Глава 4. Архитектура телекоммуникационных сетей

Список сокращений
АЛ	абонентская линия
АП	абонентский пункт
ВОЛС	волоконно-оптическая линия связи
ВОС	модель взаимодействия открытых систем
КЛС	кабельная линия связи
ЛКС	линейно-кабельное сооружение
ЛТП	линейный тракт передачи
ОП	оконечный пункт
ОПС	опорная станция
ПД	передача данных
ПО	программное обеспечение
РАТС	районная АТС
РРЛ	радиорелейная линия
СП	система передачи
СТПИ	соединительный тракт передачи информации
СУБД	система управления базой данных
СУ	система управления
ТфОП	телефонная сеть общего пользования
LAN	локальная сеть
MAN	местная сеть
WAN	территориальная сеть

4.1. Понятие архитектуры сети

С различных позиций и на разных уровнях можно рассматривать построение, управление и функционирование телекоммуникационной сети. Для каждого уровня (пользователь, провайдер, оператор и др.) сеть представляется в аспекте его востребования и взаимодействия с сетью. Чтобы взаимодействовать с сетью на уровне пользователя, достаточно знать состав служб сети, обеспечивающих представление различных коммуникационных услуг. Для того чтобы представить, какие работы можно выполнить в сети и как это сделать, вовсе не требуется знание устройства сети и принципов ее работы, а все необходимые ему ресурсы информационной сети как бы находятся в его терминале (рис. 4.1).

Провайдер, организуя свою деятельность по предоставлению услуг пользователям, 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. Организация эксплуатации сети, инсталляция сетевого оборудования входят в функции оператора сети. Для грамотного выполнения своих функций оператору сети необходимо четко представлять себе ее физическую структуру, конкретный состав оборудования, принцип его работы и совместной эксплуатации, характеристики режимов работы сети, при которых обеспечивается требуемое качество обслуживания пользователей. Для того, чтобы управлять хозяйственной деятельностью сети, планировать ее развитие, администрация сети анализирует организационную структуру сети, структуру сетевых служб, управления, обслуживания и ремонта и т.п. Разработчик сети должен представлять сеть во всех вышеперечисленных аспектах. Иными словами, ему необходимо знание архитектуры сети.

Архитектурой называется системное описание сети, отображающее все разнообразие элементов, связей между ними и правил их взаимодействия. Под системным описанием понимают многоуровневое описание объекта в виде моделей, каждая из которых отображает объект в определенном аспекте рассмотрения.

Модель – это отображение объекта, позволяющее исследовать его основные элементы, не отвлекаясь на несущественные детали.

Модельное описание сети как сложной системы (описание архитектуры) можно осуществить с помощью распределения её на множество структур, каждая из которых отображает взаимосвязь определенной группы элементов, выделенных на некотором уровне рассмотрения сети. Таким образом, архитектура является емким понятием и отражает взаимосвязь различных структур сети:

- конфигурации линий, объединяющих ее пункты (топологии);

- организационной структуры, отражающей устройство сети;

- функциональной структуры, поясняющей логику работы сети;

- программной структуры, характеризующей состав чрезвычайно сложного и многоцелевого программного обеспечения сети;

- протокольной модели сети, описывающей правила установления связи и обеспечения информационного обмена;

- физической структуры, позволяющей оценить физические ресурсы сети и типы используемого оборудования.

Рис. 4.1 Взаимодействие пользователя с сетью

Такое всестороннее описание сети следует проводить с позиций системного подхода, основанного на методологических принципах системологии (науки, изучающей большие, сложные системы). Сеть связи наделена всеми признаками сложных систем и подчиняется свойственным им закономерностям. Перечислим некоторые из них.

Иерархичность – расположение частей и элементов целого в порядке от высшего к низшему. Следуя этой закономерности, можно разделить сеть на отдельные подсети (сегменты) низшего порядка.

Коммуникативность – закономерность, указывающая на множество связей (коммуникаций) системы: внешних – со средой и внутренних – с подсистемами и элементами. Это означает, что любую сеть связи можно рассматривать как подсеть (подсистему) или элемент системы более высокого порядка (например, как элемент глобальной информационной инфраструктуры) и в то же время она может рассматриваться как самостоятельная система, включающая подсистемы (сегменты) более низкого порядка.

Эмержентность – закономерность, заключающаяся в проявлении системой интегрированного качества – целостности, не свойственной отдельным ее элементам. Так, например, в сети связи можно выделить такие функционально важные и относительно независимые подсистемы, как транспортная система, система распределения информации, система управления сетью. Ни одну из перечисленных систем нельзя отождествить с сетью связи в целом, и только их взаимосвязь отражает это понятие. С другой стороны, при рассмотрении и изучении структуры отдельных подсистем углубляется представление о системе в различных аспектах. Понятие архитектуры характеризует целостное представление об устройстве сети и, следовательно, отражает ее эмержентность.

Следуя вышеуказанным закономерностям, любую из подсистем сложной системы можно рассматривать как самостоятельную систему со свойственной ей архитектурой, отражающей ее эмержентное свойство. Так, в зависимости от уровня рассмотрения в иерархическом представлении систем, можно говорить об архитектуре сети в целом, архитектуре терминального комплекса, архитектуре коммутационной системы, вычислительной машины и даже отдельной интегральной схемы.

Видение архитектуры сети во многом определяется профессиональной ориентацией исследователя. Например, оператор сети, приступая к анализу архитектуры сети, прежде всего, видит и понимает ее физическую структуру. Проектировщик, анализируя архитектуру сети, начинает с исследования топологии и функциональной структуры. Поэтому нередко понятие архитектуры употребляют в более узком смысле, имея в виду, например, топологию сети, протокольную модель, программное обеспечение и т.п. Для описания архитектуры сети могут быть использованы различные способы модельного представления. Так, например, для отображения топологии сети, взаимосвязи подсистем и элементов могут использоваться графовые модели. Правила взаимодействия элементов различных уровней представления и детализации обычно представляются так называемыми протокольными моделями многоуровневого описания сети. Ниже рассматриваются некоторые обобщенные типы структур, позволяющие уяснить общие архитектурные принципы построения сетей.