Труктуры информационных сетей

Одним из важнейших направлений развития ИС явилось создание систем распределения информации, где основным содержанием являлся процесс обмена информационны­ми сообщениями между территориально распределенными объектами - потребите­лями информации. Так для передачи таких традиционных видов информации, как речь, документальная информация, изображение и звук созданы и совершенствуются различные специализированные (для передачи конкретноговида информации) информационные сети, именуемые "сетями электросвязи".

В настоящее время Министерством связи РФ разработана "Концепции связи РФ", в которой основой электросвязи определяется Взаимоувязанная сеть связи России, представляющая собой "комплекс технологически сопряженных сетей электросвязи общего пользования, ведомственных сетей, с общим централи­зованным управлением, независимо от ведомственной принадлежности и форм собственности" и обеспечивающая предоставление пользователям услуг электро­связи посредством соответствующих систем (служб) электросвязи в интересах передачи различных видов информации.

В структуру Взаимоувязанной сети связи в целом входит 11 служб:

· служ­бы телефонной связи; службы телеграфной связи (AT, Телекс);

· службы передачи данных;

· телематические службы (телефакс, бюрофакс, видеотекс, обработка сооб­щений);

· служба передачи газет;

· служба проводного звукового вещания;

· служба рас­пределения программ звукового вещания;

· служба распределения программ телеви­зионного вещания;

· служба кабельного телевидения;

· служба телеконференций;

· служба мультимедиа.

В своей совокупности службы электросвязи опираются на сети электросвязи:

· сети передачи данных с коммутацией пакетов (сообщений, каналов);

· цифровые сети связи общего пользования - ЦСС ОП;

· цифровые сети с интеграцией обслуживания – ЦСИО;

· телефонные сети общего (частного) пользования - ТФОП (ЧП);

· сети коммутации каналов – КК;

· сети передачи газет – ПГ;

· телеграфные сети общего поль­зования - ТГ ОП;

· сеть абонентского телеграфирования – AT;

· сеть Телекс;

· сети пере­дачи программ звукового вещания – ПЗвВ;

· сеть передачи программ телевизионного вещания – ПТвВ;

· сети кабельного телевидения – КТВ;

· Диспетчерские сети.

Тенденции развития как средств обработки и распределения информации, так и ИС в целом, в настоящее время характеризуются тем, что с одной стороны, разви­тие сетей электросвязи требует применения дискретных (цифровых) каналов и сис­тем передачи, применения средств вычислительной техники для обработки инфор­мации в интересах ее передачи, а с другой стороны, развитие средств обработки и вычислительной техники требует все большего применения средств связи для обес­печения обмена информацией в интересах решения прикладных задач (обмен доку­ментами, распределенные вычисления, доступ к распределенным базам данных и т.д.). И как результат - слияние отраслей обработки и обмена информацией приво­дит к созданию информационных - сетей, реализующих все множество информаци­онных процессов обработки и передачи информации.

Современная информационная сеть - 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 физических каналов передачи информации их соединяющих, в совокупности определяющих физическую струк­туруИС.

Помимо понятия физической структуры для описания принципов построения и функционирования ИС часто используют такие понятия, как логическая, информационная и маршрутная структуры, описывающие принципы размещения и взаимосвязи в ИС тех или иных информационных процес­сов, а также понятие архитектуры ИС, определяющей принципы функциони­рования информационной сети в целом.

Физическая структура ИС характеризует физическую организацию техниче­ских средств ИС и описывает множество пространственно (территориально) распре­деленных подсистем (информационных узлов), реализующих ту или иную совокуп­ность информационных процессов и оснащенных программно-аппаратными средст­вами их реализации, соединенных физическими каналами передачи информации (каналами связи), обеспечивающими взаимодействие этих подсистем.

В формализованном виде физическую структуру ИС можно представить не­ориентированным графом, содержащим конечное множество узлов, соответствующих информационным узлам ИС, и конечное множество ребер, соответствующих каналам передачи информации.

Информационная структура ИС - определяется потребностями отдельных ИП в обмене информацией и представляется совокупностью пространственно рас­пределенных информационных узлов, испытывающих потребность взаимосвязи, и путей доставки информации между ними.

Информационная структура может совпадать, а может и существенно отли­чаться от физической структуры. Так одной физической структуре ИС может соот­ветствовать конечное множество информационных структур, соответствующих множеству разнотипных ИП в узлах сети, имеющих различные потребности во взаимосвязи с другими ИП. Обычно потребности во взаимосвязи характеризуются тяготением абонентов (информационных процессов) информационной сети, кото­рое может задаваться в формализованном виде матрицей интенсивностей информа­ционного обмена, количественно описывающей такую потребность и определяющей максимальную (потенциально возможную) интенсивность информационного обмена, пере­считываемую для часа наибольшей нагрузки, между парой ИП.

Маршрутная структура ИС описывает множество адресуемых элементов сети (информационных узлов, информационных процессов) и множество реализо­ванных путей доставки информации между этими элементами.

В формализованном виде маршрутная структура сети может быть описана в виде некоторой матрицы.

Примером маршрутной структуры для сети передачи данных может служить план распределения сообщений, представляющий собой совокуп­ность таблиц маршрутов всех узлов сети передачи данных и определяющий для множества узлов сети множество реализованных маршрутов доставки пакетов.

Логическая структура ИС определяется множеством типов ИП, реализуемых сетью, функциональными возможностями ИП по обработке и обмену информацией, правилами обмена и обработки информации, форматами представления информа­ции.

Логическая структура описывает принципы построения ИС, состав и типы реализуемых информационных процессов, распределение их по элементам ИС в со­ответствии с функциональной наполненностъю, а также порядок и правила взаимо­действия ИП при обработке и обмене информацией, используемые при этом правила взаимосвязи (протоколы) и формы представления информации (форматы).

В формализованном виде логическая структура обычно представляется в опе­раторной форме.

Архитектура ИС, абстрагируясь от конкретной физической реализации эле­ментов сети и конкретной физической структуры, обобщает информационную, ло­гическую, маршрутную структуры, определяет модель ИС, основные компоненты данной модели и функции выполняемые ими.

Определяют также понятиефункцио­нальной архитектуры сети как часть обшей архитектуры, которая для конкретной модели в целом и ее компонент в частности, определяетих функциональную наполненность и принципы функционирования. Физическая структура в свою очередь конкретизирует архитектуру для конкретной информационной сети, построенной с применением конкретных комплексов технических средств и заданных вариантов реализации программно-технических средств.

Примером хорошо проработанной и стандартизованной международной орга­низацией стандартов функциональной архитектуры ИС, описывающей пра­вила реализации только подмножества функций взаимосвязи (функций- телекомму­никационной сети) при взаимодействии ИП, выполняющих функции содержатель­ной обработки информации в территориально распределенных узлах информацион­ной сети, является семиуровневая архитектура эталонной модели взаимосвязи от­крытых систем (ЭМВОС), подробно рассматриваемая далее.

3.2.Концептуальная модель информационной сети

Концептуальную модель информационной сети можно представить в виде функциональной архитектуры, содержащей три уровня описания ее функций (рис.3.1.):

· первый уровень (центральный) описывает функции и правила, взаимосвязи при передаче различных видов информации между территориально удален­ными абонентскими системами через физические каналы связи (первичную сеть связи) и реализуется транспортной сетью;

· второй уровень описывает функции и правила обмена информацией в инте­ресах взаимосвязи прикладных процессов (пользователей) различных або­нентских систем и реализуется телекоммуникационной сетью, представляю­щей собой единую инфраструктуру для обмена различными видами информа­ции в интересах пользователей информационной сети;

· третий уровень образуется совокупностью прикладных процессов, разме­щенных в территориально удаленных абонентских системах, являющихся по­требителями информации и выполняющих ее содержательную обработку.

Подприкладными процессами в модели ИС понимается тип информационных процессов, ориентированных на выполнение функций содержа­тельной обработки информации в узлах сети в контексте решаемой задачи или другого конкретного применения. При этом прикладные процессы могут представ­лять собой ручные процессы (например, обслуживание оператором терминала), ав­томатизированные, выполняемые на ЭВМ с возможным участием человека (напри­мер, программа, выполняемая на ЭВМ в интересах обеспечения ведения распреде­ленной базы данных и предполагающая доступ к удаленной базе данных) или физи­ческие процессы (например, программа, выполняемая на специализированной ЭВМ и предназначенная для управления техническими устройствами из состава некото­рого технологического промышленного оборудования).

Рис.3.1. Концептуальная модель информационной сети

С точки зрения структурной организации информационная сеть состоит из следующих элементов:

·

Рис.1. Концептуальная модель ИС

транспортной сети, представляющей собой распределенную коммуникаци­онную систему, состоящую из коммутационных узлов, соединенных каналами первичной сети, обеспечивающую передачу информации между территориаль­но распределенными абонентскими системами и реализующую в рамках ЭМ-ВОС функции трех нижних уровней функциональной архитектуры;

· абонентских систем (АС), представляющих собой комплекс программно-аппаратных средств, реализующих как функции содержательной обработки информации посредством прикладных процессов (ПП) пользователей, так и функции взаимосвязи потребителей информации (ПП), обеспечивая доступ абонентов к транспортной сети в интересах этой взаимосвязи;

выделение во всей совокупности АС функций взаимосвязи позволяет в рамках ИС выделить еще один ее элемент- телекоммуникационную сеть (ТС) – сеть, обеспечивающую взаимодействие прикладных процессов в информационной сети, реализующую функции всех уровней функциональной архитектуры и включающую физическую среду распространения, через ко­торую происходит передача сигналов данных, несущих информацию.

ТС представляет собой комплекс программно-аппаратных средств, территори­ально распределенных абонентских систем, реализующих функции взаимосвязи потребителей ин­формации, обеспечивая доступ абонентов к транспортной сети в интересах этой взаимосвязи, и технических средств транспортной сети (коммутационных узлов, со­единенных каналами первичной сети), обеспечивающей передачу сигналов данных между территориально распределенными абонентскими системами. Функциональ­ные возможности ТС, а соответственно и ее архитектура, полностью определяются потребностями пользователей (прикладных процессов) в передаче различных видов информации с заданными параметрами качества услуг. Основой же построения функциональной архитектуры современных телекоммуникационных сетей является профиль протоколов, обеспечивающий реализацию функций взаимосвязи в ТС, пре­доставляющей пользователям услуги по передаче любого вида информации с ори­ентацией на интеграцию всех видов услуг в рамках единой сети.