Ционных систем

СЕТЕВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекция № 13. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ТЕЛЕКОММУНИКА-

1. Пути развития сетей ЭВМ

2. Перспективы развития телекоммуникаций в России

1. ПУТИ РАЗВИТИЯ СЕТЕЙ ЭВМ

Компьютерные сети аккумулируют все лучшее, что создано и создается в области вычислительной техники и информатики, информационных технологий, средств и систем передачи данных. Для разработчиков открыты широкие возможности по развитию как сетей в целом, так и отдельных их систем, звеньев, узлов.

Высокие темпы совершенствования и развития сетей обусловлены их важной ролью во всех сферах человеческой деятельности, в решении задач информатизации общества, в обеспечении перехода от индустриального общества к информационному.

К основным направлениям и путям развития компьютерных сетей можно отнести следующие.

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

2. Создание новых, более совершенных протоколов обмена информацией и управления сетями, развитие информационных и телекоммуникационных технологий.

3. Совершенствование существующих и создание новых аппаратных средств передачи и обработки информации, расширение работ по проектированию и производству многофункцио­нальных мультиплексоров, коммутаторов, по оснащению центров коммутации каналов, сообщений, пакетов более совершенным оборудованием.

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

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

6. Развитие методов и средств (традиционных и специфических) обеспечения более высокого уровня безопасности информации, циркулирующей в сетях, повышение эффективности служб безопасности и механизмов реализации их функций.

7. Расширение перечня предоставляемых информационно-вычислительных услуг, повышение их интеллектуального уровня за счет широкого использования интеллектуальных систем и баз знаний.

8. Рациональное сочетание различных организационных форм использования СВТИ в рамках компьютерных сетей. Речь идет о более широком подключении к сетям мощных, средних и малых вычислительных центров, которые использовались бы в КС как центры обработки и хранения информации, а также о массовом подключении к сети персональных компьютеров, находящихся в индивидуальном пользовании граждан в домашних условиях. Такое сочетание трех организационных форм использования СВТИ (распределенной, централизованной и индивидуальной) способствует существенному повышению эффективности КС и увеличивает возможности по расширению перечня предоставляемых услуг, их качества и оперативности.

9. Совершенствование организационных форм технического обслуживания СВТИ и телекоммуникаций, используемых в сетях. Повышение эффективности обслуживания достигается совершенствованием индивидуальной, централизованной и смешанной организационных форм обслуживания, а также развитием технологии обслуживания.

10. Рациональная организация обслуживания очередей запросов пользователей сети.

При функционировании КС и ее звеньев нередки ситуации, когда по той или иной причине (отказы элементов сети, недостаточная пропускная способность сети, высокая интенсивность запросов на обслуживание, превышающая возможности сети) запросы пользователей не могут быть немедленно удовлетворены и из них формируются очереди (рассматриваются системы без потерь заявок на обслуживание). В таких случаях приходится решать задачу определения дисциплин обслуживания запросов (ДОЗ).

Выбор ДОЗ оказывает существенное влияние на эффективность функционирования сети в целом или отдельных ее подсистем, звеньев и узлов. Вопросы выбора ДОЗ ниже рассматриваются применительно к случаю, когда обслуживающей системой является ЭВМ. Это типичный случай, так как в любом звене КС формирование и рассасывание очередей запросов пользователей осуществляются с помощью ЭВМ.

Дисциплина обслуживания – это правила, согласно которым запросы выбираются из очереди для обслуживания.

Вопрос о выборе дисциплины обслуживания возникает в тех случаях, когда запросы не идентичны - они различаются по времени, затрачиваемому на обслуживание, по допустимому времени ожидания обслуживания, по размерам штрафа за каждую единицу времени пребывания в очереди и т.д.

Обслуживание запросов может осуществляться с учетом или без учета их приоритетов.

Приоритет запроса – его характеристика, определяющая место запроса в очереди на обслуживание.

Приоритет назначается либо в соответствии с характером задачи, решаемой по этому запросу, либо в соответствии с той ролью, которую играет в обслуживающей системе источник запроса (абонент). В связи с этим может оказаться, что два запроса на решение одной и той же задачи относятся к различным уровням приоритета, если они исходят от различных абонентов. В то же время запросы на решение различных задач, поступающие от одного и того же абонента, могут иметь различный приоритет в зависимости от характера задач.

При выборе дисциплины обслуживания запросов необходимо удовлетворить ряд требований:

• обслуживать запросы высшего приоритета в кратчайшее время;

• обслуживать запросы низшего приоритета в приемлемые для абонентов сроки (во всяком случае в такие сроки, которые бы не дали повода абонентам отказаться от услуг обслуживающей системы);

• полнее загружать ЭВМ полезной работой, т.е. выполнением программ абонентов (от того, какая будет принята дисциплина обслуживания, зависит частота переключения ЭВМ с выполнения одной программы на другую, а значит, и суммарная потеря времени на эти переключения);

• уменьшить среднее время реакции ЭВМ на запрос и среднее число запросов, ожидающих обслуживания;

• обеспечить относительную простоту реализации выбранной дисциплины обслуживания.

Первые два требования являются взаимоисключающими, так как предоставление льготных условий срочным запросам осуществляется за счет запросов более низких приоритетов. И наоборот, стремление уменьшить среднее время обслуживания запросов низких приоритетов неизбежно связано (при прочих равных условиях) с необходимостью сокращения перечня запросов, принадлежащих высшему приоритету. В связи с этим при выборе дисциплины обслуживания возникает задача нахождения компромиссного решения, удовлетворяющего в той или иной степени указанным требованиям.

Разработка оптимальной дисциплины обслуживания – задача исследования операций, требующая для своего решения привлечения методов математической статистики, теории очередей, а также учета ряда соображений инженерного характера. Оценка качества такой дисциплины производится обычно с помощью стоимостной функции или функции штрафа за ожидание обслуживания.

11. Повышение эргономичности компьютерных сетей, достигаемое путем оптимизации трудовой деятельности пользователей сети, ее управленческого и обслуживающего персонала.

12. Интенсивный переход на использование методов и средств, определяющих процессы интеграции в системах передачи информации. Основные направления интеграции – электронизация, цифровизация, компьютеризация, интеллектуализация, унификация, персонализация, глобализация, стандартизация.

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

Основные этапы создания и развития глобальной интеллектуальной сети:

• телефонизация страны, участвующей в создании сети;

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

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

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

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

2. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

В РОССИИ

Пути совершенствования и развития телекоммуникаций в России определяются их состоянием в настоящее время и тенденциями развития мировых сетей связи. Действующие в России сети связи и передачи данных представляют весь диапазон используемых в мировой практике телекоммуникационных технологий.

В большинстве эксплуатируемых российских сетей передачи данных используется протокол коммутаций пакетов Х.25 (их доля составляет 63%), так как этот протокол обеспечивает надежную связь даже на линиях связи среднего качества.

Внедрение перспективных сетевых технологий (ATM, ISDN и др.) сдерживается нехваткой цифровых каналов связи, особенно высокоскоростных.

В России функционирует ряд сетей передачи данных. Наиболее распространенные из них (по числу охвата городов) Роспак, РИКО, Relcom, RoSprint, POCHET, ИНФОТЕЛ. Ими предоставляются следующие услуги:

- электронная почта,

- телеконференции,

- электронные доски объявлений,

- обеспечение доступа к базам данных,

- обеспечение многопротокольных режимов доступа,

- передача данных в режиме on-line,

- документооборот по стандарту EDIFAKT,

- передача телетайпных, телексных и факсимильных сообщений,

- клиринговые расчеты,

- электронные платежи и др.

Однако не все из действующих сетей одновременно предоставляют все эти услуги.

Стратегия развития отрасли связи РФ определена в «Концепции программы Российской Федерации в области связи», разработанной Министерством связи РФ, в соответствии с которой главными задачами являются создание технической базы информатизации общества и обеспечение органов управления народным хозяйством, населения средствами и услугами связи, соответствующими уровню развития страны. На завершающих этапах реализации этой программы планируется создание в крупных городах цифровых сетей, обеспечивающих услуги ISDN, повышение процента цифровизации телефонной сети, достижение достаточно высокого уровня качества функционирования международной и междугородной сети, создание национальной интеллектуальной сети и расширение предоставляемых ею услуг. На этих этапах все вновь устанавливаемое оборудование местных сетей должно быть цифровым.

В настоящее время усилия организаций связи направлены на развитие основы электросвязи России – Взаимосвязанной сети связи (ВСС), формирование стратегии внедрения новых сетей и технологий, разработку требований и создание отечественных систем и средств связи, внедрение новых услуг связи, формирование международных, государственных и отраслевых стандартов.

Развитие технологии передачи данных по протоколу Х.25.

Получившая в общероссийских широкомасштабных сетях передачи общего пользования технология коммутации пакетов Х.25 имеет существенные ограничения по скорости передачи (до 64 Кбит/с, а типичной для межузловых каналов в магистральной сети является скорость 28,8 Кбит/с) и по видам передаваемой информации. Однако эта технология имеет ряд решающих преимуществ. Благодаря своей универсальности протокол Х.25 является признанным международным стандартом и поддерживается многими глобальными зарубежными сетями.

Оценивая перспективы применения в России технологии Х.25 с учетом указанных ее ограничений, можно утверждать, что:

• эта технология и далее может быть использована для построения региональных СПД ввиду своей эффективности и надежности на каналах связи низкого качества, а также в магистральных сетях до ее постепенного вытеснения более скоростной технологией FR;

• ее дальнейшее применение объясняется и тем, что она составляет выгодную дешевую альтернативу более дорогим технологиям;

• она позволяет осуществлять сопряжение с другими эксплуатируемыми в России традиционными и широко используемыми сетями связи (телефонной сетью, телеграфной сетью, сетью телекс);

• развитие сети, построенной на основе технологии Х.25, позволяет беспрепятственно реализовать переход к более скоростной технологии пакетной коммутации FR.

Развитие технологии передачи данных на базе протоколов TCP/IP.

Перспективы развития этой технологии определяются тем, что сеть Интернет, в которой используются протоколы TCP/IP, является быстро развивающейся, дешевой и общедоступной транспортной сетью компьютерной связи, предоставляющей ее пользователям доступ ко всемирной системе информационных и телекоммуникационных услуг.

Российская часть Интернета продолжает активно развиваться. В настоящее время имеются десятки коммерческих организаций по предоставлению доступа и услуг сети Интернет, десятки тысяч Web-узлов и более миллиона зарегистрированных пользователей этой сети. Быстро расширяется русскоязычная часть информационных ресурсов Интернета, доступ к которым обеспечивается рядом компаний.

Самой крупной и распространенной IP-сетью в России является коммерческая компьютерная сеть Relcom, обслуживающая сотни тысяч пользователей. Сеть строится с использованием оптоволоконных, спутниковых, кабельных и радиорелейных линий связи.

Развитием и эксплуатацией сети Relcom занимается АО «Редком», получившее статус провайдера (поставщика услуг) Интернета. Основными задачами, которые решаются этим АО, являются:

• развертывание и развитие сетевых центров доступа в Интернет в крупных городах (прежде всего в областных центрах) России с выходом на высокоскоростную АТМ-сеть;

• создание межсетевых пунктов обмена трафиком Интернета;

• создание международной инфраструктуры для обеспечения эффективного взаимодействия с транснациональными провайдерами Интернета;

• построение в России магистральной сети, обеспечивающей предоставление необходимого набора услуг региональным провайдерам и пользователям Интернета;

• создание системы доступа к Интернету через коммутируемую телефонную сеть абонентов сети общего пользования и провайдеров услуг Интернета.

Основные направления развития технологии передачи данных на базе протоколов TCP/IP (для Интернета в целом и для российской ее части) заключаются в следующем:

• расширение перечня предоставляемых услуг и повышение их интеллектуального уровня, обеспечиваемого увеличением сети баз данных и баз знаний;

• развитие сетевых технологий (в том числе и путем реализации проекта Java);

• развитие и создание нового программного обеспечения сети и активного сетевого оборудования в связи с разработкой протокола IP нового поколения, в котором для адреса отводится 128 бит;

• разработка и внедрение методов и средств, обеспечивающих эффективную интерактивность в общении пользователей, идентификацию удаленных абонентов, полный контроль циркулирующих в сети документов, реализацию законов об экспорте и авторских правах, повышение управляемости сети;

• существенное совершенствование и развитие методов и средств повышения безопасности информации пользователей сети, защиты ее от несанкционированного доступа;

• создание и развитие высокоскоростной инфраструктуры российской части Интернета на базе ATM-сети с охватом на первом этапе девяти городов России (канальная скорость в магист­ралях составит 2—155 Мбит/с). Работа эта ведется АО «Ростелеком» совместно с ЗАО «Роспак». После ее окончания пользователи сети получат возможность высокоскоростного обмена данными между абонентами в крупнейших городах России и передачи голосовой и видеоинформации.

Развитие технологии цифровых сетей с интеграцией обслуживания (ISDN).

Основной целью создания такой технологии было объединение в одной сети трафиков цифровых телефонных сетей и компьютерных данных. Успешная реализация этой цели позволила широко использовать технологию ISDN в таких областях, как:

- передача данных,

- телефония,

- доступ к сети Интернет,

- передача трафика,

- чувствительного к задержкам (звук, видео),

- интеграция различных видов трафика,

- объединение удаленных ЛКС.

Построение сети ISDN в России связывается с необходимостью внедрения установленного российского стандарта ISDN, наличия цифровых трактов международной, междугородной и городской связи между цифровыми АТС, установки сертифицированных цифровых АТС и наличия рынка таких АТС, а также рынка сетевых терминалов, терминального оборудования и средств доступа у конечных пользователей. Многое из указанного для создания и развития общенациональной сети ISDN обще­го пользования уже сделано или делается: выработан российский стандарт ISDN, создается междугородная магистральная сеть цифровых каналов с пропускной способностью 64 Кбита/с, осуществляется лицензионное производство цифровых АТС.

Развитие технологии Frame Relay.

Технология ретрансляции кадров FR появилась как средство реализации преимуществ пакетной коммутации на скоростных каналах связи (2 Мбит/с и более). Она требует использования достаточно качественных каналов связи: вероятность ошибки в канале должна быть не более 10^-6 – 10^-7, что обеспечивается только цифровыми каналами (обычные аналоговые линии связи обеспечивают качество передачи на 1 - 3 порядка ниже).

Основная область применения сетей и технологий FR – организация обмена данными между ЛКС. Кроме того, технология FR эффективна для реализации доступа к высокоскоростным сетям на базе ATM.

Для обеспечения передачи речи современное оборудование сетей FR реализует следующие функции: компрессию речи и передачу оцифрованного голоса, подавление пауз в телефонном разговоре, переменную скорость оцифровки.

В России в настоящее время услуги сетей FR доступны во многих городах. Однако по мере развития магистральной междугородной сети цифровых высокоскоростных каналов технология FR получит большее распространение, особенно там, где используются сети Х.25.

Развитие технологии высокоскоростных SDH-сетей.

Цифровые линии и узлы высокоскоростной сети стандарта SDH, построенные на базе оптоволоконных кабельных линий или цифровых радиорелейных линий, составляют основу инфраструктуры современных магистральных, региональных и городских теле­коммуникационных сетей. В России внедрением SDH-сетей наиболее успешно занимается АО «Ростелеком». Это касается прежде всего магистральных и городских линий.

Создание современной городской телекоммуникационной сети на базе технологии SDH связано с необходимостью решения двух самостоятельных задач: построения первичной кольцевой оптоволоконной сети и сети абонентского доступа. При решении первой задачи осуществляется прокладка оптических кабелей в кабелепроводах городской телефонной сети или по туннелям и сооружениям метрополитена. В первом случае есть возможность довести высокоскоростные симметричные и асимметричные каналы до абонентов по существующей телефонной проводке. Во втором случае узлы SDH-сети располагаются в зданиях метрополитена, и доведение цифровых потоков (до 155 Мбит/с и выше) до абонентов требует значительно больших капитальных затрат.

В настоящее время разработан ряд современных технологий абонентского доступа, использование которых позволяет операторам эффективно действовать на рынке городских телекоммуникаций.

Многие крупные компании – операторы связи в России имеют собственные мощные городские высокоскоростные цифровые инфраструктуры на базе технологии SDH.

Развитие технологии ATM.

Технология асинхронного режима передачи ATM является сравнительно новой, бурно развивающейся, получающей все большее распространение. В развитых странах она становится основой построения современных магистральных телекоммуникационных сетей. Для ATM стандартом на физические каналы выбран стандарт на оптоволоконные каналы связи синхронной цифровой иерархии SDH. Технология мультиплексирования и коммутации, используемая в SDH-сетях, стала АТМ-технологией.

Высокая скорость передачи данных (в перспективе – до 10 Гбит/с) - главное отличие технологии ATM от других телекоммуникационных технологий. В отличие от других стандартов в ATM-сетях отсутствует привязка к какой-либо одной скорости передачи.

На российском рынке в настоящее время имеется довольно полный набор продуктов зарубежных фирм, необходимых для построения магистральных и опорных городских ATM-сетей. Их типовая топология строится на основе структур различной топологии. В SDH-узлах сети устанавливаются высокопроизводительные ATM-коммутаторы, соединяющиеся высокоскоростными цифровыми оптоволоконными или радиорелейными линиями.

В России довольно успешно осуществляется внедрение технологии ATM. Работы ведутся различными компаниями:

- «Ростелеком»,

- Роспак,

- Информсвязь и др.

При этом решается проблема совмещения разнородных телекоммуникационных сетей, построенных на базе различных технологий (Х.25, IP, FR, телефонных сетей и др.).

Общие тенденции развития в России современных телекоммуникационных технологий состоят в следующем.

1). Имеет место некоторая стагнация рынка услуг Х.25 (за рубежом наметилась устойчивая тенденция к снижению этого рынка), происходящая на фоне стремительного роста услуг на базе технологии FR.

2). Рост услуг Интернета объясняется открытостью архитектуры сети, сравнительной простотой доступа к ней, большой информационной насыщенностью мира Интернета.

3). Рост услуг на базе FR-технологии определяется следующим:

• технология FR успешно заменяет технологию Х.25; особенно это стало необходимо с использованием цифровых каналов от 2 Мбит/с и выше, которые обладают более высоким качеством передачи. Появилась возможность существенно упростить технологию коммутации пакетов, реализуемую на третьем уровне модели ВОС, и заменить ее технологией ретрансляции кадров, которая осуществляется на втором уровне этой модели;

• пропускная способность сети FR в три раза выше, чем сети Х.25 (на базе тех же скоростных каналов);

• FR-технология дает возможность пользователям использовать больший набор программного обеспечения, чем технология Х.25;

• с развитием алгоритмов и их аппаратной реализации по компрессии речи, аудиоинформации и видеоизображений можно через FR-сеть передавать и эти типы данных.

4). Созданы предпосылки для внедрения технологии ATM. Успешное распространение этой технологии связывается с широким внедрением сетей на базе оптоволоконного кабеля и средств синхронной цифровой иерархии SDH, дальнейшим снижением ошибок в канале, достижениями в разработке интегральных схем.

Текущая ситуация на мировом (а следовательно, и на российском) телекоммуникационном рынке диктуется характером генерируемого телекоммуникационного трафика. Первенство принадлежит трафику разнообразных видов данных, объем которого превзошел объем чисто голосового трафика, а через несколько лет он составит до 90% общего мирового объема передаваемой информации.

Именно поэтому существующие и проектируемые ТКС представляют интерес прежде всего с точки зрения их пропускной способности для трафика данных.

Процесс цифровизации сетей связи с акцентом на сети передачи данных во многом унифицировал эти сети (по крайней мере пока теоретически).

Терминальное оборудование становится все более универсальным и интеллектуальным.

Достигнутый уровень развития ТКС позволяет предоставлять пользователям широкий набор услуг. Главная техническая проблема сегодня - как сделать это оптимальным, наиболее дешевым образом. Одно из перспективных направлений в решении этой проблемы - разработка средств и технологий для беспроводного доступа к абонентам.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Пути развития КС.

2. Перспективы развития телекоммуникаций в России (общие тенденции).

3. Развитие технологий Х25 и FR.

4. Развитие технологий ATM и ISDN.

Дата добавления: 2014-01-07