 |
Определения. Упражнение. Пример 3. Решение. Определение.. Класифікація комп'ютерних мереж
|
|
|
|
Определения.
Код, заданный порождающим 
и проверочным 
многочленами, называется дуальным циклическому коду с многочленами 
и 
.
Код, все кодовые расстояния 
( 
; 
) которого равны минимальному расстоянию 
, называется эквидистантным. Такие коды не являются совершенными даже в случае, если дуальный эквидистантному код совершенен.
Упражнение.
Доказать, что код, дуальный двоичному циклическому коду Хэмминга, не является совершенным.
Эквидистантные коды обладают свойствами, так называемых, 
-последовательностей, у которых периодическая функция автокорреляции (ПФАК) 
близка к 
-функции вида
Эквидистантные и близкие к ним по свойствам коды нашли широкое применение, в частности, в системах связи с кодовым разделением каналов, к которым относятся перспективные существенно более помехоустойчивые CDMA-технологии, приходящие на смену GSM-технологиям с частотным разделением каналов.
Пример 3.
Найти все «разрешенные» комбинации (кодовые слова) кода, дуального двоичному циклическому ( 
)-коду Хэмминга с порождающим многочленом 
. Доказать, что полученный дуальный код эквидистантный. Определить весовой спектр этого кода.
Решение.
Определим проверочный многочлен 
исходного кода Хэмминга по соотношению (3). Он равен 
. По определению дуального кода 
. Отсюда следует, что число проверочных разрядов этого кода равно 
и значит 
. Исправляющая способность кода 
, как это будет показано ниже на примере кодов БЧХ, пропорциональна числу 
подряд следующих степеней произвольного элемента 
(в условиях примера речь идет о примитивном элементе 
), являющихся корнями порождающего многочлена 
, и равна 
. Для 
( 
) и тогда 
.
|
|
|
|
| Таблица 2. Таблица соответствия |
, соответствующие 
информационным последовательностям 
, по соотношению 
(приведены в табл. 2).
Из табл. 2 видно, что для любой пары 
( 
) кодовых слов кодовое расстояние (расстояние Хэмминга) 
вида
равно 
, из чего следует, что код эквидистантный. Кроме того все 
-мерных кодовых слов (кроме нулевого) (их число оказалось равным 
) являются результатом циклического сдвига кода, задаваемого коэффициентами порождающего многочлена 
, что свидетельствует о наличии единственной «орбиты». Этот факт является одним из специфических свойств эквидистантных кодов.
Определение.
Весовой спектр кода – это частота появления различных значений веса Хэмминга 
векторов 
(число ненулевых компонент векторов ), где 
– номер «разрешенного» кодового слова.
Очевидно, что в условиях данного примера весовой спектр ( ( 
)-мерный вектор 
) дуального двоичному циклическому ( )-коду Хэмминга равен
.
Именно такой «пиковый» характер весового спектра кодов (величина «пика» равна 
), дуальных циклическим кодам Хэмминга, обуславливает наличие у них свойств, присущих 
-последовательностям.
Класифікація комп'ютерних мереж
Комп'ютерні мережі відносяться до розряду складних обчислювальних систем, тому для їх класифікації використовується не один, а цілий ряд ознак, найбільш характерні з яких представлені на рис. 5.
За призначенням розрізняють КМ загального користування (універсальні) і спеціалізовані мережі.
За функціональним призначенням комп'ютерні мережі підрозділяються на:
- інформаційні мережі;
- обчислювальні мережі;
- інформаційно-обчислювальні мережі.
Інформаційні мережі надають користувачам в основному інформаційні послуги. До таких мереж належать мережі науково-технічної і довідкової інформації, резервування і продажу квитків на транспорті, мережі оперативної інформації служб спеціального призначення і т. д.
|
|
|
Рис. 5. Класифікація мереж ЕОМ.
|
Обчислювальні мережі відрізняються наявністю у своєму складі більш могутніх обчислювальних засобів, пристроїв підвищеної ємності, що запам'ятовують, для збереження прикладних програм, банків даних і знань, доступних для користувачів, можливістю оперативного перерозподілу ресурсів між задачами.
На практиці найбільше поширення одержали змішані інформаційно-обчислювальні мережі, у яких здійснюється збереження і передача даних, а також рішення різних задач з обробки інформації.
За розміщенням основних інформаційних масивів (банків даних) мережі підрозділяються на наступні типи:
- мережі з централізованим розміщенням інформаційних масивів;
- мережі з локальним (абонентським) розміщенням інформаційних масивів.
У мережах з централізованим розміщенням інформаційні масиви формуються і зберігаються на головному файловому сервері мережі. У мережах з локальним розміщенням інформаційні масиви можуть знаходитися на різних файлових серверах.
За функціями керування мережними ресурсами:
- централізовані;
- децентралізовані мережі.
У централізованих мережах керування всіма мережними ресурсами здійснює один з її вузлів (сервер). Для децентралізованих мереж характерний автономний розподіл ресурсів, при якому кожний з вузлів, використовуючи інформацію про стан мережі, самостійно визначає можливість доступу до її ресурсів.
За ступенем територіальної розподіленості компонентів мережі розрізняють:
- глобальні мережі ( WAN – Wide Area Networks), що охоплюють територію країни або декількох країн з відстанями між окремими вузлами мережі в кілька тисяч кілометрів (швидкість передачі даних – від 56 Кбіт/с до 2 Мбіт/с); приклади: SNA (Systems Network Architecture) для передачі інформації в мережах фірм IBM, ISDN (Integrated Services Digital Network) цифрова мережа інтегрального обслуговування, цифрова мережа з комутацією пакетів X. 25, мережа з ретрансляцією пакетів Frame Relay, об'єднана світова мережа Internet;
|
|
|
- регіональні мережі, розташовані в межах визначеного територіального регіону (міста – MAN (Metropolitan Area Networks), району, області, окремо можна виділити корпоративні мережі і т. п. );
- локальні мережі ( LAN – Local Area Networks), що охоплюють порівняно невелику територію (у радіусі до 10 км) (швидкість передачі даних – від 10 Мбіт/с до декількох тисяч Мбіт/с), приклади: Ethernet, Fast -, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI (Fiber Distributed Data Interface)).
За типом використовуваних обчислювальних засобів мережі можуть бути:
- однорідними (ЕОМ всіх абонентських систем мережі апаратно і програмно сумісні) – гомогенні;
- неоднорідними (ЕОМ абонентських систем мережі апаратно і програмно несумісні) – гетерогенні.
Локальні комп'ютерні мережі звичайно є однорідними, а регіональні і глобальні - неоднорідними.
За методом передачі даних розрізняють мережі:
- з комутацією каналів;
- з комутацією повідомлень;
- з комутацією пакетів;
- зі змішаною комутацією.
Для сучасних комп'ютерних мереж найбільш характерним є використання методу комутації пакетів. Особливості кожного з методів передачі даних більш докладно будуть розглянуті надалі.
За родом діяльності в мережі розрізняють мережі:
- оператора мережі;
- постачальника мережних послуг.
Оператором мережі є компанія, що підтримує мережу в робочому стані. Постачальником послуг (провайдером) називають компанію, що робить платні послуги абонентам мережі. У ряді випадків і власник, і оператор, і провайдер можуть належати до однієї компанії.
У залежності від способу взаємодії:
- мережі з незалежними (рівноправними) сторонами (Peer-to-Peer);
- мережі, що взаємодіють по моделі «клієнт – сервер».
Важливою ознакою класифікації комп'ютерних мереж є їхня топологія, тобто структура зв'язків між елементами мережі. Топологія впливає на пропускну здатність, на стійкість мережі до відмовлень її устаткування, на якість обслуговування запитів користувачів, на логічні можливості і вартість мережі.
Для побудови комп'ютерних мереж використовуються наступні топологічні структури (рис. 6):
|
|
|
- радіальна (променева або зіркоподібна);
- кільцева;
- шинна;
- повнозв’язна (до числа її різновидів можна віднести багатозв'язкові і сіткові мережі);
- деревоподібна (ієрархічна);
- змішана.
Рис. 6. Топологічні структури мереж ЕОМ
.
|
Основу мереж з радіальної (зіркоподібної) топологією (рис. 6, а) складає головний центр, що може бути як активним (виконується обробка інформації), так і пасивним (виконується тільки ретрансляція інформації). Такі мережі досить прості по своїй структурі і організації керування. До недоліків мереж з радіальною топологією можна віднести: порушення зв'язку при виході з ладу центрального вузла комутації, відсутність волі вибору різних маршрутів для встановлення зв'язку між АС, збільшення затримок в обслуговуванні запитів при перевантаженні центра обробки, значне зростання загальної довжини ліній зв'язку при розміщенні АС на великій території.
У мережах з кільцевою топологією (рис. 6, б) інформація між абонентськими станціями передається тільки в одному напрямку. Кільцева структура забезпечує широкі функціональні можливості мережі при високій ефективності використання моноканала, низькій вартості, простоті методів керування, можливості контролю працездатності моноканала. До недоліків мереж з кільцевою топологією можна віднести: порушення зв'язку при виході з ладу хоча б одного сегмента каналу передачі даних.
У мережах із шинною топологією (рис. 6, в) використовується моноканал передачі даних, до якого приєднуються абонентські системи. Дані від передавальної АС поширюються по каналу в обидва боки. Інформація надходить на усі АС, але приймає повідомлення тільки та АС, якій воно адресовано. Шинна топологія - одна з найбільш простих. Вона дозволяє легко нарощувати і керувати мережею ЕОМ, є найбільш стійкою до можливих несправностей окремих абонентських систем. Недоліком шинної топології є повний вихід з ладу мережі при порушенні цілісності моноканалу.
У повнозв’язної мережі (рис. 6, г) інформація може передаватися між усіма АС по власних каналах зв'язку. Така побудова мережі вимагає великої кількості сполучних ліній зв'язку. Вона ефективна для малих мереж з невеликою кількістю центрів обробки, що працюють з повним завантаженням каналів зв'язку.
У мережах з деревоподібною топологією (рис. 6, д) реалізується об'єднання декількох більш простих мереж із шинною топологією. Кожна галузь дерева являє собою сегмент. Відмовлення одного сегмента не призводить до виходу з ладу інших сегментів.
Топологія великих мереж звичайно являє собою комбінації декількох топологічних рішень. Прикладом такої мережі може служити мережа зі змішаної радіально - кільцевою топологією, представлена на рис. 6, е.
|
|
|
Правильний і раціональний вибір основних функціональних, технічних і програмних компонентів комп'ютерних мереж, їхньої топологічної структури безпосередньо впливають на всі технічні характеристики і загальну ефективність функціонування мереж у цілому. Це особливо важливо для обчислювальних мереж військового призначення, призначених для обробки і передачі великих інформаційних масивів даних в умовах твердого ліміту часу і високих вимог до вірогідності інформації.
Використання на практиці тієї або іншої топології мережі визначається розташуванням комп'ютерів і серверів (вузлів комутації) в просторі, з урахуванням максимальної надійності мережі і мінімальних апаратних витрат. Так, наприклад, для підприємств управління магістральними газопроводами, лініями передачі електричній енергії або залізничному зв'язку характерна лінійна або радіально-вузлова топологія. Для локальних мереж найбільш доцільною є шинна, променева або кільцева топології. Для глобальних мереж характерна багатозв'язкова або сіткова топологія.
Рис. 7. Двоточкове а) і багатоточкове б) з'єднання ланок мережі.
|
У двоточкових з'єднаннях ( Point to Point ) інформація від джерела поступає на один приймач, а в багатоточкових до лінії передачі підключений ряд приймальних пристроїв. Причому, інформація в багатоточкових підключеннях може передаватися одночасно всім приймачам - широкомовна передача ( broadcasting ), частини приймачів - групова передача ( multicasting ), або будь-якому приймачу по вибору - адресна передача ( unicasting ). З ріс. 6 видно, що для комп'ютерних мереж, за винятком шинної топології, характерне використання двоточкових з'єднань.
В процесі функціонування комп'ютерної мережі окрім реалізації функцій обміну інформацією необхідно також здійснювати управління мережею. Основні функції управління і організації мережі зводяться до наступного:
- встановленню необхідних фізичних і логічних з'єднань між взаємодіючими комп'ютерами;
- вирішенню завдань, пов'язаних з адресацією і вибором шляху розповсюдження (маршрутизацією) передаваних повідомлень;
- контролю і виправленню помилок при передачі даних по лініях і каналах зв'язку, стисненні і захисті інформації;
- управлінню взаємодіючими призначеними для користувача програмами;
- управлінню програмами з складу математичного забезпечення мережі, що реалізовують різні види інформаційних і обчислювальних послуг;
- забезпеченню конфігурації мережі і складу її технічних і частково програмних засобів без порушення функціонування мережі в цілому;
- забезпеченню захисту мережі від проникнення зловмисників і порушення її функціонування.
Білет №26
1. Різновиди циклічних кодів, коди БЧХ
2. Загальна характеристика телекомунікаційних мереж.
Відповіді
|
|
|
