Remkomplekty.ru

IT Новости из мира ПК
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Архитектура сети доступа

Архитектура оптической сети доступа

Сети FTTx (в частности, с использованием технологии PON) – самый перспективный вариант систем абонентского широкополосного доступа (ШПД). Реализовать все требования по скорости доступа (концепция triple play предполагает минимум 30–50 Мбит/с на абонента) можно только с использованием ВОЛС. Поэтому рано или поздно все абонентские сети должны быть переведены на оптику, а все остальные технологии, по сути, только переходные варианты.

Тормозят распространение FTTx стоимость решения и длительность процесса модернизации сетей. Стоимость решения неуклонно снижается, и ее сдерживающее влияние столь же неуклонно уменьшается. Временной же фактор более существенный: провести коренную реконструкцию кабельной абонентской инфраструктуры в одночасье невозможно. Кабельные абонентские системы городов создавались на протяжении 50–100 лет, и полная замена их на оптику – даже при наличии финансирования и доброй воли со стороны операторов – может занять 20–30 лет.

Архитектура построения сетей оптического доступа характеризуется степенью приближения оптического сетевого терминала к пользователю. Сектор стандартизации Международного Союза Электросвязи (ITU-T) выделяет несколько характерных вариантов (см. рисунок 1.1):

FTTN (Fiber to the Node) – волокно до сетевого узла (от абонента 1км);

FTTC (Fiber to the Curb) – волокно до микрорайона, квартала или группы домов; до шкафа (от абонента 500м);

FTTB (Fiber to the Building) – волокно до здания (от абонента 100м);

FTTH (Fiber to the Home) – волокно до жилища (квартиры или отдельного коттеджа).

Рисунок 1.1 – Архитектуры оптических сетей

Как видно из рисунка, все архитектуры FTTx (Fiber To The …) предполагают наличие участка с распределительными медными кабелями, но чем он короче, тем больше пропускная способность сети. Максимальное использование оптических технологий предполагает структура FTTH, при которой оптический сетевой терминал находится в квартире пользователя и соединяется короткими соединительными кабелями с оконечными устройствами – телефоном, компьютером, телевизором и т.д. Выбор архитектуры зависит от множества условий, и в первую очередь от плотности размещения абонентов.

В современных оптических сетях доступа могут использоваться различные топологии сети (схемы соединения узлов) (рисунок 1.2). Выбор оптимальной топологии зависит от целого ряда факторов, связанных с конкретными условиями проектирования (плотность абонентов, их расположение, виды услуг и т.д.), а также от базовой оптической технологии.

Пассивная оптическая сеть

Пассивные оптические сети являются одной из наиболее популярных оптических технологий для сетей доступа. PON (Passive Optical Network, пассивные оптические сети) – это технологии широкополосного мультисервисного доступа по оптическому волокну. Ее идея заключается в построении сети доступа с большой пропускной способностью при минимальных капитальных затратах.

Суть технологии PON состоит в том, что ее распределительная сеть (преимущественно древовидной топологии) строится без использования активных компонентов: разветвление оптического сигнала по одноволоконной оптической линии связи осуществляется с помощью пассивных разветвителей оптической мощности – сплиттеров, которые не требуют электропитания, настройки и управления, термошкафов, недороги и очень компактны.

Структурно пассивная оптическая сеть состоит из трех главных элементов – станционного терминала OLT (optical line terminal, коммутатор), сплиттеров в узлах сети и абонентского терминала ONT (optical network terminal – в терминологии ITU-T), так же называемых ONU (optical network unit – в терминологии IEEE) – модем (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – Структура пассивной оптической сети

Основная идея архитектуры PON – использование всего одного приемопередающего модуля в OLT для передачи информации множеству абонентских устройств ONT и приема информации от них. Таким образом реализуется решение с использованием логической топологии «точка-многоточка» (point-to-multipoint).

Терминал OLT обеспечивает взаимодействие сети PON с внешними сетями, сплиттеры осуществляют разветвление оптического сигнала на участке тракта PON, а ONT имеет необходимые интерфейсы взаимодействия с абонентской стороны.

Передача и прием в обоих направлениях производятся, как правило, по одному оптическому волокну, но на разных длинах волн. В нисходящем потоке (от станции к абонентам, прямой поток) используют длину волны 1490 или 1550 нм, а в восходящем (от абонентов к станции, обратный поток) – 1310 нм.

Рисунок 1.3 – Нисходящий поток (прямой поток, к абонентам)

Как видно из приведенной схемы (рисунок 1.3), нисходящий поток (от OLT) содержит данные одновременно для всех ONT (модемов), но каждое оконечное устройство выделяет информацию только для своего терминала.

Рисунок 1.4 – Восходящий поток (обратный поток, от абонентов)

В восходящем потоке (от абонентов) каждое ONT передает информацию в свой момент времени (временное мультиплексирование кадров), и после объединения общий поток содержит сигналы от всех пользователей (рисунок 1.4).

Анализ технологий PON

Проанализируем технологии EPON и GPON, на основе которых сегодня строятся пассивные оптические сети.

Основные технические преимущества GPON перед EPON – более высокая скорость в нисходящем потоке и более эффективные механизмы для передачи трафика сетей с коммутацией каналов (TDM). Технология EPON не имеет явных технических преимуществ перед GPON, но значительно проще с точки зрения межсетевого взаимодействия с существующими сетями оператора и абонентскими устройствами. При равном коэффициенте разветвления на абонента сети GPON приходится вдвое большая скорость передачи в нисходящем потоке по сравнению с абонентом сети EPON. При коэффициенте разветвления 1:32 абонент GPON получит полосу 73 Мбит/с, а абонент EPON – 30 Мбит/с; при распределении 1:64 соответственно – 36 Мбит/с и 15 Мбит/с. Таким образом, технологии GPON и EPON предоставляют пользователю практически одинаковый ресурс при условии, что в одном PON-дереве сети GPON вдвое больше пользователей.

Проанализируем возможности технологий GPON и EPON для поддержки услуг triple play, под которыми сегодня понимается совокупность услуг телефонии, доступа в Интернет и передачи видеоинформации, предоставляемых в одной сетевой точке и с использованием одного типа носителя информации. Достаточно мощный профиль услуг «triple play» можно сформулировать так: одному конечному пользователю должны быть доступны три канала IPTV – один HDTV (15 Мбит/c) и два SDTV (2×4 Мбит/c), доступ в Интернет (2 Мбит/c), доступ к локальным ресурсам (1 Мбит/c), три линии VoIP (3х0,1 Мбит/c). То есть общий ресурс на одного пользователя составляет порядка 26,3 Мбит/c, при условии, что он пользуется всеми сервисами одновременно. Как следует из вышеизложенного, такой профиль услуг может поддерживаться в одном PON-дереве как для 32 пользователей EPON, так и для 64 пользователей GPON.

В GPON поддерживается механизм регулировки уровней мощности, при котором центральный узел может заставить ONT изменить мощность передатчика на одно из трех значений. Информация о текущем уровне поступает от каждого ONT в восходящем потоке. В EPON на абонентском узле поддерживается только один уровень мощности.

В EPON реализация режима Multicast в дереве PON, стандартизованная IEEE, базируется на обработке пакетов с Multicast-адресами и близка к технологиям, применяемым в Ethernet-сетях.

Помимо технических характеристик технологий, при выборе того или иного решения важными являются такие показатели, как стоимость оборудования, возможность последующей модернизации, организация взаимодействия с существующими сетями связи, особенности технического обслуживания и эксплуатации, распространенность технологических решений. Рассмотрим эти аспекты подробнее.

Стоимость оборудования определяется рядом факторов – как объективных, так и субъективных. К объективным факторам относятся сложность технологии производства, стоимость компонентов, объемы производства. К субъективным можно отнести маркетинговую политику поставщика оборудования и действия госорганов по регулированию рынка. Влияние субъективных факторов на стоимость производства плохо предсказуемо и не может являться основанием для объективной оценки.

Технология пассивных оптических сетей GPON позволяет увеличить пропускную способность сети, обеспечивает высокое качество передачи видеосигнала с предоставлением новых сервисов. Сеть строится с помощью пассивных делителей оптической мощности (сплиттеров), не требующих питания и обслуживания. Особенностью технологии является 100% оптический канал от АТС до квартиры или офиса клиента, что позволяет повысить качество передачи сигнала (голоса, данных, видео) и в десятки раз увеличить скорость передачи данных.

Цифровая телефония в рамках GPON дает возможность подключить несколько телефонных номеров. А номер не привязан к адресу проживания — в случае переезда его можно забрать с собой.

GPON предоставляет масштабируемую структуру кадров при скоростях передачи от 622 Мбит/с до 2,5 Гбит/c, и допускает системы как с одинаковой скоростью передачи прямого и обратного потока в дереве PON, так и с разной.

Услуги на базе GPON имеют достаточно широкий спектр применения с точки зрения функциональных возможностей и потребительских характеристик. Эта технология является стабильной и перспективной, удобной для пользователя.

Анализируя изложенный материал по технологиям PON, с учетом сравнительных характеристик технологий, перспектив на будущее развитие сетей широкополосного доступа, растущих потребностей клиентов и обеспечения высокоскоростной передачи данных, для реализации проекта была выбрана технология GPON.

Основное преимущество выбранной технологии GPON заключается в том, что она позволяет оптимально использовать волоконно-оптический ресурс кабеля. Также для GPON характерно повышение скорости передачи; полная поддержка DBA (Dynamic Bandwidth Allocation) – механизма динамического перераспределения полосы пропускания в соответствии с запросами абонентов и наличием свободной полосы в дереве PON; поддержка передачи потокового видео; простота установки и обслуживания.

4.1 Архитектура и особенности развития сетей доступа

Разработка основных положений и принципов построения и применения оптических сетей доступа в документах и международных стандартах неразрывно связана с принципами организации ЦСИС на базе новых транспортных технологий: — асинхронного способа переноса, синхронной цифровой иерархии, спектрального разделения по длинам волн и др.

Сеть доступа — часть сети связи, обеспечивающая доставку сигналов (услуг связи) между пользователями и транспортной сетью.

Основное направление развития сетей доступа — цифровизация и увеличение пропускной способности с целью предоставления абонентам комплекса услуг, включая интерактивную цифровую высокоскоростную связь и услуги мультимедиа.

Развитие сетей доступа происходит по двум основным направлениям:

  1. использование существующих кабельных сетей;
  2. строительство новых оптических линий связи.

Использование волоконно-оптических средств на сетях доступа позволяет реализовать:

  1. организацию типовых телефонных (аналоговых или цифровых) каналов с меньшими капитальными затратами, чем на кабелях с медными жилами;
  2. передачу по тем же оптическим волокнам программ кабельного телевидения;
  3. создание цифровых сетей с интеграцией услуг, включая услуги мультимедиа.

При этом физический уровень технических средств сети доступа остается практически неизменным для любого варианта (капитальные затраты не меняются). Может увеличиваться только стоимость терминального оборудования и оплата услуг по мере увеличения их количества и качества. Это определяется огромной информационной избыточностью соединительных линий.

Другими словами, оптические сети доступа имеют возможность одновременного удовлетворения как потребителей, которым нужен традиционный телефонный аппарат, так и потребителей, которым требуется широкополосный канал, включая кабельное телевидение.
На рисунке 4.1 приведены различные варианты организации ОСД:

Читать еще:  Архитектура мобильного приложения

ВвД (FTTH) — волокно вводится в дом (помещение индивидуального пользователя)
ВвК (FTTCab) — волокно вводится в кабинет (оффис, учреждение)
ВвЗ (FTTB) — волокно вводится в здание (к группе пользователей)
ВвШ (FTTC) — волокно вводится в распределительный шкаф (перед одним или несколькими зданиями)
ОСО — оптическое сетевое окончание
СО — сетевое окончание
СУО — стык узла обслуживания (пункт доступа ТС или узел предоставления услуг)
ССП — стык сети пользователя

При построении оптических сетей доступа (ОСД) на ЕСЭ РФ следует учитывать мировой опыт развития: при строительстве в новых районах создавать полностью оптические сети доступа, а в районах с относительно развитой инфраструктурой связи модернизировать сеть на базе гибридных волоконно-коаксиальных сетей (ГВКС).

Проектирование и строительство ОСД может осуществляться при:

— телефонизации вновь строящихся районов;

— дополнительной телефонизации или создании сети кабельного телевидения;

— создании локальных выделенных сетей, имеющих перспективу быть наложенными сетями.

На рисунке 4.2 приведена типовая конфигурация ОСД, которая включает:

  1. оптическое линейное окончание (ОЛО);
  2. оптический сетевой блок (ОСБ);
  3. оптическая распределительная сеть (ОРС).

ОЛО является окончанием ОСД на станционной стороне (станции или узла предоставления услуг). ОЛО обеспечивает стык ОСД со стороны транспортной сети (стык узла обслуживания (СУО) или предоставления услуг), и оптический стык в точке Пд/Пр (стык пассивной оптической сети, СПО) с ОРС, например, на основе ПОС. ОЛО может подключаться к одной или нескольким ОРС.

ОСБ является окончанием ОСД на стороне абонента (пользователя). Он обеспечивает (непосредственно или на расстоянии) стык ОСД со стороны пользователя (стык сети пользователя) и оптический стык в точке Пд/Пр (СПО) с ОРС. Разновидностью ОСБ может являться окончание ОСД на стороне пользователя, применяемое в топологии ВвД и непосредственно выполняющее функцию порта пользователя. В этом случае ОСБ является оптическим сетевым окончанием (ОСО), как показано на рисунке 4.1. Характерным для ОСО в отличие от ОСБ является и то, что в нем оканчивается и канал управления системы управления ОСД.

ОРС обеспечивает средства оптической передачи от ОЛО к пользователям и обратно, состоит из пассивных оптических компонентов и выполняет следующие функции:

а) обеспечивает прямое оптическое соединение (возможность непосредственного обмена оптическими сигналами между ОЛО и ОСБ);

б) осуществляет оптическое разветвление в нисходящем (от ОЛО) потоке и объединение в восходящем (в ОЛО) потоке при помощи оптических разветвителей (см. далее рисунок 4.3);

в) обеспечивает возможность оптической многоволновой транспортировки (одновременную передачу по одному и тому же волокну сигналов на различных длинах волн в обоих направлениях передачи).

ОРС обеспечивает один или более оптических трактов между одним ОЛО и одним или более ОСБ. Каждый оптический тракт определяется между точками нормирования оптического стыка на передаче IIд и приеме Пр.

Как показано на рисунке 4.2, ОСД является системой между точками нормирования параметров стыка ССП (Т) и стыка СУО (V). ОРС относится к волоконной распределительной сети на базе пассивных оптических компонентов. ОСБ может подсоединяться к ССП через УС (устройство сопряжения) при реализации ГВКС, т.е. при передаче на последнем участке ОСД по цифровой абонентской линии по медным жилам. Для этого случая на рисунке 4.2 добавлена точка нормирования параметров стыка (а) между ОСБ и УС.

На ОСД должны быть предусмотрены точки доступа для оптических измерений и контроля. Эти точки могут быть расположены в ОЛО, ОСБ/ОСО, ОРС. Должно быть обеспечено сопряжение с системой управления электросвязи, через стык типа Q3, как показано на рисунке 4.2 и более подробно изложено в разделе 4.4.

На рисунке 4.3 показана структурная схема ОРС.

Сплошная линия обозначает одно или более оптических волокон. Пунктирная линия обозначает дополнительные резервные волокна. Два направления оптической передачи в ОРС определяются следующим образом:

  1. нисходящее направление для сигналов, поступающих от ОЛО к одному или нескольким ОСБ;
  2. восходящее направление для сигналов, поступающих от одного или нескольких ОСБ к ОЛО.

При передаче в нисходящем и восходящем направлениях могут использоваться одно и то же волокно и те же компоненты или разные волокна и компоненты.

Если для реконфигурации сети ОРС требуются дополнительные соединители или другие пассивные устройства, они должны располагаться между точками Пл и Пр, а их затухание следует учитывать при любых расчетах оптических потерь.

На рисунке 4.3 обозначены следующие оптические стыки:

— Осн, Осв — оптический стык в точке нормирования Пр/Пд между ОСБ и ОРС для нисходящего и восходящего направлений соответственно;

— Oлн, Oлв — оптический стык в точке нормирования Пд/Пр между ОЛО и ОРС для нисходящего и восходящего направлений соответственно.

Технические требования на параметры оптических стыков (Осн, Осв, Oлв, Oлн) определяются в РД 45.200-2001.

ОРС должна обеспечивать предоставление любой из предполагаемых услуг без необходимости проведения обширных изменений самой ОРС. Это требование влияет на свойства пассивных оптических компонентов, которые входят в состав ОРС. Ряд важных требований, непосредственно влияющих на оптические свойства ОРС, определяются следующим образом:

  1. прозрачность по оптической длине волны: устройства, такие как оптические разветвители, которые не предназначены для выполнения функции выбора по длине волны, должны обеспечивать передачу сигналов на любой длине волны в диапазонах 1310 нм и 1550 нм;
  2. обратимость: изменение направления на обратное входных и выходных портов не должно вызывать значительных изменений оптических потерь компонентов ОРС;
  3. совместимость с волокном: все оптические компоненты должны быть совместимы с одномодовым кабелем, хотя на ОРС возможно применение и многомодового кабеля.

ОРС состоит из пассивных оптических элементов — компонентов ОСД, рассмотренных в разделе 4.2.

Для увеличения перекрываемого затухания в оптическом тракте ОСД могут применяться оптические усилители с параметрами по РД 45.186-2001. Пример использования ОУ в составе оптического тракта ОРС в нисходящем направлении показан на рисунке 4.4. Как показано на рисунке, в общем случае могут применяться три типа ОУ:

  1. ОУ1 — оптический усилитель передачи;
  2. ОУ2 — оптический усилитель приема;
  3. ОУ3 — промежуточный (линейный) усилитель.

Использование ОУ позволяет компенсировать дополнительные потери в оптическом тракте, характерные для ОСД, которые связаны с большим количеством ответвлений части мощности оптического излучения в оптических разветвителях. ОУ рекомендуется устанавливать в одном помещении (или месте размещения) с другим оборудованием ОСД, например, ОУ1 вместе с оборудованием ОЛО, а ОУ2 вместе с оборудованием ОСБ, что позволит более рационально решать вопросы электропитания и технического обслуживания.

Вместе с тем, применение ОУ может привести к необходимости соблюдения мер безопасности в соответствии с Р 45.07-2001.

Допустимые потери оптического тракта ОСД определяются как потери между точками Пд/Пр и Пр/Пд (рисунок 4.3). Они включают в основном, километрические потери на затухание в оптическом волокне и потери в пассивных оптических компонентах ОРС (соединители, сростки, разветвители. и т.д.).

Архитектура сетевых приложений. Простые и коммутируемые сети.

Основные понятия информационных сетей. Класс информационных систем

Информационная сеть — совокупность территориально рассредоточенных оконечных систем и объединяющей их телекоммуникационной сети, обеспечивающую доступ прикладных процессов любой из этих систем ко всем ресурсам сети и их совместное использование.

Классификация по архитектуре

По степени распределённости отличают:

настольные (desktop), или локальные ИС, в которых все компоненты (БД, СУБД, клиентские приложения) находятся на одном компьютере;

распределённые (distributed) ИС, в которых компоненты распределены по нескольким компьютерам.

Распределённые ИС, в свою очередь, разделяют на:

файл-серверные ИС (ИС с архитектурой «файл-сервер»);

клиент-серверные ИС (ИС с архитектурой «клиент-сервер»).

В файл-серверных ИС база данных находится на файловом сервере, а СУБД и клиентские приложения находятся на рабочих станциях.

В клиент-серверных ИС база данных и СУБД находятся на сервере, а на рабочих станциях находятся только клиентские приложения.

Классификация по степени автоматизации

По степени автоматизации ИС делятся на:

автоматизированные: информационные системы, в которых автоматизация может быть неполной (то есть требуется постоянное вмешательство персонала);

автоматические: информационные системы, в которых автоматизация является полной, то есть вмешательство персонала не требуется или требуется только эпизодически.

Классификация по характеру обработки данных

По характеру обработки данных ИС делятся на:

информационно-справочные, или информационно-поисковые ИС, в которых нет сложных алгоритмов обработки данных, а целью системы является поиск и выдача информации в удобном виде;

ИС обработки данных, или решающие ИС, в которых данные подвергаются обработке по сложным алгоритмам. К таким системам в первую очередь относят автоматизированные системы управления и системы поддержки принятия решений.

Классификация по охвату задач (масштабности)

Персональная ИС предназначена для решения некоторого круга задач одного человека.

Групповая ИС ориентирована на коллективное использование информации членами рабочей группы или подразделения.

Корпоративная ИС автоматизирует все бизнес-процессы целого предприятия (организации) или их значительную часть, достигая их полной информационной согласованности, безубыточности и прозрачности. Такие системы иногда называют информационными системами предприятия и системами комплексной автоматизации предприятия.

Архитектура сетевых приложений. Простые и коммутируемые сети.

Архитектура сети определяет основные элементы сети, характеризует ее общую логическую организацию, техническое обеспечение, программное обеспечение, описывает методы кодирования. Архитектура также определяет принципы функционирования и интерфейс пользователя.

Простые сети – соединение двух или более ПК без коммутатора. Коммутируемые сети – сети с непостоянным подключением.

Беспроводная среда передачи, преимущества беспроводной коммуникации.

В беспроводных средах передачи сигналы могут передаваться с использованием различного рода излучений, радиоволны, микроволновое, инфракрасное и т.д. Преимущества: простота и скорость развертывания сети, низкая стоимость, отсутствие проводов, скорость передачи делится между всеми устройствами в пределах обслуживания их одной и той же точной доступа.

Понятие топологии сети. Базовые топологии локальной сети. Шина. Кольцо. Звезда. Сложные топологии сети.

Шина (Bus)

Топология данного типа, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.

Преимущества сетей шинной топологии:

· расход кабеля существенно уменьшен

· отказ одного из узлов не влияет на работу сети в целом;

· сеть легко настраивать и конфигурировать;

· сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов.

Недостатки сетей шинной топологии:

· разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети;

· ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций;

· недостаточная надежность сети из-за проблем с разъемами кабеля;

· низкая производительность, обусловлена разделением канала между всеми абонентами.

Звезда

В сети, построенной по топологии типа «звезда», каждая рабочая станция подсоединяется кабелем (витой парой) к концентратору или хабу (англ. hub). Концентратор обеспечивает параллельное соединение ПК и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом.

Читать еще:  Архитектурный фон неймана

Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается. Так как передача сигналов в топологии физическая звезда является широковещательной, то есть сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной.

Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой 10Base-T Ethernet.

Преимущества сетей топологии звезда:

· легко подключить новый ПК;

· имеется возможность централизованного управления;

· сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК.

Недостатки сетей топологии звезда:

· отказ хаба влияет на работу всей сети;

· большой расход кабеля.

Кольцо (Ring)

В сети с топологией типа «кольцо» все узлы соединены каналами связи в неразрывное кольцо (необязательно окружность), по которому передаются данные. Выход одного ПК соединяется со входом другого ПК. Начав движение из одной точки, данные, в конечном счете, попадают на его начало. Данные в кольце всегда движутся в одном и том же направлении.

Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Логическая топология данной сети — логическое кольцо. Данную сеть очень легко создавать и настраивать.

К основному недостатку сетей топологии кольцо относится то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети.

Как правило, в чистом виде топология «кольцо» не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии.

Основные понятия информационных сетей. Класс информационных систем

Информационная сеть — совокупность территориально рассредоточенных оконечных систем и объединяющей их телекоммуникационной сети, обеспечивающую доступ прикладных процессов любой из этих систем ко всем ресурсам сети и их совместное использование.

Классификация по архитектуре

По степени распределённости отличают:

настольные (desktop), или локальные ИС, в которых все компоненты (БД, СУБД, клиентские приложения) находятся на одном компьютере;

распределённые (distributed) ИС, в которых компоненты распределены по нескольким компьютерам.

Распределённые ИС, в свою очередь, разделяют на:

файл-серверные ИС (ИС с архитектурой «файл-сервер»);

клиент-серверные ИС (ИС с архитектурой «клиент-сервер»).

В файл-серверных ИС база данных находится на файловом сервере, а СУБД и клиентские приложения находятся на рабочих станциях.

В клиент-серверных ИС база данных и СУБД находятся на сервере, а на рабочих станциях находятся только клиентские приложения.

Классификация по степени автоматизации

По степени автоматизации ИС делятся на:

автоматизированные: информационные системы, в которых автоматизация может быть неполной (то есть требуется постоянное вмешательство персонала);

автоматические: информационные системы, в которых автоматизация является полной, то есть вмешательство персонала не требуется или требуется только эпизодически.

Классификация по характеру обработки данных

По характеру обработки данных ИС делятся на:

информационно-справочные, или информационно-поисковые ИС, в которых нет сложных алгоритмов обработки данных, а целью системы является поиск и выдача информации в удобном виде;

ИС обработки данных, или решающие ИС, в которых данные подвергаются обработке по сложным алгоритмам. К таким системам в первую очередь относят автоматизированные системы управления и системы поддержки принятия решений.

Классификация по охвату задач (масштабности)

Персональная ИС предназначена для решения некоторого круга задач одного человека.

Групповая ИС ориентирована на коллективное использование информации членами рабочей группы или подразделения.

Корпоративная ИС автоматизирует все бизнес-процессы целого предприятия (организации) или их значительную часть, достигая их полной информационной согласованности, безубыточности и прозрачности. Такие системы иногда называют информационными системами предприятия и системами комплексной автоматизации предприятия.

Архитектура сетевых приложений. Простые и коммутируемые сети.

Архитектура сети определяет основные элементы сети, характеризует ее общую логическую организацию, техническое обеспечение, программное обеспечение, описывает методы кодирования. Архитектура также определяет принципы функционирования и интерфейс пользователя.

Простые сети – соединение двух или более ПК без коммутатора. Коммутируемые сети – сети с непостоянным подключением.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Вопрос 11. Понятие архитектуры сети. Открытые системы. Уровни управления и протоколы ЛВС (представительский, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный, физический).

Сетевая архитектура (networkarchitecture) – это комбинация топологий, методов доступа к среде передачи данных и протоколов, необходимых для создания работоспособной сети.

Понятие сетевой архитектуры:

Любая компьютерная сеть является одной из разновидностей распределенных открытых систем, преимуществом которых является возможность распараллеливания отдельных операций и, следовательно, возможность значительного повышения производительности и надежности всей системы в целом.

Для того чтобы любая компьютерная сеть эффективно работала, необходимо использовать одинаковую форму представления информации, передаваемой по сетевым каналам связи.

Для решения вопросов, связанных с единообразной формой представления информации была сформирована международная организация по стандартизации – ISO (Internationalstandardorganization). Эта международная организация разработала базовую модель взаимодействия открытых систем – OSI (Opensysteminterconnection). Эта модель содержит семь уровней взаимодействия.

В широком смысле открытой системой может быть названа любая система (компьютер, вычислительная сеть, ОС, программный пакет, другие аппаратные и программные продукты), которая построена в соответствии с открытыми спецификациями.

Использование при разработке систем открытых спецификаций позволяет третьим сторонам разрабатывать для этих систем различные аппаратные или программные средства расширения и модификации, а также создавать программно-аппаратные комплексы из продуктов разных производителей.

В модели OSI сетевые функции распределены между семью уровнями. Каждому уровню соответствуют различные сетевые операции, оборудование и протоколы.

Прикладной уровень. Самый верхний уровень модели OSI. Он обеспечивает доступ прикладных процессов к сетевым услугам. Этот уровень обеспечивает услуги, напрямую поддерживающие приложения пользователя, такие как ПО для передачи файлов, просмотра Web-страниц, доступа к базам данных и электронная почта.

Представительский уровень. Определяет формат, используемый для обмена данными между сетевыми компьютерами. Этот уровень можно назвать переводчиком. На представительском уровне компьютера-отправителя данные, поступившие от Прикладного уровня, переводятся в общепринятый промежуточный формат. На этом же уровне компьютера-получателя происходит обратный перевод: из промежуточного формата в тот, который используется Прикладным уровнем данного компьютера.

Сеансовый уровень. Позволяет двум приложениям на разных компьютерах устанавливать, использовать и завершать соединение , называемое сеансом. На этом уровне выполняются такие функции, как распознавание имен и защита, необходимые для связи двух приложений в сети. Сеансовый уровень обеспечивает синхронизацию между пользовательскими задачами посредством расстановки в потоке данных контрольных точек. Таким образом, в случае ошибки потребуется заново передать только данные, следующие за последней контрольной точкой. Этот уровень управляет диалогом между взаимодействующими процессами, то есть регулирует, какая из сторон, когда, как долго должна осуществлять передачу.

Транспортный уровень. Гарантирует доставку пакетов без ошибок, в той же последовательности, без потерь и дублирования. На этом уровне компьютера-отправителя сообщения переупаковываются: длинные разбиваются на несколько пакетов, короткие объединяются в один. Это увеличивает эффективность передачи пакетов по сети.

Сетевой уровень. Отвечает за адресацию сообщений и перевод логических адресов и имен в физические адреса. Одним словом, исходя из конкретных сетевых условий, приоритета услуги и прочих факторов здесь определяется маршрут от компьютера-отправителя к компьютеру-получателю. На этом уровне решаются также такие задачи и проблемы, связанные с сетевым трафиком, как коммутация пакетов, маршрутизация и перегрузки.

Канальный уровень. Осуществляет передачу кадров данных от Сетевого уровня к Физическому. Кадры это логически организованная структура, в которую можно помещать данные. Канальный уровень компьютера-получателя упаковывает «сырой» поток битов, поступающих от Физического уровня, в кадры данных.

Физический уровень. Самый нижний в модели OSI. Этот уровень осуществляет передачу неструктурированного потока битов по физической среде. Здесь реализуются электрический, оптический, механический и функциональный интерфейсы с кабелем.

Вопрос 12. Системный администратор, политика сети. Сервер. Структуры построения вычислительных сетей. Понятия «Клиент-сервер», «Файл-сервер».

Систе́мныйадминистра́тор (англ. systemadministrator — дословно «администратор системы»), ИТ-администратор — сотрудник, должностные обязанности которого подразумевают обеспечение штатной работы парка компьютерной техники, сети и программного обеспечения. Зачастую системному администратору вменяется обеспечение информационной безопасности в организации.

Клиент — сервер

Архитектура или организация построения сети (в том числе локальной и распределенной — см. далее), в которой производится разделение вычислительной нагрузки между включенными в ее состав ЭВМ, выполняющими функции “клиентов” и одной мощной центральной ЭВМ — “ сервером”. В частности, процесс наблюдения за данными отделен от программ, использующих эти данные. Например, сервер может поддерживать центральную базу данных, расположенную на большом компьютере, зарезервированном для этой цели. Клиентом будет обычная программа, расположенная на любой ЭВМ, включенной в сеть, а также сама ЭВМ, которая по мере необходимости запрашивает данные с сервера. Производительность при использовании клиент—серверной архитектуры выше обычной, поскольку как клиент, так и сервер делят между собой нагрузку по обработке данных. Другими достоинствами клиент—серверной архитектуры являются: большой объем памяти и ее пригодность для решения разнородных задач, возможности подключения большого количества рабочих станций, включая ПЭВМ и пассивные терминалы (см. ”Терминал ввода—вывода ” ), а также установки средств защиты от несанкционированного доступа (как сети в целом, так и отдельных ее терминалов, баз данных и т. д.)

Клиентом называется программа, которая формирует запросы и принимает ответы, на данные запросы.

Сервер — это программа, которая принимает запросы от клиента и обрабатывает их. И полученный результат обработки возвращает обратно клиенту в качестве сообщения-ответа.

клиент серверная модель является основным связующим звеном в функционировании Интернета, да и всех сетевых приложений.

ФаЙл — сервер

Файл — сервер — это сервер, который предназначен для хранения и обмена файлами.

Архитектура построения ЛВС, основанная на использовании так называемого файлового сервера – относительно мощной ЭВМ, управляющей созданием, поддержкой и использованием общих информационных ресурсов локальной сети, включая доступ к ее базам данных (БД) и отдельным файлам, а также их защиту. Для поддержки и ведения больших и очень больших БД, содержащих десятки миллионов записей, используются т.н. многопроцессорные системы, способные эффективно обрабатывать значительные объемы информации и обладающие хорошим соотношением характеристик цена/производительность. В отличие от клиент—серверной архитектуры данный принцип построения сети предполагает, что включенные в нее рабочие станции являются полноценными ЭВМ с установленным на них полным объемом необходимого для независимой работы составом средств основного и прикладного программного обеспечения. Другими словами, в указанном случае отсутствуют возможности разделения вычислительной нагрузки между сервером и терминалами сети, характерные для архитектуры типа файл—сервер, и, как следствие, общие стоимостные показатели цена/производительность сети в целом могут быть ниже. Общим недостатком ранних версий разработок средств программного обеспечения отечественных АБИС являлся тот факт, что они были ориентированы только на файл—серверную архитектуру построения вычислительной сети.

Читать еще:  Архитектура ansi sparc

Архитектура сети доступа

1.3. Архитектура сетей

Компоновка и компоненты сети. «Сервер» и «рабочая станция»

Вычислительная сеть (ВС) – это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих аппаратных и программных компонентов. Аппаратными компонентами локальной сети являются компьютеры и различное коммуникационное оборудование (кабельные системы, концентраторы и т. д.). Программными компонентами ВС являются операционные системы (ОС) и сетевые приложения.

Компоновкой сети называется процесс составления аппаратных компонентов с целью достижения нужного результата.

В зависимости от того, как распределены функции между компьютерами сети, они могут выступать в трех разных ролях:

1. Компьютер, занимающийся исключительно обслуживанием запросов других компьютеров, играет роль выделенного сервера сети (рис. 1.4).

2. Компьютер, обращающийся с запросами к ресурсам другой машины, играет роль узла-клиента (рис. 1.5).

3. Компьютер, совмещающий функции клиента и сервера, является одноранговым узлом (рис. 1.6).


Рис. 1.4. Компьютер ‑ выделенный сервер сети

Рис. 1.5. Компьютер в роли узла-клиента

Очевидно, что сеть не может состоять только из клиентских или только из серверных узлов.

Сеть может быть построена по одной из трех схем:

· сеть на основе одноранговых узлов – одноранговая сеть;

· сеть на основе клиентов и серверов – сеть с выделенными серверами;

· сеть, включающая узлы всех типов – гибридная сеть.

Каждая из этих схем имеет свои достоинства и недостатки, определяющие их области применения.

Рис. 1.6. Компьютер ‑ одноранговый узел

В одноранговых сетях один и тот же ПК может быть и сервером, и клиентом, в том числе и клиентом своего клиента. В иерархических сетях разделяемые ресурсы хранятся только на сервере, сам сервер может быть клиентом только другого сервера более высокого уровня иерархии.

При этом каждый из серверов может быть реализован как на отдельном компьютере, так и в небольших по объему ЛВС, быть совмещенным на одном компьютере с каким-либо другим сервером.

Существуют и комбинированные сети, сочетающие лучшие качества одноранговых сетей и сетей на основе сервера. Многие администраторы считают, что такая сеть наиболее полно удовлетворяет их запросы.

Архитектура сети определяет основные элементы сети, характеризует ее общую логическую организацию, техническое обеспечение, программное обеспечение, описывает методы кодирования. Архитектура также определяет принципы функционирования и интерфейс пользователя.

Далее будет рассмотрено три вида архитектур:

— архитектура терминал-главный компьютер;

Архитектура терминал-главный компьютер

Архитектура терминал-главный компьютер (terminal-host computer architecture) – это концепция информационной сети, в которой вся обработка данных осуществляется одним или группой главных компьютеров.

Рассматриваемая архитектура предполагает два типа оборудования:

— главный компьютер, где осуществляется управление сетью, хранение и обработка данных;

— терминалы, предназначенные для передачи главному компьютеру команд на организацию сеансов и выполнения заданий, ввода данных для выполнения заданий и получения результатов.

Главный компьютер через МПД взаимодействуют с терминалами, как представлено на рис. 1.7.

Классический пример архитектуры сети с главными компьютерами – системная сетевая архитектура (System Network Architecture – SNA).

Рис. 1.7. Архитектура терминал-главный компьютер

Одноранговая архитектура (peer-to-peer architecture) – это концепция информационной сети, в которой ее ресурсы рассредоточены по всем системам. Данная архитектура характеризуется тем, что в ней все системы равноправны.

К одноранговым сетям относятся малые сети, где любая рабочая станция может выполнять одновременно функции файлового сервера и рабочей станции. В одноранговых ЛВС дисковое пространство и файлы на любом компьютере могут быть общими. Чтобы ресурс стал общим, его необходимо отдать в общее пользование, используя службы удаленного доступа сетевых одноранговых операционных систем. В зависимости от того, как будет установлена защита данных, другие пользователи смогут пользоваться файлами сразу же после их создания. Одноранговые ЛВС достаточно хороши только для небольших рабочих групп.

Одноранговые ЛВС являются наиболее легким и дешевым типом сетей для установки. При соединении компьютеров, пользователи могут предоставлять ресурсы и информацию в совместное пользование.

Одноранговые сети имеют следующие преимущества:

— они легки в установке и настройке;

— отдельные ПК не зависят от выделенного сервера;

— пользователи в состоянии контролировать свои ресурсы;

— малая стоимость и легкая эксплуатация;

— минимум оборудования и программного обеспечения;

— нет необходимости в администраторе;

— хорошо подходят для сетей с количеством пользователей, не превышающим десяти.

Проблемой одноранговой архитектуры является ситуация, когда компьютеры отключаются от сети. В этих случаях из сети исчезают виды сервиса, которые они предоставляли. Сетевую безопасность одновременно можно применить только к одному ресурсу, и пользователь должен помнить столько паролей, сколько сетевых ресурсов. При получении доступа к разделяемому ресурсу ощущается падение производительности компьютера. Существенным недостатком одноранговых сетей является отсутствие централизованного администрирования.

Использование одноранговой архитектуры не исключает применения в той же сети также архитектуры терминал-главный компьютер или архитектуры клиент-сервер.

Архитектура клиент-сервер (client-server architecture) – это концепция информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов (рис. 1.8). Рассматриваемая архитектура определяет два типа компонентов: серверы и клиенты.

Сервер – это объект, предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам. Сервис – это процесс обслуживания клиентов.

Сервер работает по заданиям клиентов и управляет выполнением их заданий. После выполнения каждого задания сервер посылает полученные результаты клиенту, пославшему это задание.

Сервисная функция в архитектуре клиент-сервер описывается комплексом прикладных программ, в соответствии с которым выполняются разнообразные прикладные процессы.

Рис. 1.8. Архитектура клиент – сервер

Процесс, который вызывает сервисную функцию с помощью определенных операций, называется клиентом. Им может быть программа или пользователь. На рис. 1.9 приведен перечень сервисов в архитектуре клиент-сервер.

Клиенты – это рабочие станции, которые используют ресурсы сервера и предоставляют удобные интерфейсы пользователя. Интерфейсы пользователя (рис. 1.9) это процедуры взаимодействия пользователя с системой или сетью.

В сетях с выделенным файловым сервером на выделенном автономном ПК устанавливается серверная сетевая операционная система. Этот ПК становится сервером. ПО, установленное на рабочей станции, позволяет ей обмениваться данными с сервером. Наиболее распространенные сетевые операционная системы:

— NetWare фирмы Novel;

— Windows NT фирмы Microsoft;

Помимо сетевой операционной системы необходимы сетевые прикладные программы, реализующие преимущества, предоставляемые сетью.

Рис. 1.9. Модель клиент-сервер

Круг задач, которые выполняют серверы в иерархических сетях, многообразен и сложен. Чтобы приспособиться к возрастающим потребностям пользователей, серверы в ЛВС стали специализированными. Так, например, в операционной системе Windows NT Server существуют различные типы серверов:

1. Файл-серверы и принт-серверы. Они управляют доступом пользователей к файлам и принтерам. Так, например, для работы с текстовым документом вы прежде всего запускаете на своем компьютере (PC) текстовый процессор. Далее требуемый документ текстового процессора, хранящийся на файл-сервере, загружается в память PC, и таким образом Вы можете работать с этим документом на PC. Другими словами, файл-сервер предназначен для хранения файлов и данных.

2. Серверы приложений (в том числе сервер баз данных (БД), WEB-сервер). На них выполняются прикладные части клиент серверных приложений (программ). Эти серверы принципиально отличаются от файл-серверов тем, что при работе с файл-сервером нужный файл или данные целиком копируются на запрашивающий PC, а при работе с сервером приложений на PC пересылаются только результаты запроса. Например, по запросу можно получить только список работников, родившихся в сентябре, не загружая при этом в свою PC всю базу данных персонала.

3. Почтовые серверы управляют передачей электронных сообщений между пользователями сети.

4. Факс-серверы управляют потоком входящих и исходящих факсимильных сообщений через один или несколько факс-модемов.

5. Коммуникационные серверы управляют потоком данных и почтовых сообщений между данной ЛВС и другими сетями или удаленными пользователями через модем и телефонную линию. Они же обеспечивают доступ к Internet.

6. Сервер служб каталогов предназначен для поиска, хранения и защиты информации в сети. Windows NT Server объединяет PC в логические группы-домены, система защиты которых наделяет пользователей различными правами доступа к любому сетевому ресурсу.

Клиент является инициатором и использует электронную почту или другие сервисы сервера. В этом процессе клиент запрашивает вид обслуживания, устанавливает сеанс, получает нужные ему результаты и сообщает об окончании работы.

Сети на базе серверов имеют лучшие характеристики и повышенную надежность. Сервер владеет главными ресурсами сети, к которым обращаются остальные рабочие станции.

В современной клиент-серверной архитектуре выделяется четыре группы объектов: клиенты, серверы, данные и сетевые службы. Клиенты располагаются в системах на рабочих местах пользователей. Данные в основном хранятся в серверах. Сетевые службы являются совместно используемыми серверами и данными. Кроме того службы управляют процедурами обработки данных.

Сети клиент-серверной архитектуры имеют следующие преимущества:

— позволяют организовывать сети с большим количеством рабочих станций;

— обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;

— эффективный доступ к сетевым ресурсам;

— пользователю нужен один пароль для входа в сеть и для получения доступа ко всем ресурсам, на которые распространяются права пользователя.

Наряду с преимуществами сети клиент-серверной архитектуры имеют и ряд недостатков:

— неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной;

— требуют квалифицированного персонала для администрирования;

— имеют более высокую стоимость сетей и сетевого оборудования.

Выбор архитектуры сети

Выбор архитектуры сети зависит от назначения сети, количества рабочих станций и от выполняемых на ней действий.

Следует выбрать одноранговую сеть, если:

— количество пользователей не превышает десяти;

— все машины находятся близко друг от друга;

— имеют место небольшие финансовые возможности;

— нет необходимости в специализированном сервере, таком как сервер БД, факс-сервер или какой-либо другой;

— нет возможности или необходимости в централизованном администрировании.

Следует выбрать клиент-серверную сеть, если:

— количество пользователей превышает десять;

— требуется централизованное управление, безопасность, управление ресурсами или резервное копирование;

— необходим специализированный сервер;

— нужен доступ к глобальной сети;

— требуется разделять ресурсы на уровне пользователей.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector