Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекции Вссит / Тема №1 .doc
Скачиваний:
70
Добавлен:
14.05.2015
Размер:
167.42 Кб
Скачать

Лекция №1

Обобщенная структура телекоммуникационной вычислительной сети (ТВС). Цели и проблемы проектирования ТВС.

Вопросы:

  1. Обобщенная структура ТВС, основные понятия и компоненты.

  2. Классификация сетей.

  3. Цели и проблемы проектирования ТВС.

Цели и задачи изучения темы: получение представления об телекоммуникационной вычислительной сети (ТВС) и ее компонентах, целях и проблемах проектирования телекоммуникационных систем (ТКС).

Изучив тему, студент должен:

  • знать понятие и сущность ТВС, обобщенной структуры телекоммуникационной вычислительной сети, телекоммуникационной системы, информационных центров, абонентских систем, классификации и топологии ТВС, основных показателей при проектировании ТКС.

  • иметь представление об дистанционной передаче данных на базе компьютерных сетей и современных технических средств связи, основных показателях при проектировании ТКС..

Изучая тему, необходимо акцентировать внимание на следующих понятиях: ТВС, ТКС, информационный центр, абонентская система, абонентская сеть, прикладной процесс, аппаратное, программное и информационное обеспечение, классификация и топология сетей, открытые спецификации.

ВВЕДЕНИЕ

В данном курсе рассматриваются вопросы построения сетей передачи данных: типы и архитектура сетей, классификация сетей, каналы передачи данных и линии связи, кодирование информации, методы коммутации и маршрутизации, требования к сетям. Формулируются основные задачи, решаемые сетевыми технологиями, начиная с организации связи «точка-точка», и кончая средствами взаимодействия компьютеров в сетях сложной топологии. Простейший случай связи двух компьютеров приводит к типичным для сетей задачам физической передачи данных по линиям связи. Объединение нескольких компьютеров рождает новые проблемы: выбор топологии физических связей, способ адресации узлов сети, определение маршрута, мультиплексирование и коммутация каналов связи. Коммутация рассматривается с самых общих позиций, для чего вводится понятие информационных потоков, коммутатора, ставится задача маршрутизации. Рассматривается функциональное назначение основных типов коммутационного оборудования: мостов, коммутаторов, маршрутизаторов, повторителей, модемов.

Учитывая бурное развитие информационной техники нам предстоит переосмыслить многие установившиеся представления и выбрать концепцию построения информационного общества, принимая во внимание, что стратегия развития экономики и общества неотделима от информатизации.

Информацию изучает наука информатика. Но слово информатика неоднозначно и следует различать информатику – науку, информатику – информационную технологию и информатику - отрасль промышленности. Рассмотрим , что понимается под всеми тремя значениями этого слова.

Информатика – это наука, изучающая свойства, структуру и функции информационных систем, основы их проектирования, создания, использования и оценки, а также происходящие в них процессы.

Информационная технология – система процедур преобразования информации с целью формирования, организации, обработки, распределения и использования информации. Основу современных информационных технологий составляют:

  • компьютерная обработка информации по заданным алгоритмам;

  • хранение больших массивов информации на машинных носителях;

  • передача информации на любое расстояние в ограниченное время.

Индустрия информатики - это инфраструктурная отрасль народного хозяйства, обслуживающая другие отрасли материального производства и непроизводственной сферы, обеспечивая их необходимыми информационными ресурсами, создающая условия для их эффективного функционирования и развития.

К основным элементам производственной структуры можно отнести:

  • предприятия производящие ВТ и ее элементы;

  • вычислительные центры различного типа и назначения;

  • абонентские пункты систем телеобработки данных и вычислительных сетей;

  • системы связи и передачи данных в составе вычислительных сетей;

  • предприятия ,осуществляющие производство программных средств и проектирование АСУ.

Инфраструктура информатизации включает: системы коммуникаций, вычислительные машины и сети, программное обеспечение этих систем, информационные средства, систему подготовки кадров для эксплуатации аппаратурного, программного и информационного обеспечения, экономические и правовые механизмы.

Ключевая роль в современной инфраструктуре информатизации принадлежит системам телекоммуникаций и вычислительным сетям, в которых сосредоточены новейшие средства вычислительной техники, информатики, связи, а также самые прогрессивные информационные технологии. Именно они обеспечивают пользователям широкий набор информационно-вычислительных услуг с доступом к локальным и удаленным машинным ресурсам, технологиям, и базам данных.

Сети передачи данных, являются результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей современной цивилизации - компьютерных и телекоммуникационных технологий.

  1. С одной стороны, сети передачи данных представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме.

  2. С другой стороны, сети передачи данных могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.

Основная функция телекоммуникационных систем, или систем передачи данных заключается в организации оперативного и надежного обмена информацией между абонентами и сокращения затрат на передачу данных.

1.1. Обобщенная структура ТВС, основные понятия и компоненты.

Телекоммуникации – это дисциплина предметом которой являются методы и средства передачи информации на расстояние на базе информационных сетей и современных телекоммуникационных технологий.

Рис.1.1. Структура телекоммуникационной вычислительной сети

Телекоммуникационная вычислительная сеть (ТВС) – это сеть обмена и распределенной обработки информации, образуемая множеством взаимосвязанных абонентских систем и средствами связи; средства передачи и обработки информации ориентированы в ней на коллективное использование общесетевых ресурсов - аппаратных, информационных, программных.

Телекоммуникационная вычислительная сеть (рис. 1.1) в общем случае включает следующие компоненты:

Коммуникационная подсеть, или телекоммуникационная система (ТКС) , представляет собой совокупность физической среды передачи информации, аппаратных и программных средств обеспечивающих взаимодействие абонентских систем.

Телекоммуникационная система объединяет отдельные сети доступа, выполняя функции транзита трафика между ними по высокоскоростным каналам. Коммутаторы магистрали могут оперировать не только информационными соединениями между отдельными пользователями, но и агрегированными информационными потоками, переносящими данные большого количества пользовательских соединений. В результате информация с помощью магистрали попадает в абонентские системы, демультиплексируется там и коммутируется таким образом, что на входной порт оборудования пользователя поступает только та информация, которая ему адресована.

В том случае, когда абонент-получатель подключен к тому же коммутатору доступа, что и абонент-отправитель (непосредственно или через подчиненные по иерархии связей коммутаторы), последний выполняет необходимую операцию коммутации самостоятельно.

Абонентская система (АС) – это совокупность ЭВМ, программного обеспечения, периферийного оборудования, средств связи с телекоммуникационной системой вычислительной сети, выполняющих прикладные процессы. Она представляет собой нижний уровень иерархии телекоммуникационной вычислительной сети.

К этой сети подключаются конечные (терминальные) узлы - оборудование, установленное у пользователей (абонентов, клиентов) сети. В случае компьютерной сети конечными узлами являются компьютеры, телефонной - телефонные аппараты, а телевизионной или радиосети - соответствующие теле- и радиоприемники.

Основное назначение АС - концентрация информационных потоков, поступающих по многочисленным каналам связи от оборудования пользователей, в сравнительно небольшом количестве узлов телекоммуникационной системы.

АС, как и телекоммуникационная вычислительная система в целом, может состоять из нескольких уровней (на рисунке показано два). Коммутаторы, установленные в узлах нижнего уровня, мультиплексируют информацию, поступающую по многочисленным абонентским каналам (называемым часто абонентскими окончаниями, local loop) и передают ее коммутаторам верхнего уровня, чтобы те в свою очередь передали ее коммутаторам магистрали. Количество уровней АС зависит от ее размера; небольшая сеть доступа может состоять из одного уровня, а крупная - из двух-трех. Следующие уровни осуществляют дальнейшую концентрацию трафика, собирая его и мультиплексируя в более скоростные каналы.

Информационные центры - это собственные информационные ресурсы сети, на основе которых осуществляется обслуживание пользователей. В таких центрах может храниться информация двух типов:

  • пользовательская информация, то есть те данные, которые непосредственно интересуют пользователей сети;

  • вспомогательная служебная информация, позволяющая предоставлять пользователям некоторые услуги.

Примером информационных ресурсов первого типа могут служить Web-порталы, на которых расположена разнообразная справочная информация и новости, информация электронных магазинов и т.п.

К ресурсам второго типа относятся, например, различные системы аутентификации и авторизации пользователей, с помощью которых организация, владеющая сетью, проверяет права пользователей на получение тех или иных услуг; системы биллинга, которые в коммерческих сетях подсчитывают плату за предоставленные услуги; базы данных учетной информации пользователей, хранящие имена и пароли, а также перечни услуг, на которые подписан каждый пользователь.

Абоненты сети – это объекты генерирующие или потребляющие информацию в сети, т.е. пользователи или вычислительные процессы требующие сетевого обслуживания. Абонентами сети могут быть отдельные ЭВМ, их комплексы, терминалы, системы хранения данных, интеллектуальные устройства ввода или отображения данных, графические данные видеокамеры и др.

Прикладной процесс – это различные процедуры ввода, хранения, обработки и выдачи информации, выполняемые в интересах пользователей и описываемые прикладными программами.

С появлением ТВС удалось решить две очень разные проблемы: обеспечение в принципе неограниченного доступа к ЭВМ пользователей независимо от их территориального расположения и возможность оперативного перемещения больших массивов информации на любые расстояния.

Для ТВС принципиальное значение имеют следующие обстоятельства:

  • ЭВМ, находящиеся в составе разных абонентских систем одной и той же сети или различных взаимодействующих сетей, связываются между собой автоматически (в этом заключается основная сущность протекания в сети процессов);

  • каждая ЭВМ сети должна быть приспособлена как для работы в автономном режиме под управлением своей ОС, так и для работы в качестве составного звена сети.

ТВС могут работать в различных режимах:

  • обмена данными между АС;

  • запроса и выдачи информации;

  • сбора информации;

  • пакетной обработки данных по запросу пользователей с удаленных терминалов в диалоговых режимах.

По сравнению с адекватной по вычислительной мощности автономно работающей эвм сеть имеет ряд преимуществ:

  • обеспечение распределенной обработки данных и параллельная их обработка многими ЭВМ;

  • возможность создания распределенной базы данных, размещенной в памяти различных ЭВМ;

  • возможность обмена большими массивами информации между ЭВМ, удаленными друг от друга на значительное расстояние;

  • коллективное использование дорогостоящих ресурсов: пакетов прикладных программ, баз данных, баз знаний, запоминающих устройств;

  • предоставления большого перечня услуг, в том числе таких как: электронная почта, телеконференции, электронные доски объявлений, дистанционное обучение;

  • сокращение расходов на приобретение и эксплуатацию средств ВТ и информатики (за счет коллективного использования);

  • облегчение работ по совершенствованию технических, программных и информационных средств.

Характеризуя возможности той или иной ТВС, следует оценивать ее аппаратное, информационное и программное обеспечение.

Аппаратное обеспечение составляют ЭВМ различных типов, средства связи, оборудование абонентских систем, оборудование узлов связи, согласование работы сетей одного и того же уровня или различных уровней. Основные требования к ЭВМ сетей – это универсальность, т.е. возможность выполнения практически неограниченного круга задач модульность, обеспечивающая возможность изменения конфигурации ЭВМ. В сетях в зависимости от их назначения используются ЭВМ в широком диапазоне по своим характеристикам: от суперЭВМ до ПЭВМ. ЭВМ могут размещаться либо в непосредственной близи от пользователей, либо в центре обработки информации, который является звеном сети и к которому пользователи обращаются с запросами со своих абонентских систем.

Информационное обеспечение(АС) сети представляет собой единый информационный фонд, ориентированный на решаемые в сети задачи и содержащие массивы данных общего применения доступные для всех пользователей сети, и массивы индивидуального пользования, предназначенные для отдельных абонентов. В состав ИО входят базы знаний (БЗ), автоматизированные базы данных (БД) – локальные и распределённые, общего и индивидуального назначения.

Программное обеспечение (ПО) вычислительных сетей отличается большим многообразием как по своему составу, так и по выполняемым функциям. Оно автоматизирует процессы программирования задач обработки информации, осуществляет планирование и организацию коллективного доступа к телекоммуникационным, вычислительным и информационным ресурсам сети, динамическое распределение и перераспределение этих ресурсов с целью повышения оперативности и надежности при удовлетворении запросов пользователей и т.д.

1.2. Классификация сетей

В основу классификацииТВС положены наиболее характерные функциональные, информационные и структурные признаки.

По степени территориальной рассредоточенности элементов сети (абонентских систем, узлов связи) можно разделить на три класса:

  • локальные вычислительные сети (ЛВС)

  • региональные вычислительные сети (РВС);

  • глобальные вычислительные сети (ГВС).

Лвс – предприятия, здания, отдельные помещения.

РВС – внутри города, района, страны.

ГВС – страны, континенты.

По характеру реализуемых функций сети делятся на:

  • вычислительные (обработка информации);

  • информационные (получение справочных данных по запросу);

  • смешенные (вычислительные и информационные функции);

  • управляющие (технологические линии, технологические процессы, производства).

По способу управления ТВС делятся на сети:

  • с централизованным управлением (в сети имеется один или несколько управляющих органов);

  • с децентрализованным управлением (каждая АС имеет средства для управления сетью);

  • с смешенным управлением в котором в определенном сочетании реализованы принципы централизованного и децентрализованного управления (например, под централизованным управлением решаются задачи с высшим приоритетом, связанные с обработкой больших объемов информации).

По организации передачи информации делятся на сети:

  • с селекцией информации;

  • маршрутизацией информации.

В сетях с селекцией информации, строящихся на основе моноканала, взаимодействие АС производится выбором (селекцией) адресованных им блоков данных.

В сетях с маршрутизацией информации для передачи кадров от отправителю к получателю может использоваться несколько маршрутов. Поэтому с помощью коммуникационных систем сети решается задача выбора оптимального маршрута.

По типу организации передачи данныхсети с маршрутизацией информации делятся на:

  • сети с коммутацией каналов (цепей);

  • сети с коммутацией сообщений и коммутацией пакетов;

  • смешанные сети передачи данных.

По топологии ТВС делятся на два класса:

  • широковещательные;

  • последовательные.

Основные типы широковещательной конфигурации – общая шина, дерево, звезда с пассивным центром (рис.1.2).

В широковещательных конфигурацияхв любой момент времени на передачу кадра может работать только одна рабочая станция (РС). Остальные РС могут принимать этот кадр, т. е. такие конфигурации характерны для ЛВС с селекцией информации. Достоинства сети с общей шиной – простота расширения сети, простота используемых методов управления, отсутствие необходимости в централизованном управлении. Сети с топологией типа «дерево» это более развитый вариант сети с шинной топологией. Дерево образуется путем соединения нескольких шин активными повторителями или пассивными размножителями. В сети с топологией типа «звезда» в центре находится пассивный соединитель или активный повторитель. Сети с широковещательной конфигурацией достаточно просты и надежны в эксплуатации. Отказ одного сегмента не приводит к выходу из строя остальных.

а

б

В

Рис.1.2 Широковещательные конфигурации сетей а –общая шина; б - дерево; в- звезда с пассивным центром

К последовательным конфигурациям относятся: - произвольная(ячеистая), кольцо, цепочка, звезда с интеллектуальным центром (рис. 1.3).

а б

в

г д

Рис. 1.3 Последовательные конфигурации сетей: а – произвольная (ячеистая); б – кольцо; в – цепочка; г –звезда с интеллектуальным центром; д- иерархическая.

В последовательных конфигурациях характерных для сетей с маршрутизацией информации передача данных осуществляется последовательно от одной РС к соседней, причем на различных участках сети могут использоваться различные виды физической передающей среды.

К передатчикам и приемникам здесь предъявляются более низкие требования, чем в широковещательных конфигурациях.

Все типы широковещательной конфигурации и часть последовательных конфигураций (кольцо, звезда ) характерны для ЛВС. Для глобальных и региональных сетей наиболее распространенной является произвольная (ячеистая ) топология.

Глобальные и региональные сети могут быть однородными (гомогенными), в которых применяются программно-совместные ЭВМ, и неоднородные (гетерогенные), включающими программно-несовместимые ЭВМ. Учитывая протяженность ГВС и РВС и большое количество используемых ЭВМ, такие сети чаще бывают неоднородными.

Соседние файлы в папке Лекции Вссит