Тенденции развития технологий построения телекоммуникационных сетей
Архитектура современных телекоммуникационных сетей. Основные понятия и принципы уровневой организации ЭМВОС.
Технология построения ТКС – выбор определенного взаимосвязанного функционального наполнения элементов сети в виде той или иной архитектуры. Архитектура – конкретный способ построения.
Технологии построения сети фактически определяют правила, по которым работает сеть в течение заданного времени, расходуя соответствующие данным технологиям ресурсы и выполняя текущие требования пользователей по связи в определенных условиях воздействия внешней среды.
Понятие «информационное содержание» характеризует современные цифровые компьютеризированные сети связи как сложные интеллектуальные системы, способные изменять свое состояние в пределах огромного множества возможных состояний (степеней свободы) всех сетевых элементов.
Современные сети переходят от пассивного вида с фиксированным закреплением ресурсов к активным коммутируемым сетям с адаптивным перераспределением ресурсов, влекущим изменение значимости каналообразующей и коммутационной аппаратуры.
Движущей силой перехода являются обновленные информационные технологии, неразрывно связанные с сетевыми технологиями, концентрирующимися вокруг четырех групп основных сетевых элементов: линий, узлов, абонентских систем и систем управления.
Развитие компьютерных средств и средств связи взаимосвязаны и могут рассматриваться как единый процесс.
|
|
|
Результатом указанного слияния отраслей обработки и обмена информацией явилось появление информационных сетей, реализующих все множество информационных процессов обработки и передачи информации.
Информационная сеть(ИС) – это сложная распределенная в пространстве техническая система, представляющая собой функционально связанную совокупность программно-технических средств обработки и обмена информацией и состоящая из территориально распределенных информационных узлов (подсистем обработки информации) и каналов передачи информации, соединяющих данные узлы.
При этом в роли элементов ИС выступают не столько осязаемые материальные объекты, сколько абстрактные информационные и прикладные процессы.
Информационные процессы (ИП) – совокупность взаимосвязанных процессов выявления, отбора, формирования информации, ее ввода в техническую систему, обработки, хранения и передачи.
Прикладные процессы(ПП) – тип информационных процессов, ориентированных на выполнение определенных функций содержательной обработки информации с целью решения конкретной прикладной задачи.
|
|
|
Обобщенно функциональную архитектуру ИС можно представить в виде следующей трехуровневой концептуальной модели:
– первый (внутренний) описывает функции и правила взаимосвязи при передаче различных видов информации между территориально удаленными абонентскими системамичерез физические каналы связи и реализуется транспортной сетью.
– второй (промежуточный) описывает функции и правила обмена информацией в интересах взаимосвязи прикладных процессов различных абонентских систем и реализуется телекоммуникационной сетью, представляющей собой единую инфраструктуру для обмена различными видами информации в интересах пользователей информационной сети.
– третий (внешний) образуется совокупностью прикладных процессов, размещенных в территориально удаленных абонентских системах, являющихся потребителями информации и выполняющих ее содержательную обработку. Третий уровень, дополняя первый и второй указанными функциями обработки информации, образует внешний облик информационной сети.
Архитектура ИС (ТКС) обобщает информационную, логическую и маршрутную структуры и определяет модель ИС (ТКС), основные компоненты данной модели и функции выполняемые ими.
|
|
|
Примером наиболее известной и детально проработанной архитектуры является семиуровневая эталонная модель взаимосвязи открытых систем (ЭМВОС), предложенная международной организацией стандартов (ISO – International Standards Organization). Ориентирована на описание реализации только функций взаимосвязи при взаимодействии ИП, выполняющих функции содержательной обработки информации в территориально распределенных узлах ИС.
Основу ЭМВОС составляют четыре элемента представленные на рисунке:
Компоненты прикладных процессов, называемые логическими объектами, реализуют процессы взаимосвязи открытых систем (ВОС) по устанавливаемым соединениям через среду ВОС, под которой понимается совокупность взаимодействующих реальных открытых систем вместе с физической средой для ВОС, предназначенной для передачи информации между ними.
В OSI выделено 7 уровней:
7. Уровень приложения:интерфейс с коммуникационной частью приложения
6. Уровень представления: алгоритмы преобразования формата представления данных
5. Уровень сессии(сеансовый): здесь устанавливаются, обслуживаются и разрываются сессии между представительными объектами приложений. Пример – протокол RPC (remote procedure call). Хранение информации о состоянии сессии.
|
|
|
4. Транспортный уровень: функцией протоколов транспортного уровня является обеспечение доставки сегментов данных до объекта назначения и восстановление сообщения. Управление потоком является важной функцией надежных транспортных протоколов, поскольку этот механизм позволяет обеспечивать передачу данных по сетям с нестабильной структурой. Управление потоком заключается в обязательном ожидании передатчиком подтверждения приема ограниченного числа сегментов приемником.
Количество сегментов, которое передатчик может отправить без подтверждения их получения от приемника, называется окном.
3. Сетевой уровень: определение пути, который будет использован для доставки блоков данных протоколов верхних уровней. Для того чтобы блок данных был доставлен до какого-либо хоста, этому хосту должен быть поставлен в соответствие известный передатчику сетевой адрес. Группы хостов, объединенные по территориальному принципу, образуют сети. Для упрощения решения задачи маршрутизации сетевой адрес хоста составляется из двух частей: адреса сети и адреса хоста. Таким образом, задача маршрутизации распадается на две подзадачи — поиск сети и поиск хоста в этой сети.
2. Канальный уровень: обеспечение передачи данных по физическому носителю — среде передачи. На канальном уровне данные передаются в виде блоков, которые называются кадрами. Тип используемой среды передачи и её топология во многом определяют вид кадра протокола транспортного уровня, который должен быть использован. При использовании топологий «общая шина» и «point-to-multipoint» средствами протокола канального уровня должны быть определены физические адреса, с помощью которых будет производиться обмен данными по разделяемой среде передачи и процедура доступа к этой среде. Примерами таких протоколов являются протоколы Ethernet (в соответствующей части) и HDLC. Протоколы транспортного уровня, которые предназначены для работы в среде типа «точка-точка», не определяют физических адресов и имеют упрощенную процедуру доступа. Примером протокола такого типа является протокол PPP.
1. Физический уровень: непосредственный доступ к среде передачи данных для последующих уровней. Данные передаются протоколами данного уровня в виде битов (для последовательных протоколов) или групп бит (для параллельных протоколов). На данном уровне определяются набор сигналов, которыми обмениваются системы, параметры этих сигналов — временные и электрические и последовательность формирования этих сигналов при выполнении процедуры передачи данных.
N-уровень – слой N-го уровня иерархии, который образуют подсистемы одного и того же уровня в различных открытых системах.
N-логический объект (N-объект) – активный элемент уровня (функциональный модуль), реализующий определенную группу функций данного уровня.
Равноправные логические объекты – логические объекты, которые существуют в различных открытых системах на одном и том же уровне.
N-услуги – услуги, которые N-уровень предоставляет (N+1)-уровню.
N-функции – функции, посредством которых услуги N-уровня предоставляются (N+1)-уровню, на базе услуг (N – 1)-го уровня. Данное определение, связывающее понятия функций и услуг можно представить в виде наглядной условной формулы:
N-Услуга = N-Функция ((N – 1)-Услуга).
Протокол – совокупность правил взаимодействия равноправных логических объектов (различных открытых систем).
N-протокол – протокол, посредством которого осуществляется взаимодействие между N-логическими объектами в процессе реализации N-функций.
Протокольные блоки данных (ПБД)– блоки данных, определенные в N‑протоколе, с помощью обмена которыми осуществляется взаимодействие N‑объектов.
Ассоциация – соединение, которое устанавливается на N-уровне путем использования N-протокола для обмена информацией между двумя или более (N+1)-логическими объектами.
Межуровневый интерфейс – совокупность правил взаимодействия логических объектов соседних уровней при предоставлении N-услуг объектам (N+1)-го уровня.
Сервис – набор услуг уровня, который обеспечивает N-уровень для расположенного над ним (N+1)- уровня.
Сервисные блоки данных (СБД) – блоки данных, в которые отображается содержание информационной части N-ПБД при обеспечении N-сервиса (предоставления набора N-услуг вышележащему N-уровню).
Интерфейсные блоки данных (ИБД) – блоки данных (они же - сервисные примитивы), в виде которых СБД передаются через сервисные точки доступа межуровневого интерфейса.
Тенденции развития технологий построения телекоммуникационных сетей
После изобретения электричества основным переносчиком дискрет- ной информации на большие расстояние в начале девятнадцатого века стали телеграфные каналы (ТГ).
Во второй половине XIX в. научились отображать в аналоговых пара- метрах среды передачи аналоговую информацию. Проще говоря, изобре- ли телефонную связь (ТФ). И с тех пор до недавнего прошлого системы связи развивались в основном как аналоговые системы передачи. При этом продолжали совершенствоваться системы передачи дискретной (телеграфной) информации, подсказавшие в дальнейшем пути «цифровизации» аналоговых каналов ТЧ и ШК для передачи данных, а затем и для передачи оцифрованной речи и цифрового видео.
В результате перехода на чисто цифровые каналы связи в последнее время сложилась ситуация противостояния инициатив интеграции со стороны цифровых систем передачи аналоговой информации (прежде всего, в ТФОП) и со стороны цифровых систем передачи дискретной ин- формации (прежде всего, в компьютерных СПД).
Вырвавшиеся в 70-е гг. прошлого века вперед по темпам внедрения новых технологий цифровые телефонные сети общего пользования «за- хватили» в свою сферу понятие «цифровые сети с интеграцией служб»(ЦСИС) (ISDN – Integrated Services Digital Network), позволяющие наря- ду с передачей речи (аналоговой информации) передавать дискретную
компьютерную информацию.
Этапы развития технологий построения ТКС
| Этапы | По инициативе СПД | По инициативе ТФОП |
| I 1960- 1970 | Появились первые компьютерные сети с использованием передачи данных по телефонным каналам ТЧ. | Появились первые электронные АТС с цифровой обработкой речи и компьютерным управлением. |
| II 1970-1980 | Появляются первые стандарты глобальных и локальных СПД. Появились глобальные СПД общего пользования на базе стандартизованных протоколов X.25. Для построения локальных компьютерных сетей разработана технология Ethernet. Сформировался стек протоколов TCP/IP, поддерживающий и глобальные, и локальные сети. | Внедряются цифровые методы передачи и коммутации. Появились интегральные цифровые сети (ИЦС/IDN), в которых осуществлена интеграция коммутационного и каналообразующего оборудования, опирающегося на плезиохронные системы передачи (ПЦИ/PDH). На участках сети между АТС на смену аналогового телефонного канала ТЧ пришел основной цифровой канал (ОЦК) 64 кбит/с. |
| III 1980-1990 | Для передачи неоднородного и неравномерного трафика (в т.ч. телефонного) в глобальных СПД предложена технология ретрансляции кадров FR (Frame relay). Появляются первые высокоскоростные технологии построения локальных сетей (Token Ring, FDDI). Для унификации архитектуры и технологий построения СПД разработана ЭМВОС. | Разрабатываются технологии построения ЦСИС/ISDN. За основу взят канал 64 кбит/с, который должен доходить от АТС до абонентов, и может использоваться как для передачи речи, так и компьютерных данных. Появились синхронные системы передачи (СЦИ/SDH). Активизировалось распространение открытых аналоговых стандартов подвижной радиосвязи. |
| IV 1990-2000 | Перехват инициативы в создании глобальных широкополосных Ш-ЦСИС (B-ISDN) на основе технологии ATM. Появились высокоскоростные технологий локальных сетей Fast Ethernet, Gigabit Ethernet и 10 Gigabit Ethernet. «Ренессанс» технологии TCP/IP, на основе которой строится глобальная сеть Интернет поверх других глобальных, а также локальных ТКС. Появление глобальной информационной сети WWW. Развитие технологий управления сетями связи на основе протоколов прикладного уровня SNMP и CMIP. Попытка интеграции технологий построения ИС, ТКС и систем управления ТКС в концепции TINA. | Продолжается внедрение узкополосных У-ЦСИС (N-ISDN). Начало бурного развития технологий цифрового проводного и беспроводного абонентского доступа. Появление технологий проводного доступа xDSL. Выделение пяти групп технологий построения сетей беспроводного доступа: фиксированных, сотовых, транкинговых, пейджинговых и спутниковых. Появление оптических сетей DWDM. Появление концепции построения универсальной системы сетевого управления TMN. Попытка интеграции систем предоставления услуг в концепции интеллектуальных сетей IN. |
| V 2000-2010 | Появление глобальных и локальных компьютерных сетей, позволяющих передавать речь (IP-телефония) . Бурное развитие технологий построения беспроводных локальных сетей и пакетных сетей подвижной радиосвязи. …Мультипротокольные сети (MPLS) | Появление электронных учрежденческих АТС, интегрированных с локальными компьютерными сетями. Планомерное внедрение технологий построения сетей подвижной радиосвязи поколения 3G. …Мультисервисные сети (NGN) |
WAN и LAN:
Первый подход предполагает, как это и должно быть согласно ЭМ-
ВОС, четкое разделение функций физической среды передачи (ниже фи- зического уровня) и функций коммутации, распределенных по всем уровням выше физического уровня. При этом за предельную дальность отвечают внешние технологии передачи. Поскольку технологии передачи еще в эпоху аналоговых каналов позволяли путем вторичной манипуляции передавать цифровую информацию на любые расстояния, описанный подход позволяет строить глобальные сети (WAN – Wide Area Network) с неограниченной дальностью между сетевыми элементами.
Второй подход предполагает добавление к функциям физического уровня функций формирования и обработки сигналов для передачи через конкретную физическую среду на конкретные максимальные дальности. Подобные комплексные сетевые технологии, не пользующиеся услугами специализированных внешних систем передачи, применяются для по- строения локальных сетей (LAN – Local Area Network) с ограниченной
дальностью между сетевыми элементами.
Еще одной важной отличительной особенностью LAN от WAN явля- ется способ разделения физической среды передачи между отдельными парами сетевых элементов при обеспечении передачи информации между ними.
Для WAN характерно использование уже поделенной (на отдельные каналы) физической среды внешними, как их часто подчеркнуто называ- ют, направляющими системами передачи. При этом сеть имеет вид
попарно связанных сетевых элементов (узлов коммутации и абонентских систем) по принципу «точка – точка», а соединение любой конкретной пары абонентских систем осуществляется в соответствии с протоколами маршрутизации сетевого уровня, как минимум, через один узел коммута- ции (а как максимум, через все).
Для LAN характерно использование, преимущественно, пассивной физической среды передачи, соединяющей не отдельные пары сетевых элементов, а все пары сразу. При этом сеть имеет вид связанных через общую физическую среду всех АС по принципу «точка – многоточка», а соединение отдельных пар АС осуществляется в соответствии с допол- нительными протоколами уровня звена данных, регулирующими пооче- редное использование общей среды передачи всеми абонентскими систе- мами.
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 388; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!