Под жизненным циклом системы обычно понимается непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания системы и заканчивается в момент ее полного изъятия из эксплуатации. Современные сети разрабатываются на основе стандартов, что позволяет обеспечить, во-первых, их высокую эффективность и, во-вторых, возможность их взаимодействия между собой. Вообще говоря, все стандарты на информационные системы (как и на любые системы вообще) можно разбить на следующие два основных класса: 1. Функциональные стандарты, определяющие порядок функционирования системы в интересах достижения цели, поставленной перед нею ее создателями. 2. Стандарты жизненного цикла, определяющие то, как создается, развертывается, применяется и ликвидируется система. Модели, определяемые стандартами этих двух классов, конечно же взаимосвязаны, однако решают совершенно разные задачи и характеризуются принципиально различными подходами к их построению. Таким образом, жизненный цикл информационной системы охватывает все стадии и этапы ее создания, сопровождения и развития: - предпроектный анализ (включая формирование функциональной и информационной моделей объекта, для которого предназначена информационная система); - проектирование системы (включая разработку технического задания, эскизного и технического проектов); - разработку системы (в том числе программирование и тестирование прикладных программ на основании проектных спецификаций подсистем, выделенных на стадии проектирования); - интеграцию и сборку системы, проведение ее испытаний; - эксплуатацию системы и ее сопровождение; - развитие системы. Продолжительность жизненного цикла современных информационных систем составляет около 10 лет, что значительно превышает сроки морального и физического старения технических и системных программных средств, используемых при построении системы. Поэтому в течение жизненного цикла системы проводится модернизация ее технико-программной базы. При этом прикладное программное обеспечение системы должно быть сохранено и перенесено на обновляемые аппаратнопрограммные платформы. Эти проблемы привели к тому, что подавляющее большинство проектов информационных систем внедряется с нарушениями качества, сроков или сметы. Главной причиной такого положения является то, что уровень технологии анализа и проектирования систем, методов и средств управления проектами не соответствует сложности создаваемых систем, которая постоянно возрастает в связи с усложнением и быстрыми изменениями бизнеса. Из мировой практики известно, что затраты на сопровождение прикладного программного обеспечения информационных систем составляют не менее 70% его совокупной стоимости на протяжении жизненного цикла. Поэтому крайне важно еще на проектной стадии предусмотреть необходимые методы и средства сопровождения прикладного программного обеспечения, включая методы конфигурационного управления. Эти процессы подразделяются на три группы: основные (приобретение, поставка, разработка, эксплуатация и сопровождение), вспомогательные (документирование, управление конфигурацией, обеспечение качества, верификация, аттестация, оценка, аудит и решение проблем) и организационные (управление проектами, создание инфраструктуры проекта, определение, оценка и улучшение самого жизненного цикла, обучение). Каскадная и спиральная модели Стандарт ISO/IEC 12207 не предлагает конкретной модели жизненного цикла и методов разработки, его рекомендации являются общими для любых моделей жизненного цикла. Под моделью обычно понимается структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач на протяжении жизненного цикла. Из существующих в настоящее время моделей наиболее распространены две: каскадная и спиральная. Они принципиально различаются самим подходом к информационной системе и ее программному обеспечению. Суть различий в том, что в каскадной модели информационная система является однородной и ее программное обеспечение определяется как единое (с ней) целое. Данный подход характерен для более ранних информационных систем (каскадный метод применяется с 1970 года), а также для систем, для которых в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования. При выполнении этих условий каскадный метод позволяет достичь хороших результатов. Суть каскадного метода (рис. 1) заключается в разбиении всей разработки на этапы, причем переход от предыдущего этапа к последующему осуществляется только после полного завершения работ предыдущего этапа. Соответственно на каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, достаточной для того, чтобы разработка могла быть продолжена другой группой разработчиков. Другим положительным моментом каскадной модели является возможность планирования сроков завершения работ и затрат на их выполнение. Однако у каскадной модели есть один существенный недостаток - очень сложно уложить реальный процесс создания программного обеспечения в такую жесткую схему и поэтому постоянно возникает необходимость возврата к предыдущим этапам с целью уточнения и пересмотра ранее принятых решений. Результатом такого конфликта стало появление модели с промежуточным контролем (рис. 2), которую представляют или как самостоятельную модель, или как вариант каскадной модели. Эта модель характеризуется межэтапными корректировками, удлиняющими период разработки изделия, но повышающими надежность. Однако и каскадная модель, и модель с промежуточным контролем обладают серьезным недостатком - запаздыванием с получением результатов. Данное обстоятельство объясняется тем, что согласование результатов возможно только после завершения каждого этапа работ. На время же проведения каждого этапа требования жестко задаются в виде технического задания. Так что существует опасность, что из-за неточного изложения требований или их изменения за длительное время создания программного обеспечения конечный продукт окажется невостребованным. Для преодоления этого недостатка и была создана спиральная модель, ориентированная на активную работу с пользователями и представляющая разрабатываемую информационную систему как постоянно корректируемую во время разработки. В спиральной модели (рис. 3) основной упор делается на этапы анализа и проектирования, на которых реализуемость технических решений проверяется путем создания прототипов. Спиральная модель позволяет начинать работу над следующим этапом, не дожидаясь завершения предыдущего. Спиральная модель имеет целью как можно раньше ознакомить пользователей с работоспособным продуктом, корректируя при необходимости требования к разрабатываемому продукту и каждый "виток" спирали означает создание фрагмента или версии. Основная проблема спирального цикла - определение момента перехода на следующий этап, и возможным ее решением является принудительное ограничение по времени для каждого из этапа жизненного цикла. Наиболее полно достоинства такой модели проявляются при обслуживании программных средств. Сравнивая эти модели, можно сказать, что каскадная модель более универсальна, т. е. она применима к производству разных изделий, будь то отбойный молоток или графический редактор. Для разных изделий просто будут изменяться количество и название этапов модели. Спиральная же модель более ориентирована именно на информационные системы, особенно на программные продукты, поэтому при разработке информационных систем и их программного обеспечения она предпочтительнее каскадной. Следующим шагом в вопросе поддержания жизненного цикла информационной системы, как, впрочем, и любого другого изделия, является его автоматизация. Однако автоматизация различных процессов, связанных с разработкой, производством и эксплуатацией как изделий промышленности, так и информационных систем наиболее эффективна в том случае, когда она охватывает все этапы жизненного цикла изделия. При этом необходимо преодоление следующих проблем: наличие множества различных систем, ориентированных на решение конкретных задач, относящихся к разным этапам жизненного цикла, приводит к трудностям обмена данными между смежными системами; участие в поддержке жизненного цикла изделия нескольких предприятий требует эффективного обмена информацией об изделии между партнерами; сложность изделия, наличие множества его модификаций, заимствование, стандартизация, унификация, требуют поддержки многоуровневых многовариантных сборочных моделей. Эти проблемы могут быть преодолены путем реализации концепции CALS. CALS Аббревиатура CALS расшифровывается как Continuous Acquisition and Life cycle Support - непрерывная информационная поддержка жизненного цикла продукта. Встречается также другой перевод, менее схожий с исходным названием, но более близкий по смыслу: обеспечение неразрывной связи между производством и прочими этапами жизненного цикла изделия. Данная технология, разработанная в 80-х годах в Министерстве обороны США, распространилась по всему миру и охватила практически все сферы мировой экономики. Она предназначена для повышения эффективности и качества бизнес-процессов, выполняемых на протяжении всего жизненного цикла продукта, за счет применения безбумажных технологий. Началом создания системы CALS-технологий явилась разработка системы стандартов описания процессов на всех этапах жизненного цикла продукции. В международных стандартах серии ISO 9004 (управление качеством продукции) введено понятие "жизненный цикл изделия". Данное понятие включает в себя следующие этапы жизненного цикла изделия: маркетинг, поиск и изучение рынка; проектирование и/или разработка технических требований к создаваемой продукции; материально-техническое снабжение; подготовка и разработка технологических процессов; производство; контроль, проведение испытаний и обследований; упаковка и хранение; реализация и/или распределение продукции; монтаж, эксплуатация; техническая помощь в обслуживании; утилизация после завершения использования продукции. Модели жизненного цикла информационных систем предназначены для использования прежде всего создателями, разработчиками таких систем. Поэтому нужно понять, в какой мере эти модели могут быть полезны для тех, кто реально занят эксплуатацией информационных систем. Тут встает вопрос - а в качестве кого по отношению к информационной системе (например, корпоративной сети предприятия) выступают те, кто работает на предприятии и занят ее эксплуатацией - системные администраторы, менеджеры, пользователи и т. д.? В развитой современной корпорации специалисты по информационным технологиям принимают самое непосредственное участие в формировании сетевого решения - выборе архитектуры, оптимизации топологии, настройке сетевого программного обеспечения и, конечно же, модернизации сети. Другими словами, сотрудники предприятия по отношению к сети выступают в качестве одних из ее создателей. Следовательно, модель жизненного цикла информационной системы, хотят они этого или нет, становится их рабочим инструментом. Предпочтительной моделью жизненного цикла для корпоративной сети является спиральная модель. В данном конкретном случае она интерпретируется следующим образом: специалисты, занятые эксплуатацией сети, постоянно разрабатывают новую версию своей сети, проходя в такой работе на каждом витке спирали стандартные этапы и не дожидаясь, когда эффективность системы опустится ниже заданного порога или система не сможет удовлетворять постоянно растущим требованиям предприятия. Применение же при этом CALS-технологий оказывается особенно полезным для сетей средних и крупных корпораций как эффективного и автоматизированного средства реализации выбранной модели жизненного цикла. Использование международных стандартов жизненного цикла в этой работе позволяет значительно сэкономить усилия, время и материальные ресурсы. И в этом - главное достоинство использования таких моделей жизненного цикла, апробированных многократно и повсеместно. Путь реализации концепции CALS содержится в стратегии CALS, предполагающей создание единого информационного пространства (ЕИП) для всех участников ЖЦ изделия (в том числе, эксплуатирующих организаций). ЕИП должно обладать следующими свойствами: Вся информация представлена в электронном виде; ЕИП охватывает всю информацию, созданную об изделии; ЕИП является единственным источником данных об изделии (прямой обмен данными между участниками ЖЦ исключен); ЕИП строится только на основе международных, государственных и отраслевых информационных стандартов; Для создания ЕИП используются программно-аппаратные средства, уже имеющиеся у участников ЖЦ; ЕИП постоянно развивается. Стратегия CALS предусматривает двухэтапный план создания ЕИП: · Автоматизация отдельных процессов (или этапов) ЖЦ изделия и представление данных на них в электронном виде; · Интеграция автоматизированных процессов и относящихся к ним данных, уже представленных в электронном виде, в рамках ЕИП. Основными преимуществами ЕИП являются: · Обеспечение целостности данных; · Возможность организации доступа к данным географически удаленных участников ЖЦ изделия; · Отсутствие потерь данных при переходе между этапами ЖЦ изделия; · Изменения данных доступны сразу всем участникам ЖЦ изделия; · Повышение скорости поиска данных и доступа к ним по сравнению с бумажной документацией; · Возможность использования различных компьютерных систем для работы с данными. ЕИП может быть создано для организационных структур разного уровня: от отдельного подразделения до виртуального предприятия или корпорации. При этом различается и эффект, получаемый от создания ЕИП. CASE-технологии создания информационных систем Для успешной реализации проекта объект проектирования должен быть прежде всего адекватно описан, должны быть построены полные и непротиворечивые функциональные и информационные модели ИС. Накопленный к настоящему времени опыт проектирования ИС показывает, что это логически сложная, трудоемкая и длительная по времени работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов. Однако до недавнего времени проектирование ИС выполнялось в основном на интуитивном уровне с применением неформализованных методов, основанных на искусстве, практическом опыте, экспертных оценках и дорогостоящих экспериментальных проверках качества функционирования ИС. Кроме того, в процессе создания и функционирования ИС информационные потребности пользователей могут изменяться или уточняться, что еще более усложняет разработку и сопровождение таких систем. В 70-х и 80-х годах при разработке ИС достаточно широко применялась структурная методология, предоставляющая в распоряжение разработчиков строгие формализованные методы описания ИС и принимаемых технических решений. Она основана на наглядной графической технике: для описания различного рода моделей ИС используются схемы и диаграммы. Наглядность и строгость средств структурного анализа позволяла разработчикам и будущим пользователям системы с самого начала неформально участвовать в ее создании, обсуждать и закреплять понимание основных технических решений. Однако, широкое применение этой методологии и следование ее рекомендациям при разработке конкретных ИС встречалось достаточно редко, поскольку при неавтоматизированной (ручной) разработке это практически невозможно. Действительно, вручную очень трудно разработать и графически представить строгие формальные спецификации системы, проверить их на полноту и непротиворечивость, и тем более изменить. Если все же удается создать строгую систему проектных документов, то ее переработка при появлении серьезных изменений практически неосуществима. Ручная разработка обычно порождала следующие проблемы: неадекватная спецификация требований; неспособность обнаруживать ошибки в проектных решениях; низкое качество документации, снижающее эксплуатационные качества; затяжной цикл и неудовлетворительные результаты тестирования. С другой стороны, разработчики ИС исторически всегда стояли последними в ряду тех, кто использовал компьютерные технологии для повышения качества, надежности и производительности в своей собственной работе (феномен "сапожника без сапог"). Перечисленные факторы способствовали появлению программнотехнологических средств специального класса - CASE-средств, реализующих CASE-технологию создания и сопровождения ИС. Термин CASE (Computer Aided Software Engineering) используется в настоящее время в весьма широком смысле. Первоначальное значение термина CASE, ограниченное вопросами автоматизации разработки только лишь программного обеспечения, в настоящее время приобрело новый смысл, охватывающий процесс разработки сложных ИС в целом. Теперь под термином CASE-средства понимаются программные средства, поддерживающие процессы создания и сопровождения ИС, включая анализ и формулировку требований, проектирование прикладного программного обеспечения (приложений) и баз данных, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом, а также другие процессы. CASE-средства вместе с системным программным обеспечением и техническими средствами образуют полную среду разработки ИС. Появлению CASE-технологии и CASE-средств предшествовали исследования в области методологии программирования. Программирование обрело черты системного подхода с разработкой и внедрением языков высокого уровня, методов структурного и модульного программирования, языков проектирования и средств их поддержки, формальных и неформальных языков описаний системных требований и спецификаций и т.д. Кроме того, появлению CASE-технологии способствовали и такие факторы, как: подготовка аналитиков и программистов, восприимчивых к концепциям модульного и структурного программирования; широкое внедрение и постоянный рост производительности компьютеров, позволившие использовать эффективные графические средства и автоматизировать большинство этапов проектирования; внедрение сетевой технологии, предоставившей возможность объединения усилий отдельных исполнителей в единый процесс проектирования путем использования разделяемой базы данных, содержащей необходимую информацию о проекте. CASE-технология представляет собой методологию проектирования ИС, а также набор инструментальных средств, позволяющих в наглядной форме моделировать предметную область, анализировать эту модель на всех этапах разработки и сопровождения ИС и разрабатывать приложения в соответствии с информационными потребностями пользователей. Большинство существующих CASE-средств основано на методологиях структурного (в основном) или объектно-ориентированного анализа и проектирования, использующих спецификации в виде диаграмм или текстов для описания внешних требований, связей между моделями системы, динамики поведения системы и архитектуры программных средств. Успешное внедрение CASE-средств должно обеспечить такие выгоды как: высокий уровень технологической поддержки процессов разработки и сопровождения ПО; положительное воздействие на некоторые или все из перечисленных факторов: производительность, качество продукции, соблюдение стандартов, документирование; приемлемый уровень отдачи от инвестиций в CASE-средства. Современные CASE-средства охватывают обширную область поддержки многочисленных технологий проектирования ИС: от простых средств анализа и документирования до полномасштабных средств автоматизации, покрывающих весь жизненный цикл ИС. Наиболее трудоемкими этапами разработки ИС являются этапы анализа и проектирования, в процессе которых CASE-средства обеспечивают качество принимаемых технических решений и подготовку проектной документации. При этом большую роль играют методы визуального представления информации. Это предполагает построение структурных или иных диаграмм в реальном масштабе времени, использование многообразной цветовой палитры, сквозную проверку синтаксических правил. Графические средства моделирования предметной области позволяют разработчикам в наглядном виде изучать существующую ИС, перестраивать ее в соответствии с поставленными целями и имеющимися ограничениями. В разряд CASE-средств попадают как относительно дешевые системы для персональных компьютеров с весьма ограниченными возможностями, так и дорогостоящие системы для неоднородных вычислительных платформ и операционных сред. Обычно к CASE-средствам относят любое программное средство, автоматизирующее ту или иную совокупность процессов жизненного цикла ИС и обладающее следующими основными характерными особенностями: мощные графические средства для описания и документирования ИС, обеспечивающие удобный интерфейс с разработчиком и развивающие его творческие возможности; интеграция отдельных компонент CASE-средств, обеспечивающая управляемость процессом разработки ИС; использование специальным образом организованного хранилища проектных метаданных (репозитория). Интегрированное CASE-средство (или комплекс средств, поддерживающих полный ЖЦ ИС) содержит следующие компоненты; репозиторий, являющийся основой CASE-средства. Он должен обеспечивать хранение версий проекта и его отдельных компонентов, синхронизацию поступления информации от различных разработчиков при групповой разработке, контроль метаданных на полноту и непротиворечивость; графические средства анализа и проектирования, обеспечивающие создание и редактирование иерархически связанных диаграмм (DFD, ERD и др.), образующих модели ИС; средства разработки приложений, включая языки 4GL и генераторы кодов; средства конфигурационного управления; средства документирования; средства тестирования; средства управления проектом; средства реинжиниринга. Все современные CASE-средства могут быть классифицированы в основном по типам и категориям. Классификация по типам отражает функциональную ориентацию CASE-средств на те или иные процессы ЖЦ. Классификация по категориям определяет степень интегрированности по выполняемым функциям и включает отдельные локальные средства, решающие небольшие автономные задачи (tools), набор частично интегрированных средств, охватывающих большинство этапов жизненного цикла ИС (toolkit) и полностью интегрированные средства, поддерживающие весь ЖЦ ИС и связанные общим репозиторием. Помимо этого, CASE-средства можно классифицировать по следующим признакам: применяемым методологиям и моделям систем и БД; степени интегрированности с СУБД; доступным платформам. Классификация по типам в основном совпадает с компонентным составом CASE-средств и включает следующие основные типы: средства анализа (Upper CASE), предназначенные для построения и анализа моделей предметной области (Design/IDEF (Meta Software), BPwin (Logic Works)); средства анализа и проектирования (Middle CASE), поддерживающие наиболее распространенные методологии проектирования и использующиеся для создания проектных спецификаций (Vantage Team Builder (Cayenne), Designer/2000 (ORACLE), Silverrun (CSA), PRO-IV (McDonnell Douglas), CASE-Аналитик (МакроПроджект)). Выходом таких средств являются спецификации компонентов и интерфейсов системы, архитектуры системы, алгоритмов и структур данных; средства проектирования баз данных, обеспечивающие моделирование данных и генерацию схем баз данных (как правило, на языке SQL) для наиболее распространенных СУБД. К ним относятся ERwin (Logic Works), S-Designor (SDP) и DataBase Designer (ORACLE). Средства проектирования баз данных имеются также в составе CASE-средств Vantage Team Builder, Designer/2000, Silverrun и PRO-IV; средства разработки приложений. К ним относятся средства 4GL (Uniface (Compuware), JAM (JYACC), PowerBuilder (Sybase), Developer/2000 (ORACLE), New Era (Informix), SQL Windows (Gupta), Delphi (Borland) и др.) и генераторы кодов, входящие в состав Vantage Team Builder, PRO-IV и частично - в Silverrun; средства реинжиниринга, обеспечивающие анализ программных кодов и схем баз данных и формирование на их основе различных моделей и проектных спецификаций. Средства анализа схем БД и формирования ERD входят в состав Vantage Team Builder, PRO-IV, Silverrun, Designer/2000, ERwin и S-Designor. В области анализа программных кодов наибольшее распространение получают объектно-ориентированные CASE-средства, обеспечивающие реинжиниринг программ на языке С++ (Rational Rose (Rational Software), Object Team (Cayenne)). Таким образом, можно сказать, что среди основных типов CASEтехнологий одни ориентированы только на системных проектировщиков и предоставляют специальные графические средства для изображения различного вида моделей: - диаграмму потоков данных (DFD - data flow diagrams) совместно со словарями данных и спецификациями процессов; - диаграмму "сущность-связь" (ERD - entity relationship diagrams), являющуюся инфологической моделью предметной области; - диаграмму переходов состояний (STD - state transition diagrams), учитывающую события и реакцию на них системы обработки данных и т.п. Другой класс основных типов CASE-технологий поддерживает только разработку программ, включая: - автоматическую генерацию кодов программ на основании их спецификаций; - проверку корректности описания моделей данных и схем потоков данных; - документирование программ согласно принятым стандартам и актуальному состоянию проекта; - тестирование и отладку программ. Вспомогательные типы включают: средства планирования и управления проектом (SE Companion, Microsoft Project и др.); средства конфигурационного управления (PVCS (Intersolv)); средства тестирования (Quality Works (Segue Software)); средства документирования (SoDA (Rational Software)). На сегодняшний день украинский рынок программного обеспечения располагает следующими наиболее развитыми CASE-средствами: Vantage Team Builder (Westmount I-CASE); Designer/2000; Silverrun; ERwin+BPwin; SDesignor; CASE.Аналитик. Таким образом, подводя итог вышесказанному, подчеркнем, что CASEсредства позволяют максимально систематизировать и автоматизировать все этапы разработки программного обеспечения, организовать групповую работу по сети, что способствует повышению качества программного продукта, сокращению стоимости проекта, поставке системы в запланированные сроки.
После того, как сформулированы основные требования к информационной системе, которые отражены в техническом задании, начинается этап сбора и анализа информации о предметной области разрабатываемой ИС (так как, как правило, большинство ИС создается для предприятий, то в дальнейшем термины предметная область и предприятия будем использовать как синонимы). Необходимая информация собирается путем обследования предприятий. Целью обследования является сбор данных для построения логической модели, отображающей деятельность административно-управленческих служб предприятия и их информационное пространство. Под обследованием понимается процесс изучения, описания и анализа предметной области, представляющий собой организованный сбор данных путем заполнения специальных форм, представленных в виде бланков или электронных таблиц. Принципами проведения обследования являются целенаправленность, комплексность, планомерность и организационно-методическая целостность. Реализация обследования предполагает наличие методики проведения обследования, которая включает в себя: программу проведения обследования; объекты анализа; степень детализации анализа; методы анализа и сбора данных; правила обработки и характер использования результатов. Наличие методики обследования обеспечивает стандартизацию изучения предметной области, формализованное представление данных, применение формализованных методов анализа потоков информации и использование CASE-технологий для обработки данных обследования. Основной задачей обследования предприятия является изучение структуры и закономерностей функционирования системы управления, деятельности аппарата управления и сопровождающих ее информационных процессов. Методика обследования, то есть способ получения необходимых данных, определяется целями и задачами изучения системы управления предприятием. В настоящее время применяются следующие методы проведения обследования: Процедурно-ориентированный метод – объектом исследования являются процедуры обработки информации. Предметно-ориентированный метод изучает элементы информации на предприятии. Метод анализа по структурным элементам системы управления изучает структуру подразделений и функции, выполняемые ими по управлению производством. Метод анализа выходов изучает зависимость управленческих решений от начальных условий. Метод реакций на воздействие изучает реакцию системы на какиелибо воздействия. Основные способы сбора данных при проведении обследования – интервьюирование, анкетирование. Анкетирование выдвигает большие требования к разработке форм и анкет. Анкеты должны быть по возможности структурированными, то есть их вопросы должны быть точно определены и рассчитаны на короткие и однозначные ответы. Этот способ не дает желаемых результатов при заполнении анкет специалистами обследуемого предприятия без контроля со стороны разработчиков ИС. Интервьюированию должна предшествовать тщательная подготовка. Разработчик должен заранее составить план интервью, сформулировать перечень и порядок следования задаваемых вопросов, подготовить необходимые для фиксации ответов средства (специальные формы). Наиболее полное и качественное обследование можно провести лишь при непосредственном изучении объектов обследования специалистамиразработчиками. Наиболее часто используется комбинированный способ: сочетание интервьюирования и заполнение специальных форм. На первом этапе обследования уточняется организационная структура элементов системы управления, определяется состав каждого структурного подразделения, взаимосвязь его отдельных элементов и их место в иерархии системы управления в целом. На втором этапе обследования, в процессе анализа деятельности аппарата системы управления, определяется функциональная структура действующей системы управления, в частности: определяется состав, содержание и взаимосвязи функций управления, реализуемых каждым структурным элементом системы; выделяются и формируются задачи обработки данных (основные процессы, комплексы расчетов), выполняемые аппаратом управления в процессе реализации им функций управления; определяется взаимосвязь и периодичность выполнения процессов. На третьем этапе обследования осуществляется анализ протекающих в системе управления информационных процессов, поскольку процесс реализации функций управления по своей сути является информационным процессом. Потоки данных объединяют отдельные структурные подразделения системы управления и обеспечивают функционирование и достижение целей как отдельных подразделений, так и системы управления в целом. Совокупность потоков информации обеспечивает реализацию всех функций управления, основными из которых являются планирование, регулирование, анализ, учет и контроль, и связывает их в единую систему. Важным моментом исследования потоков информации является изучение их распределения во времени, что дает возможность определять максимальную загрузку элементов системы управления и сформулировать требования к проектированию комплекса технических средств ИС. При исследовании информационных потоков пользуются, как правило, функциональным подходом, в соответствии с которым выделяется комплекс функций управления, реализуемых структурными элементами системы управления в процессе их функционирования, определяются необходимые для реализации функций управления данные. При управлении предприятиями наиболее распространенным носителем информации является документ, основное предназначение которого - фиксация и передачи данных во времени и пространстве. На тех предприятиях, где степень документирования процессов повседневной деятельности высока, исследование информационных потоков сводится к изучению документооборота. В ряде случаев исследование документооборота является совершенно необходимым средством получения сведений для построения ИС, но все же вспомогательным, так как документооборот нельзя отождествлять с совокупностью потоков информации. Анализируемые характеристики информационных процессов определяются целями обследования. Как правило, на данном этапе исследуют маршруты движения, взаимосвязь и процедуры формирования документов, вид документов (нормативно-справочный, плановый, отчетный и т.д.), временные параметры их возникновения. Однако анализ информационных потоков на уровне документов не обеспечивает потребностей построения ИС, поскольку решение этой проблемы требует более детального анализа процессов обработки данных. Детализация изучения потоков данных связана с анализом реквизитного состава документов, системы присутствующих в них экономических показателей, поскольку именно эта система отображает все процессы административно-управленческой деятельности предприятия, а взаимосвязь показателей и процедуры их формирования определяют содержание (семантику) информационных процессов в системе управления предприятием. Следовательно, основное внимание при анализе потоков данных должно быть уделено изучению системы показателей и процедур их формирования. Анализ информационных потоков на уровне реквизитов и экономических показателей связан с методологическими и техническими трудностями. Методологические проблемы возникают главным образом при идентификации показателей и анализе содержания документов. Трудности технического порядка связаны с большой номенклатурой экономических показателей, зафиксированных в системе документов, циркулирующих в системе управления предприятия. В результате реализации данной методики вся система управления оказывается «перебранной сверху донизу» – от целей управления через функции управления к задачам управления, их информационному обеспечению и процедурам обработки показателей. Для проведения обследования составляется организационный план, который определяет порядок и последовательность проведения всех работ, предусмотренных программой обследования, сроки завершения отдельных этапов, распределение исполнителей и конкретные формы представления результатов. Организационный план является обязательным документом как для разработчиков, так и для сотрудников предприятия. Он должен содержать не только перечень работ, связанных с непосредственным сбором необходимых данных, но также перечень подготовительных и заключительных мероприятий. Подготовительная работа ведется в двух направлениях: готовится вся необходимая для проведения обследования документация и программные средства (стандартные формы, анкеты и т.д.); подготавливаются сотрудники аппарата управления предприятия к проведению обследования. Подготовка сотрудников имеет особо важное значение. От того, насколько ясное представление имеют сотрудники аппарата управления о целях, задачах и программе обследования, зависит качество обследования. Поэтому целесообразно проводить с ними соответствующие совещания, ознакомить с промежуточными и общими результатами обследования. Это дает, во-первых, возможность получить от них деловые рекомендации, вовторых, предотвратить возможные проектные ошибки, в-третьих, на самых первых этапах работ по созданию привлекает будущих пользователей к процессу проектирования системы. Проведению обследования должна предшествовать работа по подготовке и изданию приказа по предприятию о проведении обследования. В нем указываются цели, объекты и сроки проведения обследования, назначаются ответственные исполнители по каждому структурному подразделению, которым вменяется в обязанность представлять разработчикам необходимую документацию и консультации. Для проведения обследования создается специальная группа системных аналитиков, численность которой, с учетом сложности системы управления предприятия, может достигать несколько десятков человек. В ней целесообразно выделить координирующую подгруппу в составе 3-5 человек. Координирующая подгруппа осуществляет контроль за выполнением сроков работ, прием, входной контроль и предварительную обработку материалов обследования, ведение применяемых кодификаторов объектов обследования, осуществляет обеспечение процесса обследования рабочими и методическими материалами. Важным вопросом в общей организации обследования является обеспеченность необходимой документацией. Каждый исполнитель должен иметь набор необходимых материалов: программу обследования, копию приказа о проведении обследования, конкретный план работы исполнителя, набор форм для фиксации результатов сбора данных, инструкции по их заполнению и т.д. Исполнительная часть группы непосредственно изучает систему управления. Наиболее целесообразным периодом обследования следует считать срок от 3-х до 4-х месяцев (для масштабных предприятий). Это позволяет проследить основной цикл административно-управленческих работ. При определении сроков проведения обследования необходимо учитывать, что степень загруженности сотрудников предприятия текущей работой в течение месяца различна. Результаты сбора данных фиксируются в специально разработанных формах, которые должны обеспечивать возможность обработки материалов обследования на компьютере. Число различных форм, их структура, состав фиксируемых характеристик и способ фиксации значений определяются методикой обследования, которая была рассмотрена выше. Таким образом, организационный план должен предусматривать: предварительное ознакомление с обследуемым предприятием (осуществляется аналитиками координирующей группы); организацию исследовательской группы и ознакомление сотрудников предприятия с целями и задачами обследования; при необходимости обучение исследовательской группы, тиражирование необходимых анкет, форм для фиксации данных обследования и инструкций по их заполнению; проведение обследования; оформление результатов. На основе организационного плана обследования целесообразно построить сетевой график, позволяющий контролировать ход обследования с помощью пакетов календарного планирования (см. п.п.2.5). С целью автоматизации этапов обследования системы управления предприятием, может быть разработана система автоматизации обследования (САО). Данная система должна создаваться с учетом особенностей CASEсредств, применяемых коллективом системных аналитиков при разработке ИС. Основными характеристиками САО являются: поддержка определенной методики обследования предметной области; ввод результатов обследования в базу данных обследования; контроль вводимых данных на полноту и непротиворечивость, исправление ошибочных сведений; техническая поддержка процесса обследования, например, распечатка форм обследования, справочников, введенных данных и т.д.; поддержка содержательной верификации данных (идентификация имен, поиск и устранение синонимов и т.д.); генерация необходимых отчетов на основании обработки результатов обследования; сопряжение с применяемой CASE-системой (например, с системой VAW) для автоматизации процесса построения диаграмм функциональной декомпозиции, DF- и ER-диаграмм. Таким образом, САО позволят автоматизировать не поддерживаемые CASE-системами процессы сбора и хранения первичных данных о предметной области. Применение системы автоматизации обследования снижает затраты времени на сбор и обработку данных обследования. КОНЦЕПЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА - БАЗОВОЙ МЕТОДОЛОГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ После тщательного обследования предметной области строится инфологическая модель данных на базе принципов и методов структурного анализа. Целью структурного анализа является преобразование общих, расплывчатых знаний об исходной предметной области в точные определения и спецификации, а также генерация функционального описания системы. Структурный анализ начинается с исследования того, как организована система управления предприятием, с обследования функциональной и информационной структуры системы управления. По результатам обследования аналитик на первой стадии анализа строит обобщенную логическую модель исходной предметной области, отображающую ее функциональную структуру, особенности основной деятельности и информационное пространство, в котором эта деятельность осуществляется. Проектирование сложных систем основано на принципе "разделяй и властвуй": сложная задача делится на несколько более простых; они, в свою очередь, могут быть разделены на еще более простые и т.д. до тех пор, пока каждая отдельная задача не станет обозримой и поддающейся решению. Составные части сложной задачи образуют иерархическую структуру, на каждом уровне которой описание задачи содержит новые детали. Структурным анализом принято называть метод исследования системы с помощью ее графического модельного представления, которое начинается с общего обзора и затем детализируется, приобретая иерархическую структуру с большим числом уровней. Для таких методов характерно: разбиение на уровни абстракции с ограничением числа элементов на каждом из уровней (обычно от 3 до 9); ограниченный контекст, включающий лишь существенные на каждом уровне детали; использование строгих формальных правил записи; последовательное приближение к конечному результату. Методология структурного анализа базируется на ряде принципов, часть из которых регламентирует организацию работ на начальных этапах жизненного цикла. В качестве двух базовых принципов используются следующие: принцип декомпозиции и принцип иерархического упорядочения. Выделение двух базовых принципов инженерии информационных систем не означает, что остальные принципы являются второстепенными. Отметим основные принципы структурного анализа: Принцип концептуальной общности заключается в следовании единой философии на всех этапах жизненного цикла. Принцип полноты заключается в контроле на присутствие лишних элементов. Принцип непротиворечивости заключается в обоснованности и согласованности элементов системы. Принцип абстрагирования заключается в выделении существенных аспектов системы и отвлечение от несущественных с целью представления проблемы в более простом, общем виде. Принцип «упрятывания» заключается в упрятывании несущественной на конкретном этапе информации: каждая часть «знает» только необходимую ей информацию. Принцип логической независимости заключается в концентрации внимания на логическом описании системы, обеспечении независимости от ее физической реализации. Принцип независимости данных заключается в том, что модели данных могут быть проанализированы и спроектированы независимо от процессов их логической обработки, а также от их физической структуры и распределения. На начальном этапе выявляют самые общие закономерности строения, изменения и обработки информации в конкретной предметной области. Совокупность этих знаний называют концептуальной моделью (информационно-логической, инфологической моделью – см.главу 2) предметной области. В современных условиях для моделирования предметной области (построения инфологической модели) используются три группы средств, отображающих: функции, которые система должна выполнять; процессы, обеспечивающие выполнение указанных функций; данные, используемые при выполнении функций, и отношения между этими данными. ТРЕХУРОВНЕВОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ В ИС Как было сказано выше, ядром современных информационных систем являются базы данных – специально организованные информационные массивы, накопление и обработка которых, по сути, являются центральной задачей функционирования информационных систем. На этапе разработки ИС (см.п.п. 2.1) созданию «работающих» баз данных предшествует концептуальное проектирование информационной модели предметной области ИС и структур данных. Проектирование структуры БД осуществляет системный аналитик – специалист, владеющий методами структурного анализа, разбирающийся в технологии программирования и возможностях современных языков программирования. Объединяя частные представления о содержимом базы данных, полученные в результате опроса пользователей, и свои представления о данных, которые могут потребоваться в будущих приложениях, системный аналитик сначала создает обобщенное неформальное описание создаваемой базы данных. Это описание, выполненное с использованием естественного языка, математических формул, таблиц, графиков и других средств, понятных всем людям, работающих над проектированием базы данных, называют инфологической моделью данных (рис. 2.4). Такая человеко-ориентированная модель полностью независима от физических параметров среды хранения данных. Этой средой может быть память человека, а не компьютер. Поэтому инфологическая модель не должна изменяться до тех пор, пока какие-то изменения в реальном мире не потребуют изменения в ней некоторого определения, чтобы эта модель продолжала отражать предметную область. Остальные модели, представленные на рисунке 2.4, являются компьютеро-ориентированными. Нужные данные отыскиваются СУБД на внешних запоминающих устройствах по физической модели данных. Так как указанный доступ осуществляется с помощью конкретной СУБД, то модели должны быть описаны на языке описания данных этой СУБД. Такое описание, создаваемое программистом (администратором базы данных) по инфологической модели, называют даталогической моделью данных. На физическом уровне структура баз данных – это структура файлов данных и вспомогательных файлов. Структура файла в реляционной модели – это имя, тип поля, его длина и точность (для числовых полей). Таким образом, рассматривают три уровня описания базы данных, на каждом из которых ее структура изображается по-разному. Трехуровневая архитектура (инфологический, даталогический и физический уровни) позволяет обеспечить независимость хранимых данных от использующих их программ. Администратор базы данных может при необходимости переписать хранимые данные на другие носители информации и (или) реорганизовать их физическую структуру, изменив лишь физическую модель данных. Можно подключить к системе любое число Отдельные пользователи системы Системный аналитик Их представления о предметной области ИНФОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДАННЫХ Обобщенное, непривязанное к СУБД и компьютеру описание предметной области ДАТАЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДАННЫХ Описание на языке конкретной СУБД Программист, администратор БД ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДАННЫХ Описание хранимых данных (структуры файлов) БАЗА ДАННЫХ Рисунок 1 - Трехуровневое представление данных в ИС новых пользователей (новых приложений), дополнив, если надо, даталогическую модель. Указанные изменения физической и даталогической моделей не будут замечены существующими пользователями системы (окажутся "прозрачными" для них), так же как не будут замечены и новые пользователи. Следовательно, независимость данных обеспечивает возможность развития системы баз данных без разрушения существующих приложений
Вычислительная техника в своем развитии по пути повышения быстродействия ЭВМ приблизилась к физическим пределам. Поэтому дальнейшее уменьшение времени переключения электронных схем не позволит существенно повысить производительность ЭВМ. В этих условиях требования практики (сложные физико-технические расчеты, многомерные экономико-математические модели и другие задачи) по дальнейшему повышению быстродействия ЭВМ могут быть удовлетворены только путем распространения принципа параллелизма на сами устройства обработки информации и создания многомашинных и многопроцессорных (мультипроцессорных) вычислительных систем. Такие системы позволяют производить распараллеливание во времени выполнения программы или параллельное выполнение нескольких программ. В настоящее время исключительно важное значение приобрела проблема обеспечения высокой надежности и готовности вычислительных систем, работающих в составе различных АСУ и АСУ ТП, особенно при работе, в режиме реального времени. Эта проблема решается на основе использования принципа избыточности, который ориентирует также на построение многомашинных или многопроцессорных систем (комплексов). Появление дешевых и небольших по размерам микропроцессоров и микроЭВМ облегчило построение и расширило область применения многопроцессорных и многомашинных ВС разного назначения Различие понятий многомашинной и многопроцессорной ВС поясняет рис.1. Многомашинная ВС (ММС) содержит несколько ЭВМ, каждая из которых имеет свою ОП и работает под управлением своей операционной системы, а также средства обмена информацией между машинами. Реализация обмена информацией происходит, в конечном счете, путем взаимодействия операционных систем машин между собой. Это ухудшает динамические характеристики процессов межмашинного обмена данными. Применение многомашинных систем позволяет повысить надежность вычислительных комплексов. При отказе в одной машине обработку данных может продолжать другая машина комплекса. Однако можно заметить, что при этом оборудование комплекса недостаточно эффективно используется для этой цели. Достаточно в системе, изображенной на рис.1,а в каждой ЭВМ выйти из строя по одному устройству (даже разных типов), как вся система становится неработоспособной. Рис. 1. Многомашинные (а) и многопроцессорные (б) системы Этих недостатков лишены многопроцессорные системы (МПС). В таких системах (рис. 1,б) процессоры обретают статус рядовых агрегатов вычислительной системы, которые подобно другим агрегатам, таким, как модули памяти, каналы, периферийные устройства, включаются в состав системы в нужном количестве. Вычислительная система называется многопроцессорной, если она содержит несколько процессоров, работающих с общей ОП (общее поле оперативной памяти) и управляется одной общей операционной системой. Часто в МПС организуется общее поле внешней памяти. Под общим полем понимается равнодоступность устройств. Так, общее поле памяти означает, что все модули ОП доступны всем процессорам и каналам ввода-вывода (или всем периферийным устройствам в случае наличия общего интерфейса); общее поле ВЗУ означает, что образующие его устройства доступны любому процессору и каналу. В МПС по сравнению с ММС достигается более быстрый обмен информацией между процессорами и поэтому может быть получена более высокая производительность, более быстрая реакция на ситуации, возникающие внутри системы и в ее внешней среде, и более высокие надежность и живучесть, так как система сохраняет работоспособность, пока работоспособны хотя бы по одному модулю каждого типа устройств. Многопроцессорные системы представляют собой основной путь построения ВС сверхвысокой производительности. При создании таких ВС возникает много сложных проблем, к которым в первую очередь следует отнести распараллеливание вычислительного процесса (программ) для эффективной загрузки процессоров системы, преодоление конфликтов при попытках нескольких процессоров использовать один и тот же ресурс системы (например, некоторый модуль памяти) и уменьшение влияния конфликтов на производительность системы, осуществление быстродействующих экономичных по аппаратурным затратам межмодульных связей. Указанные вопросы необходимо учитывать при выборе структуры МПС. На основе многопроцессорности и модульного принципа построения других устройств системы возможно создание отказоустойчивых систем, или, другими словами, систем повышенной живучести. Однако построение многомашинных систем из серийно выпускаемых ЭВМ с их стандартными операционными системами значительно проще, чем построение МПС, требующих преодоления определенных трудностей, возникающих при реализации общего поля памяти, и, главное, трудоемкой разработки специальной операционной системы. Многомашинные и многопроцессорные системы могут быть однородными и неоднородными. Однородные системы содержат однотипные ЭВМ или процессоры. Неоднородные ММС состоят из ЭВМ различного типа, а в неоднородных МПС используются различные специализированные процессоры, например процессоры для операций с плавающей запятой, для обработки десятичных чисел, процессор, реализующий функции операционной системы, процессор для матричных задач и др. Многопроцессорные системы и ММС могут иметь одноуровневую или иерархическую (многоуровневую) структуру. Обычно менее мощная машина (машина-сателлит) берет на себя ввод информации с различных терминалов и ее предварительную обработку, разгружая от этих сравнительно простых процедур основную, более мощную ЭВМ, чем достигается увеличение общей производительности (пропускной способности) комплекса. В качестве машин-сателлитов используют малые или микро-ЭВМ. Важной структурной особенностью рассматриваемых ВС является способ организации связей между устройствами (модулями) системы. Он непосредственно влияет на быстроту обмена информацией между модулями, а следовательно, на производительность системы, быстроту ее реакции на поступающие запросы, приспособленность к изменениям конфигурации и, наконец, размеры аппаратурных затрат на осуществление межмодульных связей. В частности, от организации межмодульных связей зависят частота возникновения конфликтов при обращении процессоров к одним и тем же ресурсам (в первую очередь модулям памяти) и потери производительности из-за конфликтов. КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ Объединение в один комплекс средств вычислительной техники, аппаратуры связи и каналов передачи данных предъявляет специфические требования со стороны каждого элемента многомашинной ассоциации, а также требует формирования специальной терминологии. Абоненты сети - объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети. Абонентами сети могут быть отдельные компьютеры, комплексы компьютеров, промышленные роботы, станки с числовым программным управлением и т.д. Любой абонент сети подключается к станции. Станция - аппаратура, которая выполняет функции, связанные с передачей и приемом информации. Совокупность абонента и станции принято называть абонентской системой. Для организации взаимодействия абонентов необходима физическая передающая среда. Физическая передающая среда - линии связи или пространство, в котором распространяются электрические сигналы, и аппаратура передачи данных. На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть, которая обеспечивает передачу информации между абонентскими системами. Компьютерная сеть (вычислительная сеть) – система, обеспечивающая обмен данными между вычислительными устройствами – компьютерами, серверами, маршрутизаторами и другим оборудованием или программным обеспечением. Для передачи информации могут быть использованы различные среды. По территориальной распространённости различают следующие виды сетей. BAN (Body Area Network — нательная компьютерная сеть) — сеть надеваемых или имплантированных компьютерных устройств. Нательная компьютерная сеть (англ. body area network, беспроводная нательная компьютерная сеть WBAN) — беспроводная сеть надеваемых компьютерных устройств. [1][2][3][4] BAN устройства могут быть встроены в тело, имплантированы, прикреплены к поверхности тела в фиксированном положении или совмещены с устройствами, которые люди носят в различных местах (в карманах, на руке или в сумках). Несмотря на уменьшение размера устройств, т.к. сети, состоящие из нескольких миниатюрных сенсорных блоков (BSU), объединяются с единым центральным блоком тела (BCU),[5][6] устройства размером более дециметра (планшеты, КПК), по-прежнему играют большую роль, выступая концентраторами информации, предоставляя пользовательский интерфейс для обзора и управления BAN приложениями «на месте». Разработка технологии WBAN началась около 1995 года на основе идеи использования беспроводных персональных сетей для реализации связи «на», «рядом», и «вокруг» человеческого тела. Около 6 лет спустя термин BAN стал обозначать системы, где связь полностью «в пределах», «на» или «в непосредственной близости» от человеческого тела.[7][8] Система WBAN может использовать беспроводные технологии в качестве шлюзов для достижения больших расстояний. Через шлюзы можно соединять надеваемые на человеческое тело устройства через Интернет. Таким образом, мед. работники могут получить доступ к данным о пациенте онлайн, используя Интернет вне зависимости от местоположения пациента.[9] PAN (Personal Area Network) — персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу. Персональная сеть (англ. Personal Area Network, PAN) — это сеть, построенная «вокруг» человека. PAN представляет собой компьютерную сеть, которая используется для передачи данных между устройствами, такими как компьютеры, телефоны, планшеты и персональные карманные компьютеры (КПК). Персональные сети могут использоваться как для информационного взаимодействия отдельных устройств между собой (интерперсональная коммуникация), так и для соединения их с сетями более высокого уровня, например, глобальной сети Интернет (восходящая линия связи), где одно "первичное" устройство берет на себя роль интернетмаршрутизатора. LAN (ЛВС, Local Area Network) — локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные источники дают даже близкую оценку — около шести миль (10 км) в радиусе. Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешён только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью. CAN (Campus Area Network) — кампусная сеть, объединяет локальные сети близко расположенных зданий. MAN (Metropolitan Area Network) — городские сети между учреждениями в пределах одного или нескольких городов, связывающие много локальных вычислительных сетей. WAN (Wide Area Network) — глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN — сети с коммутацией пакетов (Frame relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей. Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам. На рисунке 4.3 приведена одна из возможных иерархий вычислительных сетей. Локальные вычислительные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети, региональные сети - объединяться в составе глобальной сети и, наконец, глобальные сети могут также образовывать сложные структуры. Компьютерная сеть Internet является наиболее популярной глобальной сетью. В ее состав входит множество свободно соединенных сетей. Внутри каждой сети, входящей в Internet, существуют конкретная структура связи и определенная дисциплина управления. Внутри Internet структура и методы соединений между различными сетями для конкретного пользователя не имеют никакого значения. Самое существенное в работе вычислительной сети - определение набора функций, доступных ее абоненту. Коммуникационная сеть обеспечивает физическое соединение между абонентскими компьютерами - передачу сообщений по каналам связи. Анализ работы вычислительных сетей позволяет установить следующие формы взаимодействия между компьютерами: терминал - удаленный процесс; терминал - доступ к удаленному файлу; терминал - доступ к удаленной базе данных; терминал - терминал; электронная почта. Взаимодействие терминал - удаленный процесс предусматривает обращение с терминала одного из компьютеров к процессу, находящемуся на другом компьютере сети. При этом устанавливается логическая связь с процессом и проводится сеанс работы с ним. Можно запустить удаленный процесс, получить результаты обработки данных этим процессом. При взаимодействии терминал - доступ к удаленному файлу можно открыть удаленный файл, модифицировать его или произвести транспортировку этого файла на любое внешнее устройство абонентского компьютера для дальнейшей работы с ним. Работа в режиме терминал - доступ к удаленной базе данных аналогична предыдущей форме взаимодействия. Только в этом случае производится работа с базой данных в ее полном объеме в соответствии с правами доступа, которыми обладает данный пользователь вычислительной сети. Взаимодействие терминал - терминал предусматривает обмен сообщениями между абонентами сети в диалоговом режиме. Сообщения могут посылаться как отдельным абонентам, так и группам абонентов сети. Форма взаимодействия электронная почта одна из самых распространенных в последнее время. Каждый абонент имеет "почтовый ящик" - специальный файл, в который записываются все поступающие в его адрес сообщения. Конечный пользователь может проверять в начале работы свой "почтовый ящик", выводить сообщения на печать и передавать сообщения в адрес других абонентов вычислительной сети. Для оценки качества сети можно использовать следующие характеристики: скорость передачи данных по каналу связи; пропускную способность канала связи; достоверность передачи информации; надежность канала связи и модемов. Скорость передачи данных по каналу связи измеряется количеством битов информации, передаваемых за единицу времени - секунду. Скорость передачи данных зависит от типа и качества канала связи, типа используемых модемов и принятого способа синхронизации. Так, для асинхронных модемов и телефонного канала связи диапазон скоростей составляет 300-9600 бит/с, а для синхронных -1200- 19200 бит/с. Для пользователей вычислительных сетей значение имеют не абстрактные биты в секунду, а информация, единицей измерения которой служат байты или знаки. Поэтому более удобной характеристикой канала является его пропускная способность, которая оценивается количеством знаков, передаваемых по каналу за единицу времени - секунду. При этом в состав сообщения включаются и все служебные символы. Теоретическая пропускная способность определяется скоростью передачи данных. Реальная пропускная способность зависит от ряда факторов, среди которых и способ передачи, и качество канала связи, и условия его эксплуатации, и структура сообщений. Существенной характеристикой коммуникационной системы любой сети является достоверность передаваемой информации. Так как на основе обработки информации о состоянии объекта управления принимаются решения о том или ином ходе процесса, то от достоверности информации в конечном счете может зависеть судьба объекта. Достоверность передачи информации оценивают как отношение количества ошибочно переданных знаков к общему числу переданных знаков. Требуемый уровень достоверности должны обеспечивать как аппаратура, так и канал связи.. Для вычислительных сетей этот показатель должен лежать в пределах 10-6 -10-7 ошибок/знак, т.е. допускается одна ошибка на миллион переданных знаков или на десять миллионов переданных знаков. Наконец, надежность коммуникационной системы определяется либо долей времени исправного состояния в общем времени работы, либо средним временем безотказной работы. Вторая характеристика позволяет более эффективно оценить надежность системы. Для вычислительных сетей среднее время безотказной работы должно быть достаточно большим и составлять, как минимум, несколько тысяч часов. Таким образом, коммуникационными характеристиками сети являются: единица измерения скорости передачи данных - бит в секунду. единица измерения пропускной способности канала связи - знак в секунду. единица измерения достоверности: количество ошибок на знак - ошибок/знак. единица измерения надежности: среднее время безотказной работы - час. БАЗОВЫЕ ТОПОЛОГИИ ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ Топология – это конфигурация соединения элементов в сеть. Топология во многом определяет такие важнейшие характеристики сети, как ее надежность, производительность, стоимость, защищенность и т.д. Одним из подходов к классификации топологий ЛВС является выделение двух основных классов топологий: широковещательных и последовательных. В широковещательных конфигурациях каждый персональный компьютер передает сигналы, которые могут быть восприняты остальными компьютерами. К таким конфигурациям относятся топологии «общая шина», «звезда с пассивным центром». В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному персональному компьютеру. Примерами последовательных конфигураций являются: произвольная (произвольное соединение компьютеров), «кольцо», «звезда с интеллектуальным центром» и др. Коротко рассмотрим три наиболее распространенные - базовые топологии ЛВС: «звезда», «шина» и «кольцо». В случае топологии «звезда» каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к центральному узлу (рис. 2). Центральным узлом служит пассивный соединитель или активный повторитель. Недостатком такой топологии является низкая надежность, так как выход из строя центрального узла приводит к остановке всей сети, а также обычно большая протяженность кабелей (это зависит от реального размещения компьютеров). Иногда для повышения надежности в центральном узле ставят специальное реле, позволяющее отключать вышедшие из строя кабельные лучи. Топология «общая шина» предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры. Информация по нему передается компьютерами поочередно (рис. 3). Рис. 2. Топология «звезда» Рис. 3. Топология «шина» Достоинством такой топологии является, более высокая надежность, так как выход из строя отдельной станции не нарушает работоспособности сети в целом. Недостатки состоят в том, что обрыв основного кабеля приводит к неработоспособности всей сети, а также слабая защищенность информации в системе на физическом уровне, так как сообщения, посылаемые одним компьютером другому, в принципе, могут быть приняты и на любом другом компьютере. При кольцевой топологии данные передаются от одного компьютера другому по эстафете (рис. 4). Если некоторый компьютер получает данные, предназначенные не ему, он передает их дальше по кольцу. Адресат предназначенные ему данные никуда не передает. Достоинством кольцевой топологии является более высокая надежность системы при разрывах кабелей, чем в случае топологии с общей шиной, так как к каждому компьютеру есть два пути доступа. К недостаткам топологии следует отнести большую протяженность кабеля, невысокое быстродействие по сравнению со «звездой» (но соизмеримое с «общей шиной»), а также слабую защищенность информации, как и при топологии с общей шиной. Топология реальной ЛВС может в точности повторять одну из приведенных выше или включать их комбинацию. Рис. 4. Топология «кольцо» Структура сети в общем случае определяется следующими факторами: количеством объединяемых компьютеров, требованиями по надежности и оперативности передачи информации, экономическими соображениями и т. д. ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГИИ «КЛИЕНТ-СЕРВЕР» По дисциплине обслуживания сети современные компьютерные сети используют технологию "клиент-сервер" (client-server) или одноранговую (peer-to-peer) технологию. В одноранговых сетях все компьютеры, как правило, имеют доступ к ресурсам других компьютеров, то есть все компьютеры в сети являются равноправными. Одноранговая локальная сеть предоставляет возможность такой организации работы компьютерной сети, при которой каждая рабочая станция одновременно может быть и сервером. Преимущество одноранговых сетей заключается в том, что разделяемыми ресурсами могут являться ресурсы всех компьютеров в сети и нет необходимости копировать все используемые сразу несколькими пользователями файлы на сервер. В принципе, любой пользователь сети имеет возможность использовать все данные, хранящиеся на других компьютерах сети, и устройства, подключенные к ним. Затраты на организацию одноранговых вычислительных сетей относительно небольшие. Однако при увеличении числа рабочих станций эффективность их использования резко уменьшается. Пороговое значение числа рабочих станций, по оценкам некоторых специалистов, составляет 25. Основной недостаток работы одноранговой сети заключается в значительном увеличении времени решения прикладных задач. Это связано с тем, что каждый компьютер сети отрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей. Следовательно, в одноранговых сетях каждый компьютер работает значительно интенсивнее, чем в автономном режиме. Существует еще несколько важных проблем, возникающих в процессе работы одноранговых сетей: возможность потери сетевых данных при перезагрузке рабочей станции и сложность организации резервного копирования. "Клиент-сервер" — это модель взаимодействия компьютеров в сети. Как правило, компьютеры не являются равноправными. Каждый из них имеет свое, отличное от других, назначение, играет определенную роль. Некоторые компьютеры в сети владеют и распоряжаются информационновычислительными ресурсами, такими как процессоры, файловая система, почтовая служба, служба печати, база данных. Другие имеют возможность обращаться к этим службам, пользуясь услугами первых. Компьютер, управляющий тем или иным ресурсом, принято называть сервером этого ресурса, а компьютер, желающий им воспользоваться, — клиентом. Конкретный сервер определяется видом ресурса, которым он владеет. Так, если ресурсом являются базы данных, то речь идет о сервере Рис. 5 - Сеть по принципу «клиент-сервер» и одноранговая сеть баз данных, назначение которого — обслуживать запросы клиентов, связанные с обработкой данных; если ресурс — это файловая система, то говорят о файловом сервере или файл-сервере. В сети один и тот же компьютер может выполнять как роль клиента, так и роль сервера. Если предполагается, что проектируемая информационная система будет построена по технологии "клиент-сервер", то это означает, что прикладные программы, реализованные в ее рамках, будут иметь распределенный характер. Иными словами, часть функций прикладной программы (или, проще, приложения) будет реализована в программеклиенте, другая — в программе-сервере, причем для их взаимодействия будет определен некоторый протокол. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ И ПРИНЦИП РАБОТЫ INTERNET Internet представляет собой глобальную компьютерную сеть. Само ее название означает "между сетей". Это сеть, соединяющая отдельные сети. Сеть Интернет возникла в 60-е годы как проект американского министерства обороны. Роль компьютеров возрастала, возникали все новые и новые потребности в сфере совместного использования информации в территориально распределенных неоднородных (то есть включающих компьютеры разных моделей и производительности) системах, а также необходимость защиты информационных потоков во время возможных перебоев на отдельных станциях сети. Сеть Интернет опирается на семейство протоколов, созданных для обеспечения независимой маршрутизации и передачи информации в глобальных сетях, чтобы в случае отключения одной из станций сети информацию можно было передать в пункт назначения, направив ее через другие станции. Разработанный для этой цели протокол назвали протоколом межсетевого обмена (Internetworking Protocol — IP). Протокол IP получил широкое распространение в военно-технической сфере. Ученые использовали его для передачи научно-технической информации. Министерство обороны США секретно курировало огромное количество научных проектов во многих университетах страны и сумело найти эффективный способ передачи информации через разнородные сети. Именно из-за того, что в обмен информацией оказались вовлечены широкие научные круги, этот протокол быстро вышел из-под контроля военных. Его начали использовать и в исследовательских институтах NATO и в университетах Европы. Сегодня протокол IP, а значит, и Интернет, стали всемирном достоянием. Итак, кратко охарактеризуем рождение и развитие Internet. В 1960-е годы, после Карибского кризиса, фирма RAND Corporation, один из исследовательских центров Соединенных Штатов, впервые предложила создать децентрализованную компьютерную сеть, покрывающую всю страну. Проект включал в себя объединение компьютеров военных, научных и образовательных учреждений в сеть, которая могла бы сохранить работоспособность в условиях ядерной атаки. Это был ответ США на запуск 4 октября 1957 года Советским Союзом первого искусственного спутника Земли. Основной идеей проекта была децентрализация управления и подчинения, чтобы выход из строя одного или нескольких сегментов сети оставлял бы ее работоспособной. Это требование дает ключ к пониманию принципов построения и структуры Internet. В проектируемой модели сети всегда была связь между компьютером-источником и компьютеромприемником (станцией назначения). Сеть изначально предполагалась ненадежной: любая часть сети может исчезнуть в любой момент. Такая структура может быть осуществлена только в том случае, если между узлами сети существуют множественные связи. В первом варианте идеи подобной сети (1964 год, сотрудник RAND П. Бэран (Paul Baran)), просто утверждалось, что все узлы (компьютеры) сети должны иметь одинаковый статус. Каждый узел уполномочен порождать, передавать и получать сообщения от любого другого. Сообщения для передачи разбиваются на небольшие стандартизированные элементы, называемые пакетами. Каждый пакет имеет адрес назначения, и доставка сообщения обеспечивается тем, что каждый узел имеет возможность посылать (или переадресовывать) пакеты по сети к месту назначения. В конце 1960-х годов, корпорация RAND, Массачусетский технологический институт и Калифорнийский университет Лос-Анджелеса начали экспериментировать с концепцией децентрализованной сети с пересылкой пакетов. В Великобритании подобные эксперименты проводились NPL (National Physical Laboratory , Национальной физической лабораторией). В 1968 году подразделение Пентагона - ARPA (Advanced Research Projects Agency) - Агентство по работе с исследовательскими проектами в области перспективных исследований - открыло финансирование этого проекта в США. К осени 1969 года появилась на свет сеть ARPANET, состоящая к тому времени из четырех узлов, а именно: компьютер SDS SIGMA в Калифорнийском университете ЛосАнджелеса, компьютер SDS940 в Стэндфордском исследовательском институте, компьютер IBM360 в Калифорнийском университете СантаБарбары, компьютер DEC PDP-10 в университет штата Юта. Первые испытаний ARPANET оказались крайне успешными. Ученые исследовательских учреждений, послуживших испытательными полигонами, получили возможность передавать данные и совместно пользоваться удаленным доступом к компьютерам. К 1971 году ARPANET разрослась до 15 узлов, включая Массачусетский технологический институт, RAND, Гарвард, Питтсбургский университет Каренги-Меллона, Case Western Reserve и центр NASA в Эймсе. К 1972 году сеть ARPANET насчитывала уже 37 узлов, а в 1973 году впервые были подключены и зарубежные узлы – Университетский колледж в Лондоне и Королевская лаборатория радиолокации в Норвегии. Ответственность за администрирование сети взяло на себя DCA (Defence Communication Agency, Оборонное агенство по коммуникациям), в настоящее время называемое DISA (Defence Information Systems Agency, Оборонное агенство по информационным системам). Несмотря на то, что изначально ARPANET состояла из соединений между самыми престижными исследовательскими институтами США, и что первые обоснования создания ARPANET подчеркивали ее важность как средства удаленного доступа к компьютерам, основной поток информации по сети не соответствовал своему первоначальному предназначению. Первое время ученые действительно использовали сеть только для координации своих исследований и обмена сообщениями со своими коллегами. Однако весьма быстро сеть превратилась в высокоскоростную компьютеризированную «веревочку», которую многие использовали для передачи личных сообщений, сплетен и просто разговоров. Несмотря на то, как в реальности использовались новые возможности, создание ARPANET и концепции децентрализованной сети с пакетной передачей данных в целом означали огромный успех. В течение 1970-х годов эта легко расширяемая система претерпела гигантский рост. Её децентрализованная структура, существенно отличающаяся от структур существовавших в то время корпоративных сетей, позволяла подключать к сети компьютеры практически любого типа, - при одном лишь условии, что эти компьютеры «понимали» протокол (соглашение о стандарте) пакетной передачи данных NCP (Network Control Protocol, Протокол сетевого управления). Этот протокол стал предшественником ныне используемого TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol, Протокол управления передачей/Протокол Intenet, или Межсетевой Протокол). Уже в 1974 году В. Серф и Б. Кан, сотрудники NSF (National Science Foundation, Государственный фонд научных исследований - аналог нашего Министерства Науки), опубликовали свои первые спецификации нового протокола управления передачей данных TCP/IP, который до 1977 года использовался при подключении к ARPANET других компьютерных сетей. Протокол TCP/IP, открытый для общего использования, отличался от NCP тем, что сообщение разбивались, и преобразовывались в пакеты на узле отправки, обратное преобразование со сборкой сообщения из пакетов происходило на узле назначения. Протокол IP устанавливал адресацию пакетов, которая позволяла пакетам достичь места назначения, проходя через многочисленные узлы, или даже сети, стандарты которых отличались от стандарта NCP для ARPANET. Эти решения могут показаться странными, как и предположение о «ненадежной» сети, но уже имеющийся опыт показал, что большинство этих решений вполне разумно и верно. Пока ISO (Organization for International Standartization, Международная Организация по Стандартизации) тратила годы, создавая окончательный стандарт для компьютерных сетей, активисты Internet начали устанавливать IP-программное обеспечение на все возможные типы компьютеров. Вскоре это стало единственным приемлемым способом для связи разнородных компьютеров. Такая схема понравилась правительству и университетам, которые проводят политику покупки компьютеров у различных производителей. Каждый покупал тот компьютер, который ему нравился и вправе был ожидать, что сможет работать по сети совместно с другими компьютерами. Протокол TCP/IP послужил толчком для дальнейшего расширения ARPANET, поскольку он легко устанавливался на практически любой компьютер и позволял сети с легкостью развиваться вширь от любого существующего узла. К 1983 году ARPANET, которая к тому времени уже получила общепринятое имя Internet, отражающее ее структуру мощной совокупности связанных между собой компьютеров и сетей, официально отказалась от использования протокола NCP в пользу более развитого и распространенного протокола TCP/IP. В этом же году из ARPANET выделилась MILNET, которая стала относиться к Defence Data Network (DDN, Оборонная сеть обмена данными) министерства обороны США. Термин Internet стал использоваться для обозначения единой сети: MILNET и ARPANET. И хотя в 1991 году ARPANET прекратила свое существование, название Internet продолжило свое существование, так как Сеть стала объединять в себе уже и международные сети. Это решение было официально поддержано Министерством Обороны США, – протокол вошел в MIL STD (Military Standarts, Военные стандарты), и все, кто работал в сети, обязаны были перейти к этим новым протоколам. Для облегчения этого перехода ARPA обратилась с предложением к руководителям фирмы Berkley Software Design - внедрить протоколы TCP/IP в Berkley (BSD) UNIX. С этого и начался союз UNIX и TCP/IP. UNIX – это одна из наиболее популярных операционных систем для серверов Internet. 1980-е годы стали периодом бурного роста Internet. В то время начали появляться Локальные Вычислительные Сети (LAN), например, такие как Ethernet и др. Одновременно появились компьютеры, которые стали называть рабочими станциями. На большинстве рабочих станций была установлена операционная система UNIX. Эта ОС имела возможность работы в сети с Протоколом Internet (IP). В связи с возникновением принципиально новых задач и методов их решения появилась новая потребность: организации желали подключиться к ARPANET своей локальной сетью. Охват мирового сообщества Internet существенно расширился благодаря включению следующих сетей: EUNet – Европейская сеть UNIX-машин, год подключения – 1982. EARN – Европейская сеть учебных и научно-исследовательских учреждений, год подключения – 1983. JUNET – Японская сеть UNIX-машин, год подключения – 1984. JANET – Объединенная академическая сеть Великобритании, год подключения – 1984. В конце 80-х годов наиболее влиятельные учереждения США на средства, выделенные NSF, основали NSFNET – пять суперкомпьютерных центров в Принстоне, Питтсбурге, Калифорнийском университете СантаБарбары и университете Корнели. Сеть из этих пяти центров обычно называется «магистральных хребтом Internet в США» (Internet Backbone). Эта сеть была доступна для использования в любых научных учреждениях. Было создано всего лишь пять центров потому, что они очень дороги даже для богатой Америки. Именно поэтому их и следовало использовать кооперативно. Возникла проблема связи: требовался способ соединить эти центры и предоставить доступ к ним различным пользователям. Сначала была сделана попытка использовать коммуникации ARPANET, но это решение потерпело крах, столкнувшись с бюрократией оборонной отрасли и проблемой обеспечения персоналом. Тогда NSF решил построить свою собственную сеть, основанную на IP технологии ARPANET. Центры были соединены специальными телефонными линиями с пропускной способностью 56 Кбит/сек. Однако, было очевидно, что не стоит даже и пытаться соединить все университеты и исследовательские организации непосредственно с центрами, т.к. проложить такое количество кабеля - не только очень дорого, но практически невозможно. Поэтому решено было создавать сети по региональному принципу. В каждой части страны заинтересованные учреждения должны были соединиться со своими ближайшими соседями. Получившиеся цепочки подсоединялись к суперкомпьютеру в одной из своих точек, таким образом, суперкомпьютерные центры были соединены вместе. В такой топологии любой компьютер мог связаться с любым другим, передавая сообщения через соседей. Это решение было успешным, но настала пора, когда сеть уже более не справлялась с возросшими потребностями. Совместное использование суперкомпьютеров позволяло подключенным общинам использовать и множество других вещей, не относящихся к суперкомпьютерам. Неожиданно университеты, школы и другие организации осознали, что заимели под рукой море данных и мир пользователей. Поток сообщений в сети нарастал все быстрее и быстрее пока, в конце концов, не перегрузил управляющие сетью компьютеры и связывающие их телефонные линии. В 1987 г. контракт на управление и развитие сети был передан компании Merit Network Inc., которая занималась образовательной сетью Мичегана совместно с фирмами IBM и MCI. Менее чем за два года, продолжающееся расширение Internet и растущие потребности в вычислительных мощностях привели к модернизации в 1988 году магистрали NSFNET, сетевые управляющие машины были также заменены на более быстрые. Важно отметить то, что усилия NSF по развитию сети привели к тому, что любой желающий может получить доступ к сети. Прежде Internet была доступна только для исследователей в области информатики, государственным служащим. В 1987 году число компьютеров, подключенных к Intenet составило более 10 000. К 1989 году это число достигло 100 000. В 1992 году число компьютеров в сети превысило миллион. Однако, наиболее серьезным развитием Internet в 1990-х годах стало создание WWW (World Wide Web, Всемирная паутина). Итак, логическая структура Internet представляет собой некое виртуальное объединение, имеющее свое собственное информационное пространство. Internet обеспечивает обмен информацией между всеми компьютерами, которые входят в сети, подключенные к ней. Тип компьютера и используемая им операционная система значения не имеют. Соединение сетей обладает громадными возможностями. С собственного компьютера любой абонент Internet может передавать сообщения в другой город, просматривать каталог библиотеки Конгресса в Вашингтоне, знакомиться с картинами на последней выставке в музее Метрополитен в Нью-Йорке, участвовать в конференции IEEE и даже в играх с абонентами сети из разных стран. Internet предоставляет в распоряжение своих пользователей множество всевозможных ресурсов. Основные ячейки Internet - локальные вычислительные сети. Это значит, что Internet не просто устанавливает связь между отдельными компьютерами, а создает пути соединения для более крупных единиц - групп компьютеров. Если некоторая локальная сеть непосредственно подключена к Internet, то каждая рабочая станция этой сети также может подключаться к Internet. Существуют также компьютеры, самостоятельно подключенные к Internet. Они называются хост-компьютерами (host - хозяин). Каждый подключенный к сети компьютер имеет свой адрес, по которому его может найти абонент из любой точки света. Важной особенностью Internet является то, что она, объединяя различные сети, не создает при этом никакой иерархии - все компьютеры, подключенные к сети, равноправны. Internet самостоятельно осуществляет передачу данных. К адресам станций предъявляются специальные требования. Адрес должен иметь формат, позволяющий вести его обработку автоматически, и должен нести некоторую информацию о своем владельце. С этой целью для каждого компьютера устанавливаются два адреса: цифровой IP-адрес (IP - Internetwork Protocol - межсетевой протокол) и доменный адрес. Оба эти адреса могут применяться равноценно. Цифровой адрес удобен для обработки на компьютере, а доменный адрес - для восприятия пользователем. Цифровой адрес имеет длину 32 бита. Для удобства он разделяется на четыре блока по 8 бит, которые можно записать в десятичном виде. Адрес содержит полную информацию, необходимую для идентификации компьютера. Два блока определяют адрес сети, а два другие - адрес компьютера внутри этой сети. Существует определенное правило для установления границы между этими адресами. Поэтому IP-адрес включает в себя три компонента: адрес сети, адрес подсети, адрес компьютера в подсети. Например: В двоичном коде цифровой адрес записывается следующим образом: 10000000001011010000100110001000. В десятичном коде он имеет вид: 192.45.9.200. Адрес сети - 192.45; адрес подсети - 9; адрес компьютера - 200. Доменный адрес определяет область, представляющую ряд хосткомпьютеров. В отличие от цифрового адреса он читается в обратном порядке. Вначале идет имя компьютера, затем имя сети, в которой он находится. В системе адресов Internet приняты домены, представленные географическими регионами. Они имеют имя, состоящее из двух букв. Компьютерное имя включает, как минимум, два уровня доменов. Каждый уровень отделяется от другого точкой. Слева от домена верхнего уровня располагаются другие имена. Все имена, находящиеся слева, - поддомены для общего домена. Например, географические домены некоторых стран: Франция - fr; Канада- са; США - us; Россия – ru, Украина - ua. Существуют и домены, разделенные по тематическим признакам. Такие домены имеют трехбуквенное сокращенное название. Так, учебные заведения - edu. Правительственные учреждения - gov. Коммерческие организации - com. WORLD-WIDE-WEB (WWW - Всемирная паутина) «Всемирная паутина» является одной из самых популярных информационных служб Internet. Две основные особенности отличают WWW: использование гипертекста и возможность клиентов взаимодействовать с другими приложениями Internet. Гипертекст - текст, содержащий в себе связи с другими текстами, графической, видео- или звуковой информацией. Концепция гипертекста была предложена Т. Нельсоном. Именно он считается отцом идеи гипертекста в том виде, в котором он сейчас существует. Простейший пример гипертекста – книга, оглавление которой содержит ссылки на главы и разделы книги (здесь ссылка — это номер страницы, с которой начинается соответствующие глава или раздел). Посмотрев в оглавление, человек узнает номер страницы нужной ему главы, и открывает книгу на искомой странице. Для того, чтобы найти интересующую его главу книги, человек не должен просматривать всю книгу - оглавление предоставляет ему возможность быстрого "попадания" на ту главу или раздел, который ему необходимы. Рассказывая о том, что послужило прообразом для этого изобретения, Нельсон вспоминает отрывок из одного очерка В. Буша, написанного в 1945 году: "Работа человеческой мысли построена на принципе ассоциаций. Анализируя какое-либо понятие или элемент, она непременно стремится поставить ему в соответствие какой-нибудь другой знакомый образ, подсказываемый ассоциацией мыслей, и это соответствие устанавливается благодаря трудноуловимой паутине связей, формируемых клетками человеческого мозга". Спроецировав эту идею о работе мозга одного человека на компьютерную сеть, охватывающую весь мир, Нельсон стал основоположником идеи явления, которое впоследствии переросло во "Всемирную Паутину". Но успех идеи определялся наличием сети. При наличии сети тексты, связанные друг с другом ссылками, можно размещать на различных, территориально удаленных компьютерах, и создавать и редактировать тексты могут разные люди. Таким образом, создается "паутина" взаимосвязанных текстов, способная стать гигантским информационным хранилищем человеческой цивилизации. В 1988 году проект гипертекстовой системы Xanadu Т. Нельсона обрел источник финансирования у Дж. Уокера, основателя Autodesk. Тогда Уокер пророчески заявил: "В 1964 году Xanadu была мечтой одиночки. В 1980 году — общей целью небольшой группы талантливых технологов. В 1989 году она станет продуктом. А в 1995 году она начнет переделывать мир". Решающий шаг в создании WWW совершил Т. Бернерс-Ли. В конце восьмидесятых годов он, работая в Лаборатории физики элементарных частиц европейского центра ядерных исследований, более известного под именем CERN, занимался проблемами применения идей гипертекста для построения информационной среды, которая решила бы проблемы обмена информацией между физиками, работавшими в большом неоднородном CERN'е, и их партнерами в других странах. CERN был уникальным местом, одним из оживленных перекрестков Интернет. Еще до WWW Бернерс-Ли создал гипертекстовую систему Enquire, которая была по сути записной книжкой. В ней, как и впоследствии в WWW, была заложена идея о том, что компьютеры должны представлять информацию подобно тому, как она представляется в нашем мозгу, т.е. ассоциативно. Проект, который, в конечном счете, привел к созданию Всемирной Паутины и того явления, которое мы теперь называем Web-технология, стартовал в CERN в 1989 году. Почему именно там и тогда? Дело в том, что в 80-х годах в науке и в особенности в ядерной физике остро проявилась проблема коммуникаций. В условиях информационного взрыва традиционные методы обмена научной информацией в виде статей в научных журналах оказались несостоятельными. Часто информация устаревала, не успев дойти до потребителя. К этому моменту в Интернет уже существовал целый набор средств, предназначенных для передачи данных из одной компьютерной системы в другую (в том числе и электронная почта, средства передачи файлов, организации телеконференций и т.д.). Однако они не обладали некоторыми возможностями, которые были ключевыми для обычных людей — потребителей информации. Во-первых, они не позволяли представить разнообразную информацию в виде составных объектов разной природы (текст, графика, аудио и видео), расположенных в разных точках Земного шара. Во-вторых, интерфейс между ними и человеком был ограничен, он не был простым и естественным для восприятия. В-третьих, данные средства не предоставляли доступ множеству потребителей информации к единому массиву структурированной, согласованной и изменяющейся в реальном времени информации. Собственно, Бернерс-Ли как раз и сотворил Всемирную Паутину, заимствовав идею гипертекста у Нельсона и творчески развив ее. Бернерс-Ли предложил проект в 1989, и через год уже был готов первый вариант программного обеспечения для платформы NeXTstep. Он выпустил начальный протокол передачи гипертекстов, управляющий движением информации в Паутине, разработал универсальный указатель ресурсов как общую систему адресации, объединившую в себе большинство существующих в Интернет технологий поиска и связи, наконец, он создал язык разметки гипертекстов. Однако, настоящий переворот в жизни WWW произошел тогда, когда Internet стал доступен всему миру. Этот переворот совершил М. Андриссен, в то время сотрудник Национального центра прикладных систем для суперкомпьютеров (NCSA), разработав зимой 1993 года в соавторстве со своим коллегой по NCSA Э. Байна программу для просмотра информации, представленной в виде гипертекстов. Программа называлась Mosaic. Как и любая начальная версия программы, она обладала некоторыми недостатками, но главное в ней уже было — графика стала полноправной частью интерфейса, мышь — основным средством работы с информацией, и Интернет стал доступен миллионам пользователей. Основным достоинством Mosaic было то, что она требовала от пользователя не больше знаний о своей внутренней сути, чем требуется знаний об устройстве автомобиля от человека, сидящего за его рулем. Mosaic стала распространяться быстрее любой когда-либо написанной программы. Охарактеризуем кратко основы Web-системы. Ее задача - обеспечить человеку простой и естественный доступ к информации, представленной в виде гипертекстов. Web-система работает по принципу "клиент-сервер". Клиент (иногда используют термин "Web-клиент") — это специальная программа, обеспечивающая человеку универсальный интерфейс для доступа к структурированной информации, представленной набором связанных документов в специальном формате. Фактически, Web-клиент помогает человеку "перемещаться" в информационном пространстве, осуществлять навигацию. Именно поэтому Web-клиент получил более распространенное название "программа-навигатор" или просто "навигатор" — название, произошедшее от английского слова browser. Навигатор является "входным окном" в Web-систему и предоставляет пользователю доступ ко всем ее информационным ресурсам. Главное отличие навигатора от программ аналогичного назначения в других системах "клиент-сервер" - универсальность. Одна и та же программа обеспечивает доступ к любой информации в системе, независимо от ее характера. Сервер (часто используют термин "Web-сервер") представляет собой специальную программу, владеющую и распоряжающуюся набором связанных документов, которые содержат всю информацию, относящуюся к данной предметной области. Web-сервер отвечает за обработку запросов, поступающих по сети от навигатора, то есть выбирает затребованную навигатором страницу в специальном формате и передает ее навигатору. Web-сервер собирает информацию из различных источников, выступая для пользователя в качестве "информационного концентратора". Существует несколько видов источников информации для Webсервера. Она может храниться в файлах или в базах данных, а также поступать от внешних по отношению к Web-серверу программ. Часть информации при этом может формироваться "на лету", в момент получения запроса. Информация из различных источников может легко комбинироваться даже в рамках одной страницы, доступной навигатору. Как уже говорилось выше, для обмена информации в Web-технологии выбран формат гипертекста. Для разметки документов и задания структуры гипертекста используется язык HTML (HyperText Markup Language — язык разметки гипертекста). HTML — универсальный язык для описания гипертекстов. Он предназначен не столько для описания структуры информации, сколько для ее внешнего представления. HTML — один из двух основных стандартов Web-технологии. Стандарт языка зафиксирован, однако он быстро развивается, как развивается и сама Web-технология. Соглашения диалога навигатора и Web-сервера при передаче информации определяются протоколом HTTP (HyperText Transfer Protocol, протокол передачи гипертекста). HTTP — второй ключевой стандарт Webтехнологии. Отметим, что она не накладывает на сервер и навигатор практически никаких иных ограничений, кроме того, что общение между ними осуществляется по протоколу HTTP, а для передачи информации используется язык HTML. Разнообразие реализаций Web-серверов и навигаторов, выполненных различными разработчиками, и жесткая необходимость их полной совместимости потребовали очень точного следования стандартам. Так как создание собственного сервера WWW является сложным и дорогостоящим, то многие пользователи сети Internet могут размещать свою информацию на уже существующих серверах. Собственные страницы WWW можно создавать с помощью таких средств, как Microsoft Internet Assistant for Word и Netscape Navigator Gold. Редактор страниц Microsoft Internet Assistant представляет собой набор макрокоманд, на базе которого создаются документы HTML. Редактор, встроенный в навигатор Netscape Navigator Gold, содержит средства для работы с языком JAVA. Этот язык позволяет интерпретировать программы, полученные из сети, на локальном компьютере пользователя. JAVA - язык объектно-ориентированного программирования. Он используется для передового способа создания приложений для Internet - программирования аплетов (аплет - небольшое приложение). С помощью аплетов можно создавать динамичные Web-страницы.
Специфика транспортной отрасли состоит в том, что участники транспортного процесса, как правило, удалены друг от друга на значительные расстояния, а состояние и местоположение транспортного средства являются динамично изменяющимися характеристиками. При этом владение информацией о состоянии транспортного средства и груза является необходимым как для транспортного предприятия и грузовладельца, так и для других заинтересованных участников транспортного процесса (экспедиторов, агентов и т.п.). Да и сам поиск партнеров невозможен без адекватной информационной поддержки. Развитие информационных систем, используемых на морском транспорте, неразрывно связано с эволюцией средств коммуникации, так как, как было сказано выше, спецификой морского транспорта является удаленность друг от друга участников сделки. Характеристику средств коммуникации, нашедших сове применение на морском транспорте, в хронологическом порядке можно охарактеризовать следующим: Телеграмма: С введением глобальной сети подводных кабелей с 1866 г., стало возможным мгновенное сообщение между странами. Однако, первоначальная стоимость таких сообщений была очень высока - 1,25 $ слово. Телефон: С начала 20 века телефон становится общедоступным, хотя при высокой стоимости его функционирование было ненадежно, международные звонки до 50-х г.г. осуществляются только по предварительному заказу. Бикод (boecode): В 30-х годах развивается кабельная система отправок кодированных сообщений (прародитель электронного обмена данными - EDI(!)). Целые сообщения трансформировались и передавались как отдельное кодированное слово, что позволило удешевить кабельную связь. Телекс: В 50-х годах широко используется телексная связь, позволяющая посылать сообщения любой длины, причем с их собственного оборудования. Однако, для работы с телексом необходим был оператор, поэтому выстраивалась следующая цепочка: брокер - сообщение на бумаге - оператор – телекс и т.д. Компьютерные рабочие станции: Начало 80-х годов является этапом развития персональных компьютеров, сообщения отправляют и получают используя текстовые процессоры. Имеется возможность работы с базами данных, содержащих детали судна, программами оценки результатов рейса и др. Мобильные телефоны: Информационный обмен осуществляется в любое время и в любом месте. Сети, распределенные информационные ресурсы: В 80-х годах стало возможным объединять компьютеры в сети, что позволило любому сотруднику компании обращаться к общим файлам и программному обеспечению. Электронная почта: В конце 80-х годов электронная почта обеспечивает связь по аналогии с телексной, но с нулевой предельной себестоимостью, а также позволяет прикреплять файлы. Всемирная сеть: В 1992 г. первый современный браузер открыл путь к использованию сайтов компаний, что привело к информационному самообслуживанию. Появление сетевых технологий позволило: судоходным компаниям осуществлять управление стоимостью, благодаря надлежащей организации управления запасами в процессах снабжения судов; брокеру, как и другим посредникам на морском транспорте (экспедиторам, агентам и т.д.) обеспечивать клиента информацией в режиме реального времени. Естественно, что развитие средств коммуникации, наравне с изменениями в промышленности, международной экономике влекло за собой изменение форм видения судоходного бизнеса. Так, можно сказать, что появление системы подводных кабелей изменило форму ведения трампового бизнеса, сделало возможным организацию Балтийской фрахтовой биржи (Лондон), где велись переговоры «лицом к лицу», а сроки уточнялись по телеграфу в самой возможной короткой форме в силу высокой цены телеграфной связи. В одном их литературных источников приводится факт того, что в 1869 году некоторые из брокерских компаний, работающих в судоходстве, на телеграммы тратили больше, чем на заработную плату. До тех пор, пока связь оставалась дорогой, Балтийская биржа сохраняла свое уникальное положение. Автоматизация, компьютеризация, увеличение объемов морских перевозок, повышенная требовательность клиентов морского транспорта повлекли за собой декомпозицию фрахтового рынка на сектора по типам судов и специализацию морских брокеров. В линейном секторе конца XIX в. большое количество заключаемых сделок не позволяло при наличии дорогой связи использовать ее так, как это происходило с генеральными грузами. Поэтому компании - линейные перевозчики организовывают свои представительства (агентства) в портах. В 60-х годах, в связи с развитием контейнеризации, появляется необходимость создания специальных информационных систем, так как для надлежащей организации логистических связей необходима автоматизированная поддержка процессов управления контейнерными перевозками. Позволить это в то время себе могли только крупные компании – линейные перевозчики. Интересно, что, по мнению М. Стопфорда [10], современные информационные технологии приведут к тому, что появятся линейные компании небольших размеров без сложной административной структуры компаний-гигантов, которые смогут оказывать эффективные услуги «от двери до двери». Подводя итог вышесказанному, можно добавить, что если в конце XIX начале XX века связь была дорогая, а рабочая сила дешевая, то сейчас наблюдается обратное - использование специалистов–профессионалов в штате компании оценивается значительными расходами, а затраты на связь относительно невелики. Полтора столетия развития средств коммуникации привели к становлению и развитию электронной коммерции на морском транспорте. Отметим, что перенос процессов фрахтования (отфрахтования) в виртуальное пространство Интернет не влечет за собой исчезновение посреднических функций брокеров, а лишь меняет требования к оказанию услуг и взаимодействию брокера с клиентом. В силу специфики своей деятельности, судоходная компания, по нашему мнению характеризуется информационными процессами в трех основных направлениях: хранение и обработка информации о технико-эксплуатационном состоянии и работе судов – информация для судоходной компании; мониторинг перевозочного процесса – информация, предназначенная для судоходной компании и партнеров – грузовладельцев, экспедиторов, агентов и т.п.; маркетинговые исследования, поиск клиентов - информация для судоходной компании и ее потенциальных клиентов. Можно сказать, что первое направление связано с удовлетворением внутренних информационных потребностей судоходной компании, второе – с удовлетворением информационных потребностей всех участников транспортного процесса, и третье – с формированием информационных взаимосвязей с внешней средой. Помимо этого, по требованиям международной морской организации (IMO) в настоящее время функционирует глобальная морская система связи при бедствии и для обеспечения безопасности (ГМССБ). Эта система основана на том, что поисково-спасательные организации, так же как и суда в районе места бедствия, должны быть в возможно короткий срок извещены об аварии и соответственно принять участие в скоординированной поисковоспасательной операции с минимальными затратами времени. ГМССБ должна также обеспечить связь с позиций безопасности и срочности, а также передачу информации, обеспечивающей безопасность мореплавания, включая навигационные и метеорологические предупреждения. Другими словами, любое судно независимо от района плавания должно быть способно обеспечить связь, надежную с точки зрения безопасности самого судна и других судов, находящихся в данном районе. Основные функции ГМССБ: оповещение о бедствии; прием оповещений о бедствии в направлении берег-судно; передача и прием оповещений о бедствии в направлении судно-судно; передача и прием сообщений для координации поиска и спасения; передача и прием сообщений на месте бедствия; передача и прием информации по безопасности на море; передача и прием сообщений "мостик" - "мостик"; передача и прием сигналов для определения местонахождения Для обеспечения жизнедеятельности системы, согласно «Требованиям по оснащению судов радиооборудованием Глобальной морской системы связи при бедствии и для обеспечения безопасности», каждое судно в зависимости от района плавания должно быть укомплектовано специальным набором средств связи. Информационная поддержка проблем безопасности судоходства является четвертым направлением использования информационных систем в судоходстве. Таким образом, информационные процессы, связанные с работой флота судоходной компанией рассматриваются в четырех функциональных плоскостях – ПРОИЗВОДСТВО, ЛОГИСТИКА, МАРКЕТИНГ, БЕЗОПАСНОСТЬ. Первое из вышеперечисленных направлений реализуется в виде информационной системы (подсистемы) судоходного предприятия, посредством которой автоматизируется учет, контроль и анализ результатов работы судов. Основной технологией, используемой в информационных системах такого рода, являются базы данных. Второе направление реализуется в логистических информационных системах, появление которых связано с распространением концепции логистики, предполагающей интегрированный подход к процессам доставки грузов. Реализация логистических информационных систем опирается на достаточно широкий перечень информационных технологий, таких как: электронный обмен данным EDI (electronic data interchange); глобальная система спутниковой связи Inmarsat-C; спутниковая навигационная система GPS NAVSTAR. Направление «МАРКЕТИНГ» - это работа в виртульном рынке транспортных услуг и, в том числе, е-commerce. На сегодняшний день существует большое количество «виртуальных рынков транспортных услуг» или, говоря другими словами, справочно-информационных серверов для транспортной отрасли. На Украине это направление формируется около двух лет. Как правило, помимо поиска клиентов (партнеров) подобные информационные системы позволяют вести переговоры для согласования условий в режиме on-line. Преимущества использования виртуальных рынков транспортных услуг заключаются в том, что: 1. Сокращается время на поиск груза или перевозчика; 2. Появляется возможность поиска попутных грузов для комплектации больших партий с целью снижения стоимости доставки. 3. Принципиально отпадает необходимость использования посредников в поиске груза или перевозчика. 4. Данные информационной базы позволяют проводить маркетинговый анализ спроса, предложения, ценовой динамики. Рис.1. Основные направления использования информационных систем в судоходстве Таким образом, в информационном обеспечении судоходных компаний направление «МАРКЕТИНГ» позволяет осуществлять с одной стороны - поиск клиентов, с другой - маркетинговый анализ. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ В СУДОХОДСТВЕ ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ПЛОСКОСТЬ «ПРОИЗВОДСТВО» ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ПРЕДПРИЯТИЯ – автоматизация учета, контроля, анализа результатов работы судов Используемые технологии: Системы управления базами данных, вычислительные сети ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ПЛОСКОСТЬ «ЛОГИСТИКА» ЛОГИСТИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА– безбумажный документооборот, слежение за перемещением Используемые технологии: Internet, EDI, система спутниковой связи Inmarsat-C; навигационная система GPS NAVSTAR ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ПЛОСКОСТЬ «МАРКЕТИНГ» E-COMMERCE - Поиск клиентов, заключение сделок, анализ ставок, предложения, спроса Используемые технологии: Internet ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ПЛОСКОСТЬ «БЕЗОПАСНОСТЬ» GMSSB – глобальная морская система связи при бедствиях и для обеспечения безопасности Используемые технологии: спутниковая связь Inmarsat-C; навигационная система GPS NAVSTAR Подчеркнем, что именно интегрированное использование вышеперечисленных информационных систем по направлениям «ПРОИЗВОДСТВО», «ЛОГИСТИКА», «МАРКЕТИНГ», «БЕЗОПАСНОСТЬ» позволяет современной судоходной компании соответствовать требованиям рынка. Однако, специализация деятельности судоходной компании влечет за собой специфические информационные потребности. Остановимся на этом подробнее. Современная международная транспортная система включает в себя три сектора: транспортировка сырья – как правило, отправки больших партий; транспортировка грузов-полуфабрикатов – перевозка грузов от одного производителя к другому для обработки и переработки; оптовая торговля и система дистрибуции – транспортировка готовой продукции от заключительного производителя до оптового продавца, розничного продавца, конечного потребителя В приложении к морскому транспорту, можно сказать, что каждый сектор соответствует следующим видам судоходства, выделенным по типу судов и условиям их работы: балкерный (BULK), индустриальный (INDUSTRIAL SHIPPING) линейный (LINER TRANSPORT) сектора. Итак, балкерный сектор морской транспортной системы обслуживает грузопотоки сырья и крупные грузопотоки полуфабрикатов. Линейный сектор обслуживает небольшие, но постоянные партии готовых изделий и полуфабрикатов. Индустриальный сектор осуществляет транспортировку специализированных грузов, таких как автомобили и накатная техника, лесоматериалы, нефть, газ и т.д, то есть всключает в себя специализированный флот. Специфика каждого из вышеперечисленных секторов судоходства объясняет и их индивидуальные информационные потребности. Балкерный сектор. Работа судов этой группы основана на небольшом числе договоров. Количество совершаемых рейсов, в среднем, не больше шести, каждый рейс, как правило, связан с перевозкой одного рода груза. Поэтому более существенный приоритет по отношению к обработке деловой (договора) и производственной (калькуляция рейсов и т.п.) информации имеет маркетинговая информация – оценка состояния рынка. Так, в одном из источников [9] приводится пример того, по результатам анализа еженедельных ставок на направлении США – Япония в 90% недель ставки изменяются больше, чем на 1%, и в 5% недель ставки изменяются больше, чем на 25%, а пятипроцентное уменьшение ставок для балкерного сектора может повлечь потери в размере 55000 $ за рейс. Поэтому для балкерного сектора центральным звеном в информационном обеспечении является обработка информации о состоянии рынка, результаты которой используются в процессе согласования договоров. Линейный сектор. В противоположность балкерному сектору, контейнерные суда работают на основе большого количества договоров. Для оперативного управления судами этой группы необходимо большое количество справочной информации, например по тарифам. Кроме того, деятельность этого сектора вовлечена в процессы мультимодальных и интермодальных перевозок. Можно сказать, что линейное судоходство – это бизнес с большими операционными затратами. В силу вышесказанного, основой информационного обеспечения деятельности компаний линейного сектора является обработка оперативной информации, связанной с работой судов. Индустриальный сектор с точки зрения информационных потребностей представляет собой нечто среднее между балкерным и линейным секторами Как правило, суда этой группы совершают короткие рейсы, причем некоторые операторы этого сектора судоходства оказываются вовлеченными в интермодальные перевозки, а, следовательно, и в терминальные операции. Поэтому и в информационных потребностях этому сектору присущи черты как линейного, так и балкерного секторов. Таким образом, работа судоходных компаний балкерного сектора наибольшим образом связана с информационным направлением «МАРКЕТИНГ», линейного сектора – с информационными направлениями «ПРОИЗВОДСТВО» и «ЛОГИСТИКА», индустриальный сектор равноценно использует все три информационных направления. Направление «БЕЗОПАСНОСТЬ» одинаково обязательно для всех секторов. Таким образом, три сектора современного морского судоходства – балкерный, индустриальный и линейный - обладают специфическими информационными потребностями, что обуславливается спецификой деятельности каждого сектора. Однако, не смотря на главную роль отдельного информационного направления для каждого сектора, только интегрированное их использование позволяет обеспечить необходимый уровень информационного обеспечения в соответствии с требованиями современного рынка морских транспортных услуг. СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Наибольшее распространение из информационных технологий, используемых в транспортной отрасли, получили различные системы слежения, связи и диспетчеризации транспорта на базе спутниковых систем навигации и связи. Они обеспечивают надежную и удобную двухстороннюю связь между отдельными структурными звеньями - центром управления и распределительными центрами, стационарными пунктами и подвижным составом. Существующие системы этого класса можно разделить на: o глобального покрытия o регионального покрытия o локального покрытия Системы глобального покрытия требуются для контроля международных перевозок, и расстояния между транспортным средством и диспетчерским пунктом могут составлять до нескольких тысяч километров – что, кстати, как раз характерно для морского транспорта. В своем простейшем варианте, применительно к одному транспортному средству такая система состоит из: бортового спутникового навигационного приемника, определяющего текущие координаты транспортного средства (ТС) в реальном масштабе времени; бортового связного радиооборудования; компьютерного и связного оборудования диспетчерского пункта (ДП), выводящего на экраны дисплеев цифровую карту местности и текущее положение отслеживаемого ТС; связной радиолинии того или иного типа, при помощи которой осуществляется двухсторонняя связь между ТС на ДП и обмена между ними любой информацией в символьном либо речевом варианте. На сегодняшний день существует довольно большое количество различных систем мониторинга товарно - транспортных потоков. В таблице 1 указаны самые распространенные из них. Таблица 1. Системы мониторинга товарно - транспортных потоков Сис тема Возможности PC VTRAK Работа с картами; отображение в реальном времени одного или нескольких (до 35) транспортных средств в виде условного значка на карте; слежение за выбранным транспортным средством; вывод географических координат, курса, скорости, направления движения (вектор) транспортного средства на карте; нанесение на карту отдельных точечных объектов, линий и путевых точек; сигнализация отклонения от маршрута (маршрут - линия между двумя путевыми точками); возможность получения координат с транспортного средства в режиме разделения времени или по запросу; возможность подключения практически к любой радиостанции. GPS /AVL SUBSYSTEM Работа с векторными и растровыми картами; отображение различных информационных слоев (дороги, кварталы, дома и т.д.); перевод почтового адреса в точку на карте, а также отображение адреса заданной точки (при наличии на карте соответствующей информации); отображение в реальном времени группы транспортных средств в виде условных значков в одном или нескольких картографических окнах на экране компьютера; отображения географических координат, курса, скорости, почтового адреса транспортного средства; отображение в текстовом виде состояния датчиков, установленных на транспортном средстве; двухсторонний обмен текстовыми сообщениями между диспетчером и водителем; сигнализация о прекращении передачи информации с транспортного средства. CIT Определение местоположения с точностью до 10 м; речевое оповещение об опасностях, ограничениях и пр.; клавиатурный ввод маршрута; поддержка и пополнение БД маршрутов. EUTELTRACS Регулярное автоматическое определение местоположения всех транспортных средств; автоматическое получение и хранение информации даже в отсутствии диспетчера; возможность связи с автотранспортным средством; возможность текстовой связи; дистанционный контроль параметров автомобиля и груза; сигнал тревоги в чрезвычайной ситуации. Глобальные системы мониторинга товарно - транспортных потоков основаны на использовании спутниковых телекоммуникационных систем, благодаря которым нужно установить глобальные коммуникации точка - точка, позволяющие отказаться от дорогостоящей и в некоторых случаях ненадежной инфраструктуры наземных коммуникаций. На основе спутниковых систем можно эффективно создавать системы асимметричного доступа в Интернет, электронной коммерции и множество других систем, в которые требуется передача больших объемов информации одновременно для многих клиентов. Активное развитие рынка услуг спутниковой связи стимулирует изменения в спутниковой технологии: на смену универсальным современным спутникам с «прозрачными стволами», арендуемыми различными спутниковыми службами, приходят перспективные широкополосные спутники нового технологического поколения, содержащие бортовые многолучевые узконаправленные антенны, ретрансляторы с обработкой информации и межлучевой коммутацией сигналов, которые позволяют переложить часть основных сетевых функций с наземного на космический сегмент системы. Во множестве проектов спутниковых сетей используются два основных вида спутников - геостационарные (GEO) и низкоорбитальные (LEO). В настоящее время на геостационарных орбитах находится 185 - 200 коммерческих космических аппаратов. Сегодня в мире более 30 национальных и международных (региональных и глобальных) проектов спутниковой мобильной связи, основанных на использовании низких орбит. Характеристики наиболее известных из них представлены в таблице 2. Активное внедрение новых информационных технологий резко ускоряет процесс перехода всего мирового сообщества к глобальной информационной инфраструктуре, что крайне важно для мировой логистической интеграции. Таблица 2. Международные системы спутниковой связи. Система связи Вид орбиты Высота орбиты , км Количе ство спутни ков Глоба ль ное покры тие Начало эксплуа тации, год Цена комплекта оборудова ния, тыс. дол. Инмарсат Геостаци онарная 37586 9 + 1982 >3000 GPS/ Navistar Среднеор битальна я 20000 24 + 1994 300 -2000 Иридиум Низкоорб итальная 780 67 + 1998 - 2000 >1500 Глобалстар Низкоорб итальная 1414 52 + 2000 >1500 Айко Глобал Среднеор битальна я 10000 12 - 20 + 2003 >1000 Безусловным лидером среди геостационарных систем спутниковой связи является система Inmarsat (International Mobile Satellite Organization). Международная организация Inmarsat, объединяющая поставщиков услуг спутниковой системы связи, существует с 1979 г. Хотя изначально сеть Inmarsat создавалась, чтобы обеспечить связью военно-морской флот и морские перевозки, последняя реализация системы Inmarsat рассчитана также и на сухопутные транспортные средства. Сегодня более 80 стран используют спутники и наземные станции на базе технологии Inmarsat, делающие возможными надежный прием и передачу данных для удаленных (стационарных и мобильных) пользователей Международная организация Inmarsat обеспечивает спутниковую связь с подвижными объектами на земле, на море и в воздухе. С этой целью используется система спутников-ретрансляторов, расположенных на геостационарной орбите, и переносные автономные терминалы на подвижных объектах, имеющих прямую связь со спутниками. Управление и контроль за спутниками осуществляется из центра управления, расположенного в Лондоне, и со станций слежения, телеметрии и команд, расположенных в Фучино (Италия), Пекин (Китай) и Озеро Кавичан (Британская Колумбия). Спутниковая система связи Inmarsat предоставляет на всей территории Земли, исключая приполярные области, телефонную и телексную связь, передачу факсов, передачу данных, электронную почту. Также система может обеспечить определение координат объекта, передачу сводок о состоянии полета с борта самолета, передачу диспетчерской информации с авиационного или автомобильного терминала, автоматическое считывание и передачу данных, передачу сигнала бедствия, проведение видеоконференций. Терминалы Inmarsat входят в состав обязательного оборудования судов в качестве средств аварийной связи и обеспечения безопасности судоходства. Зона обслуживания системы разделена на четыре океанских региона: Тихоокеанский регион (POR) Регион Индийского океана (IOR) Восточная часть Атлантического океана (AOR-W) Западная часть Атлантического океана (AOR-W) В системе Inmarsat существуют различные абонентские терминалы, которые отличаются друг от друга как функциональными возможностями, так и конструктивно. Например, терминалы "морского исполнения" оснащены специальной аварийной системой, автоматически генерирующей и передающей сигнал "SOS" вместе с координатами. Inmarsat развивался как набор сетей, предоставляющих различные услуги (большинство сетей предоставляют сразу несколько услуг). В настоящий момент существуют следующие сети: Inmarsat-A (аналоговая связь, сервис прекращен с 31 декабря 2007 г.) Inmarsat-Aero Inmarsat-B: Максимальная скорость передачи данных 64 Кбит/с[2](сервис прекращен с января 2017 г.). Inmarsat-C: Используется Международной морской организацией и обязателен к установке на всех океанских судах. Inmarsat-M: Предоставляет голосовые сервисы на скорости 4,8 Кбит/с и сервис по передаче факсов и данных на скорости 2,4 Кбит/с. Является предшественником Inmarsat Mini-M. Inmarsat-Mini-M: Предоставляет голосовые сервисы на скорости 4,8 Кбит/с и сервис по передаче факсов и данных на скорости 2,4 Кбит/с. Inmarsat-M4: Максимальная скорость передачи данных 64 Кбит/с, в качестве портативного терминала может быть использован Capsat Messenger TT-3080A, имеющий плоскую антенную решетку [2](сервис прекращен с января 2017 г.). Inmarsat-Fleet Inmarsat-D/D+ Inmarsat-E (с 1.12.2006 сеть прекратила свою работу) Inmarsat-RBGAN Inmarsat-BGAN: Широкополосная глобальная сеть (англ. Broadband Global Area Network) предоставляет услуги новых спутников четвёртого поколения (I-4), предлагающих разделяемый пакетный IP-канал со скоростью доступа до 492 Кбит/с (скорость может быть различной, в зависимости от модели терминала) или потоковый IPканал со скоростью от 32 до 256 Кбит/с (также зависит от модели терминала). Некоторые терминалы также предоставляют услуги мобильного ISDN со скоростью 64 Кбит/с или, даже, низкоскоростной (4,8 Кбит/с) голосовой сервис. В настоящее время BGAN-сервис доступен в Индийском океанском регионе (IOR) и Атлантическом океанском регионе (AOR). Запуск сервиса в Тихоокеанском регионе (POR) запланирован на 2007 год. Inmarsat-IsatPhone Из систем на базе низкоорбитальных спутников отметим Iridium. «Иридиум» — всемирный оператор спутниковой телефонной связи. Покрытие составляет 100 % поверхности Земли, включая оба полюса. Одноимённая орбитальная группировка насчитывает 75 (66 основных и 9 резервных) спутников, расположенных на низких орбитах с наклонением 86,5° и высотой 780 км. Основное отличие данных систем от геостационарных состоит в том, что их орбитальные группировки состоят из низкоорбитальных спутников с небольшой высотой орбиты (меньше тысячи километров). Для потребителя это означает, что спутниковые терминалы имеют малые размеры и невысокие цены. Система Iridium имеет глобальную зону покрытия за счет большого количества космических аппаратов. Система предполагает большой перечень услуг: телефонная связь, передача алфавитно-цифровых сообщений на пейджер Iridium, переадресация вызова, конференц-связь, передача факсимильных сообщений, «голосовая почта», передача данных. Коммерческие продукты и сервисы Iridium приносят порядка 80 % выручки компании и предоставляются в более чем 100 странах дистрибьюторской сетью, в которую входит более 60 поставщиков услуг, 130 авторизованных реселлеров и 45 производителей оборудования и ПО. Iridium Communications производит и продает различные устройства для голосовой связи и высокоскоростной передачи данных в сети Iridium, включая флагманские модели спутниковых телефонов Iridium 9555 и Iridium Extreme (9575), модемы Iridium 9522B и Iridium GO и устройства автоматического обмена данными (M2M) Iridium 9601 и Iridium 9602. Также в 2008 году компания объявила о начале коммерческой эксплуатации и продаж терминалов Iridum Pilot системы Iridium OpenPort, обеспечивающей высокоскоростную передачу данных со скоростью до 128 кбит/с и полноценную телефонную связь для морского транспорта. В 2017—2019 годах было осуществлено развертывание обновленной орбитальной группировки Iridium NEXT из 75 спутников новой модели, общей стоимостью порядка 3 млрд долларов. Новые спутники расширили пропускную способность системы, а также позволили предоставить дополнительные сервисы (такие как система наблюдения за авиатрафиком). Запуски спутников произведены ракетами Falcon-9. Обновление спутниковой группировки позволило повысить возможную скорость передачи данных до 352 кбит/с, к концу 2019 года планируется дальнейшее повышение скорости до 704/352 кбит/с (прием/передача). Для работы в сети Iridium NEXT оператором совместно с производителями Cobham и Thales разработаны и выпущены на рынок новые спутниковые терминалы. Рассмотрим теперь системы регионального покрытия. К системам данного класса можно отнести системы контроля транспортных средств, в которых объекты удаляются от диспетчерского пункта не более чем на 1000 км. Часто подобные системы требуется развернуть вдоль автомобильных трасс, связывающих два ключевых города. В этих системах требования, как правило, отличаются от требований в спутниковых системах: необходимо поддерживать голосовую связь, оперативно доставлять информацию о местоположении и состоянии транспортных средств. Стоимость перевозимого груза, информационно сопровождаемого, в таких системах обычно ниже, чем при международных перевозках, что накладывает определенные ограничения на стоимость навигационно-связных комплектов. Этот тип систем можно разделить на: системы на базе транкинговой связи; системы на базе сотовой связи; системы на базе КВ-связи. Системы локального покрытия работают, как правило, в радиусе до 50 км и чаще всего используются для обеспечения внутригородских перевозок. Для построения локальных систем используют обыкновенные (conventional) системы радиосвязи с ретранслятором или даже без него. Транкинговые или сотовые системы также применяются для построения локальных систем. При создании конкретного варианта системы контроля транспортных средств используется стандартное ядро программного обеспечения, дополняя его модулями, которые отражают специфику конкретного заказа. Ядро программного обеспечения системы мониторинга транспортных средств реализует следующие функции: получение/выдача в реальном времени информации от/на транспортное средство; возможность задания приоритетов при получении информации от транспортного средства; возможность открытия нескольких окон с картой; отображение на фоне карты пиктограмм контролируемых транспортных средств, отображение информации о состоянии транспортного средства; реализация режима «активного объекта» при слежении; возможность создания объектов пользователя (точечные, линейные, площадные) и нанесение их на карту; получение справки о любом объекте карты в рамках имеющейся в базе данных информации об этом объекте; получение справочной информации о любом контролируемом транспортном средстве (номер, координаты, скорость, курс, состояние датчиков); ручная прокладка маршрутов на карте; постановка на автоматический контроль транспортного средства при прохождении проложенных маршрутов; нахождение ближайших к указанному месту транспортных средств; возможность задания прав доступа различных пользователей к отдельным задачам программного обеспечения (администрирование). Система строится по модульному принципу и к стандартному программному ядру подключаются дополнительные модули, реализующие: поддержку специфических функций аппаратуры передачи данных (например, выбор оптимального частотного канала в КВ-связи); решение задач конкретной службы (например, задача расхождения судов в автоматизированных системах судовождения). ЭЛЕКТРОННЫЙ ДОКУМЕНТООБОРОТ НА ТРАНСПОРТЕ. СТАНДАРТ СООБЩЕНИЙ EDI. СИСТЕМА EDIFACT Исторически сложилось, что основная масса заключенных сделок оформлялась на бумаге. Условия сделки письменно излагались и договаривающие стороны под условиями ставили свои подписи. В конце XVII века были уже сформированы основные требования к составлению разных видов документов, такие как купчая, дарственная, наследство и т.д. Таким образом, зародился институт нотариусов и делопроизводителей. В следующем столетии, с появлением и развитием промышленности стал расти и чиновничий аппарат. Торговля требовала более четких правил оформления документов. Бумагопоток стал упорядочиваться и стандартизироваться. Сегодня, в сфере бизнеса создается и обрабатывается внушительный объем бумажной документации. Она включает в себя заказы на приобретение, счета, каталоги, отчеты, платежные поручения и т.д. Рис.2. Участники информационного обмена посредством EDI. Американской фирмой IMC (International Marketing Company) были проведены исследования по изучению бумажных потоков подготовки и оформления документов участниками международной торговли, в результате которых оказалось, что в общей сложности все участники внешнеэкономической деятельности в рамках одной поставки (партии товаров) оформляют 40 документов-оригиналов и 360 копий. На сегодняшний день, благодаря развитию информационных и телекоммуникационных технологий, уже около 30 лет существует практика «безбумажной» коммерции, основанной на системах EDI (Электронного обмена данными - Electronic Data Interchange). Идея систем EDI заключается в стандартизации документов и представлении их в виде, удобном для компьютерной обработки. В этом заинтересованы все участники внешнеэкономической деятельности, в том числе и контролирующие органы (таможня, налоговая служба). Внедрение Портовые власти Информационный обмен Тамиожня Железная дорога Контейнерный терминал Фрахтовые брокерыS Экспедиторы Таможенные брокеры Судовые агенты таких систем позволяет снизить расходы, связанные с составлением документов до 7-10% от общей стоимости сделки. EDI системы - это межведомственные системы обмена электронными документами, использующие строго стандартизированные правила составления электронных документов. При помощи технологии EDI данные из корпоративных компьютерных систем переводятся на понятный всем стандарт и передаются по надежным телекоммуникационным каналам. В настоящее время в системах EDI широко используются около двенадцати стандартов, но наибольшую популярность прибрели два стандарта: UN/EDIFACT и ANSI X-12.