全面了解分布式网络

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图源:Alina Grubnyak/Unsplash

【引言:我们常说的分布式网络都包含什么?】

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分布式网络

分布式网络也叫网状网络,如下图所示,它是由分布在不同地点的计算机系统互连而成,网中无中心节点。通信子网是封闭式结构,通信控制功能分布在各节点上。

分布式网络是由分布在不同地点且具有多个终端的节点机互连而成的。网中任一点均至少与两条线路相连,当任意一条线路发生故障时,通信可转经其他链路完成,具有较高的可靠性。同时,网络易于扩充。

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图源:MBA 智库百科

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分布式网络特点

分布式网络的特点是:可靠性高;网内节点共享资源容易;可改善线路的信息流量分配;可选择最佳路径,传输延时小;控制复杂;软件复杂;线路费用高,不易扩充。

局域网络通常只有总线型、环型、星型和树型网络四种,在实际组建局域网络时,拓扑结构不一定是单一的,通常是这四种拓扑结构的综合利用,特别是局域网络互连技术得到大力发展开发后,会出现某种拓扑结构的复合形式。而分布式网络常是广域网采用的拓扑结构。

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图源:Munro Studio/Unsplash

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分布式网络架构

分布式网络架构的典型网络包括 IEEE 802.16h 网络与 CogNet 网络。

IEEE 802.16h 网络

IEEE 802.16h 标准致力于改进诸如策略和媒介接入控制等机制,以确保 IEEE 802.16 免授权系统之间的共存,以及与授权系统之间的共存。其主要思路是在 IEEE 802.16 制定的 QoS 要求下,让多个系统共用资源。

网络由一个基站和多个用户站构成,基站之间以 ad—hoc 模式构成一个社区(Community),该社区内的每个基站都需维护构成社区的基站列表,该社区采用基于口的通信方式,即:用户站不直接与外部基站通信,不需要对用户站的位置进行登记:IEEE 802.16h 的实现与数据库紧密相关,每个基站设有一个可以对其他基站开放的数据库,该数据库包含频谱共享所需的信息以及与基站和用户站自身相关的信息。IEEE 802.16h 网络可以有集中式与分布式控制两种方式。

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图源:百度百科

上图所示为集中式控制的 IEEE 802.16h 网络,其最主要的实体为网络管理系统(Network Management System,NMS),由它对新基站是否能够进入社区进行管理,新基站进入社区时首先在网络管理系统进行注册,并通过网络管理系统接入共存标识服务器及其附属的区域数据库。新基站通过频谱搜索过程识别开放频谱,使用搜索到的开放频谱时还需要向 I 逐域数据库和相邻基站的共享数据库进行注册;基站利用共存协议注册后,通过因特网协议(Internet Protocol,IP)与相邻基站进行通信;正在查询的基站也可优先接入相邻基站的共享数据库获取全球定位系统(Globe PGPS 位置、覆盖区域等信息。

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上图所示为分布式控制的 1EEE 802.16h 网络,分布式控制下,基站与用户站发送 / 接收来自网络管理系统的信令消息。基站与用户站之间的协调通过认知处理器实现:认知处理器与网络管理系统之间通过共存协议交互。

CogNet 网络

CogNet 网络由美国国家自然科学基金资助,美国。Rutgers 大学、U Kansas 大学、Blossom Inc 等联合研究。CogNet 网络旨在设计局部网络中认知节点间以及认知网络与 Internet 之间有效的控制 / 管理和数据接口。

CogNet 网络通过一个全局控制平面实现跨层的网络管理以及认知子网与未来 Internet 的融合;通过频谱协调协议,如礼仪、策略或频谱服务器之类的机制,实现认知用户之间的动态频谱共享。当认知用户开机或进入新服务区时,可以通过自动重配协议建立网络连接;此外,灵活的 MAC 层协议允许认知用户具备根据网络条件及业务需要,实现共享模式动态选择的可编程能力;网络层防议支持 ad hoc 网络架构下的服务发现、寻址及选路等。

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分布式网络的应用

1.多媒体会议系统

多媒体会议系统包括会议控制和管理系统、文件和程序共享并提供交互使用的电子白板、基于超文本和超媒体的文档制作系统、多媒体数据库管理,以及音频、视频、实时采集压缩和传输系统。

2.视频点播系统

视频点播系统的主要功能是用户可以任意点播视频点播系统中的影片,并可随意切换、重复点播,用户能够控制快进与快退、向前与向后查看、开始、暂停、取消或移到别的场景,这为用户提供了极大的方便。另外,还可利用该系统对信息、新闻或卡拉 OK、游戏等进行点播,但条件是这些内容必须事先装入系统中。

3.多媒体监控及监测系统

现在有不少企业为了提高效率,减少人员开销,实行无人管理,即采用监控、监测系统,定期采集仪器仪表数据,一旦发现问题,采用自动控制或集中人工干预。如电力系统对电厂、变电站的管理,以及石油、化工行业中一些部门的管理。另外,一些部门由于工作需要也进行实时监控,如海关、银行出纳、大型运动会比赛,以及一些危险部门的管理监控,如核能的监控、水下作业的监控等。

将多媒体监控系统用于交通管理,其成效也是显著的。现在城市的交通拥挤现象非常普遍,如果各个重要的交通路口采用该系统对行人和车辆进行实时监控,使监控中心每时每刻都能够准确地观测到各重要交通枢纽和干线上行人、车辆的动态分布,然后根据这一分布进行疏导,可大大改善和减轻长期困扰我们的交通拥塞现象。

4.远程医疗系统和教学系统

多媒体技术发展到现在已具备了进行远程医疗和远程教学的条件。利用电视会议双向或双工音频及视频,与病人面对面的交谈,进行远程咨询和检查,从而进行远程会诊,甚至在远程专家指导下进行复杂的手术,并将医院与医院之间,甚至国与国之间的医疗系统建立信息通道,实现信息共享。国外已在不同网络,如 ISDN、INTERNET,以及 ATM 和公用电话网上实现远程医疗。在波黑战争中,美国后方医疗中心就是借助远程医疗系统帮助前方抢救伤员。目前的瓶颈问题是网络的带宽和开销需要进一步解决。

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分布式网络的管理

分布式网络管理使用多个对等管理者的概念。如图 2 所示,每一个管理者负责一个域,并且能够相互通信。当需要另一个域的信息时,管理者与它的对等系统进行通信。

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图源:MBA 智库百科

分布式网络管理是一种与管理系统设备位置无关的网络管理系统,虽然它与位置无关,但是从收集网管数据等功能来说,还是可以集中的。分布式网络管理模式的优点是完全分散了网络/资源 (Network/Resource) 的负荷,网络管理系统的规模大小可按需要来任意调整,这种网络管理模式具有很高的可靠性 (无单点障碍)。其缺点是系统设置更复杂一些 (需要有分布式应用的架构)。

这是一种正在迅速发展的网络管理技术。目前,这一网络管理模式已被 ISO 和 TMN 结构所采纳,ATM 网络的管理也是基于该模式。

编辑 / 排版:小嗯

文源:MBA 智库 & 百度百科


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