Сети Нового Поколения

Формирование объединенных сетей доступа на принципах конвергенции приводит не только к всеобщей доступности услуг, но еще и к проблемам взаимной совместимости сетей доступа. Чтобы многослойная система доступа NGN, представленная на рис. 3.39 или 3.41, эффективно функционировала и выполняла свои задачи, различные технологии должны быть взаимно совместимы между собой. В [26] исследованы проблемы совместимости технологий, которые встретят операторы в самом ближайшем будущем. Было показано, что в объединенных сетях доступа можно выделить два класса проблем: все системы доступа должны быть совместимы с транспортной сетью, что приводит к классу задач вертикальной совместимости, а конвергенция сетей доступа требует горизонтальной совместимости. Проблемы вертикальной совместимости обычно связаны с преобразованиями трафика при передаче его в транспортную сеть. Как будет

Рис. 3.43. Требования вертикальной совместимости — преобразования протоколов на пути от клиента ADSL (LAD) к узлу транспортной сети (PE) показано ниже, принципы функционирования транспортной сети и сетей доступа принципиально отличаются. Сети доступа обеспечивают пользователям доступ к ресурсам NGN, а транспортная сеть должна организовать эффективный перенос трафика, собранного системами доступа. При этом трафик должен унифицироваться, и неизбежно его преобразование в унифицированный формат транспортной сети. Иногда такое преобразование настолько сложно, что приводит к многочисленным проблемам так называемой вертикальной несовместимости. В качестве примера на рис. 3.43 показано последовательное преобразование протоколов данных ADSL/WiMAX в системе объединенной сети доступа, представленной на рис. 3.37. В отличие от простой технологической цепи преобразования данных ADSL, представленной па рис. 3.9, в объединенной сети доступа преобразование намного сложнее. Данные от пользователя объединенной сети (LAD) передаются через DSLAM, узел беспроводного доступа (SS), узел сопряжения с транспортной сетью (BS) к коммутатору сети MPLS (РЕ). Любое нарушение в структуре протокола данных в любом из указанных на рисунке «кубиков» приведет к проблеме вертикальной совместимости в объединенной сети. Аналогично можно выделить категорию проблем горизонтальной совместимости. Здесь также осуществляется преобразование данных из одной технологии доступа в другую. Оно может быть не столь сложным, как па рис. 3.43, но также может привести к взаимным проблемам передачи данных, например связанным с параметрами сетей доступа. Конвергенция различных технологий доступа может привести к необходимости объединения в единую сеть доступа сегментов с разными параметрами качества. Например, в представленном на рис. 3.37 примере обратной конвергенции сегментов WiMAX и ADSL объединение проводных сегментов NGN осуществляется с использованием беспроводной технологии. Но параметры стабильности работы у проводных и беспроводных сетей могут существенно отличаться, поскольку беспроводные сети более подвержены воздействиям внешних факторов (особенностям распространения радиосигнала, интерференции, многолучевого распространения в пр.), В то же время настройки параметров оборудования в сегментах ADSL в соответствии с преобразованием форматов (см. рис. 3.43) может не учитывать быстрого ухудшения качества в сегменте WiMAX. В таком случае в объединенной сети возникнет сбой даже в случае, если совместимость в части преобразования форматов данных будет идеальной. Еще одна проблема горизонтальной несовместимости связана с объединением в конвергентной сети доступа разных технологий. Например, объединение систем доступа, «потолок» которых ограничен скоростью 1...2 Мбит/с, и систем VDSL и FTTx, для которых скорость передачи выше 30...40 Мбит/с, представляется стандартной, по может привести к диспропорции в структуре объединенной сети. Диспропорция связана с тем, что в разных сегментах доступность услуг NGN будет неодинаковой, разными будут также и параметры качества услуг. Диспропорция будет существовать также в структуре трафика, который будет «собирать» такая объединенная сеть и передавать транспортной сети. В случае существенной диспропорции это может привести даже к проблемам вертикальной совместимости. Таким образом, проблемы совместимости представляют собой целый пласт задач, которые будет решать оператор NGN уже в самом ближайшем будущем. Нет сомне

ния, что по мере развития конвергенции в сетях доступа проблемы совместимости будут множиться и становиться разнообразнее. Многие из этих проблем на данном этапе невозможно даже представить. При решений комплексных задач вертикальной и горизонтальной совместимости нужно учесть еще и тот факт, что развитие сетей доступа и транспортных сетей идет синхронно и динамично. В качестве примера на рис. 3.44 показана динамика взаимного развития сетей доступа и транспорта. Для этого на схеме сделана инверсия рис. 1.6, так что в центре внимания находится развитие сети доступа. Транспортная сеть «окружает» сеть доступа и обеспечивает перенос трафика, собираемого соответствующей технологией. В своем развитии технология доступа проходит несколько стадий. Для захвата рынка стоимость технологии устанавливается низкой. Это привлекает абонентов и выводит технологию в разряд коммерческих. Затем система доступа перегружается и нуждается в реконструкции. После реконструкции освобождаются новые ресурсы технологии, что приводит к уменьшению цены, и цикл замыкается. Аналогично развивается транспортная сеть. Низкая стоимость переноса трафика приводит к росту трафика, так как операторам сетей доступа становится выгодно

Рис. 3.44. Проблемы совместимости в случае синхронного развития сетей доступа и транспорта использовать такую транспортную сеть. Рост трафика в сети приводит к коммерческой эффективности и целесообразности расширения ресурса транспортной сети. Это в свою очередь приводит к уменьшению стоимости переноса трафика, и цикл замыкается. В сбалансированной сети циклы развития транспортной сети и сетей доступа независимы и обеспечивают вместе эволюционное развитие сети. Но если фазы понижения стоимости транспорта и доступа внезапно совпадают, может наступить коллапс, когда на сеть обрушится вал трафика. Такая ситуация может иметь разрушительные последствия. Приведенный пример показывает, что проблема совместимости может иметь не только постоянную, но и динамическую составляющую.

Согласно приведенной выше классификации этапов развития технологии, все технологии семейства NGN находятся на этапах I и II. Но как и всякая революционная доктрина, концепция NGN внесла существенные изменения в динамику технологического развития сетей связи. На этапах I и II любая технология по определению является новой, однако технологиям NGN, как было показано выше, присуща перманентная новизна, которая вносит неожиданное свойство эволюционного ряда, представленного на рис. 2.22. В отличие от традиционных технологий систем связи, которые медленно, но верно двигались по указанному эволюционному ряду слева направо, технологии NGN «застряли» на уровне этапов I и II и совершают там колебательные движения влево-вправо, т.е. из этапа I в этап II и обратно, по мерс обновления технических решений. Возможно, в рамках глобального исторического развития подобные колебания можно было бы считать своего рода информационным шумом, однако 5-7 лет - - срок, вроде бы, достаточный для того, чтобы технологии NGN начали двигаться вправо, к этапу III, но этого не происходит.

Т аким образом, считая, что все технологии NGN находятся в настоящее время где-то между I и II этапами, приходим к выводу, что динамика развития технологий NGN — это переходная динамика. Такого рода динамику с точки зрения рынка можно описать социально-психологическими моделями поведения. Рассматривая процессы, сопровождающие развитие традиционных технологий, мы отмечали, что переход технологии от этапа I к этапу II характеризуется коренным изменением отношения к ней. От пафоса рекламной шумихи связное сообщество мгновенно (по историческим меркам) переходит к опытному внедрению и сопровождающей его критике. Такой переход можно рассматривать как явление катастрофы в математическом смысле этого слова, т.е. как быстрый качественный переход в другое состояние. Поскольку все технологии NGN находятся в непосредственной близости к точке такого перехода, они пребывают в определенном метастабильном состоянии. Поэтому переходная динамика развития технологий NGN характеризуется очень высокой нелинейностью. Рассмотрим поведение современной технологии вблизи точки качественного перехода от этапа I к этапу II. Исследование, выполненное в [11], позволяет заглянуть внутрь переходной динамики развития технологии. Поскольку на развитие технологии в рыночных условиях оказывает мощное влияние рекламная компания и деятельность коммерческих специалистов, цикл развития технологии в точке перехода I- II получил название «цикла очковтирательства» (дословно Hype Cycle). Анализ «цикла очковтирательства» на рис. 2.22 позволяет говорить о четырех географических местностях, которым автор книги [11] дал юмористические названия. После приближения технологии к критической точке перехода к этану II, она находится на пике популярности, но отношение к ней далеко от реалистичного анализа преимуществ и недостатков. Такое состояние названо «Пиком Необоснованных Ожиданий». После первых внедрений технологии, когда становится понятно, что необоснованные ожидания — всего лишь иллюзия, популярность технологии надает вертикально вниз, сваливаясь в «Ущелье Утерянных Иллюзий». После того как иллюзии о возможностях технологии развеяны, специалисты и пользователи начинают трезво оценивать плюсы и минусы технологии. Оказывается, что она не такая уж обреченная, ни на что не годная выдумка. Постепенно популярность ее начинает медленно повышаться («Горный подъем Реального Понимания»). Именно в наивысшей точке этого «подъема» и происходит переход через границу от этапа рекламной шумихи (этап I) к этапу опытного внедрения (этап II). За пределами этой границы технология ведет вполне предсказуемо, выходя па определенный уровень («Плато Продуктивного Исследования») и «набирает очки» без излишних рывков и падений. Детальное исследование критической точки перехода показывает, что внутри плавной кривой на рис. 2.21 скрываются опасные закономерности (см. рис. 2.22), где имеют место резкий взлет и не менее резкое падение популярности новой технологии. Как было сказано выше, такое состояние можно характеризовать как математическую катастрофу, или бифуркацию. В точке бифуркации оператор легко может допустить ряд ошибок в выборе своей стратегии. Понимание закономерности бифуркации помогает избежать таких ошибок. Самыми грубыми следствиями рассмотренной закономерности могут стать два вывода, связанные с пиковыми колеб

аниями популярности технологии в точке бифуркации:

• нельзя делать ставку на технологию на пике популярности и принимать решение о ее внедрении только на основе того факта, что она сейчас в моде. Нужно помнить, что обещания новой технологии могут оказаться далекими от реальности;
• нельзя отказываться от технологии только потому, что она недавно была в моде, а теперь доказала якобы свою несостоятельность. Максимализм в отношении к тем или иным решениям присутствует во всем мире и является не менее плохим советчиком, чем эйфория от рекламных лозунгов.

Для исследования технологий NGN понятие точки бифуркации представляется очень важным, Коль скоро группа технических решений, связанных с сетями нового поколения, «застряла» между первым и вторым этапами эволюционного ряда (см. рис. 2.21), значит все технологии семейства NGN находятся в непосредственной близости к своим точкам бифуркации, В таком случае отношение к этим технологиям со стороны связного сообщества может радикально меняться в течение весьма ко-роткого времени. Оценки новых технологий NGN могут быть любыми — от эйфории до полного отторжения — в зависимости от того, какие нововведения предложат разработчики. Рассмотрим два примера «колебаний около точки бифуркации» технологий NGN. Пример 2.16. Отношение к технологии ADSL. На протяжении последних нескольких лет отношение к технологии ADSL менялось несколько раз. В конце 90-х годов казалось, что технология ADSL таит в себе неисчерпаемые ресурсы, поскольку на то время скорость до 8 Мбит/с для одного пользователя считалась верхом ожиданий. Появление концепции IPTV в 2003-2004 гг., а также оценка состояния кабельных сетей операторов ГТС привела к сильнейшему разочарованию в технологии ADSL. Оказалось, что скорость 8 Мбит/с не позволяет качественно предоставлять услуги IPTV, а значит, удел технологии ADSL только высокоскоростной доступ в Интернет. Появившиеся в этот же период решения ADSL2+ продемонстрировали, что традиционные сети ADSL можно модифицировать. Полученные решения легко адаптировались к требованиям кабельной системы по полосе пропускания. Это вызвало повторный всплеск эйфории, хотя и не такой явный, как первый. С развитием в последние годы альтернативных широкополосных технологий абонентского доступа (Wi-Fi, WiMAX, оптическая «последняя миля», домовые и городские сети Ethernet, системы кабельного телевидения и пр.) технология ADSL2+ снова оказалась в Ущелье Утерянных Иллюзий. Кажется, что альтернативные технологии позволяют решить проблему абонентского широкополосного доступа сравнительно дешевле и быстрее. Тут и там раздаются суждения, что в светлое будущее услуг Triple Play технология ADSL2+ не войдет. Такие прогнозы совершенно не учитывают тот факт, что в странах Европы технология ADSL является самой массовой технологией NGN в сетях доступа с уровнем проникновения в городские телефонные сети свыше 40%. Пример 2.17. Отношение к технологиям радиодоступа Wi-Fi и WiMAX. Первоначальная эйфория в отношении технологии Wi-Fi была связана с идеей быстро развернуть Wi-Fi-сети и собрать Интернет-трафик с пользователей, которые «сидят по кофейням». Затем эйфория сменилась разочарованием: область применения технологии Wi-Fi оказалась ограниченной квартирными сетями, а также отелями, аэропортами и прочими местами скопления граждан, так что «потолок» развития технологии стал виден невооруженным взглядом. Новое дыхание технологии в настоящее время придал проект компании Golden Telecom покрытия всей территории Москвы сотами Wi-Fi. В настоящее время этот проект смотрится очень привлекательным и может снова вызвать эйфорию вокруг технологии Wi-Fi. Быстрота развертывания систем радиодоступа WiMAX также стала основанием для эйфории. На первый взгляд казалось, что проект Sinterra сможет в кратчайшие сроки собрать большой трафик с крупных городов. Но по мере развития сети WiMAX оказалось, что «обратная сторона медали» — слабая устойчивость к радиопомехам — не позволяет добиться высоких показателей качества в условиях современных крупных промышленных городов. От эйфории связное сообщество перешло к скептическому отношению к технологии WiMAX. Тем не менее проект продолжает быть потенциально эффективным, необходимо только увеличить количество базовых станций. Возможно идея сотовизации WiMAX повторит успех технологии Wi-Fi. Итак, мода на технологии NGN переменчива. А это значит, что объективно оцепить место той или другой технологии в современном мире связи и сравнить технологии можно лишь отказавшись от экономико-с

оциальных критериев оценки, поскольку они связаны с капризами моды. Ограничившись при этом только техническими нюансами разных технологий, можно увидеть технологии NGN объективно, вне обстановки бушующего моря хаоса идей и решений, который соответствует современному этану развития NGN в целом. Наличие бифуркаций в развитии технологий позволяет вновь подтвердить принцип демократичности NGN. Любая даже самая абсурдная идея, в соответствии с принципом демократичности, имеет право на существование. Если в данный момент нам кажется, что одна технология заведомо лучше другой, это не всегда означает что мы правы. Поскольку обе технологии находятся рядом с точкой бифуркации, наше отношение к ним может измениться уже завтра на противоположное. В этой ситуации единственное мудрое решение — рассматривать все технологии как равновероятные, а в этом и проявляется демократичность. Однако мы все еще не будем уверены, что это решение правильное. Отсюда, вытекает уже рассмотренное свойство релятивизма технологии NGN.

Исследование основных принципов сетей NGN начнем с исторического отступления, связанного с концепцией мультисервисных сетей (МСС). Эта концепция непосредственно предшествовала бурному развитию технологий NGN и во многом определила лицо современных систем связи. В период своего расцвета (середина — конец 90-х годов) именно концепция МСС отражала революционную ситуацию со всеми рассмотренными в гл. 1 проявлениями. Так же, как сейчас NGN, концепция МСС требовала коренной перестройки архитектуры сетей связи на всех уровнях в соответствии с приоритетом трафика данных над трафиком традиционных сетей коммутации каналов. При этом именно предложение новых услуг способствовало массовому внедрению МСС Никто не развивал бы систему сотовой связи, если бы мобильные телефоны не покупались населением из-за удобства оказываемых ими услуг. Если бы не было сайтов с полезной (правда, иногда и вредной) информацией, никто не стремился бы в Интернет и не платил бы больше и больше за скорость доступа. Поэтому услугам отводится важная роль двигателя каждой новой технологии, что отражено и в названии этой технологии. («Мультисервисные сети - больше услуг хороших и модных!» — хороший лозунг для начала идеологической интервенции.) Сформированная в результате первых маркетинговых атак концепция МСС базировалась на следующей нехитрой логике: чем больше услуг предоставит пользователю оператор, тем более эффективной будет работа его сети, тем большую прибыль он может получить от каждого пользователя. Разумная техническая политика закономерно предполагает, что экстенсивное развитие систем связи (расширение зоны охвата сетями связи населения, перевод оборудования па цифровую технологию, широкое строительство систем связи и пр.) рано или поздно исчерпает себя. Развитие номенклатуры услуг как нельзя лучше подходит на роль нового направления развития систем связи «вглубь». Более того, в условиях рынка номенклатура услуг выступает одним из важных факторов конкурентоспособности оператора. Чем больше оператор развивает новые услуги, тем более интересной и привлекательной кажется пользователю сеть, так что пользователи заинтересованы в новых услугах. И наоборот, чем больше новых услуг потребляет пользователь, тем больше у него ожидания «чего-то новенького», а это неизбежно приводит оператора к необходимости постоянно придумывать новые услуги. Ставка в концепции МСС на услуги как основную мотивацию перестройки сетей выглядела не всегда обоснованной. Идеологам МСС приходилось говорить об услугах (маркетинг), подразумевая при этом коренную реконструкцию сетей связи (основная цель и необходимость) с учетом революционных условий и особенностей жизни (новое поколение выбирает компьютер!). В результате до конца смысл и назначение концепции МСС так и не был понят и принят отечественным связным сообществом. Многие специалисты активно восставали против концепции МСС, мотивируя свою позицию тем, что для развития новых услуг нет необходимости в коренной модернизации сети, достаточно постепенной модернизации. В результате по истечении нескольких лет споров и обсуждений концепцию МСС сменила более устойчивая идеология NGN. Но результат был достигнут — новыми услугами заинтересовалась наиболее активная часть связного сообщества, которая начала мыслить в направлении новых услуг и коренной модернизации сетей. Следует отметить, что переход от концепции МСС к концепции NGN получился очень естественным и был обусловлен развитием оконечных устройств современных сетей связи. На рис. 2.2 слева схематично представлена концепция МСС. Как было показано выше, в основе этой концепции лежал принцип увеличения количества услуг для каждого або

нента. Следовательно, абонент мог получить традиционную или цифровую (ISDN) телефонию, канал передачи данных, видеоконференц-связь, терминал обмена короткими сообщениями и пр., т.е. к МСС могли подключаться самые разные оконечные устройства, и сеть должна была обеспечить их взаимодействие. Отсюда и следовала необходимость перестройки сетей связи. В конце 90-х появилось новое поколение ноутбуков, технические характеристики которых были сопоставимы с настольными компьютерами. В результате возникла новая концепция предоставления услуг. Большая часть современных услуг оказалась реализована в ноутбуке. Здесь есть возможность прослушивания музыки и просмотра видеофайлов и DVD, встроенный модем и микрофон дают возможность подключи

После детального исследования технологий уровня доступа в модели SCTA. поднимемся на один уровень вверх, к технологиям транспортной сети. В гл. 1 и 2 было показано место транспортной сети в архитектуре современных сетей NGN. Кратко перечислим сформулированные выводы. Транспортная сеть является развитием первичной сети при переходе от коммутации каналов к коммутации пакетов. Транспортная сеть является каркасом современной сети NGN. Она представляет собой средство для соединения пользователей и приложений. В первичной сети основная функция сводилась к образованию стандартного аналогового или цифрового канала между двумя точками сети, а транспортная сеть формирует капал передачи данных между двумя точками подключения пользователей NGN. Аналогия между транспортной сетью и первичной сетью присутствует также в механизме связей между пользователями (см. рис. 1.3 и 1.6). Несмотря на единство принципов работы транспортной сети и первичной сети. NGN привносит свою специфику:

• вместо типового канала первичной сети используется какал передачи данных, который может быть установлен на основе технологии «виртуального канала», или «виртуальной трубы» в случае использования принципа дейтаграммой передачи (см. пример 2.7); эти пока размытые понятия ниже будут уточнены;

• в сети могут присутствовать как соединения «точка-точка», что может трактоваться как канал, так и соединения «точка-многоточка» и даже «многоточка-многоточка», что нельзя уже рассматривать как канал;

• «виртуальные трубы» могут быть симметричными и ассиметричными по объему передаваемого трафика; допускается также режим однонаправленной передачи (симплексный канал). 5. В отличие от сетей доступа, которые разворачиваются «по месту», транспортная сеть строится запланировано, в соответствии со стратегией развития оператора.

Перечисленные выводы могут быть дополнены. Напомним, что одна из возможных точек зрения на транспортную технологию состоит в том. чтобы понять, насколько эффективно она может собрать трафик широкополосного доступа. Отсюда следует зеркальный взгляд па технологию транспортных сетей: это технология, которая позволяет перераспределять по сети собранный сетями доступа трафик. На рис. 4.1 представлена модель функционирования транспортной сети, согласно которой потребителями ресурсов транспортной сети являются сети доступа. Сети доступа собирают трафик от пользователей NGN и взаимодействуют друг с другом через транспортную сеть. Из этой модели мы получаем самый важный вывод, определяющий ценность технических решений в области транспотных сетей: Основное назначение транспортной сети заключается в обслуживании трафика данных NGN. Для обслуживания трафика транспортная сеть должна обеспечивать следующие процедуры, принятые в NGN: распределение трафика, выравнивание нагрузки, маршрутизацию трафика, по связям различной топологии («точка-точка», «точка-многоточка» и пр.), дублирование трафика, мультиплексирование (объединение) и демультиплексирование (разделение) и т.д. Чем успешнее обслуживает технология транспортной сети пакетный график, тем эффективнее техническое решение. Именно такой критерий эффективности будет принят в этой главе в качестве основного при сравнении различных технологий. Облако транспортной сети. В конце 80-х годов на отечественные экраны вышел научно-фантастический фильм «Через тернии к звездам». Фильм был очень популярен в свое время, так что многие читатели может быть помнят образ биомассы, которая была показана в этом фильме. Про нее в фильме говорилось очень мало, разве только то, что это строительный материал для будущего «идеального человека». Она живая, но лишена интеллекта. На экране был показан этакий живой кисель довольно противного цвета, покрытый пеной. В финале фильма биомасса вырвалась из своего хранилища, но благодаря мужественным действиям совместного отряда землян и инопланетян была успешно нейтрализована. Так вот, часто новые технологии, сети и сегменты сетей напоминают такую биомассу. И особенно глубоко ассоциации с этим образом возникают при знакомстве с современными технологиями пакетных транспортных сетей. Действительно, читатели, надеюсь, уже привыкли к схемам, на которых присутствует «облако» транспортной сети, как на рис. 1.6, 2.2 и многих других. Но при детальном рассмотрении это облако очень похоже на биомассу из фантастического фильма. О

Выше мы рассматривали только технические и технологические аспекты развития сетей нового поколения. Но нельзя забывать, что каждая технология представляет собой сплав техники, экономики и социума - профессионалов, которые отвечают за развитие технологии. По этой причине изучение новой революционной доктрины нельзя ограничивать только технической стороной вопроса. В этом разделе проанализируем, как революционные изменения в технологии NGN сказались на поведении связного сообщества. Выше уже было показано, что за «пирог NGN» будут бороться две категории специалистов: связное и компьютерное сообщества. Их мировоззрения конфликтуют, что влияет и на технические решения, и на стандарты, и на практику эксплуатации. Мировоззрение связистов формировалось в духе «семь раз отмерь, один раз отрежь», учитывая более чем столетнюю унификацию технических решений и стандартов, а также требования полной гарантии надежности и качества предоставления услуг. Мировозренис компьютерных специалистов стоит па двух китах: компьютерной технике и локальных сетях. Таким образом, эти две группы специалистов думают, общаются и предлагают решения, основанные на разной мотивации и логике. Так. эмиссары от компьютерного сообщества пытаются расширить понятие компьютера до размеров страны, а то и всего мира (поневоле вспоминается нашумевший фильм «Матрица»). Применительно к специфике NGN в качестве примера технического влияния такого мировоззрения можно привести широкое внедрение принципов Plug&Play в современные системы связи. Вышедший из стана персональных компьютеров, этот принцип перекочевал в решения NGN и в результате привел к появлению новых технологий аутентификации и методов управления соединениями. Другой пример касается связи некоторых технологий NGN и надежности услуг. Как известно, компьютерная индустрия не гарантирует, что новое устройство, купленное в магазине, сразу и без проблем будет работать в компьютере. Специалист, собирающий компьютеры, уже приучен к тому, что одна плата может не стыковаться с другой, например из-за конфликтов драйверов. В то же время воспитанные на универсальных стандартах инженеры связи настроены на то, что новое устройство будет действительно работать в сети. Поскольку стандарты пишутся представителями двух школ, то в части надежности и стыкуемости решений возникает неоднородность. Третий пример влияние идеологии локальных вычислительных сетей (LAN) па развитие систем связи. Создав LAN, компьютерщики сделали большой прорыв в общемировой технологии и значительно изменили структуру общения людей. Такой успех, несомненно, окрыляет. Возникает иллюзия, что те же методы могут быть применены вообще ко всем системам связи, если удастся построить LAN, покрывающую область, страну, весь мир. Однако созданная для замкнутой группы пользователей LAN по своей природе создает пользователям ряд неудобств. Прежде всего, это локальная технология, которая системно не предназначена для открытой группы пользователей. Такие вопросы, как надежность работы (сравните сбой в сети офисного центра и сбой в национальной сети — последствия будут разные), методы контроля качества, системные принципы построения и пр., у локальных и глобальных сетей значительно отличаются, и привнесение в телекоммуникации «локального» мировоззрения может стоить очень дорого. Рассмотренный конфликт мировоззрений действует во всем рассматриваемом пласте технологий связи. Очень часто, рассматривая ту или иную технологию мультисервисных сетей, можно заметить следы миро воззрений одного из сообществ как в основах ее функционирования, так и в дальнейших модификациях. Несмотря на общие заверения в конвергенции и идею построения единой технологии NGN, стратегические технологии пока не затрагивают социальную компоненту. Синтез технологий пока не привел к синтезу мировоззрений, что делает технологическое иоле NGN не только революционным и парадоксальным, но еще и потенциально конфликтным. Впрочем, необходимо отдать дань уважения революционному пафосу NGN. Как и во всяких революционных лозунгах, в идее NGN есть конфликты мировоззрений, идеологий, корпоративных интересов и пр. И любое исследование на тему NGN должно учитывать конфликтный характер социальной среды, в которой развиваются современные технологии.

Определив (может, и интуитивно) понятие NGN в этой книге, обозначим ее цели и назначение. Сети NGN — это глобальное явление, и точки зрения на их появление могут быть самыми разными. Не исключение и данное исследование. В книге поставлена задача разобраться в принципах функционирования и построения NGN с точки зрения развития практических знаний о технологии связи. Взгляд на новые технологии «сквозь призму» внедрения и эксплуатации представляется утилитарно-практическим. Здесь нет места эйфории маркетинговых исследований или математическим глубинам теоретических знаний. Можно провести определенные параллели между технологией современных систем связи и жилищно-коммунальными системами. Теоретик-связист при взгляде па трубы будет мыслить категориями математических моделей, принципов течения жидкости, теории турбулентности и пр. Инженер-строитель (оператор) знает, как правильно соединить трубы и установить вентили, чтобы система водоснабжения работала эффективно. Взгляд со стороны эксплуатации — это взгляд на ту же систему глазами водопроводчика. За излишествами и новыми методами, которые так радовали инженеров, он подозревает уязвимость. Он прекрасно знает древний принцип: «Где течет, там и подтекает». И его взгляд на систему полон инженерной ответственности за то, что именно его ошибка может привести к тому, что весь дом будет залит водой. Нужно отметить, что именно такие люди в большинстве случаев исправляют ошибки теории и строительства и именно здесь содержатся самые важные практические знания о механике функционирования инженерной системы. Практический взгляд на NGN, которого придерживается автор, отражает точку зрения инженерного сословия. Экономическая, техническая, научная целесообразность решений объективно выходят за рамки предполагаемого исследования. Вместо этого акцент будет сделан на внутреннее содержание современных технологий и на те принципы, которые позволят в будущем поддерживать сети нового поколения в работоспособном состоянии. Именно такая точка зрения, по мнению автора, имеет максимальную инженерную ценность для понимания принципов работы NGN и установления правильного баланса между мощью этой современной технологии и квалификацией специалистов. Настоящий инженер должен любить технику и властвовать над ней, в этом его призвание и назначение. Поэтому цель этой книги — оказать ему квалифицированную помощь в понимании технологии NGN, наглядно показав все внутренние механизмы сетей нового поколения.

В последние пять лет на арену системных концепций вышел новый принцип конвергенции, или взаимопроникновения технологий. До этого официальной стратегией телекоммуникаций была интеграция различных решений. В результате появились такие интеграционные концепции связи, как TMN (сейчас OSS/BSS), ISDN, B-ISDN (ATM), ОКС №7 и пр. Напомним, что слово «через» в аббревиатурах принято обозначать маленькой буквой «о» (over), так что технологии VoIP (речь через IP), FRoATM (Frame Relay через ATM), EoS (Ethernet через SDH), ATMoSDH, SDHoATM, т.е. технические решения «все через все» — это влияние новой стратегической концепции — конвергенции. Пока в полной мере осуществить принцип конвергенции не удается, поскольку современные технологии оказались слишком разными для того, чтобы их взаимопроникновение было простым и безболезненным. На практике имеет место своего рода анизотропия, например IPoATM представляется целесообразной технологией, a ATMoIP не имеет никакого системного смысла. Пример 2.10. Конвергенция и преобразование трафика TDM и пакетного трафика. В качестве первого примера конвергентной системы рассмотрим преобразование трафика традиционных сетей (TDM) в пакетный трафик и обратно. На рис. 2.12 представлен составной канал между устройствами TDM, включающий ряд последовательных преобразований: TDM - Медиа-шлюз - Ethernet/GE - NGSDH - GE/Ethernet Медиа-шлюз - TDM. Такие соединения присутствуют на современных сетях операторов транспортных сетей, где имеются сегменты традиционных сетей TDM и пакетных сетей NGN. Как следует из рисунка, принцип конвергенции позволяет состыковать разные технологии так, что иногда оказывается проблематично отделить одну технологию от другой.

Рис. 2.12. Конвергентное решение в виде последовательного преобразования технологий В подобной конвергентной системе дополнительно возникает проблема контроля качества передачи. Эта проблема состоит в том, что характеристикой качества каналов TDM/NGSDH выступает параметр битовых ошибок (BER), а в пакетной сети — количество пакетов с ошибками — FE (Frame Error). Методики контроля обоих типов параметров отличаются друг от друга и методически несовместимы, так что приходится специально разрабатывать принципы объединения этих методик.

П ример 2.11. Конвергенция в рамках концепции Triple Play. В концепции Triple Play услуги «триады» не должны зависть от типа сети абонентского доступа. Одна и та же триада услуг (данные, речь, видео) может опираться на сети домашнего Ethernet, абонентские сети ADSL или оптические системы FTTx/PON (рис. 2.13), и при этом принципы функционирования и правила предоставления услуг должны быть одинаковыми. Создав единую среду передачи данных на основе IP, технология NGN позволяет перемешивать различные сети доступа и предоставлять весь перечень услуг Triple Play в любых сетях. Пример 2.12. Конвергенция в транспортных сетях. Для иллюстрации конвергенции в транспортных сетях еще раз вернемся к рис. 2.4, где была представлена поливариантная концепция современной транспортной сети. Следствием конвергенции, представленным на данной схеме, является присутствие в техническом решении вложенных уровней. В качестве примера рассмотрим следующую цепочку технологий, представленных на рис. 2.4, а также па рис. 2.9: IP -> MPLS -> Ethernet -> PPP -> GFP -> VCAT -> NGSDH -> WDM, которая как нельзя лучше иллюстрирует принцип конвергенции в современных транспортных сетях. Каждая из технологий создает транспорт для переноса данных, получаемых от технологии, находящихся от нее слева. Технологии взаимопроникают. Как и в предыдущем примере, каждый уровень подобной конвергентной системы передачи доступен для контроля и анализа, что приводит к появлению задач анализа и диагностики конвергентных сред. Например, можно поставить и успешно решить задачу контроля параметров Ethernet внутри системы NGSDH или контроля параметров IP внутри MPLS, Ethernet или NGSDH. Итак, как было сказано выше, принцип конвергенции приводит к перемешиванию технологий современных систем NGN. В этом есть свои положительные и отрицательные стороны. С одной стороны, принцип конвергенции позволяет создать унифицированную транспортную сеть, «замешав» в нее все традиционные и новые технологии, и это, безусловно, положительное влияние. С другой стороны, принцип конвергенции вторгается в самые основы функционирования систем NGN. В настоящее время имеют место факты конвергенции между сетями доступа и транспорта, транспорта и управления, доступ

а и услуг (см. пример 2.11). В таком случае предложенная в данном исследовании модель SCTA оказывается спорной. Принцип конвергенции «сжимает» модель SCTA, обеспечивая не только взаимное проникновение решений в рамках каждого из уровней модели, но и сближение различных уровней.

В этом разделе рассмотрим созвездие технологий NGN*, которое целесообразно привязать к модели SCTA, предложенной в разд. 1,3.4. В современных телекоммуникациях более привычной является эталонная модель взаимодействия открытых систем OSI, которая предусматривает разделение процесса передачи данных на семь уровней: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, представления и прикладной. Классификация элементов систем на основе этой модели упрощает рассмотрение вопросов взаимодействий и логических построений, поэтому ее можно встретить практически во всех монографиях, учебных изданиях или аналитических обзорах. Термин «созвездие технологий» часто применяется в связи с конвергенцией сетей, когда невозможно рассматривать систему связи сквозь призму одной технологии. Следует отметить, что в последнее время отношение к модели OSI несколько изменилось. Развитие технологий на основе IP привело к постепенному переходу от семиуровневой к пятиуровневой модели, поскольку три верхних уровня: сеансовый, представления и прикладной в современном оборудовании практически неразделимы. Таким образом, в пятиуровневой модели остались физический, канальный, сетевой, транспортный и уровень приложений (прикладной уровень). Резонно задаться вопросом, так ли нужна четырехуровневая модель SCTA для описания технологий NGN и пет ли здесь дублирования с моделью OSI или пятиуровневой моделью. При ближайшем рассмотрении оказывается, что между моделями SCTA и OSI нет противоречий. Наоборот, эти модели взаимно дополняют друг друга. Модель SCTA указывает па местоположение технологии в общей структуре NGN, а модель OSI рассматривает внутреннюю структуру технологии (рис. 2.29). Например, согласно модели SCTA технология ADSL2+ относится к технологии доступа, а в модели OSI занимает физический, канальный и сетевой уровень. При изучении ADSL2+ как технологии лучше пользоваться моделью OSI, но для изучения места технологии ADSL2+ в общей концепции NGN лучше использовать модель SCTA.

Т аким образом, модель OSI имеет внутритехнологическое значение, тогда как модель SCTA имеет надтехнологическое, концептуальное значение.

Кроме двух перечисленных моделей решения могут классификацироваться по их местоположению. Например, мы можем говорить о транспортной сети местного, городского, междугороднего и международного значения. Если объединить вое три типа классификации, то получится трехмерная картина современной технологии NGN (см. рис. 2.20). Другие попытки разложить технологии NGN по указанному классификационному базису приводили к созданию красивых, но довольно громоздких конструкций (рис. 2.30). Такие классификации позволяют оценить сложность современной структуры NGN, но они едва ли полезны для понимания законов сосуществования различных технологий в единой концепции сетей нового поколения. В этой книге мы будем пользоваться более понятным и простым приемом. В случае исследования надтехнологических явлений, например принципов функционирования сетей доступа, миграции транспортных технологий в область технологии доступа и пр., будет использована модель SCTA. Отдельные технологии будут рассматриваться сначала на уровне модели SCTA, а при детальном исследовании будет использоваться модель OSI как наиболее подходящая для изучения архитектуры отдельных технических решений.

Традиционные системы связи строились обычно на принципах жесткой централизации. Например, план маршрутизации вызовов в телефонной сети устанавливался заранее, связывался с нумерацией абонентов в сети и регулировался методом установок на каждом коммутационном узле. Можно вспомнить, сколько сил было потрачено на привнесение в телефонную сеть решений по переадресации вызовов: пришлось создавать новую систему сигнализации, предусматривать соответствующие информационные элементы в сигнальных сообщениях, наконец, создать целую концепцию интеллектуальных сетей. Все это было сделано только для того, чтобы незначительно вмешаться в централизованный план маршрутизации. Как следствие, традиционные сети используют централизованные системы управления, централизованную систему тарификации и пр. Внедрение концепций глобального управления (TMN/OSS) нисколько не поколебало принцип централизации, наоборот, укрепило его. Для NGN характерно совмещение принципов децентрализованного управления и децентрализованного функционирования отдельных элементов. Если компьютер становится главным элементом пользователем сетей следующего поколения, то естественно использовать компьютеры как интеллектуальные устройства в различных узлах сети и создавать на основе микропроцессоров отдельное оборудование. Таким образом, NGN это сети распределенного машинного интеллекта. Выбор между централизованным и распределенным (децентрализованным) принципами управления системами во многих случаях сложен. Но одно можно утверждать определенно: распределенные системы более стабильны и способны в определенной степени корректировать сбои в сети. Например, если управляющая связь будет повреждена, удаленный интеллектуальный модуль может продолжать функционировать в соответствии с последними полученными командами. Второе преимущество систем распределенного интеллекта - они способны гибко подстраиваться к изменениям окружающей среды. Например, для изменения алгоритма функционирования централизованной системы управления требуется разработка нового перечня (протокола) команд для центра управления и переработка всего оборудования. В случае с распределенной системой управления достаточно загрузить новое программное обеспечение в интеллектуальные удаленные модули. Чтобы сделать наше исследование принципа децентрализации решений наглядным, приведем несколько примеров. Пример 2.7. Принцип маршрутизации в сетях NGN. В качестве примера преимуществ децентрализованных решений над централизованными рассмотрим два основных принципа маршрутизации в сетях с коммутацией пакетов: метод виртуального канала и дейтаграммный метод. В основе метода виртуального канала (рис. 2.11, а) лежит принцип формирования выделенного канала передачи данных перед началом обмена. Обычно для формирования канала используется специальная система сигнализации. Как только виртуальный канал сформирован, по нему начинают передаваться в правильном порядке пакеты. В зависимости от режима работы сети после окончания обмена капал остается открытым (постоянный виртуальный канал) или расформировывается (коммутируемый виртуальный капал). Наиболее ярко метод виртуального канала использовался в технологиях Frame Relay и ATM.

М етод передали дейтаграмм предусматривает передачу каждого пакета по сети индивидуально (рис. 2.11, б). Этот метод используется в современных сетях IP. У обоих методов есть свои положительные и отрицательные стороны. Метод виртуального канала удобен для управления качеством передачи данных (встроенные системы диагностики потерь пакетов, контроль задержки передачи и пр.), но требует наличия в сети единого плана организации виртуальных соединений, специальной сигнализации и пр. Еще один недостаток метода заключается в том, что он менее устойчив к неисправностям в сети. В случае нарушения связности виртуального канала обмен данными прекращается до тех пор, пока виртуальный канал не будет заново установлен. Метод передачи данных в виде дейтаграмм проявляет абсолютную устойчивость к любым нарушениям связей в сети. Поскольку маршрутизация каждой дейтаграммы осуществляется индивидуально, при нарушении связей внутри сети можно ожидать потерю нескольких дейтаграмм (которые позже пересылаются дополнительно), но не полное прекращение обмена. Еще одним преимуществом является уменьшение требований к системе сигнализации. Такие задачи системы сигнализации, как контроль связности виртуально

го канала, анализ качества передачи информации и пр., в сетях с дейтаграммной передачей утрачивают значение, что упрощает функции системы сигнализации. Негативным фактором метода выступает большой заголовок пакета, так как в нем передается адресная информация. Кроме того, повышаются требования к уровню обработки трафика на оконечном устройстве, поскольку пакеты могут приходить в произвольном порядке и должны быть предусмотрены механизмы сращивания потока данных. В современных сетях NGN сосуществуют оба принципа передачи, что отвечает рассмотренному выше принципу демократичности. Но постепенно принцип передачи дейтаграмм вытесняет принцип виртуального канала. Происходит это в силу влияния принципа децентрализации. Метод дейтаграмм более подходит для создания систем распределенного интеллекта, где нет ярко выраженного центра связи и центральной системы контроля виртуальных соединений. В результате современные сети NGN чаще используют именно этот метод передачи информации. Пример 2.8. Децентрализация управления услугами. Принцип настройки персональной услуги позволяет пользователю настраивать перечень услуг и модифицировать их параметры. Например, одна из первых услуг NGN на российском рынке — Logic Line — позволяет закрепить за абонентом виртуальный номер. Любой звонок на этот помер переадресуется на любые заранее заданные номера телефонной сети. Это позволяет сохранять контакты при любых перемещениях абонента. Управление перечнем телефонов переадресации осуществляется пользователем через Web-интерфейс. Таким образом, настройки виртуального коммутатора оказываются в руках конечного пользователя услуги. Пример 2.9. Децентрализация в области нормирования параметров качества. Принцип SLA. Развитие сетей нового поколения идет очень бурно, а стандартизация новых принципов, услуг и пр. не успевает за этим процессом. Абоненту уже предоставляется новая услуга, хотя фактически нет стандартов, отражающих принципы взаимодействия сторон в стыках пользователь - сеть или оператор - оператор. В этих условиях традиционные централизованные принципы нормирования параметров, которые сравниваются с единым стандартом, не могут быть применены. В результате операторы сами договариваются о принципах взаимодействия, используя для этой цели соглашения о качестве предоставляемых услуг (SLA). Несмотря на то, что понятие SLA появилось в отечественной практике сравнительно недавно, процедура взаимодействия между операторами по SLA это очень удобная и гибкая процедура, давно используемая зарубежными операторами. Как правило, в договоре SLA оговариваются взаимные обязательства сторон и условия их выполнения. Логической формулой здесь может быть фраза: «При условии поведения оператора 1..., оператор 2 обязуется предоставить параметры услуги...». Получается, что в SLA должны быть оговорены наиболее вероятные ситуации, которые могут возникать на границе пользователь - сеть или оператор - оператор. По этой причине SLA оказывается очень большим документом. Чем детальнее прописано SLA, тем понятнее становятся принципы взаимодействия операторов. Например, один оператор может предложить транзит своего трафика через сеть другого оператора, но при этом оператор транзитной сети должен гарантировать, что параметры передаваемого по его сети трафика не изменятся в определенных допустимых пределах, например транзитная сеть не имеет права увеличить количество потерь вызовов более чем на 5%. SLA может заключаться не только между операторами, но и между оператором сети и пользователем. Например, для SLA между пользователем сети Gigabit Ethernet и оператором необходимо прописать все возможные варианты использования сети пользователем и соответствующие параметры качества, которые должен обеспечить оператор для каждого режима использования сети. Таким образом, для сетей NGN характерен переход от схемы работы «соответствие/несоответствие национальным стандартам» к SLA. Отечественный опыт показывает, что такой переход обеспечивает высокую гибкость коммерческой и маркетинговой деятельности оператора, даже если SLA касается традиционной технологии. Однако, если операторы принимают соглашение о качестве обслуживания, то необходима проверка работы каждой из сторон в свете этого соглашения. В результате возникает «окопная война», когда различные операторы контролируют друг друга. Таким же образом пользователь имеет все основания проверять, выполняет ли оператор свои обязательства по обеспечению качества передаваемого по е

Один из первых в истории проектов NGN, который заставил задуматься над новой парадигмой связи, стал проект Napster, описание которого можно найти в монографии Э. Танненбаума «Компьютерные сети» [7]. Технология равноранговых (peer-to-peer) сетей стала очень популярной в Америке к 2000 г., и одной из реализаций такой сети стал проект Napster. В апогее своего развития сеть Napster насчитывала 50 млн пользователей, которых объединяло одно любовь к музыке. Пользователи сети Napster бесплатно и бескорыстно обменивались музыкальными записями через сеть. Идея была простой и чрезвычайно популярной. Каждый новый пользователь вносил на сервер Napster информацию об имеющихся у него музыкальных записях. Тем самым формировалась единая база данных о музыкальных записях. Если другого пользователя интересовала какая-то запись, то он обращался напрямую к ее обладателю и договаривался об обмене или просто о скачивании музыкального файла. Таким образом, проект Napster позволил создать в Интернете большую «толкучку». По на главном сервере Napster не хранилось ни одного файла, а сама компания не была замечена ни в одной из продаж нелегально скопированной музыки. В то же время это стало одним из самых массовых нарушений авторских прав в истории звукозаписи. Здесь и возникло противоречие. С одной стороны, проект Napster функционировал и выполнял функции раздачи контрафактной продукции, с другой стороны, никакой юридической ответственности компания Napster не несла. Когда же под напором музыкальных компаний проект Napster был принудительно закрыт, фактически это ничего не дало. Пользователи приняли к сведению, что бороться с сетью Napster оказалось возможным из-за присутствия базы данных о наличии музыкальных файлов. Именно поэтому первая версия проекта и была закрыта. В следующей версии проекта каждый пользователь вел свою базу данных и поддерживал список группы пользователей. Новый пользователь такой равноранговой сети выходил на бывшего пользователя Napster и узнавал, какие записи есть у него, а также получал список пользователей, у которых также можно было поинтересоваться музыкой. В такой сети процесс поиска становился очень долгим, и вскоре появились программные пакеты, которые автоматизировали этот процесс. В результате проект был реанимирован, но теперь для конспирации даже не имеет названия. Прекратить функционирование такой сети без существенного нарушения гражданских свобод уже практически невозможно. Здесь мы видим первый яркий пример того, как виртуальные технологии, к которым относится и технологии NGN, могут подрывать нравственные устои и юридические права общества.