15 Дәріс. Инфокоммуникациялық желілердің болашағы – көп өлшемді желілер.

Қазіргі уақытта ТМД мемлекеттерінде, соның ішінде Қазақстанда, NGN желілері бір-біріне ұқсамайтын жеке фрагменттер түрінде әлдеқашан бар ұлттық желілерге қосылып енгізіледі. Сондықтан, NGN желілеріне арналған әжептәуір көп халықаралық стандарттар мен ұсыныстар дамытылғанына қарамастан, келешектегі инфокоммуникациялық желілер нені білдіретіні және олардың дамуына салалық ғылым қалай әсер ету керектігі жайлы пікірталас өзінің өзектігін жоғалтқан емес. Осыған орай, NGN тұжырымдамасы мен оның қағидаларын енгізу тәжірибесі арасындағы қарама-қайшылықтарын шешудің қажеттілігі тұр. NGN желілерінің болмысы мен дамыту жолдарын талқылаумен қатар, біршама алшақ келешекке, яғни NGN желілерінің орынбасарына [4] –те FGN XXI, ал [3] —post-NGN кезеңінің желілері деп аталатын болашақ ұрпақ желілеріне (Future Generation Networks) көз тастаудың да мәні бар. Осы дәрісте жалпылама түрде болашақ инфокоммуникациялық желілердің бейнесін болжамалау және де бұл желілер жайлы қазіргі заманғы түсініктің телекоммуникациялар саласындағы ғылыми зерттеулер парадигмасына ықпал ету мәселесін қарастыруға әрекет етілген [5]. Бұл өзекті сұрақ болып есептелінеді, себебі телекоммуникациялық саланың алдын-ала қиын болжамдалатын революциялық өзгерістері барысында NGN желілерінің орынбасарына FGN желілерінің келу-келмеуі әлі белгісіз.

NGN, post-NGN кезеңінің желілері және инфокоммуникация саласындағы парадигманың өзгеруі.

Қазіргі таңда жалпы телекомуникацияда және сол салада ғылыми зерттеулерді жүргізуде парадигмалардың ауысуы, негізінен, қазіргі таңдағы желілердің NGN желілеріне ауысуында және қызмет көрсету сапасының артуына бағытталған зерттеулер рөлінің өсуінде жатыр деген ой-пікір кездесіп жүр [5, 6].

Т. Кун-ң айтуынша, ғылыми және ғылыми-техникалық революциялар барысында, жоғарыда аталған түсініктер мәнінің өзгеруінде жататын парадигмалардың ауысуы жүреді. Инфокоммуникацияларға қатысты, бұл олардың көрінісі мен жұмыс істеу көзқарасының ауысуы, яғни өзінше пікірдің өзгеруі болып табылады [6].

NGN желілерінен өзінің құру қағидаларымен ерекшеленетін FGN желілеріне ауысу.

NGN желілерінің негізінде «көп қызмет көрсетулер – бір желі» қағида жатқаны белгілі және осы қағиданың FGN желілерінде де орын алатыны ықтимал. Сонда қазір дамытылып жатқан NGN желілері мен ерте ме, кеш пе олардың орнын басатын FGN желілерінің айырмащылығы неде? [7] айтылып кеткендей, айырмашылық мынада жатыр. Қазіргі таңдағы желілер – бұл тек тасымалдау және қолжеткізім желілері ғана емес, сонымен қатар демеу және қызмет көрсету желілері, яғни синхрондау, сигнализация, басқару, уақыт бойынша сигналдарды жіберу желілері және т.б. болып табылады. Солардың барлығында өзінің жеке техникалық, соның ішінде, есептеу амалдары бар және олардың көмегімен алға қойылған мәселелерді шешеді.

Тасымалдау, қолжеткізім, демеу және қызмет көрсету желілері жиынтықта бір-бірімен өзара әрекет етеді, бірақ бұндай әрекет ету тек қажеттілік туғанда ғана болады және бұл желілердің автономды өмір сүруі жағдайында дамыту және жетілдіру принциптері маңызды болып қарастырылмайды. Сондықтан «көп қызмет көрсетулер – бір желі» қағидасы тек қазіргі таңдағы желілерде ғана емес, NGN желілерінде де ресми түрде қолданылады. Басқа жағдай – FGN желілері. Олардың құрылысы мен жалпы құру қағидаларын болжамдау қиын болады, бірақ та күрделі жүйелер мен әралуан желілік құрылымдар саласында қазіргі таңдағы кейбір теориялық зерттеулердің тақырыптарын талдау болашақ желілердің мүмкін көрінісі мен кейбір екерекшеліктері жайлы болжамдар жасауға мүмкіндік береді. Бұл көп өлшемді желілер болатынын жорамалдауға болады. Жаратылыстанудың әртүрлі салаларында, соның ішінде телекоммуникацияда соңғы жылдары бұндай тәрізді желілерді құру теориясы сұрақтарына елеулі қызығушылық туындап жатыр. Құрылымдық қағида ретінде қарастырылатын көп өлшемділік - жеке-жеке болмыстарды бірыңғай тұтастыққа біріктіру әдісі ретінде белгілі, сәйкеінше, келешектегі көп өлшемді желілер тасымалдау, қолжеткізім және аталмыш демеу мен қызмет көрсету желілеріне айқын бөлінуі міндетті емес. Сондықтан, FGN желілерінде, яғни келешектегі инфокоммуникациялық желілерде көп өлшемді құрылымды және көп ядролық есептеу амалдарын қолданудың арқасында оның түйіндерінде ақпараттың алмасуын және әртүрлі қызмет көрсетулерді қамтамасыз ету мүмкін болады. Осындай байламның арқасында қолжеткізім, тасымалдау, қызмет көрсету, демеу (синхрондау, сигнализация және т.б.) – бұл біріктірілген FGN желісінің ішкі мәселесі, оның көп өлшемді құрылымы құраушы желілеріне жүктелген мәселелерді, соның ішінде біртума әдістермен бірігіп шешуге мүмкіндік береді. Осы және басқа да себептер қатарынан, соның ішінде шынайы әлем үшөлшемді болуына байланысты көп өлшемді желінің күрделі гиперпішінін тіпті жалпы түрде көрнекі елестету мүмкін емес. Сондықтан 1 сур. келешектегі көп өлшемді желі символды түрде гиперпішінге ұқсас, және оның қарапайым проекциясы ретінде көрсетілген, нақтырақ айтсақ – «қара шаршы».

Жұмбақ жорамал FGN желілері үшін ең оңай шешім - ол қолжеткізім, тасымалдау және әртүрлі демеу желілері өзінің жеке бөлінген орындарында орналасауы ең жақсы шешім болып табылмайтынын болжауға болады. Айтқандай, егерде мысал ретінде қазіргі кезде бар жалпы қолданыстағы желіні көрнекі түрде тасымалдау, қолжеткізім, әртүрлі демеу және қызмет көрсету желілері өзінің жеке орындарында орналасатын көп өлшемді желі сияқты қарастыру мүмкін болса, онда бұндай жағдайдың шын мәнінде зорға дегенде болса да қазір орын алып жатқаны рас екені анық [7]. Керісінше, FGN желілерінің басынан бастап және принципиалды түрде көп өлшемді құрылымы болғандықтан, осы желінің жалпы қорларын, әсіресе есептеу құралдарының қорларын көп өлшемді және көп сатылы желінің кейбір немесе барлық ішкі желілері қолдану мүмкін (әлбетте жарыққа шыққан немесе ойлап табылған, және нәтижесінде стандартталған ережелер бойынша). Осы мүмкіндіктер, сонымен қатар, жады супер компьютерлердің көп өлшемді жадына ұқсас көп ядролы есептеу құралдарын желілерде пайдалану, сөзсіз, қорларды максималды қолданатын көп өлшемді желіні құру принциптерінің жасалуына және дамытылуына себепкер болады.

Жалпы алғанда, [7] Экклезиасттан келтірілген дәйексөзді қайталап айтсақ, FGN желілеріне ауысуына орай тастарды лақтыратын емес, жинайтын уақыт келеді, бұл жердегі тастар деп көп өлшемді біріктірілген желінің ішіне кіретін барлық желілерді айтамыз. Сәйкесінше, бар қорларды максималды пайдалана отырып, көп өлшемді желілерге ауысу - FGN желілерінің қазіргі таңдағы желілерден, соның ішінде NGN желілерінен аса маңызды айырмашылық көрсеткіші ретінде қарастырылуы мүмкін. Егер енді айтылғандар бойынша FGN желілеріне анықтама беретін болсақ, онда ол көп өлшемді және көп сатылы желі болатынын, сонымен қатар оған тасымалдау желісі, синхрондау желісі, сигнализация желісі және басқа да демеу мен қолжеткізім желілері, бұдан басқа тұтынушыларға қызметтерді сенімді, сапалы, қауіпсіз ұсынуға арналған қызмет көрсету желілері біріктірілетінін болжай аламыз. NGN желілерінен FGN желілеріне ауысу уақыту жақындаға сайын, телекоммуникациялардың қазіргі таңдағы парадигмасының көп өлшемді инфокоммуникациялық желілердің пайда болу, даму және жетілдіру парадигмасына ауысуының ықтималдылығы артады. Автордың ойы бойынша, бұл ықтималдылық қазірдің өзінде нөлден ерекше. Алайда, қазіргі уақытта телекоммуникациялық желілерді көп өлшемді құрылымы айқын көрсетілген біріктірілген желі ретінде құру, жетілдіру және зерттеу қажеттілігі жайлы пікір біздің елде және ТМД елдерінің басқаларында да басыңқы емес. Осыған байланысты инфокоммуникациядағы желі құрылымдарының көп өлшемділігіне қатысты сұрақтарды толығырақ қарастырудың мәні бар.

Желі құрылымының көп өлшемділігі және NGN мен FGN желілерді теориялық түрде зерттеудің математикалық негіздері.

Түсіндірме сөздіктен білетініміздей, «көп өлшемді» термині «бірнеше өлшемі бар» дегенді білдіреді. Сәйкесінше, желі құрылымының көп өлшемділігі оның екі және үш те емес, N өлшемде жетілетінін білдіреді, мұндағы N үштен артық (нақтырақ айтсақ, үш өлшемділікті көп өлшемділік деп түсінсек, үштен көп немесе үшке тең болады). N > 3 болғанда, әлі барлық компьютерлердің жады көп өлшемді болмағанына байланысты, бастапқы және өңделетін мәліметтердің сәйкес N-өлшемді елестетуін жүзеге асыру қажет. Осындай елестетудің математикалық негізі іргелі математикада бұрыннан белгілі көп өлшемді матрицалар [8], ал есептеуіш техникада – көп өлшемді массив болуы мүмкін. Мысалға, өткен ғасырдың 30-жылдарында Г. Кронның көп өлшемді матрицаларды электротехникалық тізбектерді тензорлы талдауда қолдануды ұсынғанын еске алу орынды. Көп өлшемді матрицалар мен сәйкес мәліметтердің массивтері көмегімен (оларды өңдеу әдістеріне көп басылымдар арналған[9]), сол және басқа да болмыстарды көп өлшемді елестету іс жүзінде жүзеге асуы мүмкін. Осыған мысалды, синрондау желілерін көп өлшемді елестетуге [10,11] және сондай сияқты телекоммуникациялық тасымалдау желілерімен бірге елестетуге арналған басылымдарда кездестіруге болады. Сонымен қатар, көп өлшемді-матрицалы желілердің кез-келген желілерге (әлеуметтік, нейронды, тасымалдау және т.б.) бағытталған абстрактты теориялық зерттеу нәтижелері бар екені белгілі [12, 13]. Сондай әдебиеттің болуы және бұрыннан белгілі әртүрлі желілерді көп өлшемді елестету тарихы, дегенмен, ойлап шығарушыларға көп өлшемді компьютерлік және телекоммуникациялық құрылымдарға тікелей қатысы бар жаңа ойларды патенттеуге кедергі келтірмейді. Бұл орайда әдеттегі патенттер ретінде ойлап шығарушылармен ұсынылған белгілі бір көп өлшемді құрылымдарды құрудың нақты қағидалары сипаттамаларында баяндалған патенттер болып табылады. Бұндай өнертабыстар аса қызығушылық тудырады, себебі олар көп өлшемді желі құрылымының жалпы көрінісімен қатар, сондай сияқты құрылымдардың ерекшеліктерін қолдану арқылы желілерді жетілдіру мүмкіндіктерін түсінуге жағдай жасайды. Кейбір мүмкіндіктердің жалпы сипаттамаларының бірі 2 сур. көрсетліген, онда белгілі бір иерархиялық деңгейлерге (Hierarchical levels) жататын желілік элементтердің (ЖЭ) саны өте шектеулі, үш ішкі желіден тұратын желінің көп өлшемді құрылымының аса қарапайым түрдегі мысалы келтірілген.