Tehnologia rețelei - acesta este un set agreat de protocoale standard și software și hardware care le implementează (de exemplu, adaptoare de rețea, drivere, cabluri și conectori), suficiente pentru a construi o rețea de calculatoare. Epitetul „suficient” subliniază faptul că acest set reprezintă setul minim de instrumente cu care puteți construi o rețea de lucru. Poate că această rețea poate fi îmbunătățită, de exemplu, prin alocarea de subrețele în ea, care va necesita imediat, pe lângă protocoalele Ethernet standard, utilizarea protocolului IP, precum și a dispozitivelor speciale de comunicație - routere. Rețeaua îmbunătățită va fi cel mai probabil mai fiabilă și mai rapidă, dar în detrimentul suplimentelor la tehnologia Ethernet care a stat la baza rețelei.

Termenul „tehnologie de rețea” este cel mai adesea folosit în sensul restrâns descris mai sus, dar uneori interpretarea sa extinsă este folosită și ca orice set de instrumente și reguli pentru construirea unei rețele, de exemplu, „tehnologie de rutare end-to-end” „tehnologie de canal sigur”, „tehnologie IP”.

Protocoalele pe care este construită o rețea a unei anumite tehnologii (în sens restrâns) au fost dezvoltate special pentru lucrul în comun, astfel încât dezvoltatorul rețelei nu necesită eforturi suplimentare pentru a organiza interacțiunea lor. Uneori sunt numite tehnologii de rețea tehnologii de bază, având în vedere că baza oricărei rețele este construită pe baza acestora. Exemplele de tehnologii de bază de rețea includ, pe lângă Ethernet, tehnologii de rețea locală bine-cunoscute precum Token Ring și FDDI sau tehnologii X.25 și frame relay pentru rețelele teritoriale. Pentru a obține o rețea funcțională în acest caz, este suficient să achiziționați software și hardware legate de aceeași tehnologie de bază - adaptoare de rețea cu drivere, hub-uri, comutatoare, sistem de cabluri etc. - și să le conectați în conformitate cu cerințele standardului pentru această tehnologie.

Crearea de tehnologii standard de rețele locale

La mijlocul anilor '80, situația în rețelele locale a început să se schimbe dramatic. Au fost stabilite tehnologii standard pentru conectarea computerelor într-o rețea - Ethernet, Arcnet, Token Ring. Calculatoarele personale au servit ca un stimulent puternic pentru dezvoltarea lor. Aceste produse de bază erau elemente ideale pentru construirea de rețele - pe de o parte, erau suficient de puternice pentru a rula software de rețea, dar, pe de altă parte, aveau nevoie în mod clar de a-și pune în comun puterea de calcul pentru a rezolva probleme complexe, precum și de a partaja periferice și discuri scumpe. matrice. Prin urmare, calculatoarele personale au început să predomine în rețelele locale, nu doar ca computere client, ci și ca centre de stocare și procesare a datelor, adică servere de rețea, înlocuind minicalculatoarele și mainframe-urile din aceste roluri familiare.

Tehnologiile standard de rețea au transformat procesul de construire a unei rețele locale dintr-o artă într-o sarcină de rutină. Pentru a crea o rețea, a fost suficient să achiziționați adaptoare de rețea de standardul corespunzător, de exemplu Ethernet, un cablu standard, să conectați adaptoarele la cablu cu conectori standard și să instalați unul dintre sistemele de operare de rețea populare pe computer, de exemplu, NetWare. După aceasta, rețeaua a început să funcționeze și conectarea fiecărui computer nou nu a cauzat probleme - desigur, dacă pe el a fost instalat un adaptor de rețea cu aceeași tehnologie.

Rețelele locale, în comparație cu rețelele globale, au introdus o mulțime de lucruri noi în modul în care utilizatorii își organizează munca. Accesul la resursele partajate a devenit mult mai convenabil - utilizatorul putea pur și simplu să vizualizeze liste de resurse disponibile, în loc să-și amintească identificatorii sau numele. După conectarea la o resursă de la distanță, a fost posibil să lucrați cu aceasta folosind comenzi deja familiare utilizatorului din lucrul cu resursele locale. Consecința și, în același timp, forța motrice a acestui progres a fost apariția unui număr imens de utilizatori non-profesioniști care nu aveau nevoie să învețe comenzi speciale (și destul de complexe) pentru lucrul în rețea. Și dezvoltatorii de rețele locale au avut ocazia să implementeze toate aceste facilități ca urmare a apariției liniilor de comunicație prin cablu de înaltă calitate, pe care chiar și adaptoarele de rețea de prima generație au furnizat rate de transfer de date de până la 10 Mbit/s.

Desigur, dezvoltatorii de rețele globale nici nu puteau visa la astfel de viteze - trebuiau să folosească canalele de comunicație disponibile, deoarece instalarea de noi sisteme de cabluri pentru rețele de calculatoare lungi de mii de kilometri ar necesita investiții de capital colosale. Și „la îndemână” erau doar canale de comunicații telefonice, prost potrivite pentru transmiterea de mare viteză a datelor discrete - o viteză de 1200 bps a fost o realizare bună pentru ei. Prin urmare, utilizarea economică a lățimii de bandă a canalului de comunicație a fost adesea principalul criteriu pentru eficacitatea metodelor de transmitere a datelor în rețelele globale. În aceste condiții, diverse proceduri de acces transparent la resursele de la distanță, standard pentru rețelele locale, pentru rețelele globale au rămas de mult timp un lux inaccesibil.

Tendințele actuale

Astăzi, rețelele de calculatoare continuă să se dezvolte și destul de repede. Diferența dintre rețelele locale și cele globale se micșorează în mod constant, în mare parte datorită apariției unor canale de comunicații teritoriale de mare viteză, care nu sunt inferioare ca calitate sistemelor de cablu de rețea locală. În rețelele globale, serviciile de acces la resurse apar la fel de convenabile și transparente ca serviciile de rețea locală. Exemple similare sunt demonstrate în număr mare de cea mai populară rețea globală - Internetul.

Rețelele locale se schimbă și ele. În loc de un cablu pasiv care conectează computerele, au apărut în ele o varietate de echipamente de comunicație în cantități mari - comutatoare, routere, gateway-uri. Datorită acestui echipament, a devenit posibilă construirea unor rețele corporative mari, numărând mii de computere și având o structură complexă. A existat o renaștere a interesului pentru computerele mari, în mare parte pentru că, după ce euforia legată de ușurința de a lucra cu computerele personale s-a diminuat, a devenit clar că sistemele formate din sute de servere erau mai greu de întreținut decât câteva computere mari. Prin urmare, într-o nouă rundă a spiralei evolutive, mainframe-urile au început să revină la sistemele de calcul corporative, dar ca noduri de rețea cu drepturi depline care acceptă Ethernet sau Token Ring, precum și stiva de protocoale TCP/IP, care, datorită Internetului, a devenit un standard de rețea de facto.

A apărut o altă tendință foarte importantă, care afectează în mod egal atât rețelele locale, cât și cele globale. Au început să proceseze informații neobișnuite anterior pentru rețelele de calculatoare - voce, imagini video, desene. Acest lucru a necesitat modificări ale funcționării protocoalelor, sistemelor de operare în rețea și echipamentelor de comunicații. Dificultatea de a transmite astfel de informații multimedia într-o rețea este asociată cu sensibilitatea acesteia la întârzierile în transmiterea pachetelor de date - întârzierile duc de obicei la denaturarea unor astfel de informații la nodurile terminale ale rețelei. Deoarece serviciile tradiționale de rețea, cum ar fi transferul de fișiere sau e-mailul, generează trafic insensibil la latență și toate elementele de rețea au fost concepute având în vedere latența, apariția traficului în timp real a creat mari probleme.

Astăzi, aceste probleme sunt rezolvate în diverse moduri, inclusiv cu ajutorul tehnologiei ATM special concepute pentru transmiterea diferitelor tipuri de trafic. și mai sunt multe de făcut în acest domeniu pentru a atinge scopul prețuit - îmbinarea tehnologiilor nu numai ale rețelelor locale și globale, ci și a tehnologiilor oricăror rețele de informații - computer, telefon, televiziune etc. Deși astăzi această idee pare o utopie pentru mulți, experți serioși consideră că condițiile preliminare pentru o astfel de sinteză există deja, iar opiniile lor diferă doar în evaluarea termenilor aproximativi ai unei astfel de fuziuni - termenii sunt numiți de la 10 la 25 de ani. Mai mult, se crede că la baza unificării va fi tehnologia de comutare de pachete folosită astăzi în rețelele de calculatoare, și nu tehnologia de comutare de circuit folosită în telefonie, ceea ce probabil ar trebui să crească interesul pentru rețelele de acest tip.

Pentru a înțelege cum funcționează retea locala, este necesar să înțelegem un astfel de concept ca tehnologie de rețea.

Tehnologia rețelei constă din două componente: protocoale de rețea și hardware-ul care face ca aceste protocoale să funcționeze. Protocol la rândul său, este un set de „reguli” cu ajutorul cărora computerele din rețea se pot conecta între ele și pot face schimb de informații. Cu ajutorul tehnologiilor de rețea avem Internet, există o conexiune locală între computerele din casa ta. Mai mult tehnologii de rețea numit de bază, dar au și un alt nume frumos - arhitecturi de rețea.

Arhitecturile de rețea definesc mai mulți parametri de rețea, despre care trebuie să aveți o mică idee pentru a înțelege structura rețelei locale:

1) Viteza de transfer de date. Determină cât de multă informație, măsurată de obicei în biți, poate fi transmisă printr-o rețea într-un timp dat.

2) Formatul cadrelor de rețea. Informațiile transmise prin rețea există sub formă de așa-numite „cadre” - pachete de informații. Cadrele de rețea din diferite tehnologii de rețea au formate diferite de pachete de informații transmise.

3) Tipul de codare a semnalului. Stabilește modul în care, folosind impulsuri electrice, informațiile sunt codificate în rețea.

4) Mediu de transmisie. Acesta este materialul (de obicei un cablu) prin care trece fluxul de informații - același care este afișat în cele din urmă pe ecranele monitoarelor noastre.

5) Topologia rețelei. Aceasta este o diagramă a unei rețele în care există „margini”, care sunt cabluri și „vertice” - computere la care se întind aceste cabluri. Sunt comune trei tipuri principale de design de rețea: inel, magistrală și stea.

6) Metoda de acces la mediul de transmisie a datelor. Sunt utilizate trei metode de accesare a mediului de rețea: metoda deterministă, metoda accesului aleator și transmisia prioritară. Cea mai comună este metoda deterministă, în care, folosind un algoritm special, timpul de utilizare a mediului de transmisie este împărțit între toate calculatoarele situate în mediu. În metoda de acces aleatoriu la rețea, computerele concurează pentru a accesa rețeaua. Această metodă are o serie de dezavantaje. Unul dintre aceste dezavantaje este pierderea unei părți a informațiilor transmise din cauza coliziunilor pachetelor de informații din rețea. Acces prioritar furnizează, în consecință, cea mai mare cantitate de informații stației prioritare stabilite.

Setul acestor parametri determinătehnologie de rețea.

Tehnologia de rețea este acum răspândită IEEE802.3/Ethernet. S-a răspândit pe scară largă datorită tehnologiilor simple și ieftine. De asemenea, este popular datorită faptului că întreținerea unor astfel de rețele este mai ușoară. Topologia rețelelor Ethernet este de obicei construită sub forma unei „stea” sau „autobuz”. Mediile de transmisie în astfel de rețele folosesc atât subțiri, cât și groase cablu coaxial, și de asemenea perechi răsucite și cabluri de fibră optică. Lungimea rețelelor Ethernet variază de obicei între 100 și 2000 de metri. Viteza de transfer de date în astfel de rețele este de obicei de aproximativ 10 Mbit/s. Rețelele Ethernet folosesc de obicei metoda de acces CSMA/CD, care se referă la metode de acces aleatoriu la rețea descentralizate.

Există și opțiuni de rețea de mare viteză Ethernet: IEEE802.3u/Fast Ethernet și IEEE802.3z/Gigabit Ethernet, oferind rate de transfer de date de până la 100 Mbit/s, respectiv până la 1000 Mbit/s. În aceste rețele, mediul de transmisie este predominant fibra optica, sau pereche răsucită ecranată.

Există, de asemenea, tehnologii de rețea mai puțin comune, dar încă utilizate pe scară largă.

Tehnologia rețelei IEEE802.5/Token-Ring caracterizat prin faptul că toate nodurile sau nodurile (calculatoarele) dintr-o astfel de rețea sunt unite într-un inel, utilizează metoda simbolului de acces la rețea, suportă pereche răsucită ecranată și neecranată, și de asemenea fibra optica ca mediu de transmisie. Viteza în rețeaua Token-Ring este de până la 16 Mbit/s. Numărul maxim de noduri într-un astfel de inel este de 260, iar lungimea întregii rețele poate ajunge la 4000 de metri.

Citiți următoarele materiale pe această temă:

Rețea locală IEEE802.4/ArcNet este special prin faptul că folosește metoda de acces folosind transferul de autoritate pentru a transfera date. Această rețea este una dintre cele mai vechi și populare anterior din lume. Această popularitate se datorează fiabilității și costului scăzut al rețelei. În zilele noastre, o astfel de tehnologie de rețea este mai puțin comună, deoarece viteza într-o astfel de rețea este destul de mică - aproximativ 2,5 Mbit/s. La fel ca majoritatea celorlalte rețele, utilizează perechi răsucite ecranate și neecranate și cabluri de fibră optică ca mediu de transmisie, care poate forma o rețea de până la 6000 de metri lungime și poate include până la 255 de abonați.

Arhitectura rețelei FDDI (Interfață de date distribuite prin fibră), se bazează pe IEEE802.4/ArcNetși este foarte popular datorită fiabilității sale ridicate. Această tehnologie de rețea include două inele de fibră optică, lungime până la 100 km. Acest lucru asigură și viteze mari de transfer de date în rețea - aproximativ 100 Mbit/s. Scopul creării a două inele de fibră optică este că unul dintre inele poartă o cale cu date redundante. Acest lucru reduce șansa de a pierde informațiile transmise. O astfel de rețea poate avea până la 500 de abonați, ceea ce reprezintă și un avantaj față de alte tehnologii de rețea.

Recent, investitorul american Mike Maples a vorbit despre tehnologiile de rețea ca fiind afacerea viitorului, relatează Fortune. Maples a început să investească în urmă cu mai bine de 10 ani. Înainte de asta, a fost antreprenor privat, așa că investiția a fost o nouă provocare pentru el.

Deja în acel moment, el și-a dat seama că viitorul aparține tehnologiilor de rețea, și nu companiilor în sensul lor obișnuit. De aceea s-au făcut primele investiții în proiectele în curs de dezvoltare ale Twitter și Twitch. Puțin mai târziu, împreună cu partenerul AnnMiura-Ko, au fost implementate proiectele Lyft, Okta și multe altele.

Astăzi, Mike Maples este convins de următoarele:

– Rețelele bazate pe software vor fi cea mai scumpă afacere și în cele din urmă vor înlocui companiile tradiționale

– Rețelele pot îmbunătăți în mod semnificativ bunăstarea oamenilor din toate regiunile lumii

– Companiile de rețea se vor confrunta cu o rezistență puternică din partea guvernelor și a companiilor tradiționale

Pentru a-și confirma cuvintele, Maples apelează la istorie. El spune că crearea mașinii cu abur și a căii ferate odată cu apariția pieței de valori a permis afacerilor să facă un salt înainte, ceea ce a dus, la rândul său, la un salt în prosperitatea populației. Din 1800 până în 2000, susține Maples, veniturile reale au crescut în medie de 14 ori, ceva nemaivăzut până acum într-o perioadă atât de scurtă a istoriei.

Anterior, marile corporații aveau avantaje semnificative datorită volumelor de producție și a unei diviziuni semnificative a muncii. Cu toate acestea, astăzi chiar și cele mai mari corporații tradiționale pierd în fața rețelelor, deoarece acestea din urmă au un număr mare de utilizatori care creează ei înșiși așa-numitele efecte de rețea, inclusiv promovarea instantanee a diferitelor idei, opinii, bunuri și servicii.

Nu trebuie să cauți departe pentru exemple. Uber și Lyft sunt lideri pe piața de transport privat din SUA; Airbnb este cel mai important serviciu de închiriere imobiliară, iar Apple a revoluționat telefonul mobil în urmă cu 10 ani.

Acum, cu toții putem observa deja escaladarea luptei dintre sistemele corporative tradiționale și cele de rețea. Uber și Airbnb se confruntă cu presiuni din partea autorităților locale din cauza taxelor și a presupuselor practici de concurență „necompetitive”. Maples consideră că dezvoltarea tehnologiilor de rețea ar trebui să conducă în cele din urmă la prosperitate pentru oameni, deși în stadiile intermediare de dezvoltare anumite industrii reacționează la progres prin reducerea locurilor de muncă.

Internetul lucrurilor (din engleză Internet of Things sau prescurtat IoT) este un sistem de dispozitive din jurul tău conectate între ele și la Internet. Astăzi, această industrie se dezvoltă rapid în salturi revoluționare. Un astfel de progres tehnologic în evoluția omenirii este comparabil doar cu invenția mașinii cu abur sau cu industrializarea ulterioară a electricității. Până astăzi, transformarea digitală transformă complet o varietate de industrii din domeniul economic și transformă mediul nostru familiar. În același timp, așa cum se întâmplă foarte des în astfel de cazuri, fiind la începutul călătoriei, efectul final al tuturor transformărilor este greu de prezis.

Procesul, care a fost deja lansat, cel mai probabil nu poate fi uniform, iar în această etapă unele sectoare de piață se dovedesc a fi mai pregătite pentru schimbare decât altele. Primele industrii includ sectoarele electronice de consum, vehicule, logistică, financiar și bancar; A doua categorie include agricultura etc. Deși este de remarcat faptul că în această direcție au fost dezvoltate proiecte pilot de succes, care ulterior promit să aducă rezultate destul de semnificative.

Proiectul, numit TracoVino, este una dintre primele încercări de implementare a Internetului lucrurilor în celebra Vale a Moselului, care deține și titlul de cea mai veche regiune viticolă din Germania modernă. Soluția se bazează pe o platformă cloud care va automatiza toate procesele din podgorie, de la creșterea produsului până la îmbutelierea finală. Informațiile necesare pentru luarea deciziilor vor intra în sistemul electronic de la mai multe tipuri de senzori. Pe lângă determinarea temperaturii, umidității solului și monitorizarea mediului, senzorii vor putea determina cantitatea de radiație solară primită, aciditatea pământului și conținutul diferiților nutrienți din acesta. Ce poate da asta până la urmă? Și faptul că compania nu va permite doar vinificatorilor să obțină o imagine de ansamblu asupra stării podgoriei lor, ci și să analizeze unele dintre zonele acesteia. În cele din urmă, acest lucru va oferi oamenilor o oportunitate de a identifica problemele din timp, de a obține informații utile despre posibila contaminare și chiar de a obține o prognoză despre posibila calitate și cantitatea totală a vinului. Vinificatorii vor putea încheia contracte forward cu parteneri de afaceri.

Ce alte domenii pot fi conectate la o astfel de inovație?

Cele mai dezvoltate scenarii pentru utilizarea IoT includ, desigur, „orașe inteligente”. Conform datelor studiate, care au fost obținute de la diverse companii precum Beecham Research, Pike Research, iSupply Telematics, precum și Departamentul Transporturilor din SUA, astăzi, în cadrul implementării acestor proiecte în întreaga lume, există aproximativ o miliarde de dispozitive tehnice care sunt responsabile pentru anumite sau alte funcții în sistemele de alimentare cu apă, managementul transportului urban, sănătatea și siguranța publică. Aceasta include parcare inteligentă care optimizează utilizarea locurilor de parcare, sisteme inteligente de alimentare cu apă care monitorizează calitatea apei consumate de locuitorii orașului, opriri inteligente de vehicule care vă permit să obțineți informații detaliate despre timpul de așteptare pentru transportul necesar și multe altele.

Există deja sute de milioane de dispozitive în sectorul industrial care sunt gata să fie conectate. Printre astfel de sisteme se numără sistemele de întreținere și reparații inteligente, contabilitate și securitate logistică, pompe inteligente, compresoare și supape. Un număr mare de dispozitive diferite sunt implicate de mult timp în sectorul energetic și în sistemul de locuințe și servicii comunale - acestea sunt numeroase contoare, elemente de automatizare a rețelelor de distribuție, echipamente pentru nevoile consumatorilor, infrastructura de încărcare electrică, precum și suport tehnic pentru surse regenerabile. și surse de energie distribuite. În domeniul medical, instrumentele de diagnostic, laboratoarele mobile, implanturile în diverse domenii și dispozitivele tehnice pentru extinderea telemedicinei sunt în prezent și vor fi conectate la Internetul lucrurilor în viitor.

Perspective pentru numărul de dispozitive conectate la internet în viitor

Potrivit diverselor observații, în viitorul apropiat numărul racordurilor tehnice va crește proporțional și se va ridica la o creștere de 25% în fiecare an. În general, până în 2021 vor exista aproximativ 28 de miliarde de gadgeturi și dispozitive conectate în lume. Din acest total, doar 13 miliarde vor proveni de la dispozitive tradiționale de consum, cum ar fi telefoane, tablete, laptopuri și computere. Iar restul de 15 miliarde de dispozitive vor fi reprezentate de dispozitive de consum și industriale. Aceasta include diverși senzori, terminale de vânzare, mașini, afișaje etc.

În ciuda faptului că datele de mai sus din viitorul apropiat uimesc imaginația mentală, ele încă nu sunt cifra finală. Internetul Lucrurilor va fi implementat din ce în ce mai activ de fiecare dată, iar cu cât se va merge mai departe, cu atât mai multe dispozitive (simple sau complexe) vor trebui conectate. Pe măsură ce tehnologia umană se dezvoltă, și mai ales sub influența lansării rețelelor inovatoare 5G după 2020, creșterea generală a tehnologiei conectate se va mișca într-un ritm rapid și va ajunge foarte repede la cifra de 50 de miliarde.

Natura masivă a conexiunilor de rețea, precum și numeroasele cazuri de utilizare, dictează noi cerințe pentru tehnologia IoT într-o gamă largă. Viteza de transmitere a informațiilor, tot felul de întârzieri, precum și fiabilitatea (garanția) transmiterii datelor sunt determinate de caracteristicile unei aplicații specifice. Dar, în ciuda acestui fapt, există o serie de indicatori țintă comuni care ne obligă să privim separat tehnologiile de rețea pentru IoT și diferențele lor față de rețelele de telefonie obișnuite.

Preocuparea principală este costul implementării tehnologiei de rețea. La urma urmei, în dispozitivul final ar trebui să fie semnificativ mai mic decât modulele GSM/WCDMA/LTE existente în prezent, care sunt utilizate în producția de telefoane și modemuri. Unul dintre motivele care împiedică adoptarea în masă a dispozitivelor conectate este componenta financiară prea mare a chipset-ului în sine, care implementează un teanc complet de tehnologii de rețea, care include transmisia vocală și multe alte funcții care nu sunt atât de necesare în majoritatea scenariilor disponibile. .

Principalele cerințe pentru sisteme noi

O cerință conexă, dar formulată separat, este costurile reduse ale energiei și durata de viață cât mai lungă a bateriei. Un număr mare de scenarii în aplicarea Internetului lucrurilor asigură funcționarea autonomă a dispozitivelor conectate din bateriile lor încorporate. Simplificarea modulelor de rețea și un model eficient din punct de vedere energetic vor permite realizarea unei funcționări autonome, care va dura până la 10 ani, cu o capacitate totală a bateriei de 5 Wh. Astfel de cifre, în special, pot fi obținute prin reducerea volumului de informații transmise prin utilizarea unor perioade lungi de „tăcere”, timp în care gadgetul nu va primi sau transmite informații. Astfel, practic va consuma o cantitate mică de energie electrică. De remarcat, totuși, implementarea unor mecanisme specifice diferă, desigur, în funcție de tehnologia la care se va aplica.

Acoperirea rețelei este o altă caracteristică care ar trebui studiată și luată în considerare cu atenție. În prezent, o acoperire suficientă a rețelei mobile asigură o transmisie stabilă de date către zonele populate, inclusiv în interiorul clădirilor. Dar, în același timp, dispozitivele conectate pot fi și în locuri în care pur și simplu nu există mulțimi de oameni de cele mai multe ori. Acestea includ zone îndepărtate, greu accesibile, tronsoane uriașe de cale ferată, suprafața mărilor și oceanelor vaste, subsoluri de pământ, cutii izolate din beton și metal, puțuri de lift, containere de fier etc. Ținta soluționării acestei probleme, potrivit majorității oamenilor implicați în piața IoT, este îmbunătățirea bugetului liniei cu 20 dB în raport cu rețelele GSM tradiționale, care sunt și astăzi lideri în acoperire în rândul tehnologiilor mobile.

Internetul lucrurilor impune standarde de comunicare tot mai mari

Diferite scenarii de utilizare a Internetului lucrurilor în diferite domenii de activitate necesită cerințe de comunicare complet diferite. Și aici întrebarea nu este doar despre posibilitățile de scalare rapidă a rețelei în ceea ce privește numărul de dispozitive care necesită conexiune. De exemplu, se poate observa că în exemplul de „vie inteligentă” menționat mai sus se utilizează un număr mare de senzori destul de simpli, în timp ce întreprinderile industriale vor avea deja conectate unități destul de complexe care efectuează acțiuni independente și nu înregistrează pur și simplu. anumite informații care apar în mediu. Putem aminti si domeniul medical de aplicare, in special echipamente tehnice pentru telemedicina. Utilizarea acestor complexe, a căror activitate este de a efectua diagnostice de la distanță, de a monitoriza proceduri medicale complexe și de formare la distanță folosind conținut video ca comunicare în timp real, va impune fără îndoială în viitor din ce în ce mai multe cerințe noi în ceea ce privește întreruperea semnalului, informații transfer, precum și fiabilitatea și securitatea comunicațiilor.

Tehnologiile Internet of Things trebuie să fie extrem de flexibile pentru a oferi un set divers de caracteristici de rețea în funcție de domeniul de aplicare, prioritizarea a zeci și sute de tipuri diferite de trafic de rețea și distribuirea adecvată a resurselor rețelei pentru a asigura eficiența economică. O cantitate imensă de echipamente conectate, zeci de scenarii de aplicații diferite, management și control flexibil - asta este tot ceea ce trebuie implementat în cadrul unei rețele comune.

Dezvoltările pe termen lung și scenariile dezvoltate în ultimii ani în domeniul transmisiei de informații fără fir au fost deja dedicate soluției actuale a sarcinilor atribuite. Acest lucru se datorează atât dorinței de a implementa arhitecturi și protocoale de rețea existente, cât și de a crea soluții inovatoare de sistem literalmente încă de la început. Pe de o parte, așa-numitele „soluții capilare” sunt foarte clar vizibile, care rezolvă problemele comunicațiilor IoT relativ bine în cadrul aceleiași clădiri sau zone cu potențial limitat. Aceste soluții includ rețele atât de populare, cum ar fi Wi-Fi, Bluetooth, Z-Wave, Zigbee și alți analogi digitali ai lor.

Pe de altă parte, există tehnologiile mobile actuale, care sunt în mod clar de neegalat în ceea ce privește acoperirea rețelei și scalabilitatea unei infrastructuri bine gestionate. După cum se precizează în Raportul Ericsson Mobility, acoperirea totală a rețelei GSM astăzi este de aproximativ 90% din teritoriul populat al planetei, rețelele WCDMA și LTE acoperă 65% și 40% direct cu construcția activă de noi rețele. Pașii făcuți în dezvoltarea standardelor de comunicații mobile, în special specificația 3GPP Release 13, vizează tocmai atingerea obiectivelor IoT, menținând în același timp beneficiile utilizării ecosistemului global. Îmbunătățirea acestor tehnologii în viitor va deveni o bază solidă pentru modificările viitoare ale standardelor de comunicații mobile, care, printre altele, includ standarde de rețea de generația a cincea (5G).

Dezvoltarile alternative de putere redusă pentru spectrul fără licență sunt destinate în principal aplicațiilor mai specializate. În plus, necesitatea dezvoltării unei noi infrastructuri și natura închisă a tehnologiei afectează direct răspândirea unor astfel de rețele globale.

Sectorul de standardizare în telecomunicații al Uniunii Internaționale de Telecomunicații (ITU-T) consideră că viitoarele rețele, FN (Future Networks), ar trebui să apară înainte de 2020.

Diferența lor fundamentală față de rețelele moderne (NGN) este că sunt capabile să furnizeze noi servicii de informare și comunicații care sunt dificil de implementat folosind tehnologiile de rețea existente.

De pe vremea când primele două recomandări ITU-T - Y.2001 și Y.2011 - privind noua direcție de dezvoltare a telecomunicațiilor, rețelele de generație următoare, NGN (Next Generation Networks) au fost analizate pe paginile „ICS” () , aceste rețele au fost destul de complet standardizate în reglementările ITU-T (există deja 124 de recomandări în seria specială Y.2000 dedicată acestor rețele*), operatorii le construiesc și le operează cu succes**.

Lucrările privind standardizarea viitoarelor FN au fost inițiate de ITU-T în 2009. Grupul de studiu SG13 a dezvoltat primele recomandări FN dintr-o nouă serie de recomandări ITU-T, Y.3000-3499. În prezent, nouă recomandări au fost deja emise în această serie și încă patru documente sunt în discuție***. Articolul este dedicat unei scurte prezentari generale a recomandărilor ITU-T pentru rețelele viitoare.

Sarcini și obiective pentru crearea viitoarelor rețele

Recomandarea Y.3001 descrie principalele prevederi ale viitoarelor rețele și 12 ținte pentru crearea acestora, care sunt împărțite în patru segmente de bază (Fig. 1). Unele sarcini, cum ar fi managementul rețelei, mobilitatea, identificarea și fiabilitatea și securitatea, pot aparține mai multor segmente, dar figura arată relațiile dintre un segment și sarcinile care sunt cele mai relevante pentru acesta.

Segmentul de servicii caracterizat prin faptul că rețelele viitorului vor oferi un număr mare de servicii/aplicații pentru a satisface aproape orice nevoi ale consumatorilor. Este de așteptat ca în rețelele viitoare numărul de servicii și volumul acestora să crească exponențial. În plus, se preconizează introducerea de noi servicii fără investiții semnificative de capital și creșterea costurilor de operare, asigurând în același timp fiabilitatea ridicată a acestora și securitatea rețelelor viitoare.

Segment de date prevede optimizarea viitoarelor rețele în legătură cu volumele gigantice de informații transmise și prelucrate. Datele se referă la toate informațiile disponibile pe viitoarea rețea. De asemenea, se presupune că accesul la serviciile viitoarelor rețele va fi ușor, rapid și de înaltă calitate, indiferent de locația utilizatorului. Fiecare persoană din viitoarea rețea va primi propria sa adresă unică, prin care se va putea autentifica oriunde în lume și va primi toate serviciile de care are nevoie.

Segment ecologicînseamnă că rețelele viitorului vor fi prietenoase cu mediul. Soluțiile lor tehnice ar trebui să minimizeze impactul asupra ecosistemului, să reducă consumul de materiale și energie.

Segmentul socio-economic prevede soluționarea unui număr de sarcini legate de reducerea costurilor de furnizare a ciclului de viață al serviciilor și unificarea furnizării accesului în bandă largă la resursele viitoarelor rețele pentru segmente largi ale populației, care, la rândul lor, va servi drept un stimularea dezvoltării economiei globale și eliminarea „decalajului digital”.

Virtualizarea rețelei

Suportul pentru virtualizarea resurselor este cea mai importantă caracteristică distinctivă a rețelelor FN de rețelele NGN. Permite împărțirea logică a resurselor de rețea între servicii și partajarea simultană a unei singure resurse fizice de rețea de către mai multe resurse virtuale.

Arhitectura de virtualizare a rețelei pentru viitoarele rețele, prezentată în recomandarea Y.3011, conține trei straturi (Figura 2). Ca orice rețea de comunicații, rețeaua FN la primul nivel este formată din resurse fizice (switch-uri, routere, linii de comunicații, sisteme de transmisie etc.) care sunt deținute și administrate de operatorii de rețea fizică. Pe baza resurselor rețelelor fizice se organizează resurse virtuale (lățime de bandă, rută de transmisie, spațiu de adrese etc.), care pot fi gestionate de operatorul corespunzător. Și pe baza acestor resurse de rețea virtuală, fiecare serviciu își creează propria rețea virtuală, numită o parte logic izolată a rețelei, LINP (Logically Isolated Network Partition). Această separare permite implementarea mai multor servicii cu cerințe diferite pentru resursele rețelei pe aceeași rețea fizică. În virtualizarea rețelei, furnizorul și utilizatorul resurselor de rețea sunt separate. Aceasta înseamnă că un utilizator de rețea virtuală nu trebuie neapărat să aibă propriile resurse fizice de rețea. Acest lucru vă permite să adăugați și să eliminați în mod dinamic resursele necesare dintr-o rețea virtuală dintr-un pool de resurse virtuale partajate ca răspuns la modificările care apar în aceasta (o creștere sau scădere a volumului de trafic, apariția defecțiunilor sau a eșecurilor în operațiune). a echipamentelor de rețea etc.). Deoarece adăugarea de resurse virtuale este mult mai rapidă și mai rentabilă decât implementarea resurselor fizice suplimentare, rețelele viitoare vor funcționa și vor gestiona mai eficient și mai flexibil.

Economii de energie în rețelele viitoare

Importanța problemelor de mediu înseamnă că la dezvoltarea viitoarelor rețele, una dintre sarcinile principale este utilizarea tehnologiilor de economisire a energiei. Conform recomandării Y.3021, există două modalități de a reduce impactul negativ al viitoarelor rețele asupra mediului.

1. Utilizați capacitățile rețelelor viitoare în domenii ale economiei care nu sunt legate de tehnologiile informației și comunicațiilor. Rețelele viitoare ar trebui să fie un instrument util pentru reducerea impacturilor negative asupra mediului ale altor domenii ale economiei. Exemple de astfel de aplicații ale FN sunt rețelele inteligente concepute pentru a distribui energie electrică sau rețelele de senzori USN omniprezente care monitorizează schimbările din ecosfera Pământului.

2. Reducerea impactului negativ asupra mediului al rețelelor în sine, făcând din acesta un principiu fundamental al rețelelor viitorului. Reducerea consumului de energie al activelor de rețea, cum ar fi routerele, comutatoarele și serverele, este o caracteristică a rețelelor ecologice viitoare.

În cadrul rețelelor viitoare, pot fi distinse trei niveluri, fiecare dintre ele având propriile tehnologii de economisire a energiei:

nivelul dispozitivului- tehnologii care sunt utilizate pentru dispozitive electronice, cum ar fi circuite integrate mari și dispozitive de memorie;

nivelul echipamentului- tehnologii care sunt aplicate unui singur echipament (set de dispozitive), cum ar fi un router sau un comutator;

nivel de rețea- tehnologii care sunt aplicate în întreaga rețea (de exemplu, un protocol de rutare aplicat mai multor routere).

Măsurarea consumului de energie în rețelele viitoare

Recomandarea Y.3022 specifică cerințele pentru măsurarea energiei consumate de diferite elemente ale rețelelor viitoare. Pe baza acestor cerințe, un model de măsurare de referință (Fig. 3), arhitectură funcțională, metrici de eficiență energetică și metode de măsurare a consumului de energie pe elementele rețelei (interfața E interfața, nodul E nodul, server E server) și rețeaua în ansamblu ( E network) sunt definite. Pentru a înțelege mai bine valorile eficienței energetice, ecuațiile detaliate care le descriu sunt furnizate în anexa de informații la recomandare.

Identificarea în rețele viitoare

Recomandarea Y.3031 descrie posibili viitori identificatori de rețea (ID-uri) pentru a identifica abonați, utilizatori, elemente de rețea, funcții, entități de rețea care furnizează servicii/aplicații sau alte entități (de exemplu, entități fizice sau logice). Este prezentată o arhitectură de identificare pentru rețelele viitoare care menține un spațiu de identificare unic, oferă asociere între identificatori specifici reprezentând entități de rețea și oferă informații despre relația dintre identificatori atunci când este necesar. De asemenea, acceptă căutarea identificatorilor țintei rețelei pentru a asigura interacțiunea acestora.

Arhitectura de identitate FN conectează diferite obiecte de comunicare și rețele fizice și constă din patru componente (Fig. 4).

1. Serviciu de recunoaștere a actului de identitate, care detectează diferite tipuri de identificatori asociate obiectelor de comunicare.

2. spațiu de identificare, care definește și gestionează diferite tipuri de identificatori: utilizatori, date sau conținut; ID-uri de serviciu, ID-uri de nod și ID-uri de locație.

3. Registre de afișare a ID-ului, care suportă maparea relațiilor între diferite tipuri de identificatori.

4. Serviciu de afișare a ID, care traduce identificatorii unei categorii în identificatori ai altor categorii pentru a realiza un serviciu continuu prin rețele fizice eterogene, cum ar fi rețelele IP versiunea 6 (IPv6), versiunea 4 (IPv4) sau rețelele non-IP capabile să utilizeze protocoale diferite pentru a transporta date pachete.

__________________________________________________________________________

* Recomandările ITU-T Y.2000-Y.2999: Rețele de generație următoare [resursă electronică]. - Mod de acces: http://www.itu.int/ITU-T/recommendations/index.aspx?ser=Y.

**Rețele de generație următoare / A.V. Roslyakov, M.Yu. Samsonov, I.V. Shibaeva, S.V. Vanyashin, I.A. Ceceneva; editat de A.V. Roslyakova. - M.: Eco-Trends, 2008. - 424 p.

*** Recomandările ITU-T Y.3000-Y.3499: Rețele viitoare [resursă electronică]. - Mod de acces: http://www.itu.int/ITU-T/recommendations/index.aspx?ser=Y.

Sfârșitul articolului în numărul următor al ICS.