Классификация, основные
понятия, концептуальные основы построения информационных систем
В последние десятилетия у нас в стране и за рубежом широкое развитие получили различные сети и системы, построенные на основе интегрированного использования средств вычислительной техники и техники связи, обеспечивающие взаимодействие информационных процессов (ИП) и предоставляющие абонентам (пользователям) широкий спектр услуг по обмену и обработке различных видов информации. Такие сети, осуществляющие передачу, обработку и хранение информации, получили название информационных сетей (ИС). Сами же ИП представляют собой совокупность взаимосвязанных и взаимообусловленных процессов выявления, отбора, формирования из совокупности сведений информации, ее ввода в техническую систему, анализа, обработки, хранения и передачи.
На первых этапах развитие ИС шло по пути автоматизации отдельных составляющих ИП. Независимо создавались системы сбора, хранения и поиска информации на базе вычислительных средств, где основными процессами являлись хранение и поиск, но могли иметь место также процессы обработки и передачи. И как результат в соответствии с целевым предназначением и спецификой решаемых задач были созданы различные сети:
• сети ЭВМ;
• компьютерные сети;
• сети информационных центров;
• вычислительные сети;
• сети телеобработки;
• информационно-вычислительные сети;
• информационно-справочные сети;
• телеинформационные сети. Несмотря на многообразие используемых терминов, все эти сети по своей структурной организации представляют однотипное объединение удаленных ЭBM и различаются только типами используемых программно-технических средств передачи и обработки информации, наборами функций и реализуемыми протоколами взаимосвязи, а также областью применения.
Другим направлением развития ИС явилось создание систем распределения информации, где основное содержание составлял процесс обмена информационными сообщениями между территориально распределенными объектами — пользователями информации. Для передачи таких традиционных видов информации, как речь, документальная ин формация, изображение, звук, созданы и совершенствуются различные специализированные (для передачи конкретного вида информации) информационные сети, именуемые сетями электросвязи.
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 цифровых каналов и систем передачи, средств вычислительной техники для обработки информации в интересах ее передачи, а с другой — 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, включая и прикладные процессы.
Под прикладными процессами (ПП) в модели ИС понимаются информационные процессы, ориентированные на выполнение функций содержательной обработки информации в узлах сети в контексте решаемой задачи или другого конкретного применения.
Современная информационная сеть — это сложная распределенная в пространстве техническая система, представляющая собой функционально связанную совокупность аппаратно-программных 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 структуру ИС. Помимо понятия физической структуры для описания принципов построения и функционирования ИС часто используют такие понятия, как логическая и информационная структуры, описывающие размещения и взаимосвязи в ИС тех или иных информационных процессов, а также понятие архитектуры ИС, определяющей принципы функционирования информационной сети в целом.
С точки зрения структурной организации информационная сеть состоит из следующих элементов:
• транспортной сети, представляющей собой распределенную систему, состоящую из узлов коммутации, соединенных каналами первичной сети, обеспечивающей передачу информации между территориально распределенными абонентскими сетями (АС) и реализующей в рамках эталонной модели взаимосвязи открытых систем (3M ВОС) (Open System Interconnection, OSI) функции трех нижних уровней функциональной архитектуры;
• абонентских сетей, представляющих собой комплекс аппаратно- программных средств, реализующих как функции содержательной обработки информации посредством ПП пользователей, так и функции взаимосвязи потребителей информации, 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 (ТКС), 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.
Телекоммуникационная сеть представляет собой комплекс аппаратно-программных средств территориально распределенных АС, реализующих функции взаимосвязи пользователей 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 АС. Функциональные возможности ТКС, 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 ТКС является профиль протоколов, обеспечивающий реализацию функций взаимосвязи в ТКС, предоставляющей пользователям услуги по передаче любого вида информации с ориентацией на интеграцию всех видов услуг в рамках единой сети.
Информационный процесс взаимодействия пользователей в ИС начинается и заканчивается вне самой сети и включает пять этапов:
1) сбор сведений в интересах решения прикладной задачи и селекция из них совокупности сведений, содержащих информацию;
2) формирование из совокупности сведений, содержащих информацию, информационных сообщений, т.е. придание этим сведениям структуры и формы представления, соответствующей виду информации (алфавитно-цифровой, звуковой информации или изображения);
3) формализация информационных сообщений, т.е. установление соответствия между элементами исходных сообщений и символами некоторого кодового алфавита по тем или иным правилам кодирования с целью преобразования сообщений к виду, пригодному для обработки и передачи средствами технической системы (информационной сети);
4) содержательная обработка формализованных информационных сообщений в соответствии с алгоритмом решения прикладной задачи;
5) реализация ТКС процесса взаимосвязи в интересах взаимодействия информационных процессов, реализующих содержательную обработку формализованных сообщений в процессе решения прикладной задачи.
Телекоммуникационные сети, создававшиеся в разное время, отличаются группированием описанных функций, числом выделяемых этапов и набором функций процесса взаимосвязи, зачастую объединяемых в рамках той или иной функциональной архитектуры ТКС в отдельные уровни или слои. В настоящее время существует ряд архитектур, ставших «де-факто» или «де-юре» международными стандартами, среди которых можно выделить:
• архитектуру сети Интернет;
• системную сетевую архитектуру (SNA) и системную прикладную архитектуру (SAA), разработанных корпорацией IBM;
• архитектуру широкополосной сети (BNA), также предложенной IBM;
• архитектуру дискретной сети (DNA) фирмы DEC;
• открытую сетевую архитектуру (ONA) фирмы British Telecom и др.
Примером детально проработанной и стандартизованной архитектуры для информационных сетей, ориентированных на реализацию только функций ВОС при взаимодействии информационных процессов, выполняющих функции содержательной обработки информации в территориально распределенных узлах сети, является семиуровневая архитектура ЭM ВОС.
Эталонная модель ВОС и функции, реализуемые различными уровнями эталонной модели, по своей сути обобщают все существующие сетевые архитектуры.
Прежде чем приступить к описанию функций и принципов построения ЭМ ВОС, необходимо определить такие понятия, как «передача данных» и «обмен данными».
Под передачей данных понимается пересылка данных при помощи средств связи из одной точки сети электросвязи для приема их в другой территориально удаленной точке, а под обменом данными — передача и обработка данных между логическими объектами одного из уровней ЭМ ВОС в соответствии с установленным протоколом.
Необходимо также определить такие понятия, как «служба», «услуга», «сервис». К сожалению, четкое определение «службы» в существующих нормативных документах отсутствует. Неоднозначность перевода английского слова service — «служба», «услуги», «сервис», «обслуживание» порождает ситуацию, когда для определения одних и тех же понятий в научно-технической литературе используются различные переводы слова service, при этом в одном случае термины «служба», «услуги», «сервис», «обслуживание» используются как синонимы для определения родственных понятий, и наоборот — каждый из вариантов перевода слова service характеризует различные понятия.
Термины «служба» или «сервис», трактуемые различными авторами как синонимы, определены в рекомендации МСЭ-Т 1.112 в контексте «службы электросвязи», под которыми понимается то, что обеспечивает администрация связи пользователям цифровой сети с интеграцией поэтом выделяются «службы передачи» и «телеслужбы» («опорный сервис» и «телесервис»). Под «службой передачи» понимается служба электросвязи, обеспечивающая возможность передачи сигналов между точками доступа пользователя в сеть. Во Взаимоувязанной сети электросвязи (ВСЭ) России к данному виду служб относят службу передачи данных. Под «телеслужбами» понимаются службы электросвязи, обеспечивающие реализацию всех возможностей электросвязи между пользователями в соответствии с принятыми протоколами. При рассмотрении возможностей служб говорится о предоставлении пользователям различных услуг (видов сервиса). Услуга — это функциональная возможность технической системы передавать информацию с различным качеством или возможности обмена информацией, предоставляемые администрацией сети. В целом же данная трактовка понятия «служба» определяет ее как административно-техническую систему, представляющую собой совокупность каналов связи, образованных ТКС, и технических средств (аппаратных и программных), в том числе терминальных устройств, а также технического и административного персонала, служащих для удовлетворения потребностей абонентов в информационных услугах.
С другой стороны, в рекомендациях МСЭ-Т серии Х. (X.200) при определении базовой эталонной модели взаимосвязи открытых систем дается определение услуги уровня как функциональной возможности, которую данный уровень вместе с нижерасположенными уровнями oбecпечивает смежному верхнему уровню, а под сервисом уровня понимается совокупность всех услуг, предоставляемых уровнем, и правил их использования. Кроме того, в рекомендациях МСЭ вводится также понятие «сетевой службы» (прикладной службы) как разновидности сервиса верхнего, седьмого уровня ЭМ ВОС, представляющей собой совокупность программно-технических средств, реализующих согласованные по горизонтали функции седьмого уровня и всех расположенных ниже уровней ЭМ ВОС и обеспечивающих предоставление пользователям ТКС функционально связанного набора услуг. Примерами сетевых служб могут служить служба обмена сообщениями, служба передачи файлов, служба сетевого справочника и др.
При рассмотрении различных функциональных архитектур ТКС понятие «службы» будет использоваться в контексте «сетевой службы» как службы технической системы, предоставляющей пользователям (прикладным процессам) функционально связанный
набор услуг по обмену конкретными видами информации с заданными параметрами качества в интересах решения прикладной задачи и реализуемой программно- аппаратными средствами АС, при этом в понятия «услуга» и «сервис» будет вкладываться смысл, определенный в ЭМ ВОС.
Выделение службы, определяемой в контексте службы электросвязи, представляющей собой организационно-техническую систему, включающую органы, средства управления и обмена информацией, технический и административный персонал и обеспечивающую весь комплекс
мероприятий по удовлетворению потребностей пользователей в услугах взаимосвязи, предоставляемых сетевыми службами телекоммуникационной сети, возможно только в составе ИС. Поэтому понятие «служба» является более общим, чем понятие «сетевая служба», и в целом включает в себя последнее. Иными словами, сетевые службы должны входить в состав служб ИС, обеспечивая реализацию технических аспектов услуг взаимосвязи, предоставляемых телекоммуникационной сетью (рис. 1.1).
На развитие принципов построения сетей электросвязи влияют две группы факторов: внешние и внутренние.
Воздействие внешних факторов обусловлено прежде всего динамикой развития информационных сетей, обеспечивающих получение, накопление, использование и распространение информации в интересах политической, экономической, социальной и культурной жизни общества.
Влияние внутренних факторов связано в основном с существенными качественными изменениями как элементов сетей электросвязи, так и развитием технологий управления данными элементами и сетями в делом
Основные положения эволюции системы электросвязи выражены тремя словами: визуальная, интеллектуальная и персональная VI&P (Visual, Intelligent and Personal), которые рассматриваются в широком смысле [1-56].
Эволюционный аспект «визуализации» в концепции VI8cP предполагает три класса услуг обмена визуальной информацией (рис. 1.2).
На первом этапе эволюции в телефонной сети общего пользования (ТфОП) пользователям могут предоставляться услуги черно-белой видеотелефонной связи и передачи неподвижных изображений. Причем к данному классу относятся и услуги, связанные с передачей факсимильных изображений до терминалов класса G-З, которые обеспечивают передачу факсимильных сообщений после соединения по алгоритму, принятому в ТфОП, в автоматическом и автоматизированном режимах при условиях:
• выполнения нормированных требований к аналоговому или цифровому каналу передачи;
• небольшого объема исходного документа (несколько страниц формата А4);
• невысокого требования к разрешающей способности при передаче текста с мелким шрифтом, фотографий и т.п.;
• получения черно-белой копии независимо от цветности исходного документа.
Однако для обеспечения потребностей достаточно широкой группы пользователей услуги, предоставляемые ТфОП по передаче визуальной информации, становятся недостаточными, несмотря на определенные достижения в области разработки эффективных методов компрессии сигналов, использующих значительную избыточность этой информации. Данное обстоятельство обусловлено необходимостью передачи цветных изображений, особенно при применении в качестве оконечных устройств современных терминалов на базе персональных компьютеров. Кроме того, это обусловлено как значительным увеличением парка персональных компьютеров, так и более низкой стоимостью факс-плат по сравнению с факсимильными аппаратами.
На втором этапе эволюции сети электросвязи предусматривается предоставление следующих возможностей: видеоконференция, цветная видеотелефонная связь, передача цветных факсимильных изображений с использованием терминалов G-4 (передача по В-каналу одной страницы формата А4 за 3 — 5 с при стандартной разрешающей способности и за 15 с — при высоком качестве информационного обмена) на основе стандартных стыков «пользователь-сеть» типа 2В + 0 и ЗОВ + D (в Японии и США — 23В + D). Причем при использовании стыка ЗОВ + D возможна передача цветных факсимильных сообщений (при применении терминалов группы G-5).
При переходе к третьему этапу эволюции сети электросвязи (широкополосным цифровым системам с интеграцией служб, Ш-ЦСИС) пользователям станут доступны базы данных, содержащие визуальную информацию с качеством, аналогичным стандарту НОТЧ (High Definition Tele Vision), и обеспечивающие передачу телевизионных сигналов с высокой разрешающей способностью. Важность развития данного направления обусловлена прежде всего необходимостью существенного роста качества функционирования распределенных информационных систем, управляющих сложными производственными процессами, банковскими системами, компаниями, монополиями, консорциумами. При этом известно, что порядка 80 % основной информации человек получает визуально. Учитывая, что при реализации Ш-ЦСИС рассматривается возможность создания локальных виртуальных вычислительных сетей с высокоскоростными трактами и развития систем удаленной обработки данных, требующих передачи больших объемов информации, на данном этапе развития сети электросвязи появляется возможность воплотить в жизнь технологию Multimedia.
Основная идея данной технологии заключается в объединении различных типов оконечного оборудования в единый многофункциональный терминал — персональный компьютер, дополненный аппаратными и программными средствами передачи речи и видеоинформации. При установлении соединения между такими терминалами на дисплеях мониторов в режиме «окно» появляется изображение абонента, а остальная часть экрана может быть занята документами, графической или иной информацией при одновременном установлении речевой телефонной или громкоговорящей связи. Использование данной технологии открывает новые возможности организации труда во многих сферах человеческой деятельности, основанные на новых принципах построения информационных сетей (включая новые возможности в области аутентификации пользователей информации). Важность развития системы электросвязи России в данном направлении подтверждается материалами парламентских слушаний по теме «Развитие сетей электросвязи и телефонизации в условиях рыночных отношений».
Таким образом, эволюция услуг по обмену визуальной информацией связана с основными этапами модернизации сетей электросвязи.
Аспект «интеллектуальности» в концепции V&P раскрывается в четырех основных направлениях, для которых введение в систему связи понятия «интеллект» представляется эффективным:
1) упрощение доступа к услугам электросвязи;
2) помощь в принятии решения по управлению ресурсами сети;
3) преодоление языкового барьера;
4) облегчение условий труда пользователей и обслуживающего персонала.
Очевидно, что предоставление сетью электросвязи новых услуг связано с усложнением процедур, выполняемых пользователями и коммутационными станциями. Повышение «интеллекта» сетей может существенно упростить взаимоотношения пользователей с сетью и обеспечить введение новых функциональных возможностей без усложнения выполняемых ими операций (например, выдача команды на установление соединения голосом). Необходимо отметить, что исторически понятие «интеллектуальная сеть» принято считать сложившимся в конце 70-х годов, когда компания Bell System проводила работы по усовершенствованию услуги 800 INWATS (услуга 800). Положительный опыт реализации данной услуги в Северной Америке был тиражирован во многих странах: Service 130 Германии, 800 Freephone в Финляндии, Free-dial Services в Японии, Minitel во Франции и т.д. Это привело к необходимости дальнейшего развития технологии 800 INWATS, концепция которой трансформировалась в новое название Intelligent Network («интеллектуальная сеть» — в отечественной литературе). Основные понятия, связанные с данным направлением, сформулированы в рекомендациях Международного союза электросвязи (МСЭ) и Европейского института по телекоммуникационным стандартам (ETSI).
Основные пути внедрения новых услуг, предоставляемых сетями электросвязи, могут быть сведены к двум сценариям. Первый основан на традиционном внедрении новых услуг посредством модернизации программно-аппаратных средств коммутационных станций, а второй предполагает введение на сети специальных элементов интеллектуальной сети, обеспечивающих снижение общих затрат на введение каждой новой услуги. Дальнейшее рассмотрение понятия «интеллектуальная сеть» требует введения обобщенной классификации услуг, предоставляемых сетями электросвязи, которые в общем случае можно декомпозировать так, как на рис. 1.2.
Услуги первого класса ориентированы в основном на установление коммутируемых соединений между двумя пользователями или между пользователем и специальными центрами экстренных услуг (скорой помощи, пожарной охраны, милиции, справочной службы и т.д.), т.е. это услуги традиционной телефонной связи (Plain Old Telephone Service, POTS).
Услуги второго класса делятся МСЭ на три группы. К первой группе относятся услуги CS1 (Capability Set 1), стандартизируемые для начального этапа развития интеллектуальных сетей в рекомендациях серии Q.12XX по следующим видам:
• определение пункта управления сервисной службы, к которому будет направлен вызов (либо на основе таблиц маршрутов, либо в зависимости от нагрузки и времени суток на доступный пункт управления), пересчет логического адреса в динамический адрес, обеспечение соединения пользователя с пунктом управления, начисление оплаты (фиксация пользователя);
• предоставление дополнительных видов обслуживания: сокращенный набор одного или нескольких номеров, определенных заранее; переадресация вызова как до, так и после установления соединения; соединение без набора с определенным абонентом (прямой вызов); междугородняя и (или) международная связь только после выбора соответствующего пароля; запрет на произвольное время исходящей, входящей или обоих видов связи; уведомление о поступлении нового вызова в процессе разговора;
• предоставление дополнительных функциональных возможностей, поддерживаемых специально создаваемыми на сетях узлами в пределах местных (иногда национальных) сетей (прогноз погоды, служба точного времени, трансляция радиопрограмм, реклама, информация о загрузке и состоянии транспортных магистралей, о заказных службах и т.д.);
• создание по запросу виртуальных частных сетей VPN (Virtual Private Network);
• обслуживание банковских систем с использованием кредитных карточек;
• предоставление персонального номера (Personal Number);
• определение номера вызывающего пользователя;
• телеголосование и массовый опрос.
Ко второй группе относятся услуги CS2 (Capability Set 2), связанные с перспективами развития интеллектуальной сети и находящиеся в разработке, в частности услуги, связанные с эмуляцией LAN (локальных вычислительных сетей) в MAN (региональных вычислительных сетей) или WAN (глобальных вычислительных сетей), реализацией служб
электронного почтового ящика, обеспечением многопротокольной маршрутизации в сетях электросвязи, роумингером, обслуживанием информационных систем и т.д.
К третьей группе следует отнести услуги CS3 (Capability Set 3), связанные с созданием концепции инфокоммуникационных сетей для построения глобальных, национальных информационных пространств.
Введенная классификация позволяет дать оценку двум сценариям построения интеллектуальных сетей на основе сравнительной оценки структуры затрат на внедрение новых услуг. На рис. 1.3 приведена такая оценка (за единицу затрат этих сценариев принят уровень, когда пользователю доступны услуги только по установлению соединений — услуги POTS).
Очевидно, что по мере увеличения спектра услуг реализация второго сценария, ориентированного на идею отделения функций распределения информации от функций предоставления дополнительных услуг, становится более целесообразной.
Важно отметить, что предложенное MC3 понятие «интеллектуальная сеть» относится не к виду передаваемой информации, а к специфической архитектурной концепции, и первые рекомендации, изложенные в сериях I и Q, содержат определение и общие принципы создания сети (1.312/Q.1201), концептуальную модель (1.328/Q.1202), принципы формирования услуг (1.329/Q.1203).
Концептуальная модель интеллектуальной сети может быть представлена в виде трехуровневой структуры (рис. 1.4). Из приведенных в правой части рисунка треугольников следует, что с ростом «интеллектуальности» скорость обработки данных падает, а по мере продвижения вниз по транспортному уровню снижается «интеллект» сети, что отражает проблемы, связанные с созданием и развитием интеллектуальной сети. В качестве сети передачи данных рассматривается общий канал сигнализации (ОКС). Для конкретизации особенностей концептуальной модели интеллектуальной сети в 1.312/Q.1201 приведены следующие характерные признаки:
• широкое применение различных способов обработки информации;
• эффективное использование сетевых ресурсов;
• модульность и многократность использования аппаратных и (или) программных средств, реализующих функциональные возможности сети;
• создание и предоставление услуг посредством многократно используемых функциональных элементов, имеющих модульную структуру;
• гибкое разделение сетевых функций между физическими элементами сети;
• возможность перераспределения функций между элементами сети;
• стандартизованное взаимодействие между сетевыми функциями через интерфейсы, независимые от вида предоставляемых услуг,
• управление со стороны пользователя специфическими атрибутами, характеризующими представительские услуги;
• стандартизованное административное управление логикой предоставляемых услуг.
На рис. 1.5 приведена базовая архитектура интеллектуальной сети, включающая следующие основные компоненты: узел коммутации услуг, узел управления услугами, систему управления услугами.
Узел коммутации услуг (Service Switching Point, SSP) обеспечивает доступ пользователя сети электросвязи к услугам интеллектуальной сети. Основной функцией данного узла является обнаружение заявки на услуги, связанные с интеллектуальной сетью. После обнаружения заявки SSP приостанавливает ее обработку, ожидая через сеть сигнализации дальнейших инструкций для продолжения обработки. Функции SSP должны быть универсальными и независимыми от вида заказываемой услуги.
Узел управления услугами (Service Control Point, SCP) представляет собой базу данных реального времени, которая по запросу SSP выполняет определенный порядок действий, связанный с логикой услуги, и затем посылает в SSP инструкции по дальнейшей обработке запросов пользователей. Основные функции данного элемента:
• управление заявками, которые относятся к интеллектуальной сети;
• выполнение функций логической обработки услуг, базирующихся на специфическом для каждой услуги программном обеспечении;
• выполнение всех функций, необходимых для обработки услуги в реальном времени;
• обновление данных, касающихся всех услуг, поддерживаемых интеллектуальной сетью;
• осуществление функций взаимодействия с SSP посредством сети сигнализации и с SCP посредством протокола Х.25 (в существующих рекомендациях), который в перспективе может быть заменен на специализированный для интеллектуальной сети протокол ОКС. Система управления услугами (Service Management System, SMS) направлена на:
• эксплуатацию и поддержку функций, обеспечивающих пользователю возможность изменения и (или) восстановления данных и параметров услуги;
• административное управление интеллектуальной сетью;
• загрузку программ, необходимых для функционирования SCP, ведение соответствующей статистики;
• начисление оплаты за использование услуг интеллектуальной сети и т.п.
Базовая архитектура сети может быть дополнена информационным внешним оборудованием (Intelligent Рeripheral. IP), выполняющим специальные функции, которые не обеспечиваются обычными коммутационными станциями сетей электросвязи, например, вспомогательные базы данных, прием дополнительных адресов, различного рода оповещения и подтверждения и т.п.
Необходимо отметить, что начало реализации концепции интеллектуальной сети может быть осуществлено на любом этапе развития сети электросвязи. Однако для ее реальной реализации необходимы следующие условия:
• коммутационные станции должны быть с программным управлением;
• на участке SSP-SCP необходимо иметь систему OKC, содержащую необходимые подсистемы пользователя;
• доступ пользователя к коммутационным станциям должен осуществляться терминалами с тональным набором или через интерфейс «пользователь-сеть ЦСИС».
Дальнейшее развитие данного аспекта эволюции сетей электросвязи, по мнению авторов концепции VIKP, будет направлено на облегчение труда пользователей и обслуживающего персонала за счет предоставления услуг «электронного секретаря», обращения к базам данных общего пользования, создания собственных баз данных, создания системы интерпретации речи и текста, обеспечивающей устный или письменный перевод вне зависимости от лингвистической подготовки с целью преодоления языкового барьера, и т.п.
Аспект «персональности» достаточно тесно увязан с услугой «универсальная персональная связь» и проявляется в таких функциональных возможностях, как персональный (личный) номер, формирование наиболее удобных для пользователя услуг показателей качества обслуживания и т.п. (рис. 1.6). Иными словами, сети электросвязи XXI века должны учитывать индивидуальные запросы пользователей, а не предлагать усредненные услуги и показатели качества обслуживания вызовов и передачи информации.
Подобная концепция эволюции системы электросвязи Vision О.И.Е. разработана специалистами фирмы Siemens. Буквы в названии концепции О — optimized, N — network, Е — evolution определяют ее как оптимальную эволюцию сети. Основные идеи данной концепции аналогичны VIEcP, но в ней детализирован ряд проблем, связанных с развитием электросвязи на предприятиях различного типа (в отечественной литературе — производственном секторе), детализируются направления развития абонентских сетей на базе оптических кабелей и беспроводного доступа к сетям электросвязи (Radio In The Loop, RITL).
Причем введение RITL связано с проблемами электромагнитной совместимости и обеспечением сопряжения с сотовыми, транкинговыми сетями и системами персонального вызова (paging), поддержкой возможностей ЦСИС и услуг интеллектуальной сети и т.п.
Кроме того, в данной концепции сформулировано направление эволюции систем электросвязи, связанное с внедрением цифровых кроссовых узлов (ЦКУ) на первичных сетях (обеспечивающих подключение до
65000 трактов цифровых систем передачи типа Е1) и мощных коммутационных станций на вторичных сетях, что существенно повлияет на архитектуру, структуру и топологию системы электросвязи, принципы управления ее сетями.
Автором другой концепции Global Village является канадский академик Маршал Макльюхан (Marshall Mcluhan), который сформулировал основные ее положения для уровня развития электросвязи, когда услуги типа Multimedia будут оперативно предоставляться в любой точке земного шара и носить скорее случайный характер, так как основная идея концепции — переход на новый качественный уровень условий жизни и деятельности человека. Реализация данной концепции будет иметь национальный характер («глобальное начинается дома»), что обусловлено различным уровнем и темпами развития сетей электросвязи в разных государствах. Важным в данной концепции является классификация пользователей по четырем признакам:
1) пользователи квартирного сектора (традиционные потребители стандартных услуг телефонных сетей, а также части услуг дополнительных видов обслуживания и 800 INWATS, часть которых может использовать услуги Ш-ЦСИС, терминалы персональной связи);
2) пользователи делового сектора — потребители услуг узкополосной и широкополосной цифровой сети с интеграцией служб (У-ЦСИС), интеллектуальной сети и персональной связи;
3) пользователи делового сектора — клиенты коммерческих сетей с самым высоким уровнем телекоммуникационного сервиса (включая Ш-ЦСИ С, Multimedia);
4) пользователи, работающие в домашних условиях с широким спектром требований к качеству обслуживания (от первой до третьей групп пользователей).
Это означает, что по мере развития сетей электросвязи будет наблюдаться существенная дифференциация требований пользователей к качеству предоставляемых телекоммуникационных услуг.
В рассмотренных концепциях эволюции сетей электросвязи одним из основных аспектов является их персонализация, тесно связанная с разработкой МСЭ программы универсальной персональной связи (УПС) [57 — 64]. Универсальная персональная связь предоставляет услуги с требуемым пользователю качеством путем набора персонального номера, может устанавливаться через несколько сетей (в том числе для стационарных и подвижных пользователей) и зависит не от географического положения пользователя, а от возможностей его терминала, сети и, в ряде случаев, от администрации сети. Важное значение для понимания данной технологии имеет основная терминология, используемая в УПС:
• мобильность терминала — способность терминала обеспечивать доступ к услугам электросвязи при его различном положении (в том числе в движении) и возможность сети идентифицировать и подключить такой терминал;
• персональная мобильность — возможность для пользователя получить доступ к услугам связи на основе персонального идентификатора и возможности сети обеспечивать услуги, соответствующие данной категории пользователя;
• абонент УПС — человек (технические средства), который получает услуги УПС от имени одного или нескольких пользователей УПС и который является ответственным перед соответствующей эксплуатационной Администрацией сети;
• пользователь УПС — человек (техническое средство), который имеет доступ к услугам УПС и соответствующий номер УПС;
• номер УПС — номер, который однозначно идентифицирует пользователя УПС и применяется для соединения с конкретным абонентом;
• категория услуг УПС — данные, содержащие всю информацию, связанную с пользователем УПС и обеспечивающую этому пользователю услуги УПС;
• административное управление вызовом — возможность для пользователя информировать сеть о том, как обрабатывать входящие вызовы в зависимости от их параметров (номера вызывающего абонента, времени суток, вида вызова и т.п.).
Для сетей УПС характерно сочетание двух принципов ассоциации абонента: как точки подключения оконечного терминала и как терминала, соответствующего определенной сети связи с подвижным объектом. Из этого следует, что в сетях УПС соотнесение абонента и его номера будет наиболее правильным. Для предоставления возможности пользователю передавать информацию с любого терминала и из любой точки его идентификация должна осуществляться независимо от терминала и точки подключения последнего.
Основными принципами построения УПС являются следующие:
• персональная мобильность, позволяющая пользователю перемещаться между терминалами, устанавливать исходящие и входящие соединения, предусмотренные категорией услуг,
• начисление оплаты и составление счетов на основе идентификации пользователя УПС, а не терминала и абонентской линии;
• стандартизованный доступ и процедуры идентификации для предоставления услуг УПС должны обеспечиваться на одних и тех же принципах через произвольное множество сетей связи;
• управление со стороны пользователей и абонентов УПС, широкие возможности выбора видов обслуживания на основе персонифицированной категории услуг УПС;
• сохранение конфиденциальности передаваемой информации, включая введение системы паролей и защиту от подключения к диалогу третьего пользователя.
По оценке МСЭ, внедрение услуг УПС — достаточно длительный процесс, обусловленный техническими и социальными проблемами. Последовательное внедрение данной технологии связано с проблемами развития таких элементов сетей электросвязи как интеллектуальная сеть; сотовые сети; организация доступа пользователей к сети электросвязи посредством бесшнуровых терминалов; создание высокоскоростных абонентских соединительных линий; создание интегральных сетей персональной связи; введение на сетях связи общеканальной сигнализации; развитие концепции управления сетями связи TMN и т.д.
На первом этапе создания УПС МС3 разработан перечень основных и дополнительных услуг, ориентированных на использование ТфОП, У-ЦСИС и сотовых сетей, т.е. услуг, характерных для телефонных сетей. К дополнительным услугам относятся регистрация исходящих и входящих соединений на удаленный терминал, регистрация исходящих соединений, регистрация всех соединений, индикация соединений, относящихся к УПС, привлечение оператора для реализации каких-либо услуг, доступ к группе категорий услуг и т.п.
Основными услугами (предоставляемыми обязательно) являются регистрация входящих соединений, обслуживание исходящих соединений по заданному алгоритму, введение системы паролей для аутентификации пользователей УПС. Кроме того, стандартизации подлежат обязательные виды обслуживания и предоставляемые по желанию (факультативно). В настоящее время разработаны рекомендации только по следующим факультативным видам обслуживания: передача вызова от одного пользователя УПС к другому; передача вызова при занятости или отсутствии вызываемого пользователя; индикация о появлении важных (для вызываемого) пользователя вызовах и т.п. Очевидно, что весь перечень услуг электросвязи, в том числе связанных с развитием интеллектуальных сетей, будет предоставляться пользователям УПС.
Важной проблемой при реализации рассматриваемой сети является проблема выбора системы нумерации. В качестве базового принципа выбран принцип нумерации всемирной телефонной сети в соответствии с рекомендацией Е.164, который положен в основу рекомендаций Е.168 при решении этой задачи. В качестве системы сигнализации предлагается использовать ОКС И-7.
Одной из наиболее сложных задач внедрения УПС является получение оплаты за предоставление услуг, которые могут запрашиваться как непосредственно пользователем, так и третьим лицом. Дополнительные сложности при этом связаны с мобильностью пользователей и необходимостью хранения подробных сведений о предоставленных им услугах.
Несмотря на возникающие проблемы, МС3, ETSI, а следовательно, и администрации связи ведущих стран рассматривают концепцию УПС как один из первых примеров интеграции двух суперсистем электр и радиосвязи, обеспечивающих обмен самой различной информацией. При ее реализации важное значение имеет обеспечение взаимодействия открытых систем, которое целесообразно организовывать на принципах эталонной модели.
Методологическая основа построения
инфокоммуникационных сетей
2.1. Концепция построения глобальной информационной инфраструктуры как методологическая основа формирования национальных информационных инфраструктур
На рубеже ХХ — XXI вв. человечество вплотную подошло к реализации так называемых предельных задач в области развития телекоммуникаций — глобализации и персонализации связи.
Первая предельная задача — глобализация реализуется с 1993 г. в рамках концепции «Глобальная информационная структура» (Global Information Infrastructure, ГИИ) путем создания Глобальной цифровой телекоммуникационной сети (ГЦТС). В глобальную информационную инфраструктуру предполагается интегрировать большинство национальных и входящих в них региональных и абонентских сетей связи стран мирового сообщества, что позволит любому абоненту пользоваться различными услугами связи в любом месте земного шара и в любое время.
Основными компонентами глобальной информационной инфраструктуры названы:
• транспортная сеть в виде Ш-ЦСИС (В-ISDN), включающая как фиксированные, так и мобильные сети;
• база данных услуг,
• сеть доступа;
• многофункциональные высокоскоростные терминалы пользователей.
Глобальная информационная инфраструктура представляет собой комплексное решение по развитию индустрии телекоммуникационных и информационных услуг нового поколения в мировом масштабе. Глобальную информационную инфраструктуру можно рассматривать в виде композиции (перекрестка) ряда базовых технологий, интегрирование которых в рамках концепции ГИИ предполагает качественные изменения условий деятельности и жизни человека.
Пакет базовых технологий ГИИ включает следующие виды индустрий:
• компьютерную;
• телекоммуникационную;
• бытовых электронных приборов (consumer electronics);
• информационных приложений или сервисов, называемых также индустрией содержательных сервисов или приложения (content or application industry).
При этом важной особенностью комбинаций базовых технологий, удовлетворяющих требованиям концепции ГИИ, является их согласованность, целостность и законченность в том смысле, что данные комбинации технологий определяют законченные сценарии предоставления услуг (сервиса) конечному пользователю.
В настоящее время сформирована мощная международная кооперация по разработке стандартов и принципов создания технологий ГИИ. Разработана обширная программа работ по стандартизации ГИИ, включающая несколько десятков высокоприоритетных проектов, выполнение которых осуществляется форсированными темпами. Общая стратегия практического воплощения ГИИ в жизнь предполагает эволюционный путь развития, т.е. построение ГИИ на основе уже существующих систем и технологий посредством их последовательной модернизации и интеграции на базе новых принципов и стандартов. В частности, потенциальными сервисами ГИИ могут служить услуги современной телефонии, услуги передачи данных и сервисы приложений сети Интернет.
На сегодняшний день имеется целый ряд определений ГИИ. Рассмотрим одно из них [65, 66].
Под Глобальной информационной инфраструктурой следует понимать глобальную интегрированную среду телекоммуникационных и информационных сервисов (услуг), характеризующуюся:
• непрерывной в пространстве и во времени физической доступностью сервисов ГИИ, т.е. возможностью доступа к ГИИ в любой момент времени и в любой точке географического пространства;
• технической простотой доступа к ГИИ, реализуемого посредством использования специализированных информационных устройств (приборов, терминалов) ввода/вывода нового поколения IA (Information Appliances);
• всеобщей доступностью сервисов ГИИ, прежде всего по стоимости услуг, что позволяет потенциально каждому человеку за приемлемую плату иметь необходимый доступ к информационным и телекоммуникационным сервисам ГИИ;
• гарантированностью обеспечения требуемого качества обслуживания и защиты информации при использовании услуг ГИИ;
• обширным ассортиментом выбора предоставляемых прикладных услуг, охватывающих все имеющиеся виды информации: аудио, видео, графическую, динамическую графику, данные, документы гипермультимедиа;
• функционированием на основе достижения широкого международного согласия по общим принципам управления доступом к ресурсам ГИИ, основанного на бесшовном соединении взаимосвязанных интероперабельных коммуникационных сетей, компьютерного оборудования, информационных баз данных и информационных терминалов.
Для описания и анализа свойств ГИИ применяется некоторый на6op моделей, с помощью которых объект исследования рассматривается с разных точек зрения. Рассмотрим некоторые модельные представления ГИИ.
Глобальная информационная инфраструктура представляет собой чрезвычайно сложную комплексную технологию. Специалисты, занимающиеся этой проблемой, пришли к выводу, что для спецификации технологий ГИИ не представляется возможным обойтись некоторой единой эталонной моделью. Поэтому для целей спецификаций свойств, услуг, принципов функционирования, организационной структуры и других аспектов ГИИ используется целый набор различного рода моделей.
Наиболее общей моделью пользовательского видения ГИИ служит ее представление в виде наполняющей жизненное пространство среды, реализующей следующие основные функции:
• аккумулирование и интеграцию разнообразных информационных, коммуникационных, проблемно-ориентированных услуг, включая, в частности, такие прикладные сервисы, как электронная почта, видеоконференции, телемаркетинг, телемедицина, дистанционное образование и т.п.;
• обеспечение гарантированного персонального доступа к сервисам и ресурсам ГИИ независимо от времени и места нахождения потребителя с помощью применения интеллектуальных информационных приборов, в качестве которых могут использоваться различные терминалы, устройства ввода/вывода данных, коммуникационные приборы, оборудование по обработке информации, а также их комбинации;
• все организационно-технологические аспекты, необходимые для поддержки функционирования ГИИ.
При этом компонентами сетевой инфраструктуры ГИИ могут быть различные типы современных сетевых технологий, интегрированных в единую всеобъемлющую телекоммуникационную среду. Например, сетевыми компонентами ГИИ могут быть системы узкополосной и широко полосной цифровой сети с интеграцией служб (N-ISDN, В-ISDN); сети пакетной коммутации (PSDN); сети кабельного телевидения (CATV); современные локальные сетевые технологии (LAN) и др.
Для более детального описания ГИИ применяется метод функциональной декомпозиции (в противовес физическому представлению), посредством которого определяется функциональная структура ГИИ (Punctional structure of the ГИИ), состоящая из следующих функциональных уровней:
• сетевой инфраструктуры (Network infrastructure) — самого нижнего уровня;
• программного обеспечения — среднего уровня (Middleware);
• уровня приложений (Application).
Сетевая инфраструктура предоставляет надежный сервис для транспортировки различных видов информации, включая данные, текст, факсимильные сообщения, аудио- и видеоинформацию, документы гипермультимедиа, графические образы, различные информационные контейнеры. Она строится из разнообразных типов сетей, посредством которых реализуется доступ пользователей к ресурсам ГИИ. Сети, интегрированные в инфраструктуру ГИИ, могут иметь свою собственную более детальную структуризацию. Сетевая инфраструктура ГИИ охватывает также сети конечных пользователей, так называемые пользовательские (домашние) сети (customer premises network).
Средний уровень включает функции, реализующие универсальные сервисы, используемые многими приложениями. К числу характерных функций программного обеспечения среднего уровня относятся средства обеспечения защиты информации, служба справочника, служба имен, сервисы управления данными, учет стоимости обслуживания (биллинг) и т.п.
Уровень приложений охватывает широкий спектр сетевых и информационных проблемно-ориентированных услуг (сервисов), предоставление которых пользователю и составляет основное назначение ГИИ. Paнее упоминались примеры таких сервисов. Еще раз отметим наиболее широко известные из них, а именно: электронную почту, телефонный сервис, видеоконференции, телемаркетинг, телемедицину, интерактивную передачу речи и видеоданных, оперативный поиск распределенных документов гипермультимедиа.
Следующим шагом раскрытия функциональной структуры ГИИ является описание композиций групп однородных функций. В отчете R60 [67] представлены три такие модели, называемые моделями функционального группирования (Functional groupings). Первая модель, включающая четыре группы функций, упорядоченных по следующим уровням абстракции:
1. Сетевой уровень (Network Level) — самый нижний:
• включает сети коммутации, транспортные сети, пользовательские сети;
• обеспечивает сервис транспортировки информации между оконечными системами;
• обеспечивает поддержку сетевого управления. 2. Уровень организации работы сетевой инфраструктуры (Networking Level):
• моделирует логические сети, включая соответствующие средства административного управления работой сетей, средства управления соединениями и сервисами;
• включает средства комплексирования и организации совместной работы разнотипных сетевых технологий;
• обеспечивает различные функции для управления работой ниже лежащего сетевого уровня.
3. Уровень сервиса (Service Level):
• реализует функции обработки, хранения и распределения информации;
• предоставляет функции вызова приложений и управления ими;
• осуществляет поддержку мультимедиа технологий;
4. Уровень приложений (Application Level) содержит весь спектр предоставляемых ГИИ прикладных услуг.
Следующий уровень детализации описания свойств ГИИ занимают так называемые функциональные (Functional) модели. Такие модели определяют состав функционально-ориентированных систем (элементов Г IN), входящих в сетевую инфраструктуру, и стековую архитектуру функциональных модулей, реализуемых этими системами.
Примерами таких элементов ГИИ могут служить:
• оконечное оборудование пользователей ЕОЕ (End User Equipment), например, информационные приборы IА (Information Appliances);
• сети доступа к ядру сетевой инфраструктуры ГИИ (Access Network);
• сети ядра инфраструктуры ГИИ (Core Network);
• пользовательские (домашние) сети (Customer Premises Network);
• серверы приложений (Application Server);
• серверы брокерских услуг (Brokerage Server) и пр.
Стековые структуры функциональных модулей зависят от типа систем, на которых они реализуются. Так, например, для оконечной системы такой стек состоит из следующих пяти уровней модулей:
1) транспортного (transport), обеспечивающего базовый сервис транспортировки данных;
2) управления транспортом (transport control), реализующего расширенные функции сетевого управления, например управление виртуальными сетями;
3) навигации (navigation), обеспечивающего функциональность, связанную с поиском и перемещением информации в сети по запросам пользователей;
4) форматирования информации, предназначенного для реконфигурации данных при использовании многих форматов представления данных, а также обеспечения вывода информации в терминах элементов конечного пользователя;
5) собственно приложений (application).
Для сетевых элементов инфраструктуры ГИИ стек включает только два модуля самых нижних уровней.
2.1.1. Методология построения сценариев ГИИ
Глобальная информационная инфраструктура представляет собой объединение многих типов технологий, в частности, коммуникационных, хранения и обработки информации. Поэтому при анализе и проектировании конкретных сервисов приходится рассматривать композиции взаимосвязанных функций, систем и технологий.
Понятие сценария вводится прежде всего как графическое представление конфигураций функциональных и сетевых элементов ГИИ, а так же их взаимосвязей. Фактически язык сценариев, применяемый для описания технологий ГИИ и их взаимосвязей, представляет собой некоторый схемотехнический язык.
По существу аппарат сценариев, как и аппарат профилей, предназначен для функциональной стандартизации технологий ГИИ, но обладает большей гибкостью, особенно при условии, когда создание базовых стандартов ГИИ еще не завершено.
Следует подчеркнуть, что сценарии рассматриваются как элементы стандартизации, и одна из задач организаций, отвечающих за стандартизацию ГИИ, состоит в том, чтобы разработать и сопровождать банк стандартных сценариев, описывающих типовые решения по комплексированию технологий ГИИ. При этом язык сценариев рассматривается также как методологическое средство, которое будет способствовать систематизации, классификации и стандартизации аспектов, связанных с ГИИ.
Рассмотрим некоторые понятия и примеры использования языка спецификации сценариев.
Первоначально рассмотрим состав базовых типов элементов языка. Основными из них являются:
• коммутирующий элемент сетевой инфраструктуры ГИИ — сетевой коммутатор (backbone switching network);
• локальная коммутируемая сеть (local switching network);
• сеть локального распространения (local distribution network);
• конечная сеть пути доступа (final distribution or drop network);
• пользовательская (объектовая) сеть (customer premises network);
• информационные приборы (information appliances);
• сети доступа к ядру сетевой инфраструктуры ГИИ (access network);
• сети ядра инфраструктуры ГИИ (core network).
Состав указанных выше элементов ГИИ отражает подход к структурированию сетевой инфраструктуры ГИИ, при котором вводится некоторая типовая структура сетевого доступа. В общем случае при взаимодействии через ГИИ оконечных систем, например двух устройств IА-а и IА-b, путь сетевого доступа будет включать следующие сетевые элементы:
IA-а ↔ premises network ↔ access network ↔ core network ↔ access
network ↔ premises network ↔ IA-b.
В свою очередь каждый из сетевых элементов также может структурироваться. Так, например, структура сети доступа к сетевому ядру ГИИ (access network) в общем случае состоит из следующих сетевых элементов:
• локальная коммутируемая сеть;
• частные сети локального применения, в том числе виртуальные;
• сети однородных групп пользователей.
В данном подходе различаются общие или родовые элементы сценариев, соответствующие общим типам объектов, и их экземпляры, конкретизирующие типы элементов вплоть до указания ссылок на конкретные стандарты, которым эти элементы должны удовлетворять. Этот принцип распространяется на типы интерфейсов, функциональные блоки, а также на сами сценарии.
Язык сценариев и методология разработки сценариев используют следующий набор основных понятий и соответствующих им сокращений:
• интерфейс доступа к сети ANI (Access-Network Interface), который представляет интерфейс между локальной сетью и сетью доступа;
• информационное устройство или прибор — общий термин для терминальных устройств (устройств ввода/вывода), используемых сервисными приложениями IA (Information Appliance). Примерами таких устройств могут служить органайзеры коммуникаторы, компьютеры, телефонные аппараты, телевизионные приемники и т.п.;
• модуль или функция AU (Adaptation Unit), осуществляющая сопряжение конкретного информационного устройства со стандартным интерфейсом пользовательской сети (On-Premise Interface, OPI);
• интерфейс АI (Adaptation Interface,) между адаптером и информационным устройством;
• интерфейс DDI (Drop-Distribution Interface) между сетью локального распространения и конечной сетью, к которой подключается пользовательская сеть;
• любой элемент, включенный в ГИИ (Gll Element, или Element), например, сеть, коммутатор, сервер приложений, информационное устройство и т.п.;
• интерфейс NNI-А (Network-to-Network Interface Туре А) между коммутаторами глобальной сети и местной (локальной) сетью;
• интерфейс NNI-В (Network-to-Network Interface Туре В) между двумя равноправными коммутаторами глобальных сетей;
• интерфейс PAI (Premise-Attachment Interface) между внешней сетью и внутренней сетью пользователя или оборудованием пользователя;
• интерфейс OP I (On-Premise Interface) между пользовательской (объектовой) сетью и информационным устройством;
• набор описателей протоколов — квалификатор (Qualifier). Рассмотрим кратко принципы построения сценариев. Язык сценариев содержит следующие основные графические элементы, с помощью комбинации которых описываются конфигурации технологий ГИ И:
• элементы (сети, информационные устройства), изображаемые в форме эллипса, внутри которого помещается тип изображаемого объекта;
• функциональные модули, изображаемые прямоугольниками, внутри которых помещается название реализуемой функции или тип приложения;
• интерфейсы, изображаемые закрашенным кружком, разделенным чертой — границей взаимодействия элементов, при этом над изображением интерфейса помещается текстовая строка с типом интерфейса, а под кружком интерфейса может следовать квалификатор, с помощью которого специфицируются протоколы, реализующие данный интерфейс;
• связи между взаимодействующими элементами, изображаемые сплошными линиями, в разрыв которых помещаются изображения соответствующих интерфейсов;
• логические связи или ассоциации, на которые также могут накладываться графические символы интерфейсов.
Построенные перечисленными выше средствами сценарии позволяют в наглядной форме отражать сложные конфигурации элементов, интерфейсов и сервисов. В тоже время сценарии, в которых конкретизируются типы компонентов указанием ссылок на стандарты соответствующих им технологий, представляют собой способ комплексирования наборов технологий и сервисов, а также их точной спецификации. Сценарии могут также использоваться в качестве базовых документов в организационных процессах при разработке стандартов и собственно технологий ГИИ.
В данном разделе представлены примеры сценариев, основанных на методологии, приведенной в Рекомендации МС3-Т Y.120, и в первую очередь направленных на обеспечение услуг по передаче речи, данных и видеоинформации.
На рис. 2.1 представлена опорная модель. Основными компонентами опорной модели являются:
• функция обслуживания, например, видеосервер и провайдер услуг видеосвязи при передаче видеоинформации, маршрутизатор IP и местный поставщик Интернет-услуг,
• базовая сеть, например, сеть телесвязи, PSTN, N-ISDN, В-ISDN;
• локальная сеть, например, сеть CATV, ADSL/VDSL, волоконно-оптическая сеть, RITL, спутниковая, и включающая сети доступа, как описано в Рекомендациях У.120;
• сеть в помещениях пользователя (Customer Place Network, CPN), например, устройство доступа, TB, ПК, телефон, беспроводный телефон.
На рисунке введены следующие обозначения:
{Si}, {Sj*} — вид обслуживания;
(Сk), (С1*) — технические средства в базовой сети;
[Х], [У*] — технические средства локальной сети (техника доступа);
Точки и интерфейса:
Asi — между функцией обслуживания и базовой сетью (s — вид обслуживания);
Bsi; — между функцией обслуживания и локальной сетью;
С — между функциями обслуживания;
W — терминальный интерфейс для беспроводного ТФ;
D — терминальный интерфейс для ТФ;
Е — терминальный интерфейс для ТВ;
F — терминальный интерфейс для ПК;
G — между устройствами доступа;
Нx— между базовой сетью и локальной сетью (х — вид технологии доступа);
Jx — между локальной сетью и CPN;
К — между базовыми сетями;
L — между локальными сетями;
Мn— между базовой локальной сетью и сетью управления (n— вид сети).
На рис. 2.2-2.12 показаны семь сценариев, использующие следующие интерфейсы:
A видео - провайдер услуг видеосвязи к сетевому интерфейсу PSTN/ISDN;
В видео - межсетевой интерфейс между спутниковой сетью и кабельной распределительной сетью;
HCATV — межсетевой интерфейс кабельной распределительной сети PSTN/ISDN;
HPSTN=ISDN - межсетевой интерфейс между базовой сетью PSTN/ISDN и локальной сетью;
JCATV — интерфейс кабельной распределительной сети;
JPSTV=ISDN — межсетевой интерфейс между локальной сетью PSTN/ISDN и сетью доступа.
Сценарий 1. Обеспечение услуг по передаче речи/данных/видео-информации по существующей инфраструктуре.
Вопросы, которые описываются в этом сценарии (рис. 2.2), включают в том числе такие: можно ли использовать интерфейс для передачи с номинальной скоростью (BRI), интерфейс для передачи с первичной скоростью (PRI) или систему сигнализации № 7 в точке интерфейса, помеченной как НCATV и последующие импликации для интерфейса в точках JCATV, D и F. Интерфейс HCATV можно реализовать через интерфейс для передачи с номинальной скоростью или интерфейс для передачи с первичной скоростью.
Компоненты:
• функция обслуживания — провайдер услуг по передаче видеоинформации;
• базовая сеть — PSTN или ISDN;
• локальная сеть — кабельная распределительная сеть;
• CPN — терминальные устройства (ТВ, ПК, ТФ), устройства доступа к CATV.
Восходящий поток информации, необходимый для интерактивной передачи видеоинформации, получают от интерфейсов D и F в помещении пользователя (в зависимости от использования ТФ или ПК) либо с помощью интерфейсов:
а) JPSTN=ISDN и НCATV
б) JPSTN=ISDN и Aвидео.
На рис. 2.2 показано обеспечение услуг передачи речи/данных по двухсторонним кабельным сетям с использованием PSTN или ISDN c интерфейсами сетевого управления. При этом восходящий поток информации для интерактивной передачи видеоинформации обеспечивается с помощью двусторонней кабельной распределительной сети от JCATV до распределителя. Кроме того, обычная двусторонняя телефонная передача и передача данных также обеспечиваются с помощью кабельной распределительной сети через интерфейс НCATV к сети телекоммуникаций.
В случае, когда имеются средства широковещания, как на рис. 2.3, с помощью этих средств может обеспечиваться нисходящий информационный поток с восходящим потоком, осуществляемым через кабельную распределительную сеть. Распределитель может обеспечивать коммутацию, и в этом случае, как вариант, возможно также применение системы сигнализации № 7 для управления/сигнализации и транспортирования по соответствующей системе передачи.
Компоненты:
• функция обслуживания — провайдер услуг по передаче видеоинформации;
• базовая сеть — PSTN или ISDN;
• локальная сеть — кабельная, спутниковая;
• требуется локальная сеть для PSTN или ISDN;
• CPN — терминальные устройства (ТВ, ПК, ТФ), устройства доступа к PSTN или ISDN, CATV, SAT.
Данная область подлежит дальнейшему изучению. Основная цель действий по стандартизации состоит как в определении функциональных требований к системе распределения для общего узла доступа ГИИ, так и в определении интерфейса между базовой сетью и распределителем, например путем применения АТМ на основе гибридного волоконно-оптического коаксиального соединения (HFC).
Интерфейсы системы управления сетью в качестве примера показаны на рис. 2.2. Такие интерфейсы могли бы быть использованы и в других сценариях. Обозначения интерфейса Мn и других основываются на терминологии Форума по АТМ.
Интерфейс Мn необходим для управляющих информационных потоков системы эксплуатации и технического обслуживания сети (ОАМ) между распределителем CATV и коммутатором N-ISDN/PS
TN. Интерфейс Мn можно рассматривать как часть интерфейса НCATV. Детали работы интерфейса Мn подлежат дальнейшему изучению.
Сценарий 2. Обеспечение услуг по передаче речи/данных/видео-информации по кабельным сетям с использованием В-ISDN.
На рис. 2.4 рассматривается сценарий обеспечения услуг по передаче речи/данных по односторонним кабельным сетям с использованием B-ISDN с независимыми каналами управления.
Компоненты:
• функция обслуживания: видео-сервер, точка доставки услуг по передаче видеоинформации;
• базовая сеть — N-ISDN, PSTN или В-ISDN;
• локальная сеть — кабельная распределительная сеть;
• требуется локальная сеть для PSTN или N-ISDN;
• CPN — терминальные устройства (ТВ, ПК, ТФ), устройства доступа к N-ISDN, PSTN или CATV.
Интерфейс М2 необходим между CATV и операционной системой (OS) сети CATV. В качестве интерфейса М2 может подойти интерфейс Q3.
Интерфейс М3 требуется между операционной системой OSS сетей N-ISDN/PSTN и CATV. В случае, когда используются сети кабельного телевидения и N-ISDN/PSTN, может применяться интерфейс Q3. Если две сети принадлежат различным операторам, то в качестве интерфейса М3 может применяться интерфейс Х.
Услуги по передаче видеоинформации могут предоставляться в помещении пользователя:
а) от Ввидео через JCATV или
6) от видеосерверов через HCATV к распределителю и затем через JCATV.
Обмен управляющей информацией для видеосерверов может осуществляться:
а) через АN- ISDN=PSTN и Авидео к видеосерверу и/или к распределителю через Н CATV.
6) через JN- ISDN=PSTN к видеосерверу и/или к распределителю через Н CATV
На рис. 2.5 показана конфигурация, подобная представленной на рис. 2.3, за исключением того, что рассматривается В-ISDN.
Компоненты:
• функция обслуживания — видеосервер, маршрутизатор IP;
• базовая сеть — В-ISDN;
• локальная сеть — кабельная распределительная сеть;
• CPN — терминальные устройства (TB, ПК, ТФ), устройства доступа к CATV.
В этом сценарии услуги по передаче видеоинформации могут доставляться в помещение пользователя либо через интерфейс Ввидео, либо через интерфейс Н CATV. Помимо вопросов и проблем, поднятых при рассмотрении рис. 2.3, возникает вопрос, являются ли совместимыми эти две реализации видеоуслуги и не может ли их обеспечить один интерфейс Е. Подобные соображения возникают, если в помещении пользователя предусматривается предоставление услуги видеофона (например, в охранных периметрах).
Сценарий 3. Использование ADSL или VDSL для обеспечения полосы, необходимой для передачи видеоинформации по медным парам.
Метод передачи сигналов с относительно широкой полосой (1,5- 50 МГц) по существующим локальным сетям, использующим медные пары, действует только на сравнительно небольших расстояниях. Стандартизованные асимметричные цифровые абонентские линии (ADSL) имеют скорость передачи в нисходящем потоке (к абоненту) до 8,192 Мбит/с, а в восходящем потоке до 640 кбит/с.
При скорости передачи в нисходящем потоке 2 Мбит/с дальность может доходить до 5 км в зависимости от параметров кабеля. С увеличением скорости передачи дальность уменьшается. Сверхвысокие скорости передачи для цифровой абонентской линии VDSL разрабатываются на скоростях 25 — 50 Мбит/с (нисходящий поток), но это для более коротких расстояний (50 — 500 м). В этом случае используется волоконно-оптическая линия для передачи к кросс-соединению в локальной сети перед преобразованием остальной части соединения на медный провод.
На рис. 2.6 представлен один из вариантов информационных потоков.
Компоненты:
• функция обслуживания — видео-сервер;
• базовая сеть — В-ISDN, N-ISDN;
• местная сеть — ADSL, VDSL;
• CPN — терминальные устройства (ТВ, ПК, ТФ), устройства доступа к ADSL, VDSL.
Услуги по передаче видеоинформации могут быть предоставлены пользователю в помещении:
а) от Ввидео через JADSL
б) от видеосерверов через интерфейсы Ввидео, HVDSL, и HADSL к стойке и затем через JVDSL или
в) от видеосерверов через Авидео и HADSL к стойке и затем через JADSL Обмен управляющей информацией для предоставления услуг по передаче видеоинформации может производиться:
а) через JADSL к видеосерверу через Ввидео,
б) через JVDSL, НVDSL, НADSL и Ввидео к видеосерверу или
в) через JVDSL, HVDSL, и Авидео к видеосерверу.
Сценарий 4. Сценарий доступа с использованием волоконно-оптической линии.
На рис. 2.7 показаны информационные потоки при использовании волоконно-оптической линии.
Компоненты:
• функция обслуживания — видеосервер, маршрутизатор IP;
• базовая сеть — В-ISDN;
• локальная сеть — KТТН, FTTC, FTTB;
• CPN — терминальные устройства (ТВ, ПК, ТФ), устройства доступа к KТТН, FTTC, FTTB.
Услуги по предоставлению видеоинформации могут доводиться до помещения пользователя:
a) с Авидео через НFTTH и JFTTH или
б) с Авидео через НFTTC и JFTTC.
Обмен управляющей информацией для предоставления услуг по передаче видеоинформации может осуществляться:
а) через JFTTH и НFTTH Авидео к видеосерверу;
б) через JFTTC и НFTTC и Авидео к видеосерверу.
Сценарий 5. Использование радиосвязи в локальной линии. Передача речи/данных для пользователя осуществляется с использованием средств доступа оператора локальной сети, показанных на рис. 2.8. Эти средства могут быть как беспроводными, так и проводными линиями (в последнем случае целесообразно, чтобы пользователь имел телефонный терминал, если домашнее беспроводное оборудование, например бесшнуровое, подсоединено к проводной линии доступа).
Компоненты:
• функция обслуживания — услуги по передаче видеоинфомации;
• базовая сеть — N-ISDN;
• локальная сеть — кабельная, распределительная сеть, беспроводная (радио)сеть;
• необходима локальная сеть для N-ISDN;
• CPN: терминальные устройства (TB, ПК, ТФ беспроводный), устройства доступа к CATV, N-ISDN.
Услуги по передаче видеоинформации обеспечиваются с помощью стационарной, развернутой в помещениях кабельной сети (см. опорную точку CATV) Например, на рис. 2.7 конечный пользователь может взаимодействовать с распределителем (т.е. выбрать конкретный фильм при услугах «видео по запросу»), посылая соответствующие управляющие данные через опорную точку N-ISDN. Коммутатор общего пользования интерпретирует эти команды, постоянно делает подсказки пользователю и выдает команды распределителю через опорную точку HCATV. Преимущество такого подхода состоит в повторном использовании существующей инфраструктуры (т.е. возможностей на уровне управления и передачи по проводам и в беспроводном режиме).
На рис. 2.9 показана конфигурация локальной и базовой сетей при использовании линий радиосвязи. Как показано на рисунке, услуги по передаче речи/данных и видеоинформации могут обеспечиваться с помощью местной линии связи, которая эффективно связана с входящей подвижной системой связи IMT-2000 (Международной подвижной системой связи) и стационарной беспроводной местной линией связи (WLL) как в сельских, так и в городских районах.
Компоненты:
• функция обслуживания — передача речи/данных видеоинформации;
• базовая сеть — N-ISDN, В-ISDN;
• локальная сеть — беспроводная (радио)сеть;
• CPN — терминальные устройства (ТВ, ПК, беспроводный ТФ), устройства доступа к WLL.
Услуги по передаче видеоинформации могут доставляться в помещение пользователя от Ввидео к управляющему кластеру и затем через JWIRELESS.
Услуги по предоставлению видеоинформации могут доводиться до помещения пользователя:
а) с Авидео через JFTTH и НFTTH или
б) с Авидео через JFTTC и НFTTC
Обмен управляющей информацией для предоставления услуг по передаче видеоинформации может осуществляться:
а) через JFTTH и НFTTH и Авидео к видеосерверу;
6) через JFTTC и НFTTC и Авидео к видеосерверу.
Сценарий 6. Доступ с использованием спутников. В этом сценарии описываются услуги В-ISDN, Интернета и подвижной связи, которые поддерживаются сетями и трактами спутниковой связи, с помощью которых они могут доводиться до помещения пользователя
(рис. 2.10). Кроме того, услуги по передаче видеоинформации и широковещательных программ через спутник описываются в сценарии 1.
Компоненты:
• базовая сеть — В-ISDN или существующая И-ISDN;
• локальная сеть — SAT, шлюз (В-ISDN, Интернет, мобильная связь);
• необходимая локальная сеть для В-ISDN;
• CPN — терминальные устройства (ТВ, ПК, ТФ, беспроводный ТФ), устройства доступа к SAT, В-ISDN.
В-ISDN. Сети спутниковой связи, способные поддерживать В-ISDN, могут предоставить полное обслуживание в асинхронном режиме передачи либо непосредственно наземной станцией в помещении пользователя (устройство доступа), либо через шлюз наземной станции, который не входит в оборудование пользователя. Одна и та же спутниковая система может передавать трафик В-ISDN к и от наземной сети передачи через такой шлюз. Эти тракты представлены рядом опорных точек L, J, НGATEWAYи JGATEWAY. В зависимости от характеристик сети спутниковой связи основные интерфейсы могут находиться в точках НGATEWAY JGATEWAY и, возможно, С. Эти интерфейсы поддерживают параметры качества обслуживания в режиме АТМ от одного конца до
другого между спутниковыми и наземными сетями передачи или между сетью спутниковой связи и сетью в помещениях пользователя (CPN).
Интернет. Если используется магистральная сеть спутниковой связи Интернет, то провайдер услуг Интернета использует сеть спутниковой связи для доставки трафика Интернета либо непосредственно в помещение пользователя, либо к совместно используемому шлюзу. Эта услуга представляется опорными точками L, HGATEWAY JGATEWAY. Поскольку поток ТСР/IP и протоколы управления перегрузкой могут работать относительно плохо на линиях с большой задержкой, то основные интерфейсы могут находиться в опорных точках L, возможно, для обеспечения оптимального межсетевого взаимодействия TCP/IP между трактами сетей спутниковой и наземной связи.
Услуги спутниковой связи для подвижных пользователей. Подвижные системы спутниковой связи обеспечивают передачу речи, факсимиле и данных с низкой скоростью для пользователя. Несколько сервисных трактов показано опорными точками R,S,L, НGATEWAY JGATEWAY. В этом случае трафик к и от аппаратуры подвижного пользователя поступает в сеть спутниковой связи, обслуживающей подвижных абонентов (R, S). Оттуда он может доставляться в помещения пользователей по нескольким возможным трактам (например, через JSAT или L-HGATEWAY — JB-ISDN). Методы сжатия речи, обычно применяемые в подвижной связи, могут потребовать использования основных интерфейсов между подвижными и стационарными терминалами для поддержания необходимого качества обслуживания (рис. 1.6). Возможными опорными точками для этого типа интерфейса являются точки G, D, JGATEWAY, и HGATEWAY.
Сценарий 7. Пример доступа к Интернету. Интернет требует отдельных двусторонних и предпочтительно высокоскоростных соединений. На рис. 2.11 показан быстрый доступ к Интернету (случай 1), а на рис. 2.12 — межсетевое взаимодействие Интернета и сети АТМ с высокой скоростью передачи, являющейся сетью общего пользования (случай 2).
Случай 2. Широкополосный трафик данных от пункта (точки), где имеется Интернет, проходит через соединения с сетью ATM с высокой скоростью передачи или через соединения с ретрансляцией кадров к оконечному устройству и передается в жилой дом или рабочие помещения с помощью соединения асимметричной цифровой абонентской линии (ADSL). Аналоговый телефонный трафик с коммутатора (АТС) местной сети объединяется и разделяется на обоих концах линии ADSL.
Компоненты:
• функция обслуживания — видео по требованию, маршрутизатор РОР/IP;
• базовая сеть — N-ISDN, POTS, АТМ, Frame Relay;
• локальная сеть — ADSL;
• CPN — терминальные устройства (TB, ПК, ТФ), устройства доступа к ADSL.
Случай 2. АТМ — это первое средство по обеспечению ширины полосы частот и качества обслуживания Интернета. Показано межсетевое взаимодействие Интернета и сети АТМ, используемой в качестве сети общего пользования.
Компоненты:
• функция обслуживания — узел обслуживания, маршрутизатор РОР/IP;
• базовая сеть — опорная сеть АТМ, Интернет;
• локальная сеть — LAN, PON, РВХ, PSTN/IADN, HFC;
• CPN — терминальные устройства (ТВ, ПК, ТФ), устройства доступа к сетям.
Речь, видеоинформация и/или данные от жилых или рабочих помещений передаются в пункт, где имеется Интернет, к маршрутизатору, который соединяется через интерфейс АИнтернет с сетью АТМ. Прежде, чем информация может передаваться дальше по сети АТМ, должно быть установлено виртуальное соединение между оконечными устройствами АТМ. Функция поддержки, таким образом, возлагается на то, что в сценарии называют узлом обслуживания, осуществляющим, например, функции сервера маршрутов. Узел обслуживания может так же обеспечивать различные функции, например, разрешение адресов, конфигурацию и координацию, обработку широковещательных передач, групповой адресации и потерянных пакетов.
Краткий обзор сценариев приведен в табл. 2.1. Важное место среди документов по ГИИ отводится разработке проспекта, или атласа технологий ГИИ,
называемого Gll Roadmap, или Gll Standards Roadmap, который рассматривается как руководство по разработке и развитию стандартов ГИИ. Он представляет собой стратегический документ, определяющий принципиальные свойства технологий ГИИ, состав основных сервисов и приложений (см. рис. 1.5), а также определяющий организационную инфраструктуру стандартизации технологий ГИИ.
Рассмотрим основные положения данного документа.
Во-первых, в Roadmap определяется состав основополагающих свойств (attributes), которым должны удовлетворять элементы ГИИ (сервисы, приложения, сетевые технологии — см. рис. 2.1, 2.2). Данные свойства должны рассматриваться в качестве базовых требований при разработке стандартов ГИИ. В их число входят следующие свойства:
• доступность (availability) — мера возможности использования сервисов или ресурсов ГИИ;
• поддержка национальных и местных особенностей (диалектов) в элементах культуры (cultural elements), имеется в виду использование национальных алфавитов и соответствующих им шрифтов, локальных правил представления адресов и различных кодов (дат, телефонных номеров, валюты, наименований стран и пр.);
• интероперабельность (interoperability) — способность систем или приложений обмениваться информацией и совместно ее использовать;
• управляемость (manageability) — возможность для организаций и пользователей контролировать распространение и использование их ресурсов;
• минимальность требований (minimalism), необходимых для функционирования;
• мобильность (mobility) — возможность доступа к ресурсам в различных местоположениях пользователя, в том числе при его перемещении, а также способность инфраструктуры ГИИ идентифицировать и определять местоположение источника запросов;
• непрерывность обслуживания в пространстве и во времени (nomadicity);
производительность (performance), включая такие характеристики, как, например, время ответа, пропускная способность, скорость обработки транзакций, скорость регенерации изображений и пр.;
• переносимость (portability) — простота переноса программного обеспечения и данных с одной системы на другую;
• качественность (quality) — обеспечение уровня качества, который ожидает получить получатель сервиса;
• надежность (reliability) — вероятность того, что продукт или система будут выполнять должным образом свои функции за определенный период времени;
• масштабируемость (scalability) — свойство продуктов, сервисов, систем эффективно выполнять свои функции при широком диапазоне параметров, определяющих технические и ресурсные характеристики нижележащей платформы и/или поддерживающей среды (примерами таких характеристик могут служить число процессоров, число узлов сети, максимальное число обслуживаемых пользователей, количество обрабатываемых транзакций);
• безопасность (security) — защита ресурсов (аппаратных, программных, информационных) от случайных или преднамеренных действий, вызывающих несанкционированный доступ к ресурсам и нарушение конфиденциальности их использования, модификацию и разрушение ресурсов, а также раскрытие информации;
• простота использования (usability) продуктов, сервисов, приложений ГИИ.
Ядром рассматриваемого документа служит базовая модель классификации стандартов ГИИ, которая включает следующие уровни функций:
• области приложений (Application areas) — верхний уровень;
• сервисы ГИИ (Gll Services);
• средства реализации сервисов. Для более полной классификации элементов ГИИ и их увязки с элементами организационной инфраструктуры данная модель развивается по следующим трем направлениям (размерностям):
1) фундаментальные строительные блоки (Fundamental Building Blocks, FBB), которые представляют унифицированные средства, позволяющие ускорить разработку приложений и сервисов, а также повысить их надежность;
2) общие классы сервисов (Generalized Service Categories), используемые для поддержки приложений и объединяющие некоторые наборы фундаментальных строительных блоков в функционально специализированные сервисы или службы;
3) организации-разработчики стандартов (Standard Development Organizations, SDO), т.е. организации или их структурные подразделения, ответственные за разработку стандартов средств, фундаментальных сервисов, производных сервисов и приложений.