Анализ параметров вводно-выводных устройств локальных сетей передачи данных

Обеспечение более полного удовлетворения потребности народного хозяйства и населения страны в услугах связи, повышения их качества на основе внедрения в отрасль связи достижений научно-технического прогресса являются одним из основных направлений экономического и социального развития СССР на I98I-I985 гг. и на период до 1990 года /27,54 /.

В настоящее время в развитии систем связи наметились следующие тенденции: интенсивное использование оптических методов обработки, хранения, воспроизведения и передачи данныхбыстрое расширение сферы применения программного обеспечениясовершенствование человеко-машинного интерфейсаопережающие темпы роста локальных сетей в иерархии сетей.

ЭВМ.

В то же время опережающие темпы роста локальных сетей обусловлены, в основном, двумя причинами: во-первых, большая часть (до 80%) вновь создаваемой информации используется лишь внутри того объекта, где она была произведенаво-вторых, объем информации, циркулирующий в локальных сетях, по крайней мере на порядок превышает объем информации, передаваемой через транспортную систему сети. Это привело к тому, что основным становится процесс обработки информации непосредственно у источника данных, вместо того, чтобы «перекачивать данные» по каналам связи и делить программно-аппаратные ресурсы большой ЭШ / 13,22,59,60/.

Система связи является сложным объектом, в котором при передаче информации от одного оператора к другому протекают разнообразные процессы. Это относится и к локальным сетям оптической связи с коммутацией пакетов, исследование которых производится в данной работе. Для анализа и синтеза сложных систем есть только один путь — расчленение их на отдельные элементы и исследование множества структур их взаимодействия. Эти проблемы отражены в новом научном направлении, получившим название архитектуры системы / 60,73 /. Следует отметить, что если для сетей ЭВИ это ннаправление в настоящее время интенсивно развивается и обсуждается, то для сетей связи оно находится на его начальных этапах и еще практически не сформировано. Это в большей степени относится к верхним уровням, в соответствии с терминологией Международной организации стандартов /85,86 /.

Основным отличием архитектуры сетей связи на верхних уровнях от сетей ЭШ /1,15,26 / можно считать наличие оператора с комплексом аппаратуры, обеспечивающего прикладные процессы. вместо уровня прикладных программ сети ЭШ. Что касается представительного и сеансового уровней, то они также имеют место в архитектуре сетей связи, но их функции зависят от вида передаваемых сообщений: речи, факсимильных, телевизионных, телеграфных и других видов.

В данной работе производится исследование вводно-выводных устройств верхних уровней локальных сетей оптической связи, предназначенных для передачи телеграфных сообщений и данных.

Локальный характер сети связи определяет, совместно с использованием в ней волоконно-оптических линий связи (В0ЛС), высокую пропускную способность и позволяет упростить структуру протоколов транспортной системы. Следует ожидать, и это показано в работе, что доля, например, задержки в транспортной системе исследуемых сетей сравнительно невысока по сравнению с временем пребывания сообщения в сети в целом, учитывая ее верхние уровни. В связи с этим возникают задачи по разработке эффективных протоколов верхних уровней. В настоящее время отсутствуют стандарты, определяющие представительный и сеансовый уровни сетей ЭВМ и связи. Этот факт определяет актуальность проблемы повышения эффективности сетей связи, в частности, на ее верхних уровнях, разрешению которой посвящена данная работа.

Как известно /19,69,72/, транспортная система современных сетей связи оценивается группой критериев, основными из которых являются: достоверность передачи и вероятностно-временные характеристики — среднее время пребывания сообщения (задержка) в системе и др. В данной работе для оценки эффективности построения верхних уровней сетей связи вводятся не только вышеуказанные критерии, но и критерии по качеству выводимой оператору документальной информации. Это позволяет оценивать не только вероятностно-временные характеристики верхних уровней, но и сравнивать процессы, обеспечивающие вывод данных на документ.

На представительном уровне сети связи вводимая оператором информация представляется в виде, необходимом для передачи ее в сеансе связи. При этом выполняются функции отображения, редактирования сообщений, преобразование форматов данных (сборка пакетов), команд, сжатия и расширения информации, буферизация данных и др. Работу представительного уровня характеризуют четыре последовательные фазы: в фазе инициализации выполняются процедуры, связанные с подготовкой к сеансу связи, в фазе управления отображением происходит выбор формы представления данных. В фазе передачи данных представительный уровень в выбранной форме представляет данные и команды на осуществление документирования. Фаза окончания имеет место после передачи и приема всей информации операторами.

Сеансовый уровень сети связи осуществляет установление сеанса для передачи и приема информации, представленной верхним (представительным) уровнем, прекращение сеанса, определение границ между передаваемыми массивами информации, диалоговое управление упорядоченным обменом. Последняя из указанных функций сеансового уровня имеет существенное значение для сети с коммутацией пакетов. В работе этому вопросу уделено особое внимание. Как известно /39 / в сетях с коммутацией каналов реализация диалога не встречает затруднений, так как передача в них ведется в реальном масштабе времени. В рассматриваемых сетях связи диалог ведется в условиях полного переприема блоков информации в портах транспортного уровня сети при формировании пакетов. Как будет показано ниже для рассматриваемых локальных сетей оптической связи указанная задача получает свое положительное решение.

Как показывает опыт разработки сетей ЭВМ /6,69,7/, структуры и функции их верхних уровней определялись, в основном, интуицией разработчиков.

Отдельные функции верхних уровней сетей связи рассматриваются в научной литературе. В /78, 79 / излагаются вопросы, связанные с редактированием текста, а в /10,11,21 / изучаются действия оператора. В /?4,37,64,90/ приводятся результаты исследований в области отображения информации и ее документирования.

При этом указанные выше исследования применительно к сетям связи носят частичный характер, отсутствуют модели верхних уровней, а также критерии для их сравнения, нет оценок вероятностно-временных характеристик пребывания сообщений в верхних уровнях сетей связи. Недостаточно изучены вопросы документирования информации применительно к терминалам сетей связи с коммутацией пакетов.

В связи с этим в диссертационной работе поставлены и решены следующие основные задачи: организация структуры верхних уровней сети связи с коммутацией пакетовразработка протоколов редактирования сообщений и их математических моделейопределение вероятностно-временных характеристик процесса сборки пакетовразработка моделей интерфейса транспортной сети и верхних уровней при выводе и документировании информациианализ модели диалога сеансового уровнявыбор критериев для оценки верхних уровнейисследование электростатического процесса вывода данных на документразработка практических рекомендаций по проектированию телеграфных видеотерминалов.

Решение указанных задач приведено в последующих разделах диссертации.

Во втором разделе рассматриваются особенности архитектуры локальных кольцевых сетей оптической связи и предлагается физическая структура их верхних уровней и критерии для их оценки.

В третьем разделе в соответствии с функциями верхних уровней определяются вероятностно-временные характеристики математических моделей протоколов ввода информации, редактирования данных, орга.

— 9 низации сеанса связи и сборки-разборки пакетов.

В четвертом разделе, исходя из введенных критериев по качеству документирования и скорости вывода, рассматриваются математические модели процессов электростатического способа вывода информации и протоколов документирования.

Обосновывается переход от двухкомпонентного процесса визуализации потенциального рельефа к однокомпонентному и рассматриваются процессы взаимодействия компонентов проявляющего комплекса сухих способов визуализации.

ВЫВОДЫ.

По полученным характеристикам системы выЕода сообщений, определяющим ее поведение в переходных режимах, можно сделать следующие выводы.

1. В локальных сетях на основе волоконно-оптических систем с коммутацией пакетов для обеспечения нормального функционирования верхних уровней, использующих для выьода данных низкоскоростные аппаратные средства ударной и безударной печати, необходим буферный накопитель.

2. Разработанные математические модели показывают, что улучшение динамических характеристик вывода данных на печать на представительном уровне возможно как за счет увеличения емкости буферного накопителя, так и за счет увеличения скорости вывода данных на печать.

3. Требуемая емкость буферного накопителя возрастает с увеличением интенсивности входящего потока данных и с увеличением количества абонентских станций сети.

4. При использовании низкоскоростных устройств вывода данных буферный накопитель необходимо размещать на верхних уровнях сети, в то время как при использовании высокоскоростных устройств вывода данных на печать можно использовать буферный накопитель транспортной системы сети.

5. Разработанные методики расчета вероятно-временных характеристик процесса вывода позволяют производить инженерные расчеты параметров буферного накопителя, учитывая как особенности физических процессов печати, так и конструктивные особенности органов печати.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В соответствии с поставленными задачами в диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. Определены физическая и логическая структуры верхних уровней локальных соей оптической связи с коммутацией пакетов.

2. На основе международных стандартов семиуровневой архитектуры сети определены задачи, выполняемые верхними уровнями локальных сетей передачи данных с коммутацией пакетов.

3. В соответствии с выполняемыми процессам верхних уровней локальной сети определены требования к способу вывода данных на документ, представляемого человеку-оператору (абоненту) .

4. В качестве критериев для оценки верхних уровней выбраны их вероятностно-временные характеристики, в частности, среднее время пребывания сообщения (задержка) на данном уровне.

5. Разработана математичеекая модель сборки пакетов данных на представительном уровне сети, определены ее вероятностно-временные характеристики.

6. Предложена структурная схема сетевого телеграфного видеотерминала, предназначенного для работы в локальной оптической сети с коммутацией пакетов.

7. Показано, что среднее время пребывания сообщения на верхних уровнях сети в несколько раз превосходит время задержки сообщения в транспортной системе исследуемого класса сетей.

8. Разработаны математические модели протоколов редактирования сообщений и определены их вероятностно-временные характеристики.

9. Предложена методика инженерного расчета емкости накопителей при буферизации данных.

10. На основе полумарковских процессов с учетом особенностей процесса вывода разработана математическая модель документирования информации.

IX. Разработаны математические модели процессов формирования потенциального рельефа воспроизводимых данных в режиме газового разряда и в режиме автоэлектронной эмиссии. Экспериментально доказана эффективность вывода данных на документ в режиме формирования потенциального рельефа автоэлектроннои эмиссии.

12. Разработана и исследована математическая модель устойчивости проявляющего комплекса сухих способов визуализации потециального рельефа.

13. Предложены способы и устройства отображения информации на оконечный носитель, защищенные авторскими свидетельствами.

14. Разработаны и исследованы математические модели двух-компонентного и однокомпонентного проявляющего комплексов, применяемых в практике вывода данных на документ.

15. Показано, что однокомпонентное проявление потенциального рельефа воспроизводимых данных уменьшает время задержки документа на верхних уровнях.

16. Устройство проявления при оптическом отображении информации внедрено в высокоскоростном фотонаборном комплексе, разработанном объединением «Ленполиграфмаш» .

17. Разработана математическая модель диалогового режима обмена информацией сеансового уровня и исследованы ее вероятностно-временные характ еристики.