Будущие сети: роль информации, концептуальные основы

Москва
Горячая линия – Телеком 
2023

для студентов вузов, обучающихся по направлению 

подготовки 11.03.02 – «Инфокоммуникационные технологии

и системы связи»

и информатики» (МТУСИ) в качестве учебного пособия

Издание утверждено Методическим советом ордена 

Трудового Красного Знамени федерального государственного 

бюджетного образовательного учреждения высшего 

образования «Московский технический университет связи

 

 

УДК 621.39+004.7(075) 
ББК 32.88 
   П93 

Р е ц е н з е н т ы :  доктор техн. наук, профессор  С. Н. Степанов (МТУСИ); 
кандидат техн. наук, доцент  Н. Е. Богомолова (МГТУ им. Баумана) 
 
 
Пшеничников А. П., Маликова Е. Е. 

П93      Будущие сети: роль информации, концептуальные основы. 
Учебное пособие для вузов. – М.: Горячая линия – Телеком, 
2023. – 100 с.: ил. 

ISBN 978-5-9912-0965-6. 

Рассмотрены роль информации в современном обществе и основы 
концепции Международного союза электросвязи «Будущие сети» – 
«Future Networks»: основные цели и свойства будущих сетей, архитектура и свойства сетевой виртуализации, принципы энергосбережения в 
будущих сетях, умные всепроникающие сети SUN. 

Для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки 
11.03.02 – «Инфокоммуникационные технологии и системы связи». 

ББК 32.88 

 

Адрес издательства в Интернет www.techbook.ru 

 

Тиражирование книги начато в 2021 г. 

 

Все права защищены. 

Любая часть этого издания не может быть воспроизведена  

в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами  

без письменного разрешения правообладателя. 

 

© ООО «Научно-техническое издательство «Горячая линия – Телеком» 

www.techbook.ru 

© А.П. Пшеничников, Е.Е. Маликова 

               

 

 

Предисловие

При изучении телекоммуникаций необходимо знать особенности
их развития на современном этапе и их место в народном хозяйстве
страны.
1. Телекоммуникации в масштабах страны являются большой
и сложной непрерывно развивающейся системой. При разработке
стратегии их развития, проектировании и строительстве следует использовать принципы системной методологии. При этом одним из
основных требований к новым подсистемам является их способность
взаимодействовать с существующими подсистемами без внесения изменений в последние (обратная совместимость). Так, цифровые системы коммутации и передачи взаимодействуют с аналоговыми, подсистемы с коммутацией пакетов взаимодействуют с подсистемами с
коммутацией каналов и т. д.
2. Имеет место ускоряющийся процесс интеграции информационных и коммуникационных технологий, что приводит к новому качеству — к инфокоммуникациям. Так, виртуальная IP-АТС по назначению является коммуникационной системой, а по реализации —
информационной.
3. На современном этапе развития инфокоммуникаций важной
особенностью является активное их внедрение во все сферы деятельности общества. Инфокоммуникации являются одним из основных
средств, обеспечивающих взаимодействие технологий физического и
биологического блоков при решении задач Четвёртой промышленной революции.
Роль инфокоммуникаций в развитии экономики
в нашей стране отражена в программе «Цифровая экономика Российской Федерации», утверждённой распоряжением Правительства
Российской Федерации от 28 июля 2017 г. № 1632-р.
4. Основной стратегией внедрения новых инфокоммуникационных средств на существующих сетях в нашей стране является стратегия наложения. В этих условиях специалисты по инфокоммуникациям должны знать не только новые технологии, но уверенно
владеть существующими на сетях технологиями для наиболее эффективного их сопряжения и использования.
С учётом этих особенностей развития инфокоммуникаций в настоящем учебном пособии наряду с изучением перспективных тех

Предисловие

нологий, систем и сетей изучаются принципы построения и функционирования существующих сетей связи.
Предлагаемое студентам пособие содержит четыре раздела.
В первом разделе рассмотрены основные функции информации
в обществе, формы её движения, информационные средства, ускоряющие движение информации в обществе, и тенденции их развития.
Рассмотрен состав информационных систем в обществе и одной из
них — системы электросвязи. Приведены основные признаки и ресурсы информационного общества.
Кратко рассмотрены вопросы
стандартизации и нормирования информационных средств и технологий, лицензирования деятельности по предоставлению информационных и коммуникационных услуг, сертификации инфокоммуникационных средств.
Во втором разделе приведены классификация и состав сетей
электросвязи, с которыми будут взаимодействовать будущие сети. В
соответствии с системной методологией сеть является подсистемой
системы более высокого уровня иерархии — Системой электросвязи.
Рассмотрены основные требования к Системе электросвязи. Приведена классификация сетей по одиннадцати признакам. Кратко рассмотрены беспроводные сети Интернета вещей различных радиусов
действия на базе таких перспективных технологий, как Bluetooth и
Wi-Fi. Приведен краткий анализ этапов цифровизации сетей электросвязи. Отдельным подразделом рассмотрены три модели транспортных сетей, рекомендованных МСЭ-Т.
Третий раздел написан по материалам монографии «Будущие
сети» / А.В. Росляков, С.В. Ваняшин. — Самара: ПГУТИ, 2015. —
274 с. Рассмотрены основные цели и свойства будущих сетей, архитектура и свойства сетевой виртуализации, характеристики виртуальных сетей, принципы энергосбережения в будущих сетях. Прообразом будущих сетей являются умные всепроникающие сети SUN,
рассмотрены цели, задачи и возможности этих сетей, классификация и управление трафиком и ресурсами в SUN, контекстно-осведомлённая и контентно-осведомлённая архитектуры SUN.
В четвёртом разделе рассмотрены принципы функционирования технологической подсистемы по нумерации, адресации и идентификации системы электросвязи будущих сетей. Приведены рекомендации МСЭ-Т по нумерации в телефонных сетях фиксированной
связи и в сетях подвижной связи, описаны принципы адресация в
сети Интернет по протоколу IPv6. Обосновывается необходимость
новых идентификаторов и рассмотрены принципы идентификации в
будущих сетях. Для обеспечения эффективного управления огром

Предисловие
5

ными объёмами данных в распределённой среде анализируется датаориентированная сетевая архитектура будущих сетей.
В помощь студентам по освоению материала в конце каждого
раздела пособия приведены контрольные вопросы. Для самостоятельного более глубокого изучения материала в тексте пособия даны
ссылки на учебники, учебные пособия и другие источники информации, включая электронные носители.
Любые предложения и замечания по учебному пособию авторы
с благодарностью примут по E-mail: pshenichnikov@mtuci.ru

Введение

Для формирования компетенций выпускников бакалавриата в
программе дисциплины «Будущие сети» содержатся требования к
результатам освоения дисциплины в части знаний, умений и владений методами и средствами будущих сетей.
Важную роль в будущих сетях играют технологии сетей Интернета вещей и сетей сотовой подвижной связи. В данном пособии они
не рассматриваются, так как в учебном плане по направлению подготовки 11.03.02 — «Инфокоммуникационные технологии и системы
связи» дисциплине «Будущие сети» предшествуют по времени дисциплины «Сети и системы мобильной связи» и «Основы Интернета
вещей».
При анализе и синтезе сетей связи как больших и сложных систем необходимо придерживаться следующих
общесистемных
принципов.
Принцип целостности. В соответствии с этим принципом систему (в данном случае сеть) необходимо рассматривать как целое,
т. е. рассматривать все её компоненты, связи и отношения, существенно влияющие на достижение цели, на её системные свойства.
Целостность системы в значительной степени зависит от тесноты
связей между её элементами.
Принцип иерархичности. В соответствии с этим принципом
каждый компонент большой и сложной системы в свою очередь может рассматриваться как система, а сама рассматриваемая система
представляет собой один из компонентов более широкой системы.
Система задаётся семейством моделей, каждая из которых описывает систему с точки зрения различных уровней абстрагирования.
Чем ниже уровень иерархии, тем детальнее описание системы, чем
выше уровень, тем крупнее подсистемы, меньше их количество, легче понимание системы как целого. При этом целостность обеспечивается целевой согласованностью подсистем, учётом межуровневых
(вертикальных) и внутриуровневых (горизонтальных) прямых и обратных связей.
Принцип множественности (многоаспектности) описания системы.
Описание системы — это модель, отображающая
определённую группу свойств системы, определённые аспекты её

Введение
7

целостности и иерархичности. Для получения адекватного знания
о системе требуется построение некоторого класса её описаний. Для
сетей связи в зависимости от поставленной проблемы чаще других применяются следующие три вида описаний: функциональное,
морфологическое (структурное), информационное.
Эти описания
иерархичны, взаимно дополнительны и позволяют отразить главные свойства сетей.
Принцип включения.
В соответствии с этим принципом
определение цели, требований к созданию, функционированию и
развитию сетей связи должно осуществляться с учётом целей и требований системы более высокого иерархического уровня, например,
создание информационной инфраструктуры общества.
Принцип развития. Сеть связи должна функционировать и
совершенствоваться как непрерывно развивающаяся система, т. е.
обладать свойством наращиваемости (способностью к развитию без
нарушения процесса выполнения основных функций), иметь необходимую для развития структурную избыточность.
Принцип совместимости. Новые системы и средства должны быть функционально совместимы с существующими на сети (обратная совместимость), т. е. введение новых систем не должно требовать коренной перестройки существующей сети. Все устройства
согласования должны предусматриваться в новых системах. При
развитии сети существующие сооружения должны по возможности
максимально использоваться.
В системном анализе используются понятия процедура, операция, метод, методика, методология.
Процедура — взаимосвязанная последовательность действий
где-либо.
Операция — действие, функция или преобразование для достижения какой-либо цели.
Метод — совокупность приёмов или операций освоения (познания) действительности.
Методика — совокупность методов, приёмов проведения какойлибо работы.
Методология — учение о методах, способах и стратегиях исследования предмета или решения практической проблемы.
Системная методология является основанием для методов решения задач анализа и синтеза сетей связи.

О роли информации в современном
обществе

1.1. Информация, ее основные функции и формы
движения в обществе

Определения. Информация (от лат. informatio — ознакомление, разъяснение, представление, понятие) является общенаучным
понятием. Существует множество определений понятия «информация». У С.И. Ожегова информация определяется как «сведения об
окружающем мире и протекающих в нём процессах, воспринимаемые человеком или специальными устройствами».
Философы утверждают, что информация — это отраженное разнообразие. Под отражением понимается всеобщее свойство материи
воспроизводить признаки, свойства и отражения отражаемого объекта. Если нет отражения или разнообразия, то нет и информации.
Например, в абсолютно темной комнате человек не получает информации через органы зрения.
Количество информации в мире удваивается каждые два года,
и этот процесс ускоряется. Основной вклад в этот рост вносит Интернет вещей. Россия создаёт 2,4 % мирового объёма данных [29].
Не следует путать информацию с сообщениями. Сообщение —
это форма представления информации. Одну и ту же информацию
можно представить, например, в виде звуковых или письменных
сообщений.
Человек 80...90 % информации получает через органы зрения,
10...20 % — через органы слуха и только 1...2 % — через другие
органы чувств (осязание, обоняние, вкус).
Любые действия, производимые с информацией, называются
информационными процессами. В ГОСТ Р 51583-2000 п. 3.1.10 дано следующее определение: информационный процесс — процесс
получения, создания, сбора, обработки, накопления, хранения, поиска, распространения и использования информации. Информационная деятельность представляет собой часть общественного производства, связанную с подготовкой информационных продуктов и
услуг, направленных на удовлетворение определённой группы общественных потребностей.

О роли информации в современном обществе
9

Основной целью информационной деятельности является преобразование информации (переработка информационных ресурсов)
для доступа потребителей к информации, содержащей требуемые
им знания.
В литературе процесс перехода к информационному
обществу часто обозначают одним термином — информатизация.
Процесс информатизации включает в себя следующие три взаимосвязанных процесса [26]:
• медиатизацию — процесс совершенствования средств сбора,
хранения и распространения информации;
• компьютеризацию — процесс совершенствования средств поиска и обработки информации;
• интеллектуализацию — процесс повышения интеллектуального потенциала общества, включая использование средств искусственного интеллекта.
Единицы измерения информации. Получаемая информация уменьшает число возможных вариантов выбора, то есть неопределённость. За единицу информации принимается один бит. Один
бит уменьшает количество вариантов выбора из двух вариантов
вдвое.
Бит — это двоичная цифра (binary digit), принимающая
значения 1 или 0. Более крупной единицей измерения информации
является байт — последовательность из восьми битов. С помощью
одного байта кодируются все символы на клавиатуре компьютера
(256 = 28).
На практике используются ещё более крупные единицы измерения информации:
1 килобайт (Кбайт) = 1024 байт ≈ 103 ≈ 210 байт;
1 мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт ≈ 106 ≈ 220 байт;
1 гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт ≈ 109 ≈ 230 байт;
1 терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт ≈ 1012 ≈ 240 байт;
1 петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт ≈ 1015 ≈ 250 байт;
1 эксабайт (Эбайт) = 1024 Пбайт ≈ 1018 ≈ 260 байт;
1 зеттабайт (Збайт) = 1024 Эбайт ≈ 1021 ≈ 270 байт;
1 йоттабайт (Ибайт) = 1024 Збайт ≈ 1024 ≈ 280 байт.
Ценность информации.
Ценность информации зависит от
цели её получателя. Чем быстрее информация ведёт к достижению
цели, тем более она полезна и ценна. Помимо полезной (реализованной) информации, информация может обладать потенциальной
ценностью, быть отложенной для решения будущих задач.
Меру
ценности информации А.А. Харкевич предложил вычислять по следующему выражению:

V = log2
P
p ,

Р а з д е л 1

Рис. 1.1. Взаимосвязь основных функций и форм движения информации в
обществе с информационными средствами

где p — вероятность достижения цели до получения информации;
P — вероятность достижения цели после получения информации.
Функции информации в обществе. Основными функциями
информации в обществе являются:
• познавательная, целью которой является получение новой информации, новых знаний;
• коммуникативная — функция общения людей или специальных устройств;
• управленческая, цель которой — формирование целесообразного поведения управляемой системы.
Реализуются эти функции через движение информации.
На
рис. 1.1 показана взаимосвязь различных форм движения информации с основными функциями информации в обществе и средствами
ускорения ее движения.
Познавательная функция реализуется, в основном, через такие формы движения информации, как ее синтез (производство),
представление, хранение (передача во времени) и восприятие (потребление).
Наиболее значительными качественными скачками в ускорении
таких форм движения информации, как ее представление и хранение, явились изобретения письменности (третье тысячелетие до
нашей эры), бумаги (второй век нашей эры) и книгопечатания
(1450 г.).
Более пяти веков совершенствуются печатные станки и машины, однако средства поли- и репрографии для представления и хранения информации еще далеко не исчерпали своих возможностей.