БАЗОВЫЕ АРХИТЕКТУРЫ И ТЕХНОЛОГИИ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЕЙ
ЛЕКЦИЯ 9
N У детей 4-6 лет значительно удлиняется интервал РQ, немного удлиняется комплекс QRS.
9.1. Архитектура и топология сетей телекоммуникаций [9]
Сеть телекоммуникаций - это совокупность физических средств:
-абонентского оборудования (терминалов Т);
- оконечных узлов коммутации (ОУК);
- транзитных узлов коммутации (ТУК);
- абонентских и межстанционных соединительных линий (АЛ и СЛ);
- программных средств, реализующих протоколы взаимодействия узлов сети и абонентского оборудования.
Взаимосвязанные и взаимодействующие физические средства сети предназначены для передачи, приема, обработки и хранения информации, обеспечивая информационное взаимодействие между пользователями сети (Рис. 9.1) [16].
Рис. 9.1.Общая структура сети телекоммуникаций
На рисунке (Рис.9.1) приняты следующие обозначения:
I- интерфейс «Пользователь - сеть» (User Network Interfeis - UNI);
II- интерфейс «сеть - сеть» (Network Network Interfeis - NNI);
ТУК - транзитный узел коммутации; ОУК - оконечный узел коммутации;
СП - многоканальная система передачи; Т - терминал (оконечное устройство, например, ПК); АЛ – абонентская линия; СЛ – соединительная линия; BTS – базовая станция мобильной системы доступа.
Представление о том, как устроена и функционирует сеть, может быть сформировано с различных позиций и характеризуется уровнями детализации.
1. Детализация на уровне пользователя. Пользователю, для того чтобы взаимодействовать с сетью, достаточно знать состав служб сети, которые обеспечивают предоставление различных коммуникационных услуг и уметь получать к ним доступ посредством терминала пользователя (Рис.9.2).
Следовательно для того чтобы пользователю сети представлять как использовать сеть для решения задач информационного взаимодействия вовсе не требуются знания устройства сети и принципов ее работы. В этом смысле говорят, что сеть должна быть «прозрачна» для пользователя, т.е. не требовать от него специальных знаний ее устройства и эксплуатации.
Поэтому любая сеть создается таким образом, чтобы все ее коммуникационные и программные средства были лишь «линзами», создающими у пользователя ощущение, что все необходимые ему ресурсы информационной сети находятся в его терминале.
Рис. 9.2. Взаимодействие пользователя с сетью.
2. Детализация на уровне провайдера. Провайдером организуется предоставление услуг пользователям сети.
Поэтому провайдер должен представлять себе логику работы сети как минимум на уровне ее функциональной структуры и состава ресурсов. Знание правил организации взаимодействия различных элементов сети, образующих платформы предоставления услуг, обеспечивает ему гибкость взаимодействия с сетевыми ресурсами.
3. Детализация на уровне оператора. Оператором сети осуществляется эксплуатация сети, контроль исправности сетевого оборудования и инсталляция программных средств.
Для грамотного выполнения своих функций оператору сети необходимо четко представлять себе ее физическую структуру, конкретный состав оборудования, принципы его работы и совместной эксплуатации, а также
характеристики режимов работы сети, при которых обеспечивается требуемое качество обслуживания пользователей.
4. Детализация на уровне администратора. Администратор сети знает организационную структуру сети, структуры сетевых служб, служб управления, обслуживания, ремонта и т. п., анализирует их работу и управляет хозяйственной деятельностью сети для того чтобы эффективно использовать сеть по назначению и планировать ее развитие.
5. Детализация на уровне разработчика сети. Разработчик, которому предстоит построить сеть, должен в деталях знать сеть во всех вышеперечисленных аспектах. Иными словами, ему необходимо знание архитектуры сети.
Архитектурой сети называется системное описание сети, которое отображает:
- все многообразие элементов сети;
- все многообразие связей между элементами сети;
- правила взаимодействия элементов сети в соответствии с моделью ВОС (интерфейсы, протоколы, аппаратно-программное обеспечение и пр.).
Под системным описанием понимают многоуровневое описание объекта в виде моделей, каждая из которых отображает объект в определенном аспекте его рассмотрения (уровня абстрагирования).
Модель – это такое отображение объекта, которое позволяет исследовать его основные элементы, не отвлекаясь на несущественные, с точки зрения поставленной цели, детали, абстрагируясь от них.
Уровни абстрагирования при рассмотрении моделей обычно располагаются в иерархическом порядке (соподчинения по старшинству).
Модельное описание сети как сложной системы (описание ее архитектуры) можно осуществить лишь единственным путем – расчленением ее на множество структур, каждая из которых отображает взаимосвязь определенной группы элементов, выделенных на некотором уровне рассмотрения сети. Этот процесс носит творческий характер и нередко сравнивается с древнейшим искусством проектировать и строить – зодчеством. (Синонимом слова зодчий, является слово архитектор).
Таким образом, архитектура является емким понятием, отражающим
взаимосвязь различных структур сети:
- топологии - конфигурации линий передачи, соединяющих узлы сети, представленные в виде графа;
- организационной структуры, отображающей устройство
сети в виде ее структурной схемы;
- функциональной структуры, поясняющей логику работы сети и взаимодействия ее отдельных функциональных элементов;
- программной структуры, характеризующей состав чрезвычайно сложного и многоцелевого сетевого программного обеспечения;
- протокольной модели сети, описывающей правила установления связи и обеспечения информационного обмена;
- физической структуры, позволяющей оценить физические ресурсы сети, типы используемого оборудования, направляющих сред.
Такое всестороннее описание сети следует осуществлять с позиций системного подхода, основанного на методологических принципах системологии - науки, изучающей большие (сложные) системы.
Сеть телекоммуникаций (связи) наделена всеми признаками сложных систем и подчиняется свойственным им закономерностям.
К основным признакам (закономерностям) сложных систем можно отнести:
1. Иерархичность – расположение частей и элементов целого в порядке от высшего к низшему.
Следуя этой закономерности, мы можем расчленять сеть на отдельные подсети (сегменты) низшего порядка.
2. Коммуникативность – закономерность, указывающая на множество устанавливаемых связей (коммуникаций) системы: внешних – со средой (источниками и получателями информации) и внутренних – с подсистемами и элементами для информационного взаимодействия.
Это означает, что любую сеть связи можно рассматривать как
подсеть (подсистему) или элемент системы более высокого порядка, например, как элемент глобальной информационной инфраструктуры. В то же время она может рассматриваться как самостоятельная система, включающая подсистемы (сегменты) более низкого порядка.
3. Эмержентность – закономерность, заключающаяся в проявлении системой интегрированного качества – целостности, не свойственной ее элементам взятым в отдельности.
Это означает, в частности, что суммарный результат функционирования системы не является простой суммой результатов функционирования ее отдельных элементов. Так, например, в сети связи мы можем выделить такие функционально важные и относительно независимые подсистемы, как транспортная система, система распределения информации, система управления сетью. Ни одну из перечисленных подсистем нельзя отождествить с сетью связи в целом, и только их взаимосвязь и взаимодействие отражает это понятие.
С другой стороны, рассматривая и изучая структуры отдельных подсистем, мы углубляем свое представление о системе в различных ее аспектах.
Понятие архитектуры сети характеризует целостное представление об ее устройстве и функционировании, следовательно, отражает ее эмержентность.
Следуя указанным выше закономерностям, можно любую из подсистем сложной системы рассматривать как самостоятельную систему со свойственной ей архитектурой, отражающей свойство эмержентности подсистемы. Так, в зависимости от уровня рассмотрения в иерархическом представлении систем, мы можем говорить об архитектуре сети в целом, архитектуре терминального комплекса, архитектуре коммутационной системы, вычислительной машины и даже отдельной интегральной схемы.
Следует отметить, что видение архитектуры сети во многом определяется профессиональной ориентацией ее исследователя, разработчика или пользователя.
Например, оператор сети, приступая к анализу архитектуры сети, прежде всего, видит и понимает, как уже отмечалось, ее физическую структуру. Проектировщик, анализируя архитектуру сети, начинает с исследования таких ее структур, как топология, функциональная схема.
Поэтому нередко понятие «архитектура» употребляется в более узком смысле, когда имеются в виду, например, только отдельные элементы архитектуры сети, такие как топология сети, протокольная модель, программное обеспечение и или иная модель низшего уровня.
Для описания архитектуры сети могут быть использованы различные способы модельного представления. Так, например, для отображения топологии сети, взаимосвязи подсистем и элементов используются модели на основе графов, для отображения работы программного обеспечения сети – алгоритмические модели. Правила взаимодействия элементов различных уровней представления и детализации сети обычно представляются, так называемыми, протокольными моделями многоуровневого описания сети.
Ниже рассматриваются некоторые обобщенные модели, позволяющие уяснить общие архитектурные принципы построения информационных сетей.