Гибридные сети. основные понятия и определения.

Гибридные сети. Основные понятия и определения

Каждая разновидность систем искусственного интеллекта имеет свои особенности, например, по возможностям обучения, обобщения и выработки выводов, что делает ее наиболее пригодной для решения одного класса задач и менее пригодной — для другого.

Например, нейронные сети хороши для задач распознавания образов, но весьма неудобны для выяснения вопроса, как они такое распознавание осуществляют.

Они могут автоматически приобретать знания, но процесс их обучения зачастую происходит достаточно медленно, а анализ обученной сети весьма сложен (обученная сеть обычно — черный ящик для пользователя).

Обратите внимание

При этом какую-либо априорную информацию (знания эксперта) для ускорения процесса ее обучения в нейронную сеть ввести невозможно.

Системы с нечеткой логикой, напротив, хороши для объяснения получаемых с их помощью выводов, но они не могут автоматически приобретать знания для использования их в механизмах выводов. Необходимость разбиения универсальных множеств на отдельные области, как правило, ограничивает количество входных переменных в таких системах небольшим значением.

Вообще говоря, теоретически, системы с нечеткой логикой и искусственные нейронные сети эквивалентны друг другу, однако, в соответствии с изложенным выше, на практике у них имеются свои собственные достоинства и недостатки.

Данное соображение легло в основу аппарата гибридных сетей, в которых выводы делаются на основе аппарата нечеткой логики, но соответствующие функции принадлежности подстраиваются с использованием алгоритмов обучения нейронных сетей, например, алгоритма обратного распространения ошибки.

Такие системы не только используют априорную информацию, но могут приобретать новые знания и для пользователя являются логически прозрачными.

Основные понятия и определения гибридных сетей

Для пояснения сущности гибридных сетей, рассмотрим еще раз простую нейронную сеть, имеющую два входа и только один нейрон (рис. 3.1).

Здесь входные сигналы xi «взаимодействуют» с весами ωi, образуя произведения

pi = xi ωi, i=1,2

Такая частная информация (произведения) объединяются с ис­пользованием операции суммирования, образуя вход netнейрона:

net = p1 + p2 = ω1×1 + ω2×2

Выход нейрона образуется в результате преобразования входа netнекоторой активационной функцией:

у = f(net) = f(ω1×1 + ω2×2), например, сигмоидного типа

Важно

Приведенную однонейронную сеть, в которой используются опе­рации умножения, суммирования и сигмоидная функция актива­ции, будем называть стандартной нейронной сетью.

Рис. 1. Элементарная НС

В случае применения других операций, таких как t-норма или t-конорма, придем к нейронной сети, которая будет называться гибридной.

Определение. Гибридная нейронная сеть — это нейронная сеть с четкими сигналами, весами и активационной функцией, но с объединением xi и ωi, p1 и р2 с использованием t-нормы, t-конормы или некоторых других непрерывных операций.

Входы, выходы и веса гибридной нейронной сети — веществен­ные числа, принадлежащие отрезку [0, 1].

Рассмотрим следующие примеры элементарных гибридных ней­ронных сетей.

Нечеткий нейрон «И». Сигналы xi и веса ωi в данном случае объединяются с помощью треугольной конормы:

pt = S(ωi, xi), i = 1,2,

а выход образуется с применением треугольной нормы (рис. 2):

у = AND(p1,р2) = Т(p1,р2) = Т(S(ω1, x1), S(ω2, x2) ).

Если принять T= min, S = max, тогда нечеткий нейрон «И» реализует композицию min-max:

у=min (ω1˅ x1 , ω2˅ x2).

Рис. 2. Структура гибридного нейрона «И»

Нечеткий нейрон «ИЛИ». Сигналы xi и веса ωi здесь объ­единяются с помощью треугольной нормы:

Pi = T(ωi, xi), i = 1,2,

Рис. 3. Нечеткий нейрон «ИЛИ»

а выход образуется с применением треугольной конормы (см. рис. 3):

у = OR(p1,p2) = S(p1 ,p2) = S(T(ω1, х1), T(ω2, х2).

Если принять Т = min, S= max, тогда нечеткий нейрон «ИЛИ» реализует композицию max-min:

у=max (ω1˄ x1 , ω2˄ x2).

искусственные нейронные сети нейро-нечеткие сети

Лекция 1 Сети Основные понятия и определения

Лекция № 1 Сети. Основные понятия и определения

Сеть – группа компьютеров (и, возможно, прочего оборудования), соединенных между собой (кабелем или иной средой передачи данных).

Как все начиналось? l l l 4 октября 1957 г. в СССР был запущен первый искусственный спутник Земли США – Организация нового агентства – Advanced Research Projects Agency (ARPA). Создание ARPANET в 1969 г

Развитие l l l В 1970 г. в ARPANET появляется первый канал, связавший организации на разных побережьях США. В 1973 г.

Совет

ARPANET впервые выходит за пределы США — при помощи норвежского спутника NORSAR к ней подключаются вычислительные центры в Норвегии и Англии. 1982 год Рождение современного Интернета.

ARPA создала единый сетевой язык TCP/IP. 1984 год. Число хостов превысило тысячу. 1989 год. Число хостов превысило 10 тысяч.

То же время в России l Первая ЛВС в СССР, разработанная в 1975 г. , появляется в ФИАН им. П. Н. Лебедева (Москва); но в ней впервые в мире применен “двунаправленный усилитель – формирователь (hub или концентратор).

Зарождение первых ЛВС Мэйнфреймы l Объединение компьютеров для экономии на объеме жесткого диска и совместного использования принтера. l Дороговизна и сложность настройки l

Сетевые технологии за 40 лет: l l l l l COM, LPT Ethernet Token-Ring ATM FDDI 100 VG-Any. LAN Fast Ethernet Gigabit Ethernet 10 Gb Ethernet l l l Wi-Fi Bluetooth Zig. Bee Wi. MAX Модем DSL Fire. Wire l USB l

Классификация сетей l Существует много классификаций сетей. Одной из них является территориальная: l l Локальные (Local Area Network, LAN) — это относительно небольшие сети масштаба предприятия, дома, офиса и т. п.

Муниципальные (Metropolitan Area Network, MAN) — сети масштаба города. Глобальные (Wide Area Network, WAN) — сети, охватывающие значительное географическое пространство — регион, страну, континент.

Согласно некоторым классификациям вводятся также корпоративные, офисные и прочее

Сети локальные и глобальные l Маршрутизатор Локальная вычислительная сеть (ЛВС) характеризуется l l Глобальная сеть l l Различие согласно модели OSI l Высокая скорость передачи, большая пропускная способность Низкий уровень ошибок (высококачественный канал связи), вероятность ошибок 107~10 -8. Эффективный быстродействующий механизм управления обменом Ограниченное, точно определенное число компьютеров.

Локальная Вычислительная Сеть l В эпоху зарождения сетей ЛВС (как правило) – компьютерная сеть l с узкополосной передачей и l коммутацией пакетов. Маршрутизатор

Обратите внимание

Узкополосные и широкополосные сети l Узкополосная: сетевой кабель (или иная сетевая среда) передает только один сигнал в любой момент времени. l Широкополосная – передача нескольких сигналов одновременно, используя для каждого разную частоту передачи (кабельной телевидение, радиосигнал).

Коммутация пакетов и коммутация каналов. l l Коммутация пакетов: для передачи данные разбиваются на небольшие порции – пакеты. Большинство технологий ЛВС (Ethernet, FDDI) используют именно коммутацию пакетов или коммутацию ячеек (АТМ) Технология коммутации каналов подразумевает установку прямого канала связи передачей данных (телефонная сеть).

Пакет l Пакет — единица информации, передаваемая между устройствами сети l Общий вид формата пакета Пакет старт адрес источника адрес управляющее назначения поле ДАННЫЕ Контрольное поле для настройки аппаратуры принимающего адаптера (может быть один стартовый бит).

сетевые адреса отправителя и получателя: МАС-адрес – 6 байт, IP-адрес – 32 бита тип пакета, его номер, размер, формат, маршрут его доставки, на то, что с ним надо делать приемнику и т. д.

передаваемая информация; поле может отсутствовать (для управляющих пакетов) контрольная сумма пакета (формируется отправителем, проверяется приемником)

Виды передачи информации l Симплексная: передача информации только в одном направлении в любой момент времени. l Полудуплексная: передача информации возможна в обоих направлениях, но только в одном направлении в любой момент времени. l Дуплексная: передача информации возможна в обоих направлениях в любой момент времени.

Адресация l 1 l 2 3 4 МАС-адрес (жестко «прошитый» при изготовлении аппаратный адрес сетевой платы). 5 l Каждое устройство в сети имеет свой, уникальный адрес IP-адрес. Адрес сетевого интерфейса (без ориентации на плату).

Протоколы l l l Протокол (в терминологии вычислительных сетей) – заранее согласованный стандарт, который позволяет двум компьютерам обмениваться данными.

Протокол – формальный набор правил и соглашений, определяющих, каким образом в сети устройства обмениваются данными.

Важно

Протоколы описывают любой момент взаимодействия – от характеристик сигнала, передаваемых по кабелю, до языка запросов, позволяющих обмениваться сообщениями приложениям, исполняемым на разных компьютерах.

Стандартные протоколы разрабатываются: l l Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE, Institute of Electrical and Electronic Engineers) – Североамериканская организация, опубликовавшая рекомендации рабочей группы 802, содержавшие стандарты, определившие протоколы Ethernet и Token Ring Международная организация по стандартизации (ISO, International Organization for Standardization). Всемирное объединение организаций по выработке эталонов, включающее более 100 государств. IETF( Internet Engineering Task Forse, Специальная комиссия Интернет-разработок) – RFC (запросы на комментарии в Интернете), протоколы TCP/IP W 3 C (Консорциум Всемирной Паутины) – Развитие Всемирной Сети (HTML, HTTP)

Доступ к среде l l Множество компьютеров подключаются к одной и той же среде передачи данных. Должен существовать механизм управления доступом к среде (MAC – Media Access Control) для осуществления арбитража доступа и предотвращения одновременной передачи двумя системами.

Виды доступа к среде l l Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) Передача маркера (Token Ring, FDDI) М

Топологии l Топология – физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи (различные способы конфигурации) Ячеистая топология Точка-точка Дерево l Наиболее широко распространены l Шина l Звезда l Кольцо

Шина (bus) равноправие всех абонентов l компьютеры могут передавать только по очереди l отсутствует центральный абонент, что увеличивает надежность добавление новых абонентов в шину просто во время работы минимальное количество соединительного кабеля разрешение возможных конфликтов в данном случае ложится на сетевое оборудование каждого отдельного абонента не страшны отказы отдельных компьютеров необходимо включение на концах шины терминаторов затухание сигнала, что накладывает жесткие ограничения на суммарную длину линий связи; для увеличения длины сети используются репитеры l l l l

Звезда (star) Активная звезда Пассивная звезда хаб l l l l равноправие всех абонентов отсутствует конфликты невозможны, управление централизовано не страшны отказы отдельных периферийных компьютеров; отказ центрального компьютера делает сеть полностью неработоспособной обрыв кабеля нарушает обмен только с одним компьютером каждый приемник всегда получает сигнал одного уровня жесткое ограничение количества абонентов: не более 8 -16 больший, чем при других топологиях, расход кабеля

Кольцо (ring) 1. Данные передаются от 1 к 3 2. прием пакета «? » – «не мне» – передача далее Для разрешения передачи 5.

прием используется маркер подтверждения – М передача маркера l специальный абонент для 1 2 далее управления обменом, компьютеры не являются полностью равноправными 4. прием пакетаl максимальное количество «? » 3 3.

прием пакета 4 «не мне» абонентов: ~1000 и больше «? » – «мне» передача далее формируется l устойчивость к перегрузкам: подтверждение нет конфликтов От 3 к 1 передается подтверждение l каждый компьютер ретранслирует приходящий сигнал l выход из строя хотя бы одного компьютера нарушает работу всей сети в целом l подключение новых абонентов требует обязательной остановки работы всей сети на время подключения l иногда топология «кольцо» выполняется на основе двух кольцевых линий связи l

Совет

Объединение топологий Концентратор l Важно: следует различать физическую топологию и логическую.

Коммуникационное оборудование l Концентратор – повторить и размножить сигнал с одного входа на всех прочих l Коммутатор – «избирательный» повторитель + работа с пакетами l l Повторитель l Мост Маршрутизатор – объединение сетей l Точка доступа

Клиенты и серверы l l Сервер – компьютер, обеспечивающий доступ к информации другим компьютерам Клиент – компьютер, запрашивающий информацию у сервера

Одноранговые сети l все устройства выступают в роли как клиента так и сервера l l l пользователи сами выступают в роли администраторов и обеспечивают защиту информации количество пользователей не превышает 30 (!? ) человек пользователи расположены компактно вопросы защиты данных не критичны в обозримом будущем не ожидается значительного расширения сети.

Одноранговые сети: недостатки Учетная запись пользователя Пользователь 1 Пользователь 3 чтение Пользователь 2 чтение запись Пользователь 3 Пользователь 2 Права доступа к ресурсу полный доступ Пользователь 1 Учетная запись пользователя Пользователь 4 l Аналогичные настройки для каждого компьютера сети

Альтернатива одноранговой сети Учетная запись пользователя Пользователь 2 Пользователь 3 чтение Пользователь 4 чтение запись Пользователь 3 Пользователь 2 Права доступа к ресурсу полный доступ Пользователь 1 Учетная запись пользователя домена Пользователь 4 l Все записи о пользователях сети на контроллере домена

Сети на основе сервера l l клиенты и сервер Применяются, когда в сети должно быть объединено много пользователей и быстродействия одноранговой сети недостаточно. В сеть включается специализированный компьютер – сервер Вопросы защиты информации решаются централизованно – на сервере

Серверы l l l Файл-сервер: предназначен для хранения файлов и данных Принт-серверы: управление доступом пользователей к принтерам. Серверы приложений: для выполнения прикладных частей клиент-серверных приложений, а также для хранения данных, доступных клиентам.

Обратите внимание

Не предоставляют данные для копирования, но отвечают на запросы Почтовые серверы: управляют передачей электронных сообщений между пользователями сети Повышенные требования l l l быстрый процессор (или несколько процессоров), оперативная память большого объема быстрые жесткие диски.

Частично децентрализованные (гибридные) сети l Сервер используется для координации, поиска информации

Частично децентрализованные (гибридные) сети l l Сервера используются для координации работы, поиска или предоставления информации о существующих машинах сети и их статусе Пиринговые файлообменные сети l l l peer-to-peer, P 2 P — один на один, с глазу на глаз скачивать один файл сразу с нескольких источников во время скачивания файла пользователем (и после его окончания) этот файл у него могут скачивать и другие клиенты сети требуется дополнительное программное обеспечение например, Bit. Torrent

Операционные системы l Novell Net. Ware – одна из первых вышла на рынок сетевых ОС, обязательно организация «сервер-клиент» , слабая масштабируемость.

l Windows – наиболее распространена на текущий момент (для рабочих станций и конечных пользователей); встроена поддержка одноранговых сетей.

l UNIX – мощная, но … требует очень хороших знаний и умений, не ориентирована на рядового пользователя.

Высокоуровневое взаимодействие. Клиент-серверные, одноранговые и гибридные сети

Основное назначение компьютерных сетей — осуществление интерактивной связи между узлами для совместного использования ресурсов. Сетевые ресурсы — это данные, приложения и периферийные устройства. Доступ к сетевым ресурсам может быть централизованным (клиент-серверная модель), децентрализованным (одноранговая модель) и гибридным (частично централизованным).

Сети на основе сервера

Сеть на основе сервера (серверов) представляет собой распределенную систему, компонентами которой являются клиенты, запрашивающие некоторые ресурсы или сервисы, и серверы, их представляющие (рис. 1).

Рис. 1. Структура сети на основе выделенного сервера

Здесь, сервер — это высокопроизводительный компьютер, обслуживающий клиентсткие подключения. Такое определение является не полным и не отражает всего смысла клиент-серверной архитектуры, но широко используется при проектировании и реализации компьютерных сетей.

Выделенный сервер (dedicated server) выполняет специальные, серверные, приложения (в Windows — службы, в UNIX — демоны), которые представляют определенные услуги: доступ к данным, обмен сообщениями, удаленный запуск приложений и т.п.

Сетевые ресурсы в такой сети концентрируются на сервере, он же представляет услуги централизованного управления этими ресурсами.

Клиентами сети на основе сервера являются компьютеры пользователей, которые обращаются к серверу за услугами по решению прикладных задач, таких как работа с общими файлами, отправка и получение электронной почты, ресурсоемкие вычисления, доступ в Интернет и т.п.

Важно

В зависимости от задач и принятой модели клиент-серверного взаимодействия, требования к вычислительной мощности клиентов и серверов могут изменяться в очень широком диапазоне.

Общим недостатком сетей на основе сервера, как и всех централизованных систем, является то, что неполадки на сервере ставят под угрозу работоспособность всей сети.

Так, например, слишком большое число клиентских подключений может привести к неправильному функционированию или полному отключению сервера.

Киберпреступники используют такую тактику в сетевых атаках типа DDoS (Distributed Deny of Service, — анг., распределенный отказ в обслуживании).

Типы серверов

В качестве примера, перечислим некоторые виды серверов, используемых в глобальной и локальных сетях:

• Файловый сервер — предназначен для хранения и совместного использования файлов, доступ к которым осуществляется по сети.
• Сервер печати (принт-сервер) — обеспечивает пользователей возможностью распечатки документов на сетевом принтере.
• Почтовый сервер — обслуживает процессы передачи электронных сообщений между пользователями сети.
• Коммуникационный сервер — управляет трафиком между узлами локальной сети и удаленными узлами.

В корпоративных сетях обычно одновременно используется несколько серверов разного назначения. Поэтому необходимо учитывать все возможные нюансы, которые могут проявиться при расширении сети, с тем чтобы изменение роли определенного сервера в дальнейшем не отразилось на работе всех пользователей.

Одноранговые сети

Одноранговая сеть представляет собой распределенную среду, в которой все узлы равноправны. Компьютеры такой сети могут функционировать как в качестве клиентов, так и серверов (рис. 2).

Пользователи одноранговой сети самостоятельно решают, какие ресурсы (в первую очередь файловые) на своем компьютере сделать общедоступными по сети. Децентрализованное управление ресурсами требует от пользователей повышенного уровня компьютерной грамотности, чтобы работать и как пользователю, и как администратору своего компьютера.

Рис. 2. Структура одноранговой сети

В 90-е годы XX века под одноранговой сетью понималась небольшая локальная сеть на 10-30 компьютеров с децентрализованным управлением — рабочая группа. Развитие Интернет привело к появлению протоколов одноранговых сетей глобального масштаба («пиринговых» сетей, от анг. peer — равный, см. peer-to-peer).

Гибридные сети

Полная децентрализация в одноранговых сетях, насчитывающих сотни и тысячи компьютеров, приводит к сложностям в управлении ими. Эта проблема отчасти решается добавлением координационного сервера в структуру сети (рис. 3).

На сервер возлагаются задачи контроля за состоянием сети, представления списка доступных ресурсов и общего управления.

Например, клиенты могут обращаться к такому серверу для авторизации, после чего способны взаимодействовать друг с другом непосредственно.

Рис. 3. Комбинированная (гибридная) сеть

Комбинированные, или гибридные сети — получили наибольшее распространение, поскольку сочетают преимущества одноранговых и клиент-серверных сетей и, во-многом, лишены их недостатков. Однако, для правильной реализации гибридных сетей и поддержания их в работоспособном состоянии от системных администраторов требуются глубокие знания и навыки планирования.

Контрольные вопросы

Опишите особенности одноранговых сетей.

Опишите особенности сетей на основе сервера.

Анатольев А.Г., 20.01.2014

Постоянный адрес этой страницы:

Функциональные роли компьютеров в сети

В сетях с выделенными серверами ( рис. 9.6) используются специальные варианты сетевых ОС, которые оптимизированы для работы в роли серверов и называются серверными ОС. Пользовательские компьютеры в таких сетях работают под управлением клиентских ОС.

Рис. 9.6. Сеть с выделенным сервером.

Специализация операционной системы для работы в роли сервера является естественным способом повышения эффективности серверных операций. А необходимость такого повышения часто ощущается весьма остро, особенно в большой сети.

Совет

При существовании в сети сотен или даже тысяч пользователей интенсивность запросов к разделяемым ресурсам может быть очень значительной, и сервер должен справляться с этим потоком запросов без больших задержек.

Очевидным решением этой проблемы является использование в качестве сервера компьютера с мощной аппаратной платформой и операционной системой, оптимизированной для серверных функций.

Чем меньше функций выполняет ОС, тем более эффективно можно их реализовать, поэтому для оптимизации серверных операций разработчики ОС вынуждены ущемлять некоторые другие ее функции, причем иногда даже полностью отказываться от них. Одним из ярких примеров такого подхода является серверная ОС NetWare.

Ее разработчики поставили перед собой цель оптимизировать выполнение файлового сервиса и сервиса печати. Для этого они полностью исключили из системы многие элементы, важные для универсальной ОС, в частности, графический интерфейс пользователя, поддержку универсальных приложений, защиту приложений мультипрограммного режима друг от друга, механизм виртуальной памяти.

Все это позволило добиться уникальной скорости файлового доступа и вывело NetWare в лидеры серверных ОС на долгое время.

Однако слишком узкая специализация некоторых серверных ОС является одновременно и их слабой стороной.

Так, отсутствие в NetWare 4 универсального интерфейса программирования и средств защиты приложений, не позволившее использовать эту ОС в качестве среды для выполнения приложений, приводит к необходимости применения в сети других серверных ОС в тех случаях, когда требуется выполнение функций, отличных от файлового сервиса и сервиса печати. Поэтому разработчики многих серверных операционных систем отказываются от функциональной ограниченности и включают в состав серверных ОС все компоненты, позволяющие задействовать их в качестве универсальных серверов и даже клиентских ОС. Такие серверные ОС снабжаются развитым графическим пользовательским интерфейсом и поддерживают универсальный API. Это сближает их с одноранговыми операционными системами, но существует несколько отличий, которые позволяют отнести их именно к классу серверных ОС:

• поддержка мощных аппаратных платформ, в том числе мультипроцессорных;
• поддержка большого числа одновременно выполняемых процессов и сетевых соединений;
• включение в состав ОС компонентов централизованного администрирования сети (например, справочной службы или службы аутентификации и авторизации пользователей сети);
• более широкий набор сетевых служб.

Клиентские операционные системы в сетях с выделенными серверами обычно освобождаются от серверных функций, что значительно упрощает их организацию. Разработчики клиентских ОС уделяют основное внимание пользовательскому интерфейсу и клиентским частям сетевых служб.

Наиболее простые клиентские ОС поддерживают только базовые сетевые службы, обычно файловую и службу печати.

В то же время существуют так называемые универсальные клиенты, которые поддерживают широкий набор клиентских частей, позволяющих им работать практически со всеми серверами сети.

Обратите внимание

Многие компании, разрабатывающие сетевые ОС, выпускают две версии одной и той же операционной системы. Одна версия предназначена для работы в качестве серверной ОС, а другая – для работы на клиентской машине.

Эти версии чаще всего основаны на одном и том же базовом коде, но отличаются набором служб и утилит, а также параметрами конфигурации, в том числе устанавливаемыми по умолчанию и не поддающимися изменению.

Например, операционная система Windows NT выпускалась в версии для рабочей станции – Windows NT Workstation – и в версии для выделенного сервера – Windows NT Server. Оба эти варианта операционной системы включают клиентские и серверные части многих сетевых служб.

Так, ОС Windows NT Workstation, кроме выполнения функций сетевого клиента, может предоставлять сетевым пользователям файловый сервис, сервисы печати, удаленного доступа и другие, а, следовательно, может служить основой для одноранговой сети.

С другой стороны, ОС Windows NT Server содержит все необходимые средства, которые позволяют задействовать компьютер в качестве клиентской рабочей станции.

Под управлением ОС Windows NT Server локально запускаются прикладные программы, которые могут потребовать выполнения клиентских функций ОС при появлении запросов к ресурсам других компьютеров сети.

Windows NT Server имеет такой же развитый графический интерфейс, как и Windows NT Workstation, что позволяет с равным успехом применять эти ОС для интерактивной работы пользователя или администратора.

Однако версия Windows NT Server имеет больше возможностей для предоставления ресурсов своего компьютера другим пользователям сети, так как может выполнять более широкий набор функций, поддерживает большее количество одновременных соединений с клиентами, реализует централизованное управление сетью, имеет более развитые средства защиты. Поэтому рекомендуется применять Windows NT Server в качестве ОС для выделенных серверов, а не клиентских компьютеров.

Важно

В больших сетях наряду с отношениями клиент-сервер сохраняется необходимость и в одноранговых связях, поэтому такие сети чаще всего строятся по гибридной схеме ( рис. 9.7).

Рис. 9.7. Гибридная сеть.

Для конечного пользователя сеть – это не компьютеры, кабели и концентраторы и даже не информационные потоки, для него сеть – это, прежде всего, набор сетевых служб, с помощью которых он получает возможность просмотреть список имеющихся в сети компьютеров, прочитать удаленный файл, распечатать документ на “чужом” принтере или послать почтовое сообщение. Именно совокупность предоставляемых возможностей – насколько широк их выбор, насколько они удобны, надежны и безопасны – определяет для пользователя облик той или иной сети.

Кроме собственно обмена данными, сетевые службы должны решать и другие, более специфические, задачи, например, задачи, связанные с распределенной обработкой данных.

К таким задачам относится обеспечение непротиворечивости нескольких копий данных, размещенных на разных машинах (служба репликации), или организация выполнения одной задачи параллельно на нескольких машинах сети (служба вызова удаленных процедур).

Среди сетевых служб можно выделить административные, то есть такие, которые в основном ориентированы не на простого пользователя, а на администратора, и служат для обеспечения правильной работы сети в целом.

Служба администрирования пользовательских учетных записей, которая позволяет администратору вести общую базу данных о пользователях сети, система мониторинга сети, позволяющая захватывать и анализировать сетевой трафик, служба безопасности, в функции которой может входить, помимо прочего, выполнение процедуры логического входа с последующей проверкой пароля, – все это примеры административных служб.

Реализация сетевых служб осуществляется программными средствами. Все сетевые службы построены в архитектуре “клиент-сервер”.

Основные службы – файловая служба и служба печати – обычно предоставляются сетевой операционной системой, а вспомогательные, например служба баз данных, факсимильной связи или передачи голоса, – системными сетевыми приложениями или утилитами, работающими в тесном контакте с сетевой ОС. Вообще говоря, распределение служб между ОС и утилитами достаточно условно и меняется в зависимости от реализации ОС.

При разработке сетевых служб приходится решать задачи, свойственные любым распределенным приложениям: определение протокола взаимодействия между клиентской и серверной частями, распределение функций между ними, выбор схемы адресации приложений и т.д.

Совет

Одним из главных показателей качества сетевой службы является ее удобство. Для одного и того же ресурса может быть разработано несколько служб, по-разному решающих в общем-то одну и ту же задачу.

Отличия могут заключаться в производительности или в уровне удобства предоставляемых услуг.

Например, файловая служба может быть основана на использовании команды передачи файла из одного компьютера в другой по имени файла, а это требует от пользователя знания имени нужного файла.

Та же файловая служба может быть реализована и так, что пользователь монтирует удаленную файловую систему к локальному каталогу, а далее обращается к удаленным файлам как к своим собственным, что гораздо удобнее. Качество сетевой службы зависит и от качества пользовательского интерфейса – интуитивной понятности, наглядности, рациональности.

При определении степени удобства разделяемого ресурса часто употребляют термин “прозрачность”. Прозрачный доступ – это такой доступ, при котором пользователь не замечает, где расположен нужный ему ресурс – на его компьютере или на удаленном.

После того как он смонтировал удаленную файловую систему в свое дерево каталогов, доступ к удаленным файлам становится для него совершенно прозрачным.

Сама операция монтирования также может иметь разную степень прозрачности – в сетях с меньшей прозрачностью пользователь должен знать и задавать в команде имя компьютера, на котором хранится удаленная файловая система, в сетях с большей степенью прозрачности соответствующий программный компонент сети производит поиск разделяемых томов файлов независимо от мест их хранения, а затем предоставляет их пользователю в удобном для него виде, например в виде списка или набора пиктограмм.

Для обеспечения прозрачности важен способ адресации (именования) разделяемых сетевых ресурсов. Имена разделяемых сетевых ресурсов не должны зависеть от их физического расположения на том или ином компьютере. В идеале пользователь не должен ничего менять в своей работе, если администратор сети переместил том или каталог с одного компьютера на другой.

Обратите внимание

Сам администратор и сетевая операционная система имеют информацию о расположении файловых систем, но от пользователя она скрыта. Такая степень прозрачности пока редко встречается в сетях, – обычно для получения доступа к ресурсам определенного компьютера сначала приходится устанавливать с ним логическое соединение.

Такой подход применяется, например, в сетях Windows NT.

Основные понятия о системах передачи и сетях SDH

Рекомендациями   ITU-T,   стандартами   ISO,   институтами   ANSI,   ETSI   и   другими международными организациями введено большое количество новых  понятий, терминов, определений   и   соответствующих   им   сокращений,   которые   пока   еще   не   полностью определены  в  литературе  по  вопросам  телекоммуникаций  на  русском  языке.  Основные специальные понятия, термины и определения для систем передачи и сетей SDH, введенные рекомендациями ITU-T, приведены ниже.

Синхронная  цифровая  иерархия  SDH  (Synchronous  Digital Hierarchy) –  это  новый иерархический     набор     цифрового     оборудования     и     элементов     цифровой     сети, стандартизированных    с    целью    транспортирования    по     физическим    сетям    связи соответствующим образом адаптированной нагрузки.  Данное определение включает в себя несколько понятий одновременно: новые международные рекомендации; новый синхронный метод  объединения  цифровых   сигналов,  или  синхронное  мультиплексирование;  новая концепция построения цифровых транспортных сетей.

Синхронный транспортный модуль STM (Synchronous Transport Module) – это ЦГС заданной структуры, используемый для транспортирования сигналов в сетевом слое секций систем   передачи   SDH.   Цикл   передачи,   или   фрейм   (Frame)   сигнала   STM   содержит информационные сигналы полезной нагрузки и  служебные сигналы. Длительность цикла передачи равна 125 мкс.

Виртуальный  контейнер  VC  (Virtual  Container)  –  это  ЦГС  заданной  структуры, используемый для формирования сигналов в сетевом слое трактов  систем передачи SDH. Цикл  передачи  VC  содержит  информационные  сигналы  нагрузки  и  служебные  сигналы.

Последние  образуют  трактовые  заголовки  VC.  В  зависимости  от  вида  контейнера  VC длительность его цикла передачи равна 125  или 500 мкс.

Для разных скоростей передачи ЦГС  приняты  VС  различного  порядка  (ёмкости,  объема),  имеющие  обозначения  VС-11,

VС-12, VC-2, VC-3, VС-4.

Контейнер  С  (Container)  –  это  ЦГС  заданной  структуры,  с   помощью   которого формируется синхронная с сетью информационная нагрузка для УС. Эта нагрузка создается в   форме   контейнеров.

   Виртуальному    контейнеру   заданного   порядка   соответствует определенный контейнер: С-11, С-12, С-2, С-3, С-4.

Цикл передачи данного VC образуется объединением  ЦГС соответствующего контейнера и сигналов трактового заголовка РОH (Path Overhead), т. е. УС = С + РОЕ.

Административный блок AU (Administration Unit) – это ЦГС заданной  структуры, обеспечивающий согласование между сетевым слоем трактов  высшего порядка и сетевым слоем  мультиплексной  секции.  Цикл  передачи  сигналов  AU  содержит  информационные сигналы нагрузки (VС высшего порядка) и сигналы АU-указателя (AU-pointer), т. е. AU = VC

+ АU-указатель.

Для  цифровых  трактов  высшего  порядка  определены  два  вида  административных блоков:  AU-3  и  AU-4.

 Блок  AU-4  состоит  из  VС-4  и  AU-указателя,  который  показывает смещение  начала  цикла  передачи  сигналов  VС-4  относительно  цикла  передачи  сигнала STM-1.

 Блок  AU-3  состоит  из  VС-3  и  АU-указателя,  который  показывает  необходимость корректирования фазы сигналов VС-3 относительно фазы сигналов цикла передачи STM-1.

Один или более блоков AU, занимающих определенные фиксированные  положения в нагрузке STM-1, называется групповым административным блоком AUG (Administrative Unit Group). Блок AUG содержит однородный набор элементов AU-3 или один элемент AU-4.

Важно

Цикл передачи сигналов синхронного транспортного модуля N-го  порядка  образуется побайтным  объединением  сигналов  N  групповых  блоков  AUG  и  сигналов  секционного заголовка SOH (Section OverHead), т. е. STM-N =N x AUG+ SOH.

Субблок TU (Tributary Unit) – это ЦГС заданной структуры, который  обеспечивает согласование между сетевыми слоями трактов низшего и высшего порядков.

Цикл передачи TU  содержит информационные  сигналы  нагрузки  (VC-11, VC-12, VC-2, VC-3) и  сигналы TU-указателя, т. е. TU = VС +  TU-указатель.

Смещение начала цикла передачи сигналов нагрузки от начала цикла передачи сигналов VC высшего порядка показывает TU-указатель. Так  же  как  и  контейнеры  VС,  субблоки  TU  обозначаются  TU-11,  TU-12,  TU-2  и  TU-3 соответственно.

Один   или   несколько   субблоков   TU,   занимающих   определенные   фиксированные позиции в нагрузке контейнера VC высшего порядка, называется групповым субблоком TUG (Tributary Unit  Group),  который  обозначается  TUG-2  или  TUG-3.  Блок  TUG-2  содержит однородный набор идентичных элементов TU-11, TU-12 или один элемент TU-2. Блок TU-3 содержит однородный набор групповых субблоков TUG-2 или один субблок TU-3.

Мультиплексирование    (Multiplexing)    –    это    процедура,    посредством    которой выполняются  операции  по  согласованию  нескольких   сигналов  сетевого  слоя  трактов низшего порядка с трактом высшего  порядка или нескольких сигналов трактов высшего порядка – с мультиплексной секцией.

Размещение  сигналов  (Mapping)  –  это  преобразовательная  процедура,  посредством которой  передаваемые  цифровые  потоки  согласуются  с   виртуальными  контейнерами. Фактически   эти   потоки   размещаются   на   определенных   временных   позициях   циклов передачи виртуальных контейнеров VC.

В системах передачи SDH используется синхронное или   асинхронное  размещение  передаваемых  цифровых  сигналов.  Процесс   размещения заключается  в  упаковке  различных  сигналов  современных   технологий  (компонентных потоков плезиохронных ЦСП, потоков ячеек ATM, сигналов технологии FDDI, пакетов IP и т. д.

) в VC соответствующей ёмкости [43, 63, 155].

Корректирование,    или    выравнивание    сигналов    (Aligning)    –    это    процедура, посредством  которой  в  TU  или  AU  вводятся  данные  о  размере  смещения  начала  цикла передачи   сигналов   нагрузки   от   начала   (точки    отсчета)   цикла   передачи   сигналов обслуживающего сетевого слоя.

Сцепка   (Concatenation)  блоков   –   это   процедура,   которая   позволяет   объединить несколько виртуальных контейнеров. В результате сцепки  полученная совокупная ёмкость может  быть  использована  как  один  контейнер,  в  котором  обеспечивается  целостность

последовательности   передаваемых   сигналов.   Различают   два   вида   сцепок:    смежные (Contiguous)  и  виртуальные  (Virtual).

 Смежные  сцепки  определены  для  VC-2  и  VC-4  и обозначаются VC-N-Xc, где N – уровень контейнеров (2 или 4), а X  –  число контейнеров в сцепке  (может  принимать  значение  от  2  до  256).

 Нагрузки  контейнеров  размещаются  в соседних блоках (TU-2 для VC-2 и AU-4 для VC-4).  Указатель первого блока обозначает начало сцепки, а указатели остальных блоков сообщают о принадлежности к ней.

Виртуальные    сцепки    определены    для    всех    VC-N.    Виртуальные    контейнеры, участвующие в сцепке, имеют свои трактовые заголовки и передаются по сети независимо (может быть даже по разным трассам).

Сборка контейнеров  осуществляется на приемном конце с использованием информации, полученной в  трактовых заголовках. В этом случае поддержка процедуры сцепки необходима только в точках окончания тракта. Использование сцепок повышает эффективность систем передачи SDH в сети.

Более подробно о применении сцепок можно прочитать в работах [43, 63].

Указатель (Pointer) – это индикатор, значение которого показывает смещение  начала цикла  передачи  сигналов  VC  относительно  точки  отсчета  цикла  передачи  сигналов  той транспортной единицы, которая этот VC обслуживает.

Секционный заголовок SOH (Section OverHead) – это фрагмент заданной  структуры цикла   передачи   сигналов   STM-N.

   Заголовок   SOH   содержит    служебные   сигналы, обеспечивающие функционирование систем контроля, управления и обслуживания, а также сигналы, выполняющие вспомогательные  функции.

Секционный заголовок делится на два заголовка: заголовок мультиплексной секции и заголовок регенерационнои секции.

Заголовок мультиплексной секции MSOH (Multiplex Section OverHead) – это  часть сигналов   секционного   заголовка,   которая   передается   между   пунктами   доступа,   где формируется и расформировывается цикл передачи сигналов STM.

Регенераторы ленейного тракта   сигналы   MSOH   проходят   транзитом.    Заголовок    MSOH   содержит   сигналы, выполняющие    функции    контроля    ошибок,    управления    системой    автоматического переключателя на резерв, служебной связи и т.

д.

Заголовок регенерационнои секции RSOH (Regenerator Section OverHead) – это часть сигналов секционного заголовка, которая действует в пределах  регенерационной секции и передается между регенераторами, где заголовок RSOH  обрабатывается. Заголовок RSOH содержит  сигналы,  выполняющие  функции  цикловой  синхронизации,  контроля  ошибок цифрового   линейного   сигнала  в   пределах   регенерационной   секции,  указания  уровня иерархии синхронного транспортного модуля и т. д.

Трактовый заголовок РОН (Path Overhead) – это фрагмент заданной структуры цикла передачи сигналов VС.

Заголовок РОН создается и ликвидируется в пунктах  доступа, где формируется и расформировывается цикл передачи сигналов VC, контролирует тракт между этими  пунктами,  проходя  мультиплексные  и   регенерационные  секции  транзитом.

Совет

 Он содержит сигналы, выполняющие функции контроля качества тракта, передачи информации об  авариях  тракта,  служебной  связи  и  т.  д.  В  заголовках  РОН  тракта  высшего  порядка содержатся также данные о структуре информационной нагрузки данного контейнера VC.

Линейный  тракт,  или  синхронный  линейный  тракт  (СЛТ)   определяется   как комплекс станционных и линейных технических средств, выполняющих транспортирование сигналов STM-N между эталонными точками двух последовательных синхронных линейных мультиплексоров   (или   другой   аппаратуры   пунктов   доступа).   В   состав   СЛТ   входят: функциональные   блоки   окончаний   регенерационной   секции   RST   (Regenerator  Section Termination); оптические секции OS (Optical Section); линейные регенераторы.

Блоки RST обрамляют регенерационную секцию, входя в ее состав.

Со  станционной стороны  на  вход  блока  RST  поступает  полный  сигнал  STM-N,   однако  в  нем  еще  не определены байты заголовка регенерационной секции.

Блоки RST являются источниками и потребителями  этих  заголовков,  здесь  сигналы  RST  вводятся  в  цикл  передачи  STM-N  и выводятся из него для последующего использования.

Оптическая секция OS – это часть СЛТ, состоящая из участка ООВ между  двумя соседними пунктами СЛТ.

Регенераторы  СЛТ,  кроме  своих  обычных  функций,  выполняют  ряд  новых  задач.

Основная   из   них   –   обработка   заголовка   RSOH.   Фактически   это   одна   из   функций мультиплексора.   Заголовок   RSOH   создается   и   вводится   в   цикл   передачи   STM-N   в функциональном блоке RST в начале СЛТ.

В каждом регенераторе заголовок RSOH принимается, обрабатывается и используется. Затем он вновь формируется и вводится в цикл передачи  STM-N. При этом часть байтов принятого заголовка транслируется во вновь формируемый заголовок RSOH – и так до конца СЛТ.

Элементы  сети  NE  (Network  Elements)  –  основные  устройства  для   построения транспортной сети SDH. Сетевой элемент представляет собой «узел». В данном случае это очень ёмкое понятие, потому что NE могут быть различными по своим функциям, размерам и устройству.

В  рекомендациях  ITU-T,  описывающих  функционирование  сети  SDH,   в  качестве примеров приводится большое количество типов сетевых узлов, или элементов сети.

Сетевой узел может быть довольно простым и выполнять транспортные функции только в одном или двух слоях сети.

Но его  конфигурация может быть достаточно сложной, обеспечивающей управление транспортированием нагрузки во всех слоях сети.

Общее  свойство  всех  элементов  сети  состоит  в  том,  что  каждый  из  них  является связующим  звеном  между  транспортной  сетью  SDH  и  сетью   контроля,  управления  и обслуживания. Они обеспечивают взаимодействие указанных сетей.

Отдельные    элементы    сети    (терминальные    мультиплексоры,    мультиплексоры выделения/вставки, аппаратура оперативного переключения  цифровых потоков, линейные тракты, синхронные линейные мультиплексоры и др.

) оснащены устройствами доступа, или интерфейсами сетевых узлов NNI (Network Node Interface), с помощью которых выполняются соединения  элементов  сети  между  собой,  т.  е.

 NNI  с  устройствами  взаимосоединений являются связующим звеном между NE или между средой транспортирования  сигналов и элементами сети.

Сигналы на интерфейсе сетевого узла могут быть электрическими или  оптическими, иметь несколько значений уровня и различные скорости  передачи. Разнообразие сигналов интерфейса расширяет функциональные возможности NE и повышает гибкость сети SDH.

Трасса  (Trail)  –  это  функциональный  элемент,  который  поддерживает  целостность информации клиента в пределах данного сетевого слоя. Трасса включает средства передачи информационных  сигналов  и  средства  системы  контроля,  управления  и  обслуживания. Понятие «трасса» обобщает понятия каналов, трактов и секций.

Источник: Хмелёв К. Ф. Основы SDH: Монография. – К.: ІВЦ «Видавництво «Полігехніка»», 2003.-584 с.:ил.

Обратите внимание

Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через RSS 2.0 ленту. Вы можете оставить ответ, или trackback с вашего собственного сайта.

Модифицированный аппарат вложенных гибридных сетей Петри

В данной статье предлагается модернизировать существующие аппараты гибридных сетей Петри и вложенных сетей Петри с целью получения формализма сетей Петри, направленного на исследование технологических процессов произвольной структуры. Новый аппарат получается путем частичного объединения и расширения формализмов сетей Петри.

В общем случае вложенную гибридную сеть Петри можно определить следующим образом:

NHPN = {Atom, Lab, SN(HPN), (ENl,…, ENk), ?},

рассмотрим составляющие этого множества.

1)                 Atom = Var ? Con — множество атомов, состоящее из множеств Var = {v,…} имен переменных (позиций) и Con = Conatom ? Connet{c,…

} имен констант или фишек (состоящее, в свою очередь, из множеств Conatom атомарных и Connet сетевых констант). Константы из Connet интерпретируются как маркированные обыкновенные сети Петри (сетевые фишки).

А константы из Conatom — как индивидуальные фишки, не имеющие собственной структуры (атомарные фишки).

2)                 Lab = Labv ? Labh — множество меток. Где Labv = {l1,l2,…} и Labh = {λ1, λ 2,…} — два непересекающихся множества меток. Элементы множества Labv используются для вертикальной синхронизации переходов, а элементы Labh — для горизонтальной синхронизации.

3)                 SN(HPN) — системная сеть в составе вложенной гибридной сети Петри (ВГСП), представляющая собой гибридную сеть Петри (ГСП): HPN = (Р, Т, Pre, Post, D, С).

Р = Pd ? Рс — множество позиций сети, объединяющее множества дискретных позиций Pd и непрерывных позиций Рс. Непрерывные позиции содержат только метки, отражающие уровень сигнала в текущий момент времени в данной позиции. Дискретные позиции могут содержать одновременно метки двух типов: обыкновенные (атомарные) и сетевые, представленные маркированными обыкновенными сетями Петри.

Т = Тd ? Тc ? Тk ? ТE — множество переходов, объединяющее множества дискретных Td и непрерывных Тс переходов, расширенное за счет множеств переходов квантования Тk и экстраполяции ТE. Для каждого типа переходов определены характеризующие их параметры: временные интервалы задержек срабатывания, пропускная способность, периоды квантования и экстраполяции.

Pre, Post — матрицы инцидентности, характеризующие множество дуг, они определяются аналогично матрицам инцидентности ГСП с соблюдением всех необходимых правил и замечаний к ним.

В системной части ВГСП, как и в ГСП, не должно существовать дуг, соединяющих непрерывную позицию с дискретным переходом.

Важно

При этом если существует дуга, соединяющая дискретную позицию с непрерывным переходом, то должна существовать и обратная дуга, образующая в данном месте графа петлю.

Все возможные варианты соединений вершин графа ВГСП приведены ниже на рисунке 1.

Рис. 1. Возможные варианты соединения вершин графа ВГСП

Отметим, что для переходов квантования и экстраполяции входными могут быть также обыкновенные дуги, соединяющие их с дискретными и непрерывными позициями, соответственно, но они не переносят метки через переход и выполняют роль условий срабатывания для перехода.

D: Тt → R+ — функция, определяющая интервалы задержки для дискретных временных переходов как некоторый постоянный порог срабатывания.

С: Тс → x- функция, определяющая пропускную способность для непрерывных переходов ( = R+ ? {∞}).

Маркировка сети назначает для каждой дискретной позиции целое число фишек с учетом их потенциала, а для каждой непрерывной позиции — присутствует в ней сигнал или нет.

4)                 (ENl,…,ENk)(k ≥ l) — конечный набор обыкновенных сетей Петри. Сети ENl,…,ENk представляют собой элементные сети в составе вложенной гибридной сети Петри NHPN.

5)                 ? — функция пометки переходов, помечающая некоторые переходы системной сети метками из Labv и некоторые переходы в элементарных сетях метками из Labv ? Labh.

Отметим, что графически NHPN представляется в виде графа, вершинами которого являются множества позиций Р = Pd ? Рс и переходов Т = Тd ? Тc ? Тk ? ТE сети.

Совет

На графе множество дискретных позиций Pd изображается кружками, множество непрерывных позиций Рс — закрашенными кружками, множество дискетных временных переходов TD изображаются прямоугольниками, множество непрерывных переходов ТC — закрашенными прямоугольниками, множества переходов квантования ТK и экстраполяции ТЕ — прямоугольниками, помеченными буквами К и Е, соответственно.

Введем в предлагаемый аппарат характерное для сетей Петри высокого уровня понятие веса дуг (v), что расширит описательные возможности предлагаемого аппарата.

Рис. 2. Вес дуги

Вес дуги может быть приписан как для входящих в переход дуг, так и для исходящих. При этом, вес входящей в переход дуги, может быть только положительным, он показывает, при какой минимальной маркировке входной позиции данный переход сработает.

В этом случае из позиции удаляется число фишек равное весу исходящей из позиции дуги. Положительный вес исходящей из перехода дуги показывает, во сколько раз увеличится число проходящих через переход фишек, при добавлении их в выходные позиции перехода.

По умолчанию вес дуги равен 1.

Существенным добавлением в аппарат является возможность использования дробных и отрицательных значений для веса исходящей из перехода дуги.

Дробный вес дуги v позволяет сравнивать маркировку входной для перехода позиции с заранее заданным значением.

Допустим, нам необходимо определить момент, когда в позиции Д1 (Д — дискретные) появится 10 фишек (рисунок 2.), тогда определим вес дуги как 0,05.

В случае когда маркировка Д1 меньше 10, в позицию Д2 «будет добавляться» 0 фишек, при m(Д1)=10 в позицию Д2 добавится одна фишка (исходя из правил округления десятичных дробей).

Обратите внимание

При построении различных вычислительных систем (в том числе и при реализации типовых динамических звеньев) требуется находить разность двух величин, в обыкновенных сетях Петри есть возможность находить только сумму двух величин. Отрицательный вес дуги позволяет сформировать отрицательную маркировку в той или иной позиции, при сложении которой с заданной положительной маркировкой другой позиции, получается искомая разность величин.

Кроме того, в аппарат внесено следующее условие: если вес исходящей из перехода дуги меньше 0, то из входящих в переход позиций удаляется и добавляется со знаком минус в выходную позицию все количество фишек, находящихся в ней в данный момент времени. Причем у перехода может быть только одна исходящая дуга с отрицательной величиной веса.

При использовании отрицательного веса дуги следует говорить о модифицированной маркировке, определяющей не количество фишек в позиции, а числовую величину, сформированную в данной позиции сети.

Либо о потенциале фишек находящихся в этой позиции, маркировка при этом будет по-прежнему отражать количество фишек в данной позиции.

Независимо от трактовки маркировки сети, в этом случае уравнения динамики сети не изменятся.

Кроме введения в аппарат понятия веса дуги предлагается дополнить его понятием ингибиторных дуг. Такая дуга запрещает срабатывание перехода при маркированной ее входной позиции. Использование ингибиторных дуг позволяет существенно расширить описательные возможности аппарата.

Определим в поведении ВГСП следующие четыре типа шагов срабатывания:

1.                  Системно-автономный шаг — это срабатывание перехода системной сети в соответствии с правилами для ГСП, при этом элементные сети рассматриваются как фишки, не имеющие собственной структуры. Такой шаг может переместить, породить или убрать объекты, но не может изменить их внутреннее состояние.

2.                  Элементарно-автономный шаг меняет только внутреннее состояние (маркировку) элементной сети, не меняя ее местонахождения в системной сети. Этот шаг выполняется в соответствии с обычными правилами срабатывания для переходов сетей Петри.

Важно

3.                  Шаг горизонтальной синхронизации есть одновременное срабатывание двух переходов в двух элементных сетях, находящихся в одной позиции системной сети (эти переходы должны быть помечены специальными метками горизонтальной синхронизации).

4.                  Шаг вертикальной синхронизации используется для синхронизации перехода в системной сети с некоторыми переходами элементных сетей. Вертикальная синхронизация означает одновременное срабатывание перехода системной сети и переходов (помеченных дополнительной меткой) элементных сетей, задействованных в этом срабатывании.

Предлагаемый модифицированный аппарат позволяет проводить одновременный анализ непрерывной и дискретной составляющих гибридных систем. С его помощью можно проводить наблюдение за исследуемой системой в целом, а не за отдельными ее частями.

Возможность представления отдельных частей системы в виде ВСП позволяет упростить восприятие большой и громоздкой СП, сделать модель системы более наглядной и понятной для рядового исследователя. Кроме того, с помощью модифицированного аппарата ВСП возможно исследование элементов обслуживания в гибридных системах.

Применение механизмов синхронизации между переходами расширяют возможности представления все более усложняющихся и растущих технических систем. Введение понятий веса дуги, расширяющих и запрещающих дуг, делает предлагаемый формализм более выразительным и мощным средством описания различных дискретно-непрерывных систем.

Введение в аппарат новых переходов позволяет ввести в сети Петри такое понятие теории управления как обратные связи, а значит, расширяет возможности построения на базе предлагаемого формализма моделей технологических процессов.

Литература:

1.      Бусленко Н. П. Моделирование сложных систем. — М.: Наука, 1978. — 400с.

2.      Давыдов Д. В. Методы и модели анализа сетей АСУ с поддержкой качества обслуживания. — Вологда: ВоГТУ, 2007. — 139 с.

3.      Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления, перевод с английского. — М.: Машиностроение, 1986. — 446с.

Совет

4.      Питерсон Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем. — М.: Мир, 1984.-264с.