Под управлением в СИО будем понимать процесс приведения и поддержания сети в состоянии, в котором ее функционирование оптимально в смысле выбранного критерия и с учетом соответствующих ограничений, путем выбора управляющих воздействий из множества возможных. Система управления СИО представляет собой совокупность аппаратно-программных средств, предназначенных для установления соединений, контроля над ними, для приема, накопления, передачи и переработки информации. Под структурой системы управления СИО понимается совокупность ее отдельных подсистем с их связями, рассматриваемая в процессе взаимодействия с объектом управления.
Система управления сетью должна обеспечить, с одной стороны, развитие и поддержание в рабочем состоянии как СИО в целом, так и ее отдельных составляющих, для того, чтобы сеть могла выполнять свои функции; а с другой стороны, — распределение и доставку отдельных СПИн по адресам с соблюдением различных требований к этой доставке. В СИО, как и в ИВС, можно выделить четыре основных уровня управления:
Поддержание в рабочем (исправном) состоянии отдельных аппаратно-программных средств, когда объектом служат средства, реализующие сеть, а целью управления является обеспечение различными способами (введением избыточности, дублированием, резервированием, тестированием и т. д.) заданных показателей надежности СИО.
Управление доставкой СПИн по адресу, когда объектами управления служат коммутационные системы УК и основной целью управления является выбор пути в коммутационной системе, создание тракта передачи в соответствии с адресом и удовлетворение дополнительных требований (по приоритету, времени доставки, достоверности передачи и т. п.), т.е. на этом уровне осуществляется управление коммутацией. В УК с программным управлением, применяемых в СИО, стала возможной реализация адаптивных алгоритмов, способных реагировать на изменяющиеся параметры входных и выходных потоков, оценивать состояние коммутационной системы УК.
Управление распределением КСв и регулирование (ограничение) интенсивностей потоков СПИн, когда объектами управления являются системы кроссирования, а основной целью – распределение и перераспределение каналов между вторичными сетями, создание пучков прямых каналов и выработка алгоритмов выбора путей для обеспечения удовлетворения требований доставки СПИн при изменениях в сети или в интенсивностях потоков; по существу на этом уровне осуществляется управление передаваемой информацией, включающее в себя управление интенсивностью потоков (ограничение интенсивности) и маршрутизацией потоков.
Управление сетью в целом как технико-экономической системой, включая задачи административного управления, задачи экспериментальных исследований и сетеметрии и т. д., которые, учитывая сложность СИО как объекта, управления, должны быть автоматизированы, т. е. должны быть реализованы автоматизированные системы управления связью и сетью.
Так как СИО являются интегральными сетями, функции, для выполнения которых они предназначены, вобрали в себя функции однородных сетей, таких, как СПД, ИВС, телефонная сеть и т. д. Кроме того, по мере развития интегральных сетей встает задача обеспечения их взаимодействия с существующими и создаваемыми вычислительными сетями, поэтому управление процессом обмена информацией в СИО целесообразно строить на основе концепций и стандартов, принятых для существующих в настоящее время сетей. Общепринятой моделью вычислительной сети является ЭМВОС.
Под управлением процессом обмена информацией в СИО будем понимать задачу выбора оптимальных по отношению к некоторому критерию методов маршрутизации и ограничения интенсивности потоков в сети с заданной топологической структурой при соответствующих ограничениях.
Управление процессом обмена информацией в СИО тесно связано с используемыми в сети методами (режимами) коммутации, поэтому рассмотрим существующие в настоящее время методы коммутации и возможности их применения в СИО.
Выше указывалось, что в существующих ИВС к настоящему времени получили распространение в основном два метода коммутации: коммутация каналов и коммутация сообщений (пакетов). Метод КП применяется в двух разновидностях: коммутация датаграмм (ДГ), при которой каждый пакет СПИн снабжается адресом получателя и может при прохождении через сеть иметь маршрут, отличный от маршрута других пакетов того же сообщения, и коммутация виртуальных каналов (ВК), при которой все пакеты одного СПИн проходят одним и тем же путем, определяемым в фазе установления виртуального канала. Наибольшее распространение за последние годы в ИВС получил метод КП, к достоинствам которого можно отнести возможность эффективного использования пропускной способности КСв при передаче относительно коротких СПИн; возможность обеспечения малого времени задержки СПИн без закрепления для взаимодействующих абонентов пропускной способности КСв; гибкость и высокую надежность, связанную с возможностью использования обходных маршрутов при выходе из строя отдельных участков или узлов сети; увеличение скрытности передачи вследствие того, что отдельные части СПИн могут передаваться по различным маршрутам и через промежуточные узлы не проходят полные сообщения (при использовании метода ДГ).
Вместе с тем очевидны недостатки, из-за которых метод КП не может служить единственной основой для построения базовой сети СИО. К этим недостаткам, в частности, относятся следующие:
в определенных условиях работы сети (при большом трафике) времена доставки СПИн могут быть слишком большими и не удовлетворять требованиям пользователей к качеству передачи;
метод не обеспечивает прозрачности по времени при передаче информации, т. е. среднеквадратическое отклонение времени доставки СПИн может быть не нулевым, и даже, в случае использования метода ДГ, отдельные пакеты СПИн могут прибывать в УК-получатель с нарушением их последовательности;
в определенных условиях метод КП уступает методу КК по показателю использования пропускной способности КСв, т.е. в конечном счете, с экономической точки зрения.
Стремление преодолеть недостатки «чистых» методов коммутации вызвало появление большого числа методов гибридной коммутации, при которых полоса КСв делится между режимами КК и КП, причем наиболее перспективной, с точки зрения использования КСв и экономической эффективности, представляется адаптивная коммутация, при которой распределение пропускной способности КСв происходит динамически в зависимости от состояния сети в данный момент. Исследования показали, что использование гибридных и адаптивных принципов коммутации позволяет достичь высокой эффективности функционирования СИО при обеспечении требуемого качества доставки информации пользователям.
С точки зрения реализации в конкретных ИВС, наибольшее применение нашел метод КП как с коммутацией датаграмм (например, ARPA, EIN, CYCLADES и др.), так и с коммутацией виртуальных каналов (например, TYMNET, DADAPAC и др.), хотя в ряде сетей применяется и коммутация каналов (например, EDS). В последние годы наблюдается постепенный переход к сетям с ГК и АК.
В СИО, ввиду большого разнообразия передаваемых видов информации со специфическими требованиями к качеству передачи каждого из них, применение гибридных и адаптивных методов коммутации становится необходимостью. По этой причине, а также учитывая перспективы развития существующих ИВС, в дальнейшем будем считать, что в интегральной сети реализована ГК или АК.
Управление процессом обмена информацией в СИО характеризуется рядом особенностей.
Сеть, по которой передается служебная информация об объекте управления, обладает теми же характеристиками, что и СИО, в которой осуществляется обмен пользовательской информацией, так как в общем случае они совпадают.
Элементы системы управления территориально удалены друг от друга. Это приводит к тому, что служебная информация о состоянии объекта управления всегда запаздывает и отражает прошлое состояние процесса обмена информацией, т.е. решения по управлению процессом обмена информацией всегда принимаются на основе информации о прошлом состоянии этого процесса.
Пропускная способность СИО, под которой будем понимать количество информации (бит/с), которое можно одновременно передавать между всеми УК за единицу времени, может быть меньше производительности источников информации, генерирующих СПИн.
Условия работы СИО изменяются, т. е. имеют место случайные изменения интенсивностей и направлений, входящих в сеть потоков СПИн; случайные воздействия ошибок в КСв на передаваемую цифровую информацию; случайные изменения топологической структуры сети вследствие выхода из строя УК или КСв (полностью или частично) и их последующего восстановления; эволюционные изменения топологической структуры СИО, т, е. добавление новых УК, новых КСв, удаление УК или КСв и т. д.
По признаку централизации управления различают следующие методы выбора маршрутов:
1) метод централизованной маршрутизации, когда в сети существует один централизованный управляющий узел, который анализирует состояние сети и передает управляющие воздействия всем УК (некоторые методы централизованной маршрутизации, например, так называемая «дельта-машрутизация», оставляют УК некоторую свободу в выборе маршрутов, когда окончательное решение принимается в УК);
2) метод децентрализованной маршрутизации, при котором решения по выбору маршрутов принимаются в каждом УК независимо;
3) метод зоновой маршрутизации, при котором вся территория, охватываемая сетью, разбивается на зоны и внутри каждой зоны и между зонами может использоваться свой метод адаптивного управления.
