных для отображения их на дисплеях или печатающих устройствах.

Запросы приложений, полученные с прикладного уровня, на уровне представления преобразуются в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразуются в формат приложений. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально. Уровень представлений обычно представляет собой промежуточный протокол для преобразования информации из соседних уровней. Это позволяет осуществлять обмен между приложениями разнородных компьютерных систем прозрачным для приложений образом.

Протоколы уровня представления: AFP -- Apple Filing Protocol, ICA -- Independent Computing Architecture, LPP -- Lightweight Presentation Protocol, NCP -- NetWare Core Protocol, NDR -- Network Data Representation, XDR -- eXternal Data Representation, X.25 PAD -- Packet Assembler/Disassembler Protocol. инфокоммуникационный стратифицированный сетевой эталонный

Сеансовый уровень -- создает стандарт сеанса и контролирует его соблюдение. На этом уровне регламентируются правила ведения диалога. В случае прерывания сеанса на этом уровне обеспечивается его восстановление или извещение о невозможности дальнейшей работы.

Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений.

Протоколы сеансового уровня: ADSP (AppleTalk Data Stream Protocol), ASP (AppleTalk Session Protocol), H.245 (Call Control Protocol for Multimedia Communication), ISO-SP (OSI Session Layer Protocol (X.225, ISO 8327)), iSNS (Internet Storage Name Service), L2F (Layer 2 Forwarding Protocol), L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol), NetBIOS (Network Basic Input Output System), PAP (Password Authentication Protocol), PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol), RPC (Remote Procedure Call Protocol), RTCP (Real-time Transport Control Protocol), SMPP (Short Message Peer-to-Peer), SCP (Session Control Protocol), ZIP (Zone Information Protocol), SDP (Sockets Direct Protocol).

Транспортный уровень -- обеспечивает управление транспортировкой сообщения. В частности, на этот уровень возложены задачи контроля целостности сообщений, оптимизации использования средств связи, выбор вида и качества обслуживания процесса. На этом уровне выбирается тип коммутации (каналов, сообщений, пакетов и т.д.), формируется стандартное транспортное сообщение из входных данных, проводится формирование начала и конца транспортируемых единиц данных.

Протоколы транспортного уровня: ATP (AppleTalk Transaction Protocol), CUDP (Cyclic UDP), DCCP (Datagram Congestion Control Protocol), FCP (Fiber Channel Protocol), IL (IL Protocol), NBF (NetBIOS Frames protocol), NCP (NetWare Core Protocol), RTP (Real-time Transport Protocol), SCTP (Stream Control Transmission Protocol), SPX (Sequenced Packet Exchange), SST (Structured Stream Transport), TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol).

Эти четыре уровня эталонной модели определяют и реализуют процессы взаимодействия пользователей, поэтому их иногда называют подсистемой пользователя .

Три нижних уровня определяют работу непосредственно сети связи при обслуживании пользователей. Поэтому их называют подсистемой сети .

Сетевой уровень -- реализует доставку данных между любыми узлами сети. На этом уровне формируются физические и виртуальные каналы, дейтаграммы, осуществляются маршруты продвижения данных. Этот уровень отвечает за правильность сборки сообщения из сетевых единиц.

Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю. Работающие на этом уровне устройства (маршрутизаторы) условно называют устройствами третьего уровня (по номеру уровня в модели OSI). Протоколы сетевого уровня: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange, протокол межсетевого обмена), X.25 (частично этот протокол реализован на уровне 2), CLNP (сетевой протокол без организации соединений), IPsec (Internet Protocol Security). Протоколы маршрутизации -- RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First).

Канальный уровень -- определяет правила передачи модуля данных по физическому звену связи. Этот уровень отвечает за обнаружение и исправление ошибок, возникающих из-за помех в канале связи, формирование сообщений вышестоящему уровню о неустранимых ошибках, слежение за скоростью обмена.

Полученные с физического уровня данные, представленные в битах, он упаковывает в кадры, проверяет их на целостность и, если нужно, исправляет ошибки (формирует повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием. Спецификация IEEE802 разделяет этот уровень на два подуровня: MAC (англ. media access control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC(англ. logical link control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня. На этом уровне работают коммутаторы, шлюзы и другие устройства. Эти устройства используют адресацию второго уровня (по номеру уровня в модели OSI).

Протоколы канального уровня - ARCnet, ATM, Controller Area Network (CAN), Econet, Ethernet, Ethernet Automatic Protection Switching (EAPS), Fiber Distributed Data Interface (FDDI), Frame Relay, High-Level Data Link Control (HDLC), IEEE 802.2 (provides LLC functions to IEEE 802 MAC layers), Link Access Procedures, D channel (LAPD),IEEE 802.11 wireless LAN, LocalTalk, Multiprotocol Label Switching (MPLS), Point-to-Point Protocol (PPP), Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE), Serial Line Internet Protocol (SLIP, устарел), StarLan, Token ring, Unidirectional Link Detection (UDLD), x.25. В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой платы. В операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровней между собой. Это не новый уровень, а просто реализация модели для конкретной ОС. Примеры таких интерфейсов: ODI, NDIS, UDI.

Физический уровень -- нижний уровень модели, который определяет метод передачи данных, представленных в двоичном виде, от одного устройства (компьютера) к другому. На этом уровне осуществляют передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их при?м и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. На этом уровне также работают концентраторы, повторители сигнала и медиаконвертеры. Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие виды сред передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передачи данных и т. п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящихся к физическому уровню, являются: V.35, RS-232, RS-485, RJ-11, RJ-45, разъемы AUI и BNC. Протоколы физического уровня: IEEE 802.15 (Bluetooth), IRDA, EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, DSL, ISDN, SONET/SDH, 802.11 Wi-Fi, Etherloop, GSM Um radio interface, ITU и ITU-T, TransferJet, ARINC 818, G.hn/G.9960.

В модели OSI одинаковые уровни различных систем сообщаются между собой посредством протоколов. Однако эти одинаковые уровни различных систем не связываются между собой непосредственно, а только через физический уровень, что обеспечивает полную совместимость любых систем различного типа. Введение модели OSI создало методологическую основу построения унифицированных телекоммуникационных сетей. Несмотря на то, что были разработаны и другие модели, именно модель OSI стала базой для объединения всего многообразия выпускаемых программно-аппаратных средств. В таблице 4.2 показано, как применяется эталонная модель для телефонной сети и сети Интернет.

Модель эталонной сети OSI для сети Интернет и телефонной сети
Уровень	Сеть интернет	Телефонная сеть
	Определяет наличие партнеров и необходимые ресурсы, синхронизирует работу прикладных программ, устанавливает соглашения по процедурам устранения ошибок и управляет целостностью перемещения данных	Проявляется в свойствах линии связи, без учета ее внутренней схемы построения. К таковым свойствам относятся: диапазон рабочих частот (0,3 - 3,4 кГц), уровень шумов, АЧХ
	Отвечает за представление данных, посылаемых из прикладного уровня одной системы в адрес другой, для чего согласует формат и синтаксис перемещаемых данных. В случае необходимости могут выполняться алгоритмы шифрования для защиты перемещаемых данных	Проявляет себя при необходимости согласования совместной работы методов дискретизации или когда требуется согласовать алгоритмы сжатия речевой информации
	Устанавливает, управляет и завершает сеансы взаимодействия между двумя или более прикладными задачами, а также синхронизирует и управляет перемещением информации между ними. Устанавливает класс услуг и уведомляет об исключительных ситуациях, обеспечивает соответствие символьного представления адреса с двоичным представлением в соответствии с протоколами DNS и др.	Управляет вызовом и сигнализацией при наборе и передаче номера на АТС. Осуществляет контроль исполнения системы расчетов с абонентами. В сетях подвижной связи обеспечивает слежение за изменением местоположения абонента и переадресацией вызова. В интеллектуальных сетях выполняет набор дополнительных функций обработки вызовов и сеансов
	Обеспечивает перенос информации по надежным или ненадежным соединениям, реализует качество обслуживания трафика, запрашиваемое сеансовым уровнем, с целью предотвращения переполнения одной системы данными из другой системы	Реализует методы мультиплексирования речевого трафика, а также дополнительные методы мультиплексирования для объединения речевого трафика с другими видами трафика
	Обеспечивает установление требуемого типа соединения между двумя конечными системами путем выбора маршрута через множество подсетей. Протоколы маршрутизации осуществляют синхронизацию маршрутных таблиц, по которым алгоритмы маршрутизации вычисляют маршруты	Устанавливает соединения между вызывающим и вызываемым абонентами посредством системы сигнализации. (Например, организует тракт передачи через узлы коммутации всего множества подсетей)
	Обеспечивает транзит данных через физический канал. Выполняя эту задачу, решаются вопросы физической адресации, топологии сети, линейной дисциплины (способ использования канала передачи), упорядоченной доставки блоков данных, уведомление о неисправностях и управление потоком данных
	Определяет электротехнические, механические, процедурные и функциональные характеристики активации, поддержания и дезактивации физического канала между конечными системами. Спецификации физического уровня определяют уровни напряжений, синхронизацию изменения напряжений, скорость передачи сообщений, максимальные расстояния передачи, физические соединители и другие аналогичные характеристики

Соответствие уровней модели OSI стеку протоколов TCP/IP

Сегодня сети с коммутацией пакетов преимущественно базируются на стеке протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol). Модель сети, построенной на протоколах TCP/IP, является четырехуровневой. Однако ее можно представить в виде эталонной семиуровневой модели OSI, которая появилась позднее, и по сути является развитием четырехуровневой системы.

Рис. Модель системы TCP/IP

Как видно из рис.4.1, три высших уровня эталонной модели OSI (прикладной, представительный и сеансовый) соответствуют прикладному уровню модели сети, построенной на протоколах TCP/IP. Два низших уровня (канальный и физический) эталонной модели OSI в модели сети с пакетной коммутацией объединены в уровень сетевых интерфейсов. Рассмотрим их более подробно.

Структура протоколов TCP/IP приведена на рисунке.

Рисунок - Стек протоколов TCP/IP

Наиболее низкий уровень (уровень IV) отвечает физическому и канальному уровням модели OSI. Этот уровень в протоколах TCP/IP не регламентируется, но поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровня. Для локальных сетей - это Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, для глобальных сетей - протоколы соединений «точка-точка» SLIP и PPP, протоколы территориальных сетей с коммутацией пакетов Х.25, Frame Relay. Разработана также специальная спецификация, определяющая использование технологии АТМ в качестве транспорта канального уровня. Обычно при появлении новой технологии локальных или глобальных сетей она быстро подключается к стеку TCP/IP за счет разработки соответствующей спецификации, что определяет метод инкапсуляции пакетов IP в ее тело.

Следующий уровень (уровень ІІІ) - это уровень межсетевого взаимодействия, занимающийся передачей пакетов с использованием разных транспортных технологий локальных сетей, территориальных сетей, линий специальной связи и т.п. В качестве основного протокола сетевого уровня (в терминах модели OSI) в стеке используется протокол ІР, который с самого начала проектировался, как протокол передачи пакетов для составных сетей, состоящих из большого количества локальных сетей, объединенных как локальными, так и глобальными связями. Поэтому протокол IP хорошо работает в сетях со сложной топологией, рационально используя наличие в них подсистем и экономно тратя пропускную способность низкоскоростных линий связи. Протокол IP является дейтаграммным протоколом, то есть, он обеспечивает негарантированную доставку пакетов в узел назначения. К уровню межсетового взаимодействия относятся и все протоколы, связанные с составлением и модификацией таблиц маршрутизации, такие, как протоколы сбора маршрутной информации RIP (Pouting internet Protocol) и OSPF (Open Shortest First) , а также протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP (Internet Control Message Protocol). Последний протокол предназначен для обмена информацией об ошибках между маршрутизаторами сети и узлом - источником пакета.

Следующий уровень (уровень ІІ) называется транспортным. На этом уровне функционирует протокол управления передачей TCP (Transmission Control Protocol) и протокол дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol). Протокол TCP обеспечивает надежную передачу сообщений между отдаленными прикладными процессами за счет образования виртуальных соединений. Протокол UDP обеспечивает передачу прикладных пакетов дейтаграммным способом, и, как и IP, выполняет только функции связующего звена между сетевым протоколом и многочисленными прикладными процессами.

И наконец, уровень І соответствует уровням 6 и 7 модели OSI.

Как видим, существует два варианта стратификации:

Четырехслойный (модель TCP/IP),

Семиуровневый (модель OSI).

Второй вариант является более приемлемым для анализа, поскольку содержание слоев (уровней) оказывается более простым.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Ознакомление с моделью взаимодействия открытых систем (OSI), программным пакетом Packet Tracer. Изучение работы устройств 1-го и 2-го уровней. Построение локальной сети посредством коммутатора Коммутатор0. Эталонная модель взаимодействия открытых систем.

лабораторная работа , добавлен 14.12.2014


Характеристика предприятия, для которого проектируется локальная вычислительная сеть. Возможные топологии сети. Сущность эталонной модели взаимосвязи открытых систем (OSI) и сетевых протоколов. Производительность каналов и соединительной аппаратуры.

курсовая работа , добавлен 24.11.2016


Основные понятия в телекоммуникациях. Материально-техническая основа федеральной связи и структура первичной сети. Принципы построения ГТС и СТС. Организации стандартизации в области телекоммуникаций. Модель взаимодействия открытых систем связи.

реферат , добавлен 22.08.2011


Изучение структуры и принципов построения ЛВС с шинной топологией со случайным методом доступа к моноканалу. Особенности и сущность работы шинных ЛВС со случайным методом доступа на основе протоколов канального и физического уровней эталонной модели ВОС.

лабораторная работа , добавлен 28.04.2011


Модель взаимодействия открытых систем. Сведения о сетях электросвязи. Цифровые системы передачи. Система сигнализации SSN7. Цифровая коммутационная система "Матрица". Технические характеристики системы. Цифровые системы уплотнения аналоговых линий.

реферат , добавлен 28.03.2009


Характеристика и составление уравнения динамики исполнительного механизма двухстепенного манипулятора. Особенности управления двухстепенного манипулятора с самонастройкой по эталонной модели. Расчет основных параметров системы и коэффициента настройки.

контрольная работа , добавлен 13.09.2010


Классификация сетей и способы коммутации. Виды связи и режимы работы сетей передачи сообщений. Унификация и стандартизация протоколов. Эталонная модель взаимосвязи открытых систем. Особенность подготовки данных. Взаимодействие информационных систем.

реферат , добавлен 15.09.2014


Характеристика принципов организации систем связи со спектральным уплотнением и промышленных мультиплексоров DWDM. Анализ модели взаимодействия транспортных технологий. Особенности устройств компенсации дисперсии. Устройства волнового уплотнения DWDM.

дипломная работа , добавлен 20.11.2012


Виды релейных регуляторов и режимов их работы. Система с эталонной моделью. Простейшая релейная система. Вибрационный и автоколебательный режимы движения систем. Скользящие режимы в системах с переменной структурой. Система с регулятором переключений.

лабораторная работа , добавлен 25.11.2015


Дискретные передаточные функции. Принципы размещения полюсов. Апериодическое управление, его закономерности, используемые приемы и методики. Синтез по эталонной модели, эго основные этапы и значение. Билинейное преобразование и оценка его результатов.

В настоящее время тенденции развития как средств обработки и распределения информации, так и информационных систем в целом характеризуются тем, что, с одной стороны, развитие телекоммуникационных сетей требует применения цифровых каналов и систем передачи данных, средств вычислительной техники для обработки информации в процессе ее передачи, а с другой - развитие средств обработки информации и вычислительной техники требует все большего применения средств связи для организации обмена информацией в интересах решения прикладных задач. И как результат - процессы интеграции и конвергенции телекоммуникационных сетей и средств информатизации способствовали превращению телекоммуникационных сетей в инфокоммуникационные сети (ранее применялись также термины «информационная сеть», «телекоммуникационная вычислительная сеть» и др.).

Согласно существующим представлениям, инфокоммуникационнаясистема – это совокупность, включающая сущности информационной и телекоммуникационной систем. Информационная система включает в себя информацию и пользователя. Телекоммуникационная система обеспечивает перенос информации от источника к потребителю. Таким образом, инфокоммуникационную систему образует совокупность сети телекоммуникаций (телекоммуникационной подсистемы), прикладной подсистемы (средств хранения и обработки информации, прикладных процессов), а также подсистемы источников и потребителей информации (пользовательские подсистемы).

Наряду с терминами «инфокоммуникационная система » и «инфокоммуникационная сеть » используются термины:

Информационно-телекоммуникационные системы - класс систем, реализующий множество технологических процессов по сбору, обработке, хранению, поиску информации и доступа к ней, переносу (транспортировке) всех видов сообщений путем их объединения в единые транспортные потоки.

Информационно-телекоммуникационная сеть - технологическая система, содержащая линии связи, узлы и пользовательское оборудование, обеспечивающая возможность предоставления услуг по доставке информации пользователям и, частично, по ее хранению и обработке в процессе передачи и доставки.

Федеральный закон Российской Федерации «Об информации, информационных технологиях и о защите информации», определяет информационно-телекоммуникационную сеть , «как технологическую систему, предназначенную для передачи по линиям связи информации, доступ к которой осуществляется с использованием средств вычислительной техники».

В целях обеспечения корректности использования таких терминов как «инфокоммуникации», «инфокоммуникационная сеть», «инфокоммуника-ционные технологии» и др. рассмотрим их определения и взаимосвязь.

В статьеП.П. Воробиенко, Л.А. Никитюк (Одесская национальная академия связи им. А.С. Попова) даются определения базовым понятиям, характеризующим предмет труда специалистов инфокоммуникационной отрасли, а именно: «инфокоммуникации» как область деятельности, «инфокоммуникационная сеть» как физический объект, «инфокоммуникационные технологии» как совокупность методов и способов, обеспечивающих функционирование такого объекта и «инфокоммуникационная услуга» как конечный результат.

Инфокоммуникации (Infocommunications) - это совокупность средств обработки, накопления, хранения информации и переноса ее в пространстве, имплементированных (исполненных) в единую сетевую структуру, посредством которой обеспечивается доступность информационных ресурсов и информационный обмен.

Инфокоммуникационная сеть (Infocommunication Network) - это совокупность территориально рассредоточенных информационных, вычислительных ресурсов, программных комплексов управления, размещаемых в оконечных системах сети и терминальных системах пользователей, взаимодействие между которыми обеспечивается посредством телекоммуникаций, и которые совместно образуют единую мультисервисную платформу.

Инфокоммуникационные технологии (Infocommunication Technologies) - это совокупность методов и способов обработки, накопления, хранения, отображения и обеспечения целостности информации, а также способов реализации режимов ее переноса в пространстве, обеспечивающих некоторый гарантированный уровень качества обслуживания.

Инфокоммуникационная услуга (Infocommunication Service) - это мультиуслуга, обеспечивающая удовлетворение телекоммуникационных либо информационных, либо тех и других одновременно потребностей потребителя с предоставлением ему возможности участия в управлении процессом реализации услуги.

В РД 115.005-2002 инфокоммуникационные технологии определяются как «совокупность методов и средств реализации информационных и телекоммуникационных процессов». Данное понятие объединяет две составляющие: информационные технологии и телекоммуникационные технологии .

Информационные процессы - сбор, обработка, накопление, хранение, поиск и распространение информации.

Телекоммуникационные процессы - передача и коммуникация информации (РД 115.005-2002).

Под информационной технологией (Information Technology ) понимаются процессы, методы поиска, сбора, хранения, обработки, предоставления, распространения информации и способы осуществления этих процессов и методов (ГОСТ Р 52653-2006).

Более широко в настоящее время используется термин «информационно-коммуникационные технологии » (Information and Communication Technology), отражающий совокупность информационных процессов и методов работы с информацией, осуществляемых с применением средств вычислительной техники и средств телекоммуникации (ГОСТ Р 52653-2006).

Информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) - технологии, предназначенные для совместной реализации информационных и коммуникационных процессов.

Таким образом, инфокоммуникационные сети предназначены для предоставления пользователям услуг, связанных с обменом информацией, ее потреблением, а также обработкой, хранением и накоплением.

В качестве пользователей могут выступать как физические лица, так и юридические (фирмы, организации, предприятия).

Пользователь, организуя запрос на предоставление той или иной услуги, активизирует в своей оконечной системе некоторый прикладной процесс, выполняющий обработку информации для конкретной услуги связи или приложения.

Оконечными системами инфокоммуникационной сети могут быть:

· терминальные системы, обеспечивающие доступ к сети и ее ресурсам;

· рабочие системы, предоставляющие сетевой сервис (управление доступом к файлам, программам, сетевым устройствам, обслуживание вызовов и т.д.);

· административные системы, реализующие управление сетью и отдельными ее частями.

Базовым компонентом, ядром инфокоммуникационной сети, является телекоммуникационная сеть.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра информационных систем

отчет

по практической работе №1

по дисциплине «Инфокоммуникационные системы и сети»

Студентка гр. 3893 Карпова А.В.

Преподаватель Воробьев А.И.

Санкт-Петербург 2017

Задание на практические занятия.

1.Разработать алгоритм и временную диаграмму процессамножественного доступа в гипотетической локальной сети, состоящей из пяти рабочих станций, для следующих методов множественного доступа: 1.1 Синхронно-временной доступ с решающей обратной связью и ожиданием (СВД с РОС ОЖ).

1.2 Маркерный доступ с решающей обратной связью и непрерывной передачей (МД с РОС НП).

1.3 Простая Aloha.

1.4 Тактированная (синхронная) Aloha.

1.5 Синхронно-случайный доступ (ССД).

1.6 Непрерывный метод множественного доступа с контролем несущей (CSMA).

1.7 Не непрерывный метод множественного доступа с контролем несущей.

1.8 Метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD).

На временной диаграмме показать окна передачи кадров всех пяти рабочих станций и отразить при этом все возможные события, которые могут произойти при работе сети. Примером таких событий являются коллизия, искажение кадра или квитанции при передаче, потеря маркера. Последовательности появления таких событий должны быть уникальны у каждого студента.

2.Самостоятельно изучить и представить вербальное описание, алгоритми временные диаграммы для следующих методов множественного доступа: 2.1 Метод опроса (Demand Priority).

2.2 Синхронно-временной доступ с решающей обратной связью и непрерывной передачей (СВД с РОС НП).

2.3 Метод множественного доступа с контролем несущей и избеганием коллизий (CSMA/CA).

Общие сведения

Каждый из методов доступа обладает подтверждением получения кадра другой станцией. Квитанция может быть положительной, в случае получения кадра без ошибки, или отрицательной, если кадр был получен с ошибкой и требуется повторная отправка. Следующая временная диаграмма описывает этот процесс:

В случае если квитанция пришла с ошибкой, используются коды, позволяющие восстановить содержимое квитанции. При невозможности восстановления полностью всей информации можно узнать содержание квитанции по косвенным признакам, т. к. в квитанции содержится строго регламентированная информация.

1. Разработать алгоритм и временную диаграмму

1.1 Синхронно-временной доступ с решающей обратной связью и ожиданием (СВД с РОС ОЖ)

Алгоритм:

Временная диаграмма для пяти станций (в кружочках показано сколько кадров имеется у станций для передачи):

1.2 Маркерный доступ с решающей обратной связью и непрерывной передачей (МД с РОС НП)

Алгоритм:

Временная диаграмма:

На диаграмме станция 4 потеряла маркер, поэтому станция 5 вычисляет свое время передачи по максимальным временным окнам, которые дается на передачу кадров (), и восстанавливает маркер.

1.3 Простая ALOHA

Алгоритм:

Временная диаграмма:

1.4 Тактированная ALOHA

Алгоритм:

Временная диаграмма:

1.5 Случайно-временной доступ (ССД)

Алгоритм:

Временная диаграмма:

Где зеленый кружок - это разрешения на передачу, а красный - запрет передачи.

1.6 Непрерывный метод множественного доступа с контролем несущей (CSMA)

Алгоритм:

Временная диаграмма:

1.7 Не непрерывный метод множественного доступа с контролем несущей

Алгоритм:

Временная диаграмма:

1.8 Метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD)

Алгоритм:

Временная диаграмма:

2. Самостоятельно изучить и представить вербальное описание, алгоритм и временные диаграммы

2.1 Метод опроса

Описание:

Данная технология доступа к передающей среде применяется в многоточечных линиях глобальных сетей. Суть заключается в том, что первичный узел последовательно предлагает вторичным узлам подключиться к общему каналу передачи. В ответ на такой запрос вторичный узел, имея подготовленные данные, осуществляет передачу. Если подготовленных данных нет, выдается короткий пакет данных типа «данных нет», хотя в современных системах, как правило, реакцией в таких случаях является «молчание».

Наиболее распространенный способ организации запроса - циклический опрос, т.е. последовательное обращение к каждому вторичному узлу в порядке очередности, определяемой списком опроса. Цикл завершается после опроса всех вторичных узлов из списка. Для сокращения потерь времени, связанных с опросом неактивных вторичных узлов (т.е. узлов, по той или иной причине не готовых к передаче данных), применяются специальные варианты процедуры опроса: наиболее активные вторичные узлы опрашиваются несколько раз в течение цикла; наименее активные узлы - один раз в течение нескольких циклов; частота, с которой опрашиваются отдельные узлы, меняется динамически в соответствии с изменением активности узлов.

Алгоритм:

Временная диаграмма:

2.3 Синхронно-временной доступ с решающей обратной связью и непрерывной передачей (СВД с РОС НП)

Описание:

Для каждой машины отводится определенный промежуток времени для передачи данных. Если данная машина не успела передать данные за этот интервал времени, то она останавливается и ждет следующего интервала. Так же если у машины нет кадров в буфере для передачи, то она дает сигнал следующей машине, разрешающий ей передавать данные.

Алгоритм:

Временная диаграмма:

Здесь «Ок» - разрешение на начало передачи для следующей станции.

2.4 Метод множественного доступа с контролем несущей и избеганием коллизий (CSMA/CA)

Описание:

· используется схема прослушивания несущей волны;

· станция, которая собирается начать передачу, посылает jam signal (сигнал затора);

· после продолжительного ожидания всех станций, которые могут послать jam signal, станция начинает передачу фрейма;

· если во время передачи станция обнаруживает jam signal от другой станции, она останавливает передачу на отрезок времени случайной длины и затем повторяет попытку.

Избегание коллизий используется для того, чтобы улучшить производительность CSMA, отдав сеть единственному передающему устройству. Эта функция возлагается на «jamming signal» в CSMA/CA. Улучшение производительности достигается за счёт снижения вероятности коллизий и повторных попыток передачи. Но ожидание jam signal создаёт дополнительные задержки, поэтому другие методики позволяют достичь лучших результатов. Избегание коллизий полезно на практике в тех ситуациях, когда своевременное обнаружение коллизии невозможно -- например, при использовании радиопередатчиков.

Узел, желающий отправить информацию, посылает RTS-кадр. Целевой узел отвечает CTS-кадром. Любой другой узел, получивший CTS-кадр, должен воздержаться от отправки информации на заданное время (решение «Проблемы скрытого узла»). Любой другой узел, получивший RTS-кадр, но не CTS-кадр от передачи информации воздерживаться не должен (решение «проблемы незащищенного узла»). Количество времени, которое должен ожидать другой узел перед попыткой доступа к эфиру, записано и в RTS- и в CTS-кадре.

Алгоритм:

Временная диаграмма:

3. инфокоммуникационной сети с синхронным временным доступом с решающей обратной связью и ожиданием

локальный сеть инфокоммуникационный

Задание к лабораторной работе. Изучить протокол, алгоритм и временную диаграмму передачи сообщения в инфокоммуникационной сети передачи данных с синхронным временным доступом.

По исходным данным определить следующие вероятностно временные характеристики: *среднее время задержки передачи сообщения;

*вероятность своевременной доставки сообщения;

*информационные скорости сети общего применения и реального времени.

Для построения графиков изменять интенсивность поступающего потока сообщений.

ВВХ системы множественного доступа.

*Среднее время задержки передачи сообщения -это время, которое проходит с момента отправки сообщения исходящей рабочей станцией до момента принятия этого сообщения приемной станцией

*Вероятность своевременной доставки сообщения -это вероятность того, что сообщение будет доставлено от передающей к приемной станции за допустимое время *Информационная скорость сети общего применения -это количество бит, переданных через общую среду в единицу времени

*Информационная скорость реального времени -это количество бит, переданных через общую среду в единицу времени кадрами, доставленными за допустимое время.

Временная диаграмма:

T ок - временнойинтервал, зарезервированный закаждойстанцией[c]

t дкк - время декодирования кадра[c]

t дккв - времядекодированияквитанции[c]

V c - скорость передачи сигналов в сети [бит с]

t расп - времяраспространениясигнала[c]отi-й к j-й станций

n k -длина кадра[бит]n кв - -длина квитанции[бит]

D-расстояниемеждупередающей и приемной станциями [км]

Описание объекта исследования

Модель массового обслуживания

Представленную этой временной диаграммой систему множественного доступа называется синхронно-временной доступ. Адекватной его моделью является СМО M/G/1. Напомню, что в обозначениях Кенделла первая буква задает тип поступающего потока заявок (кадров), М означает, что входной поток является пуассоновским, т.е. интервалы времени между передаваемыми кадрами распределены по экспоненциальному закону. Вторая буква G означает, что функция распределения времени обработки (обслуживания) может иметь произвольное (любое) распределение. Цифра один говорит о том, что мы имеем один обслуживающий прибор. Будем предполагать, что это общая шина, к которой подключены все N рабочих станций, и в каждый момент времени по шине может передаваться один кадр.

Модель массового обслуживания

Для того, чтобы найти искомые среднее время и вероятность своевременной доставки кадра, необходимо знать функцию распределения вероятностей времени ожидания кадром начала передачи в буфере рабочей станции и время передачи кадра по шине. Для системы M/G/1 известно уравнение Полянчика-Хинчина для преобразования Лапласа-Стилтьесса функции распределения времени ожидания. Напомню, что преобразование Лапласа - это интегральное преобразование с параметром s. Уравнение Полянчика-Хинчина выглядит следующим образом W(s). Для того чтобы вычислить W(s) необходимо знать преобразование Лапласа времени обработки сообщений B(s). Найдем его исходя из следующих соображений: время доставки одного кадра равно T OK . Для того, чтобы передача кадра началась, необходимо дождаться соответствующей этой станции временного окна. Время ожидания будет равно OK (TN ?? 1) поскольку мы рассматриваем СВД. Таким образом время ожидания начала передачи является константой. Преобразование Лапласа постоянного времени-B (s) =e - s *(N -1)* T ok

Модель массового обслуживания

Преобразования Лапласа-Стилтьеса некоторых случайных функций

Описание объекта исследования

Вероятностно-временные характеристики

Вероятностно-временные характеристики

Вероятностно-временные характеристики

Методические указания к выполнению работы

Общий характер зависимости времени задержки пакета от интенсивности поступающего потока

Общий характер зависимости вероятности своевременной доставки от интенсивности поступающего потока

Общий характер зависимости информационной скорости сети от интенсивности поступающего потока

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Разработка проводной локальной сети и удаленного доступа к данной сети с использованием беспроводной сети (Wi-Fi), их соединение между собой. Расчет времени двойного оборота сигнала сети (PDV). Настройка рабочей станции, удаленного доступа, сервера.

курсовая работа , добавлен 10.11.2010


Обоснование модернизации локальной вычислительной сети (ЛВС) предприятия. Оборудование и программное обеспечение ЛВС. Выбор топологии сети, кабеля и коммутатора. Внедрение и настройка Wi-Fi - точки доступа. Обеспечение надежности и безопасности сети.

дипломная работа , добавлен 21.12.2016


Подключение рабочих станций к локальной вычислительной сети по стандарту IEEE 802.3 10/100 BASET. Расчёт длины витой пары, затраченной на реализацию сети и количества разъёмов RJ-45. Построение топологии локальной вычислительной сети учреждения.

курсовая работа , добавлен 14.04.2016


Подбор пассивного сетевого оборудования. Обоснование необходимости модернизации локальной вычислительной сети предприятия. Выбор операционной системы для рабочих мест и сервера. Сравнительные характеристики коммутаторов D-Link. Схемы локальной сети.

курсовая работа , добавлен 10.10.2015


Подбор конфигурации рабочих станций, сервера и программного обеспечения для соединения с локальной компьютерной сетью. Организация локальной сети, ее основание на топологии "звезда". Антивирусная защита, браузеры, архиваторы. Особенности настройки сети.

курсовая работа , добавлен 11.07.2015


Назначение информационной системы. Требования к организации локальной сети, к системе бесперебойного питания сервера, к защите информации от несанкционированного доступа, к безопасности локальной сети, к web-сайту. Выбор серверной операционной системы.

дипломная работа , добавлен 22.12.2010


Особенности разработки ЛВС стандарта Fast Ethernet 100 Мбит/с иерархического типа, состоящей из 14 рабочих станций и одного сервера. Подбор оборудования, обзор топологий и стандартов на ЛВС. Расчет пропускной способности сети, примерная смета расходов.

курсовая работа , добавлен 17.03.2011


Проект локальной вычислительной сети, объединяющей два аптечных магазина и склад. Выбор топологии сети и методов доступа. Технико-экономическое обоснование проекта. Выбор сетевой операционной системы и разработка спецификаций. Смета на монтаж сети.

курсовая работа , добавлен 08.06.2011


Token ring как технология локальной вычислительной сети (LAN) кольца с "маркерным доступом" - протокол локальной сети на канальном уровне (DLL) модели OSI. Логическая организация станций Token ring в кольцевую топологию с данными. Описание метода доступа.

лекция , добавлен 15.04.2014


Классификация локальной вычислительной сети. Типы топологий локальной вычислительной сети. Модель взаимодействия систем OSI. Сетевые устройства и средства коммуникаций. Виды сетевых кабелей. Конфигурация компьютеров-серверов, техники рабочих станций.

Любую сеть электросвязи можно рассматривать как инфокоммуникационную сеть (рис. 9.2), которая является частью упомянутой выше глобальной информационной инфраструктуры.
Рис. 9.2. Структура инфокоммуникационной сети
Основная задача транспортных сетей заключается в переносе информационных потоков между различными объектами (узлами сети). Сети доступа обеспечивают индивидуальную доставку информационных потоков на терминальное оборудование конкретных пользователей, т.е. передачу информации между интерфейсом узла, предоставляющего услуги, и сетевым интерфейсом каждого пользователя. Понятие доступа и сети доступа весьма многозначно и может определять как характеристики сетей или оборудования, так и места подключения средств связи, а также вызов данных из памяти компьютеров и пр. Совокупность транспортных сетей и сетей доступа образуют национальные, региональные или местные инфокоммуникационные сети.
Инфокоммуникационную сеть можно рассматривать как информационную систему, предназначенную для хранения, передачи или обработки данных, наложенную на сеть электросвязи (которая, собственно, и осуществляет передачу данных). Определение информационной системы, данное МОС, приведено в табл. 9.1. В общем виде современная телекоммуникационная сеть (сеть электросвязи) является ядром какой-либо информационной сети, обеспечивающей передачу и некоторые виды обработки данных. Нередко на базе одной телекоммуникационной сети создается целый набор информационных (наложенных) сетей различного назначения, предоставляющих разнообразные услуги. К примеру, сеть Интернет существует поверх как телефонных, так и сетей передачи данных. Основное отличие наложенных сетей от сетей, построенных на основе выделенных каналов связи, заключается в том, что пользователь получает в свое распоряжение некий ресурс сети с определенными характеристиками (например, гарантированной скоростью передачи данных).
Ключевым элементом инфокоммуникационных сетей (как, впрочем, и сетей электросвязи) является терминальное оборудование. Перечень типов используемых терминалов достаточно велик. Простейшим из них является телефонный аппарат, а самым распространенным - компьютер.

Таблица 9.1. Понятия и определения

Термин	Определение
Информационная система	Совокупность объектов, состоящая из одного либо нескольких компьютеров, средств программирования, физических процессов, средств телекоммуникаций и других объектов, образующих автономное целое, способное осуществлять обработку или передачу данных. Информационная система содержит подсистемы аппаратного, программного, информационного, организационного и правового обеспечения
Терминал	Устройство ввода/вывода данных и команд в инфокоммуникационную сеть, взаимодействующее непосредственно с пользователем и преобразующее данные в вид, пригодный для передачи по сетям электросвязи
Интерфейс	Определенная стандартами граница между взаимодействующими объектами или средства этого взаимодействия
Архитектура инфо- коммуникационной сети	Совокупность физических, логических и структурных элементов сети, связей между ними и правил взаимодействия
Физическая топология	Размещение пунктов сети и связывающих их линий в пространстве
Логическая топология	Пути, по которым в сети может быть организовано взаимодействие между источниками и потребителями информации
Оконечный пункт (endpoint) (ОП)	Место, где размещено терминальное оборудование, рабочие системы и информационные ресурсы. Может использоваться для сопряжения различных сегментов сети, а также обеспечивать доступ к сети или к каким-либо службам/услугам сети (соответственно узел доступа и/или сервисный узел). В сервисном узле реализуются интерфейсы пользователь-сеть (User-Network Interface, UNI) для обеспечения доступа пользователей и интерфейс сервисного узла (Service Node Interface, SNI) для взаимодействия с сетью
Канал передачи (transmission circuit)	Комплекс технических средств и среды распространения для передачи сигнала в сети электросвязи между сетевыми станциями, сетевыми узлами или между сетевой станцией и сетевым узлом, а также между сетевой станцией или сетевым узлом и оконечным устройством первичной сети
Типовой канал передачи	Канал, параметры которого соответствуют нормам ЕСЭ РФ. Основным цифровым каналом обычно называют типовой цифровой канал со скоростью передачи сигналов 64 кбит/с. Канал передачи тональной частоты (ТЧ) - типовой аналоговый канал передачи с полосой частот от 300 до 3400 Гц
Линия передачи (transmission line)	Совокупность линейных трактов систем передачи и (или) типовых физических цепей, имеющих общие линейные сооружения, обслуживающие их устройства и одну и ту же среду распространения в пределах действия этих устройств
Абонентская линия передачи (subscriber line)	Линия передачи первичной сети, соединяющая сетевую станцию или сетевой узел и оконечное устройство первичной сети
Соединительная линия (СЛ)	Линия передачи, соединяющая сетевой узел и сетевую станцию. СЛ получают названия в зависимости от первичной сети, к которой она принадлежит: магистральная, внутризоновая, местная
Узловой пункт (node point), или просто узел (node) сети	Пункт сети, в котором сходится две и более СЛ и который является промежуточным на пути следования потоков данных. В узле могут одновременно или раздельно выполняться такие функции, как коммутация, маршрутизация, мультиплексирование или концентрация

Таблица 9.1 (продолжение)

Термин	Определение
Локальная сеть (Local Area Network, LAN)	Сеть, в которой основная часть нагрузки, создаваемой пользователями, замыкается внутри относительно небольшой территории (предприятие, офис, здание, комплекс зданий и т.п.)
T ерриториальная сеть (Metropolitan Area Network, MAN)	Сеть мегаполиса, предназначенная для обслуживания территории крупного населенного пункта или небольшого региона
Крупномасштабная территориальная сеть (Wide Area Network, WAN)	Сеть, предназначенная для объединения сетей типа LAN и MAN, расположенных на территории большого региона, государства, континента и даже разных континентов
Оконечный пункт	Место соединения различных сегментов одной сети и инфокоммуникационных сетей, в котором устанавлено оборудование, выполняющее функции ввода-вы- вода и преобразования соответствующей информации (информационных потоков). Это может быть граничный коммутатор, мультиплексор или так называемый шлюз, используемый для сопряжения сетей, базирующихся на разных телекоммуникационных технологиях
Транзит	Соединение одноименных каналов передачи или трактов, обеспечивающее прохождение сигналов электросвязи без изменения полосы частот или скорости передачи
Логическая структура инфокоммуникационной сети	Состав сетевых служб и связей между ними. В ее рамках решаются все задачи обслуживания пользователей сети от обеспечения взаимодействия терминалов и организации передачи информации до преобразования форматов и кодов, в которых она представлена
Групповой тракт (group link) (ГТ)	Комплекс технических средств системы передачи, предназначенный для передачи сигналов электросвязи или основных цифровых каналов и который в зависимости от нормализованного числа каналов называют первичным, вторичным, третичным, четверичным или N-м групповым трактом. Тракт групповой типовой - групповой тракт, структура и параметры которого соответствуют нормам ЕСЭ РФ
Асинхронный, или старт-стопный способ передачи данных	Информация передается и принимается через нерегулярные интервалы времени с передачей приемнику сообщений, позволяющих определить, когда начинаются и заканчиваются биты данных. Используется для относительно низкоскоростных каналов передачи и автономного оборудования
Синхронный (или изохронный) способ передачи	Применяется в скоростных каналах и базируется на пересылке синхронизующего тактового сигнала по отдельному каналу или путем совмещения его с передаваемыми данными
Протокол передачи данных	Определяет последовательность синхроимпульсов, размер блоков данных, служебных знаков и т.д. и оговаривает правила безошибочной передачи данных
Быстрая коммутация пакетов (Fast Packet Switching, FPS)	Цифровая технология с использованием единого формата пакетов фиксированной длины для разных видов информации (данных, речи и видео). Выполнение всех функций коммутации и маршрутизации реализуется только аппаратным путем. При этом удается сохранить в распределенных сетях экономичность и надежность коммутации пакетов и высокую пропускную способность коммутации каналов

Терминал обеспечивает интерфейс пользователя с инфокоммуникационной сетью или с информационной системой, которая используется для передачи.

Информационную систему, которая создана в одном устройстве либо группе устройств, установленных в одном месте, называют одноточечной. Многоточечная система образуется на множестве взаимосвязанных устройств, установленных территориально в различных местах. Любая многоточечная система (которая не может быть создана без соответствующей сети связи) и образует инфокоммуникационную сеть. Организацию, занимающуюся синтезом информационных систем, назвавают интегратором.
Рассмотрим различные архитектурные аспекты построения инфокоммуникационной сети. Архитектура отображается в виде моделей, для описания которых иногда употребляется выражение топологическая структура, или топология. Различают физическую и логическую топологию сети. Выбор топологии сети - это первая задача, решаемая ее разработчиками с учетом требований к экономичности и надежности связи. Топология любой реальной сети состоит из набора базовых топологий, которые обсуждаются ниже.
«Точка-точка» - это простейшая топология (рис. 9.3, а), непосредственно связывающая (физически и логически) два пункта. Низкую надежность такой сети (например, в случае обрыва кабеля) можно повысить за счет резервной связи, называемой «защитой 1 + 1» (показано пунктиром) и обеспечивающей 100%-ное резервирование. При выходе из строя основной линии связи сеть автоматически переключается на резервную. Этот же тип резервирования используется при передаче больших объемов информации по скоростным магистральным каналам и в сетях других топологий.

Рис. 9.3. Примеры топологий: а - «точка-точка»; б - древовидная; в - радиально-узловая; г - кольцевая; д - двойное кольцо; е - полносвязная топология; ж- ячеистая

Топология «дерево» (рис. 9.3, б) наиболее экономична, поскольку имеет наименьшее число соединительных линий (CJI), связывающих все пункты, при этом число CJI на физическом уровне на 1 меньше числа пунктов. На логическом уровне всегда есть единственный путь передачи информации между каждой парой пунктов. Разновидностью древовидной является радиально-узловая топология (рис. 9.3, в).
В сети, построенной на основе кольцевой топологии, к каждому пункту подсоединены только две линии (рис. 9.3, г). Кольцевая топология широко используется в различных сетях, так как число CJI на физическом уровне равно числу связанных ими пунктов, что дает сравнительно невысокую стоимость сети. На логическом уровне между каждой парой пунктов может быть организовано два независимых пути в разные стороны (прямой и альтернативный), что повышает надежность связи, особенно при организации резервирования по схеме «1 + 1» («двойное кольцо»), как показано на рис. 9.3, д.
Полносвязная топология (рис. 9.3, е) обеспечивает физическое и логическое соединение пунктов по принципу «каждый с каждым». При числе пунктов N число CJI составляет N(N - 1)/2, что говорит о весьма высокой стоимости сети. Зато число независимых путей между каждой парой пунктов, равное N - 1, дает возможность организовать большое число обходных путей на логическом уровне и соответственно обеспечить максимальную надежность связи без дополнительного резервирования. На практике сети на базе подобной топологии применяются для связи важнейших пунктов при относительно небольшом их числе.
Ячеистая топология (рис. 9.3, ж) напоминает ячейки сети или набор кольцевых топологий. В ней каждый пункт имеет непосредственную связь с небольшим числом соседних пунктов. При большом числе пунктов N число СЛ приблизительно равно RN/2, где R - среднее количество CJI, подходящих к каждому пункту. Подобные сети обладают высокой надежностью при меньшем числе CJI по сравнению с полносвязанной топологией. Обычно эту топологию применяют там, где по сети необходимо пропускать значительную нагрузку.
Структурные компоненты сети (сегменты) любой топологии обычно классифицируются по их масштабности, выполняемым функциям и используемой телекоммуникационной технологии. Классификация сетей по масштабному принципу дана на рис. 9.4, а соответствующие определения - в табл. 9.1. Как правило, сеть может быть разбита наряд сегментов меньшего масштаба. Связность сегментов на любом уровне осуществляется посредством магистралей (магистральных каналов). Объединение оконечных пунктов внутри сегмента и реализация магистральных сегментов осуществляются путем использования общей коммуникационной среды или образования сетевых узлов.

Уровень
магистральных сетей
Уровень сетей городского масштаба
Уровень
локальных сетей

Сеть (сегмент сети), построенная как связующая магистраль, вне зависимости от используемой в ней топологии называется опорной сетью (back-bone network). Совокупность опорных сетей разных уровней обеспечивает иерархическую связность распределенной сети. Опорную сеть верхнего уровня принято называть транспортной сетью. Сетью доступа называют сегмент или совокупность сегментов, образующих тракты, по которым террито
риально рассредоточенные пункты инфокоммуникационной сети взаимодействуют с узлом доступа к транспортной сети. Сегмент сети, через который терминалы пользователей взаимодействуют с сервисным узлом, называют сетью абонентского доступа. Доступ отдельных терминалов (групп терминалов) пользователей к каким-либо информационным системам или ресурсам через совокупность сегментов сети, называют удаленным доступом.
С точки зрения функционирования транспортные сети и сети доступа могут рассматриваться как самостоятельные структурные компоненты (см. рис. 9.2). Функциональная модель описывает сеть на логическом уровне и отображает взаимосвязь сетевых функций. Функции подразумевают ту или иную задачу, решаемую каким-либо элементом сети, и при физической реализации могут быть сгруппированы в отдельные подсистемы - логические модули. Основные типы сетевых функций представлены в табл. 9.2.
Таблица 9.2. Сетевые функции
Логические интерфейсы определяют порядок взаимодействия функций сети связи. Логический интерфейс между функциями одного типа называют протоколом.
Любая инфокоммуникационная сеть обладает технической системой управления, которая в общем виде имеет четыре иерархических уровня управления, компетенции которых показаны в табл. 9.3.
Таблица 9.3. Уровни системы управления сетями связи

Уровень	Компетенции
Административный, или уровень управления коммерческой сферой функционирования сети	Наивысший в иерархии, выполняет организационно-финансовые функции управления, включая управление затратами, доходами и другими финансовыми вопросами
Управления услугами	Обеспечивает удаление и добавление новых услуг, перераспределение их между пользователями и т.д. Во взаимодействии с уровнем сетевого управления можно осуществлять мониторинг качества предоставления услуги, изменять показатели качества и оперативно реагировать на их деградацию
Сетевого управления	Позволяет производить операции над всей сетью/сетями в целом, анализирует их состояние и выполеяет сбор и обработку статистических показателей работы, включая учет оборудования и коммуникаций, их состояние, технические параметры и т.д.
Управления элементами	Воздействует лишь на конкретные элементы сети и обеспечивает возможность реконфигурации, а именно: включение элемента в работу, его мониторинг, определение другой маршрут, установку новых системных параметры, адресов связи и т.д. Одновременно устраняются сбои, отображаются параметры работы, выполняется управление безопасностью (административные пароли и пр.), техническое обслуживание и тестирование

Таким образом, устройство сети в целом составляет ее структуру, под которой понимают отдельные элементы, их функции и принципы объединения в отдельные структурные компоненты - подсети, образующие сегменты инфокоммуникационной сети в соответствии с их назначением. В общем случае элементами любой сети являются пункты и соединяющие их линии связи. Пункты подразделяются на оконечные и узловые. Линии связи обеспечивают передачу информационных потоков в виде сигналов и в общем случае представляют собой сооружения, среду распространения сигналов (кабели, провода и пр.) и комплекс оборудования, позволяющий использовать линии в режиме разделения на каналы передачи. В зависимости от типа среды линии связи принято подразделять на проводные (кабельные) и беспроводные (радиолинии).
В общем виде канал электросвязи - это путь прохождения сигналов, образованный последовательно соединенными каналами и линиями вторичной сети при помощи станций и узлов вторичной сети и обеспечивающий при подключении его к абонентским оконечным устройствам (терминалам) передачу сообщения от источника к получателю (получателям). Каналу электросвязи присваивают названия в зависимости от вида сети связи, например, телефонный, телеграфный или канал передачи данных. По территориальному признаку каналы электросвязи разделяют на междугородные, зоновые и местные.
Канал передачи называют аналоговым или цифровым в зависимости от методов передачи сигналов. Канал передачи, в котором на разных его участках используют аналоговые или цифровые методы передачи сигналов, называют смешанным. При наличии транзитов канал называют составным, при отсутствии транзитов - простым. При наличии в составном канале участков, организованных как в кабельных системах передачи, так и в радиорелейных, канал называется комбинированным. Цифровой канал в зависимости от скорости передачи сигналов называют основным, первичным, вторичным, третичным, четверичным.
Линии передачи называют в зависимости от вида первичной сети, к которой она принадлежит (магистральная, внутризоновая, местная), а также среды распространения (например, кабельная, радиорелейная, спутниковая). Линию передачи, представляющую собой последовательное соединение разных по среде распространения линий передачи, называют комбинированной.
Линейные тракты формируются на основе групповых трактов. Тракт сетевой - несколько последовательно соединенных типовых групповых трактов с включенной на входе и выходе аппаратурой образования тракта. При наличии транзитов того же порядка, что и данный сетевой тракт, он называется составным, при отсутствии таких транзитов - простым. При наличии в составном сетевом тракте участков, организованных как в кабельных, так и в радиорелейных системах передачи, тракт называется комбинированным. В зависимости от метода передачи сигналов тракту присваивается название аналоговый или цифровой.
Важнейшей частью первичной сети (транспортных сетей) являются системы передачи, в которых используются два основных способа (технологии) передачи сигналов электросвязи: синхронный и асинхронный (табл. 9.4).
В первом приближении процесс передачи информации по инфокоммуникционным сетям относительно прост и логичен: вначале нужно определить, где находится получатель информации, затем организовать до него канал связи, по которому и направить информационный поток наиболее экономичным способом. Эту процедуру помогают осуществить каналы и другие элементы инфокоммуникационной сети, выполняющие приведенные в табл. 9.4 функции (см. разд. 9.4).
В общем случае протокол передачи данных определяет, кроме синхронизации, элементы, представленные в табл. 9.5.

Таблица 9.4. Функции элементов инфокоммуникационной системы

Функция	Поясненне
Маршрутизация (routing)	Процедура поиска пути между двумя пунктами сети на основе адресной информации, включающей базы данных адресов/номеров, таблицы трасс маршрутов и алгоритмы поиска адресов/номеров
Коммутация (switching)	Процесс установления связи между сходящимися в узле линиями при распределении в сети информационных потоков в соответствии со схемой маршрутизации. Этот процесс заключается в установлении соединения, поддержании его во время передачи информации и последующем рассоединении. Часто сети называют по типу коммутации (пакетная или канальная)
Концентрация (consentration)	Объединение нескольких информационных потоков с целью получения более мощного информационного потока для более эффективного использования линии/канала связи
Мультиплексир ование (multiplexing)	Передача нескольких информационных потоков по одной линии путем закрепления за каждым из них фиксированной части ресурса пропускной способности этой линии
Коммутация каналов (channel switching)	Процесс поиска и соединения электрических цепей, при котором создается сквозное соединение между входом и выходом системы связи, а затем по нему в реальном времени производится информационный обмен, причем вызовы, поступающие при занятости всех путей соединения, как правило, теряются
Синхронизация	Механизм распознавания начала блока данных и его конца, а также последовательность сигналов подтверждения связи, устанавливаемой между компьютерами или другими устройствами. В общем виде - процедура установления и поддержания определенных временных соотношений между двумя и более процессами. Различают поэлементную, групповую и цикловую синхронизацию

Таблица 9.5. Содержание протокола передачи данных

Элемент	Функции
Управление потоком данных	Механизм распределения и синхронизации информационных потоков, который является средством согласования темпа передачи данных с возможностями приемника. Хотя битовые скорости приемников и передатчиков всегда должны совпадать, возможны ситуации, когда передатчик передает информацию в темпе, не приемлемом для приемника. При этом входной буфер приемника (где накапливается входящий поток информации) переполняется, и часть передаваемой информации теряется. Средства управления потоком позволяют приемнику подать передатчику сигнал на приостановку или продолжение передачи. Эти средства требуют наличия обратного канала передачи (от приемника к передатчику)
Методы восстановления	Механизм возврата к определенному положению для повторной передачи информации
Разрешение доступа	Контроль и управление ограничениями доступа к данным
Режим передачи	Определяет способ коммуникаций между двумя узлами. Симплексный режим позволяет передавать данные только в одном направлении, передающий узел полностью занимает канал. В телекоммуникациях такой режим практически не используется - он не позволяет отправителю информации получать подтверждение о ее приеме, что необходимо для обеспечения нормальной связи. Полудуплексный режим допускает двустороннюю передачу, но в каждый момент времени только в одном направлении. Для смены направления требуется подача специального сигнала и получение подтверждения. Полнодуплексный режим допускает одновременную передачу сразу в двух направлениях. При этом передача в одном направлении занимает только часть канала. Дуплексный режим может быть симметричным (полоса пропускания канала в обоих направлениях одинакова) и несимметричным (пропускная способность в одном направлении значительно больше, чем в противоположном)

Представление пользователя об уровне производительности информационной сети, как системы распределенных ресурсов, складывается из оценки таких параметров как время реакции сети, задержка передачи и вариация задержки передачи , а также прозрачность.

Время реакции сети определяется как интервал времени между возникновением запроса пользователя к какой-либо сетевой службе (например, передачи файлов) и получением ответа на этот запрос. Значение этого показателя зависит от типа службы, к которой обращается пользователь, от того к какой категории относится пользователь и какова производительность сервера, к которому он обращается, а также от степени загруженности элементов сети, через которые проходит его запрос.

Задержка передачи определяется как время между моментом поступления пакета данных на вход какого-либо сетевого устройства или фрагмента сети и моментом выхода из него. Этот параметр по существу характеризует этапы временной обработки пакетов при прохождении их по сети. При этом производительность сети оценивается, как правило, максимальной задержкой передачи и вариацией задержки.

Вариация задержки (джиттер задержки) характеризует колебание задержки во времени. Большой разброс в значениях задержки негативно сказывается на качество предоставляемой пользователю информации при передачи чувствительных к ним видов трафика, таких как видеоданные, речевой трафик. Это сопровождается возникновением «эха», неразборчивостью речи, дрожанием изображения и т.п.

Прозрачность характеризуется свойством сети скрывать от пользователя принципы ее внутренней организации. Пользователь не должен знать место нахождения программных и информационных ресурсов (имя ресурса не должно включать адрес его нахождения), для работы с удаленными ресурсами он должен использовать те же команды и процедуры, что и для работы с локальными ресурсами, процессы распараллеливания вычислений в сети должны происходить автоматически без участия операторов. Требование прозрачности обеспечивает пользователям удобство и простоту работы в сети.

Инфокоммуникационная сеть представляет собой совокупность оконечных систем и любых терминальных устройств пользователей, а также ресурсов сети, которые совместно обеспечивают производство и предоставление полного спектра телекоммуникационных и информационных услуг, удовлетворяющих требованиям пользователей к их качеству .

Таким образом, инфокоммуникационная сеть представляет собой продукт конвергенции сетей электросвязи, существовавших ранее отдельно для каждого вида связи и информационной сети. В отличие от последней характеризуется возможностью предоставления разного вида услуг (переноса информации в виде пользовательских сообщений и запрашиваемой из сети; предоставления различных видов связи: телефонной, факсимильной, передачи данных и т.д.; предоставления различных сред передачи, каналов и трактов стандартизованных скоростей на время и постоянно и т.п.) с использованием универсальной сетевой платформой (рис. 2.3).

ПРИМЕЧАНИЕ: Некоторые авторы используют термин «компьютерная сеть» как синоним понятия «инфо-коммуникационная сеть». Традиционные сети электросвязи связи (телефонную, телеграфную, телевизионную, передачи данных и т.д.) часто объединяют общим понятием “телекоммуникационные сети”, что на наш взгляд не совсем корректно.

Термины, определяющие ту или иную сеть, традиционно формировались, отражая вид связи или вид передаваемой информации, что в конечном итоге определяло утилитарное назначение сети. И это для своего времени было правильно. К примеру, телефонная сеть носит такое название не потому, что она объединяет телефонные аппараты пользователей, а потому, что ее назначение состоит в реализации вида связи “телефония” (др. греческий - передача звука на расстояние). Аналогично - телеграфные сети, сети факсимильной связи, телевизионные сети, радио сети и т.д.

Сети передачи данных, предназначавшиеся в свое время в основном для передачи компьютерной информации - данных, стали называть “сети ЭВМ”, “вычислительные сети”, а позднее “компьютерные сети”, подчеркивая тем самым наличие в сети вычислительного ресурса и его возможностей. На наш взгляд, эти термины хоть и укоренились в технической литературе, являются не вполне адекватными понятию “инфо-коммуникационные сети”.

2 Классификация сетей

В современной технической литературе можно встретить самые различные классификации сетей. Каждая из них по своему отображает концептуальные воззрения авторов и строится с использованием того или иного набора классификационных признаков. Существующие способы классификации сетей не являются взаимоисключающими, как и соответствующие им классификационные признаки, связанные с использованием множества различных терминов. Однако, отталкиваясь от понятий телекоммуникационной и информационной сети, целесообразно разграничить классификационные признаки, выделив общие для обоих этих понятий и частные для каждого из них. Таким общим классификационным признаком для всех сетей является масштаб территории охватываемой сетью.

Классификация телекоммуникационных сетей может быть основана на принципе декомпозиции транспортной функции и на используемой сетевой технологии . Информационные сети, как физические объекты, можно классифицировать также по ряду признаков:

· масштабу контингента пользователей, имеющих доступ в сеть;

· по масштабу предприятий и их производственных подразделений;

· по принципу распределения ролей между компьютерами в сети;

· по типу объекта недвижимости, в котором инсталлирована сеть.

Ниже приводится характеристика сетей в соответствии с каждым из перечисленных классификационных признаков.