Модель взаимодействия открытых систем

В третьей главе (параграф 3.6.3) мы говорили о технологической совместимости сетей. Модель взаимодействия открытых систем [13, 14] связана с формализацией ряда процессов технологической совместимости сетей, включая оборудование, терминалы, программное обеспечение. Эта модель предусматривает выделение семи уровней, каждый из которых выполняет заранее определенные функции. Выполняемые функции не зависят от принципов построения сети и реализации оборудования. Они универсальны. Более того, модель OSI можно успешно использовать для анализа перспективных сетей связи, принципы построения которых только формируются.

В некоторых случаях удобно пользоваться моделями, которые содержат меньшее число уровней. Обычно авторами таких моделей заимствуется методологический подход, предложенный в свое время специалистами ISO и МСЭ.

Для описания модели взаимодействия открытых систем обычно используют три термина: процесс, протокол и интерфейс. Под процессом обычно понимают совокупность операций, необходимых для обмена информацией. Например, можно использовать модель OSI для анализа процессов обмена сигнальными сообщениями по ОКС и соединений в ТФОП. Протоколом называют набор правил, которые определяют алгоритм обмена сообщениями между одноименными уровнями модели OSI. Формат сообщений, как правило, стандартизуется. Интерфейс определяет основные параметры сопряжения между смежными уровнями. В эти параметры входит также перечень услуг, предоставляемых смежному уровню.

На рисунке 4.5 показана семиуровневая модель OSI для двух процессов – "A" и "B". В правой части рисунка для каждого уровня указано его название на английском языке. Сначала мы рассмотрим эту модель безотносительно к типу процессов. Затем попробуем привести примеры протоколов и интерфейсов для процесса установления соединения между двумя цифровыми коммутационными станциями ТФОП.

Семиуровневая модель OSI

Рисунок 4.5

На физическом уровне осуществляется обмен сигналами через среду передачи. Для цифровой техники речь идет о передаче битов и байтов с заданными показателями. Среди этих показателей можно выделить электрические (амплитудно-частотная характеристика линии связи, ее входное сопротивление, отношение сигнал/шум), функциональные (скорость передачи, тип линейного кода) и механические (вид разъема, назначение его контактов).

Канальный уровень некоторые специалисты называют уровнем звена передачи данных. Этот вариант перевода подчеркивает тот факт, что процесс передачи на втором уровне – в общем случае – является дуплексным. Основные задачи канального уровня заключаются в исправлении ошибок и в сопряжении сегментов сети, построенных на базе различных технологий. Некоторые технологии не предусматривают исправление ошибок на канальном уровне (в частности, Frame Relay). Тогда соответствующие функции на втором уровне не используются.

Сетевой уровень выполняет функции коммутации (включая маршрутизацию) и адресации. Он отвечает за доставку информации через телекоммуникационную сеть. При этом, на канальном и физическом уровнях допускается использование различных видов оборудования. Следует отметить, что слова "сетевой" и "транспортный" применительно к уровням модели OSI имеют несколько иной смысл, чем эти же прилагательные в двух предыдущих главах монографии. Соответствующие различия иллюстрирует рисунок 4.6, на котором показан процесс обмена данными между двумя терминалами через две коммутационные станции [15].

Обмен данными между двумя терминалами через две коммутационные станции

Рисунок 4.6

Физический, канальный и сетевой уровни реализуются в оконечном и в транзитном оборудовании. Таким образом, сетевой уровень может считаться последним среди тех, которые применяются во всех технических средствах, участвующих в обслуживании трафика. Три нижних уровня иногда называют связными в отличие от четырех верхних, именуемых сквозными.

Слово сквозной – перевод с английского языка термина "end-to-end". Такое название четыре верхних уровня получили из-за того, что они реализуются только в оконечном оборудовании.

Транспортный уровень обеспечивает минимизацию потерь и искажений сообщений. В некоторых случаях аналогичные функции выполняются на других уровнях. Модель OSI рассчитана на пять классов обслуживания, поддерживаемых транспортным уровнем. При выборе класса обслуживания учитываются многие факторы, среди которых следует выделить: требования к достоверности и срочности передаваемой информации, а также характеристики качества функционирования нижних уровней модели OSI.

Управление диалогом осуществляется на сеансовом уровне. Этот уровень отвечает за установление и разъединение соединений. Он также выполняет функции мониторинга основных характеристик установленного соединения в течение сеанса связи. Далеко не все приложения используют услуги, предоставляемые сеансовым уровнем.

Уровень представления выполняет преобразования сообщений, которые не должны менять передаваемую информацию. К таким преобразованиям относятся синтаксические изменения в данных, их шифрование и им подобные. Процедуры этих преобразований должны быть согласованы между оконечным оборудованием.

Прикладной уровень размещается ближе всего к пользователю, обеспечивая ему поддержку процессов, лежащих за пределами модели OSI. Примерами таких прикладных процессов могут служить программы по обработке тестов, таблиц, банковских счетов. Прикладной уровень идентифицирует и устанавливает доступность предполагаемых партнеров для связи, синхронизирует совместно работающие прикладные программы, а также устанавливает соглашение по процедурам исправления ошибок и управления целостностью передаваемой информации. Прикладной уровень также определяет достаточность ресурсов для сеанса связи.

Модель OSI была разработана специалистами по обмену данными. Тем не менее, она приемлема и для других видов связи. В частности, семиуровневая модель годится для телефонной сети, но ряд уровней будет отсутствовать. В таких случаях уровни в модели OSI оставляют, а выполняемые ими функции называют нулевыми. Это означает, что на практике специфицировать функциональные задачи для соответствующего уровня не нужно.

На рисунке 4.7 показан пример взаимодействия двух терминалов через цифровые коммутационные станции. Аспекты сигнализации в этом примере не рассматриваются. Отметим только, что модель системы общеканальной сигнализации имеет специфические особенности, но может быть представлена в терминах OSI.

Взаимодействие терминалов через две цифровые коммутационные станции

Рисунок 4.7

Первое, что бросается в глаза, – наличие всех семи уровней в тех фрагментах модели, которые представляют коммутационные станции. Это объясняется существенным отличием телефонной связи от передачи данных. В процессе формирования и анализа речевого сигнала (за исключением некоторых ситуаций) принимает участие человек. Это означает, что управление соответствующими процессами осуществляется нашим "серым веществом" – самым интеллектуальным вычислительным устройством. По этой причине терминал для телефонной связи может быть очень простым по сравнению с оконечным оборудованием обмена данными.

В блоке "физический уровень" для телефонного терминала поставлен символ "a/b". Такое обозначение обычно используется для обозначения двух проводов, подключаемых к телефонной розетке. Передача речи до коммутационной станции осуществляется по двухпроводной цепи. Для цифровых коммутационных станций на физическом уровне используются тракты E1.

На сетевом уровне определены протоколы для цифровых коммутационных станций. В соответствующих блоках на рисунке 4.7 указан номер рекомендации МСЭ (E.164), которая определяет принципы нумерации в ТФОП.

Для сеансового уровня во всех блоках предложенной модели приведены идентичные записи: "Установление соединения". В принципе, такое решение – как, впрочем, и вся рассматриваемая модель – весьма условно. Мне представляется, что оно оправданно теми функциями, которые свойственны сеансовому уровню.

На уровне представления для терминалов приведены записи "V→I, I→V", которые расшифровываются как преобразование голоса (Voice) в переменный ток (физики обычно обозначают его латинской буквой "I"). В цифровых коммутационных станциях сигналы переменного тока преобразуются в последовательность битов в соответствии с законом, который определен (в рассматриваемом примере) рекомендацией МСЭ G.711.

Для терминалов на прикладном уровне использована запись "Обработка речи", которую можно рассматривать как название своего рода телефонного протокола. Конечно, такая трактовка весьма условна.

В этом разделе мы еще вернемся к вопросам применения модели OSI для различных телекоммуникационных технологий. А теперь перейдем к современным технологиям. Начнем с технологий, соответствующих второму уровню модели OSI.

Дата добавления: 2015-07-20