Сети Нового Поколения

Сети доступа всегда создаются «по месту» и обеспечивают широкополосный доступ пользователя к NGN . Современное программное обеспечение позволило реализовать все современные услуги в одном компьютере, до предела сузив задачу, возлагаемую на сети доступа. Иначе говоря, если современный компьютер представляет собой мультисервисный терминал, то единственная задача, которая может быть у сети доступа — подключить терминал к ресурсам транспортной сети и обеспечить высокую скорость обмена данными и относительно хорошие параметры качества ( QoS ). По сути это означает, что сети доступа должны создавать широкую «трубу» от терминала пользователя в транспортную сеть. Такая «труба» называется каналом широкополосного доступа. Понятие «широкополосный доступ» является довольно размытым и эволюционирует с течением времени. Несомненно можно утверждать, что широкополосный доступ — это подключение абонента со скоростью обмена выше, чем в технологии ISDN , т.е. выше 128 кбит/с. Какую именно скорость доступа ожидает пользователь, определяет текущее развитие рынка технологий и, в первую очередь, новых услуг. Например, концепция Triple Play , которая сейчас начинает внедряться па сетях развитых стран, существенно увеличивает ожидаемую скорость в канале доступа. Оценка, сделанная в [16] (рис. 3.1), показывает, что в настоящее время в Европе скорость доступа, востребованная обычными потребителями, составляет около 300...400 кбит/с, тогда как активные пользователи ориентируются па скорость в несколько Мбит/с. В [15] дана оценка динамики развития сети доступа. Оценки отечественных экспертов, прозвучавшие на конференции Comtek -2006 в Москве, совпадают с общемировыми. На конец 2006 г. популярным каналом широкополосного доступа в России можно было считать канал в 250...300 кбит/с.

Рис. 3.1. Оценка востребованной скорости широкополосного доступа в Европе для обычных (1) и активных (2) пользователей Таким образом, сети доступа NGN развиваются как технологии обеспечения высокоскоростных каналов передачи данных, причем по мере развития сетей нового поколения ожидаемая скорость доступа растет экспоненциально.

Существует противоречие между ожиданиями пользователей и возможностями операторов, которое и повлияло на многообразие технологий доступа в NGN . Абонентские сети, которые создавались для традиционной телефонной сети в разных странах в течении более 100 лет, не проектировались для обеспечения широкополосного доступа. Технология ISDN являлась последней технологией в мире, которая позволяла предоставить всем пользователям телефонной сети канал до 128 кбит/с без необходимости коренной модернизации абонентской кабельной сети. Требование большей скорости абонентского доступа неизбежно вызвало техническую проблему. С одной стороны, без коренной модернизации существующей абонентской кабельной сети предоставить пользователю капал до 1 Мбит/с оказывается невозможным. С другой стороны, у операторов нет времени в 20...30 лет на коренную реконструкцию абонентской инфраструктуры. Это противоречие определило стратегию развертывания сетей доступа по принципу действий пожарной команды: для того чтобы подключить пользователя к сети NGN и обеспечить ему широкополосный доступ, вес средства хороши. Одновременно бурно развиваются транспортные сети. И в этой ситуации проблема «последней мили» оказывается одной из самых болезненных. Все, что имеется в активе операторов связи: радиочастотные системы передачи, абонентские металлические кабели, оптические кабели, цифровые системы передачи и даже спутниковые каналы, - все это используется в качестве средства для решения проблемы «последней мили». Следствием этого является огромное разнообразие решений на уровне сетей доступа и бурное развитие этого сегмента телекоммуникаций в настоящее время, которое станет темой этого раздела. Высокая динамика развития технических решений в части технологий сетей доступа также является следствием «пожарной ситуация». Вполне естественно, что если появляется технология, которая эффективнее «тушит пожар», то все предыдущие технологии заменяются на новую. Поэтому время жизни технологии доступа на рынке оказывается очень малым. Иногда технология устаревает уже через 1...2 года после своего появления на свет.

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 N GN 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 ADSL 2+ относится к технологии доступа, а в модели OSI занимает физический, канальный и сетевой уровень. При изучении ADSL 2+ как технологии лучше пользоваться моделью OSI , но для изучения места технологии ADSL 2+ в общей концепции NGN лучше использовать модель SCTA .

Изобретение компьютера и уменьшение размера и стоимости процессоров произвели революцию в современной технике, по масштабам вполне соответствующую сдвигу парадигмы современной цивилизации. В настоящее время микроконтроллеры входят в состав как бытовых приборов и детских игрушек, так и сложных технологических систем. Не осталось в стороне и оборудование NGN : количество микропроцессоров в современных устройствах связи исчисляется не десятками и сотнями, а тысячами. Многие функции систем связи реализованы на одном микроконтроллере, существуют однопроцессорные коммутаторы Ethernet , ава-"латоры протоколов, модемы ADSL , Wi - Fi и пр. Даже такие функции, как коммутация пакетов, фильтрация, преобразование сигналов и другие, выполняются отдельными процессорами. Пример 2.23. Устройство DSLAM . В технологии широкополосного доступа ADSL 2+ мультиплексирование трафика выполняет станционное устройство DSLAM ( DSL Access Multiplexer — мультиплексор доступа DSL ). Обмен данными здесь представляет собой сложный многоуровневый процесс, который будет отдельно исследован в гл. 4. В этом процессе DSLAM выполняет восстановление данных из кадров ADSL и формирование потока ячеек ATM . В современной концепции NGN технология ATM сохранена только как служебная, ячейки ATM преобразуются в более привычные для современных сетей пакеты данных, передаваемые по протоколу TCP / IP . Для этой цели в цепь абонентского доступа включен сервер широкополосного удаленного доступа ( Broadband Remote Access Server , BRAS ). Это устройство представляет собой краевой маршрутизатор IP для интеллектуального управления широкополосным доступом. BRAS позволяет управлять параметрами трафика от пользователей ADSL на уровне канала передачи данных пакетного трафика. В ADSL 2+ функции DSLAM и BRAS объединены в одном оборудовании, так что ячейки ATM обрабатываются всего лишь несколькими модулями внутри DSLAM . Только вследствие большого количество процессоров архитектура оборудования NGN не была бы столь сложной, не будь внутри микроконтроллеров программного обеспечения (ПО). Изменение программного кода меняет функции микропроцессора и тем самым изменяет рабочие характеристики оборудования. Поскольку объем ПО постоянно растет, практически невозможно исключить вероятность возникновения ошибок. Несмотря на то что современные средства отладки оптимизируют поиск ошибок, часть из них в качестве скрытых дефектов присутствуют в новом оборудовании. В конечном счете это приводит к нарушениям в работе оборудования и несоответствию оборудования заявленным характеристикам. Тем более это проявляется для новейшей технологии, когда в полевых условиях оператор вынужден проводить обновление программного обеспечения. Пример 2.24. Риск использования автоматических процедур обновления программного обеспечения. Загруженная в одно из устройств сети новая версия программного обеспечения затем рассылается другим устройствам. Несомненным преимуществом такой процедуры является оперативность замены нового ПО, поскольку существует опасность, что сетевые элементы с разным ПО могут начать конфликтовать друг с другом и тем самым нарушают работу сети. Однако эта же процедура может нанести урон оператору. Например, несколько лет назад в Европе имел место случай загрузки дефектного программного обеспечения на DSLAM в сети, которое привело к блокировке абонентских подключений. D результате оператор в течение нескольких часов потерял всех подключенных абонентов на сети. Восстановление исходной конфигурации потребовало больших усилий и заняло более суток. Этот пример показывает влияние адаптивных алгоритмов на работу сети: с одной стороны, такие алгоритмы могут оптимизировать работу, с другой — есть опасность радикального сбоя в сети. Оператор ADSL извлек урок из сложившейся ситуации и создал лабораторию входного контроля, в которой теперь проверяются новые версии ПО до того, как непосредственно внедрить их на сети. Все перечисленные факторы (большое количество процессоров, объем программного обеспечения, вероятные сбои в сети, вызванные программным кодом, и пр.) влияют на процессы диагностики устройств NGN . Наличие скрытых дефектов в оборудовании, исключить которые практически невозможно, делает поведение устройств лишь относительно предсказуемым. По этой причине устройство NGN должно рассматриваться как «черный ящик», поведение которого в общем случае неизвестно оператору. Работоспособность оборудования должна проверяться в различных ситуациях, которые могут встретиться на сети. Для этого, в ч

В отличие от общей теории информации, нелинейная динамика и тесно связанная с ней теория динамического хаоса имеют практическое значение и уже поэтому широко применяются в исследовании NGN . Сфера исследования нелинейной динамики связана с изучением принципиально неравновесных систем, т.е. систем открытого типа. В таких системах происходят процессы экспорта/импорта энтропии и информации, а их поведение может быть очень сложным.

Это явление получило название эффекта «ускользающей технологии». Ниже оно будет исследовано детально. Единственный путь выхода из методического тупика «ускользающей технологии» является использование явления самоорганизации. эта связь должна быть нелинейной. В этом случае ее поведение становится чрезвычайно сложным и даже непрогнозируемым вне зависимости от того, какую простую структуру имеет сама система. Обычно нелинейно-динамические модели систем задаются не аналитическими формулами, а реккурентными соотношениями вида Zn +1 = f ( Zn ), а значение функции может быть получено только после ряда итераций. В результате поведение функции может быть чрезвычайно сложным. Пример 2.21. Множество Мандельброта. Это множество представляет собой один из самых простых фракталов (геометрических объектов дробной размерности). Оно отражает множество устойчивых решений уравнения Zn +1 = Z 2 n + С в комплексных числах. Вполне понятно, что при условии N —> оо решения вида Z << 1 будут устойчиво сходится к 0, тогда как при Z >> 1 будут стремиться в бесконечности. Множество Мандельброта показывает границу устойчивости решений уравнения при различных значений константы С. На рис. 2.26 показано, насколько сложной может быть такая граница, длина которой бесконечна. Более того, множество является самоподобным, т.е. по мере увеличения масштаба различные части множества повторяют структуру исходной фигуры и ее частей. Именно такие самоподобные множества стали называться фракталами. Изобретатель фракталов, математик Бенуа Мандельброт, рассматривал фракталы как способ представления математической бесконечности. Говоря о революции в области геометрии, Мандельброт резонно замечал, что традиционная геометрия с ее правильными фигурами и абстракциями очень далеко отстоит от реального мира. Благодаря фрактальной геометрии можно описать такие объекты, как турбулентные потоки, дым, кровеносную систему и легкие человека, крону дерева, волну на поверхности моря и пр. Н

Рассмотрев общую философию построения транспортной сети на основе технологии IP, перейдем к исследованию этой технологии. Исторический путь развития технологии IP указывает на то, что мир этой технологии является очень разнообразным и динамичным. В нем присутствуют самые разные концепции и технологии, часто даже взаимно-конкурентные решения. Поэтому сделать короткий обзор этой технологии, запланированный в этой главе, представляется непростой задачей. Для понимания принципов функционирования сетей на основе IP целесообразно использовать несколько ключей к пониманию этой технологии. Следовательно, в системе остается возможность для непредсказуемого поведения. Исследуя технологии контроля сетей NGN , мы вольно или невольно погружаемся в исследование меры хаотичности поведения сети и меры нашего незнания о ней. Явление самоорганизации, исследуемое в общей теории информации, по-разному проявляется в технологии NGN . Вообще слова «синергетика» или «синергетический эффект» в последнее время употребляются к месту и не к месту. Обычно считается, что объединение некоторых частей (систем, компаний, капиталов и пр.) приводит к появлению синергетического эффекта. Выше уже говорилось, что с точки зрения теории информации это далеко не так. Простое объединение и даже уменьшение меры хаоса системы могут не привести к процессам самоорганизации, или синергии. В то же время самоорганизация оказывается очень важной при рассмотрении методов управления и контроля NGN . Для этих сетей характерен парадокс, согласно которому сеть не может быть полностью подконтрольной. Единственным методом организации контроля в NGN является внешний контроль с алгоритмами адаптации, о которых также говорилось выше. В таком случае в рамках системы контроля возникает эффект самоорганизации системы, так что синергетика может служить решением практических задач. Применение тезиса о ценности информации применительно к технологии NGN вряд ли целесообразно. Системы NGN выполняют в ГИО прикладные задачи, а именно обеспечение передачи, приема и преобразования информации. Вопрос о ценности этой информации выходит за рамки технологии NGN и является той границей, которая отделяет техническое знание от гуманитарного.

Рассматривая место каждой из технологий доступа в объединенной сети современного города, мы в первую очередь должны обратить внимание на те характеристики, которые определяют ценность технологии. В первую очередь такой характеристикой может выступить размер зоны покрытия услугами отдельной технологии. Основным назначением любой технологии доступа NGN является подключение потенциальных абонентов сети к транспортным и информационным ресурсам NGN. Как следствие, для любой технологии доступа будет характерен показатель доступности той или иной услуги для использования ее потенциальными абонентами (жителями совре-менных городов или сельской местности). Любая самая перспективная технология не будет иметь никаких шансов на рынке, если она не будeт доступна абонентам. В разных точках города любая технология доступа может быть более доступной, менее доступной или вообще не доступной. В таком случае мы логично приходим к понятию зоны покрытия услугами отдельной технологии доступа. Причем приведенные выше рассуждения приводят нас к выводу, что зона покрытия услугами как параметр сети доступа будет относиться не только к беспроводным, но и к проводным сетям доступа. Поскольку размер зоны покрытия услугами представляет собой параметр, определяющий относительную ценность разных технологий доступа в объединенной сети, резонно уделить этому понятию особое место. Специфика использования радиосигналов в качестве средства передачи информации потребовала учета фактора распространения электромагнитных волн на местности. Явления отражения, интерференции многолучевого прохождения сигналов и пр. приводили к тому, что в разных районах местности доступность услуг беспроводной связи оказывалась разной. Тогда и возникло понятие зоны покрытия услугами, которая обычно ассоциируется с картой местности с нанесенными на нее уровнями доступности услуг. Жители современных городов, подключая свой мобильный телефон в салопе сотовой связи, могли видеть на стенде яркие карты зон покрытия услугами отдельных операторов районов города и области. Для сотовой связи контроль зоны покрытия услугами тем более важен, что любое подключение новой базовой станции меняет зону покрытия услугами, расширяя ее. Поэтому оптимизация мест размещения базовых станций сотовой связи теснейшим образом связана с контролем текущего состояния зоны покрытия услугами. Из сотовой связи понятие зоны покрытия услугами перешло на все беспроводные системы связи городского уровня (RadioEthernet, WiMAX TETRA, LMDS и пр.). Места размещения базовых станций, конфигурация трансиверов и настройка диаграмм направленности антенн тесно связаны с зоной покрытия услугами. Планирование развития любой радиочастотной сети доступа неразрывно связано с анализом и прогнозированием расширения зоны покрытия. В качестве наиболее рельефного примера на рис. 3.17 была приведена зона покрытия сети Golden Wi-Fi первого в отечественной практике проекта «сотовизации сетей» Wi-Fi. В соответствии с планами проекта компания Golden Telecom предполагает покрыть услугами своей сети Wi-Fi всю территорию Москвы. Пользователь сети, имеющий встроенный модем Wi-Fi (а большинство современных ноутбуков оснащены такой функцией), может подключиться к сети в любой точке столицы: на переговорах, в клубе, в кафе, на стадионе и т.д. В современной практике при исследовании зон покрытия услугами беспроводных сетей доступа NGN используются даже трехмерные карты, учитывающие рельеф местности. Это особенно важно в тех случаях, когда местность, на которой развертывается радиочастотная сеть доступа, является пересеченной. Высокоэтажное строительство современных городов также может сравниться с изрезанным ланшафтом, поэтому для городов или районов, где много небоскребов, также оказывается перспективным переход к пространственным картам покрытия услугами. Для проводных систем доступа понятие зоны покрытия услугами также имеет место. В качестве примера рассмотрим доступность услуги высокоскоростного обмена данными для абонентов сети ADSL. Как было сказано выше, технология ADSL использует в качестве ресурса для широкополосного доступа существующие абонентские телефонные линии, подключая со стороны пользователя модем ADSL, а со станционной стороны — DSLAM. При этом в технологии ADSL существуют механизмы адаптации параметров качества формируемого канала к параметрам качества телефонной пары. В результате скорость широкополосного доступа зависит от параметров або

Завершая рассмотрение закономерностей развития различных технологий доступа, остановимся на стратегии развития в условиях конвергенции технологий. Этот вопрос оказывается нетривиальным и его невозможно свести просто к конкуренции различных технических решений в рыночном поле. Детальное рассмотрение показывает, что на разных этапах развития сетей NGN стратегия развертывания сетей доступа меняется. Как было показано выше, развитие сетей доступа обычно отстает от развития сетей на других уровнях модели SCTA, что делает проблему «последней мили» самой острой в революции NGN. В результате на первом этапе развития NGN развертывание сетей доступа, как уже отмечено, всецело подчинено стратегии «пожарной команды». На этом этапе потребность в подключении новых абонентов опережает возможности операторов, не готовых к масштабным проектам интернетизации общества. Спрос опережает предложение. Для подключения абонентов к NGN любые технологии оказываются востребованными. Операторские компании обычно одновременно занимаются всеми технологиями — ADSL. Wi-Fi, WiMAX, RadioEthernet, домовыми сетями и пр. Среди возможных решений выбираются те, которые оператору более всего удаются. Именно эти технологии составят костяк будущих сетей нового поколения. Для операторских компаний это время можно рассматривать как один из самых счастливых периодов развития, когда есть растущий рынок, а конкуренция отсутствует. К сожалению, этот период длится очень недолго. Все зависит лишь от того, насколько быстро инженеры операторской компании смогут освоить технологию внедрения широкополосного доступа, перейдя от частных подключений к массовому захвату рынка. По по мере накопления опыта стратегия развития сетей доступа меняется. Наступает момент, когда любой оператор может своими силами решить проблему «последней мили» современного города с учетом того, что население обычно инертно в своих потребностях, особенно к новым технологиям, так что рост числа активных пользователей NGN редко составляет более 3...5% в год. На этом новом этапе, наоборот, предложение опережает спрос и возникает конкуренция, причем не между технологиями, а между операторами. Как было показано выше, один из решающих факторов выбора технологии доступа, связан с тем, насколько эффективно она может «собрать трафик». Этот период развития сетей является довольно драматичным. Приведенные в гл. 1 случаи коллапса проектов массового внедрения различных технологий, когда один оператор вкладывает существенные инвестиции в проект массового ADSL, а другой оперативно забирает трафик, развернув в течение месяца сеть WiMAX, являются характерными для данного этапа развития сетей доступа. Все операторские компании вынуждены применять агрессивные стратегии захвата рынка пользователей широкополосного доступа. Для этой цели каждый оператор разрабатывает свой пакет решений, обычно на основе нескольких технологий «последней мили», объединенных в единое решение на принципах конвергенции. Таким образом, конкуренция между операторами приводит к конкуренции технических решений, но не отдельных технологий доступа. Следует отмстить, что период взаимной конкуренции технологий представляет собой очень продолжительный этап, который может длиться от 5 до 15...20 лет в зависимости от уровня информатизации страны (рис 3.45). Говоря о будущем развития сетей доступа, можно предсказать, что

Рис. 3.45. Изменение стратегии развития объединенных сетей доступа этап конкуренции рано или поздно должен смениться стабилизацией рынка. Нельзя забывать, что главной движущей силой в развитии рынка сетей доступа является развитие информатизации страны и связанный с ней рост спроса на широкополосные услуги связи. Динамика спроса на услуги определяется только уровнем инерции общества и уровнем активности государства в стремлении к построению ГИО. Спрос на услуги широкополосного доступа порождает на определенном этапе развития NGN конкуренцию в массовых проектах. Но спрос же рано или поздно примирит конкурентов. Здесь нужно учесть, что за исключением технологии FTTx, все другие решения проблемы «последней мили» имеют свои пределы развития. Дня технологии ADSL ограничивающим фактором является взаимное влияние широкополосных сигналов в телефонных кабелях, для CATV — количество каналов для передачи широкополосных сигналов, любые решения в части абонентского радиодосту

па ограничены полосой выделенного ресурса и т.д. Что будет, когда потребуется уровень проникновения технологии NGN па «последней миле» выше 70...80%? Ни одна технология не поддержит столь массовый проект, все они придут к своему предельному состоянию. Счастливым исключением может быть только технологии, связанные с новым строительством: FTTx и Ethernet. По фактор нового строительства растягивает полную победу этих технологий на десятилетия. Единственным решением в таком случае может стать межтехнологическая конвергенция и построение объединенных сетей доступа. Страны Западной Европы в настоящее время уже вступили в этот этап. После многолетней конфронтации и конкуренции операторы вынуждены объединяться, чтобы удовлетворить все более растущие потребности рынка. Новая стратегия развития сетей доступа, сформулированная в общеевропейском проекте BROADWAN, звучит так: «Любой доступ через любую технологию в любой точке сети». Объединение сетей па этом этапе осуществляется не только в результате конвергенции технических решений, по и в результате объединения усилий операторов. Это может быть взаимное слияние/поглощение компании либо взаимные партнерские контракты, подобные соглашениям о роуминге трафика у сотовых операторов. Но какой бы путь не был избран, в активе любого оператора на этом этапе оказываются все технологии. Подключая абонента, инженер вынужден не просто выполнять рутинною операцию и контролировать параметры качества, но и выбирать технологию, так как он может использовать ресурсы разных сетей доступа. На этом этапе операторы буквально собирают оставшиеся крохи ресурса сетей доступа, чтобы продолжать развитие NGN. В ситуации, когда отдельные технологические сети доходят до насыщения своих возможностей, требуется объединение сетей. Перегрузка сетей доступа будет затем сниматься в ходе нового строительства и перехода на оптические технологии доступа (Gigabit Ethernet, PON, FTTx), но потребуются десятилетия, прежде чем на абонентских сетях оптика окончательно вытеснит традиционные кабели. Если говорить о ситуации в России и странах СНГ, то можно указать, что в настоящее время эти страны входят только во второй этап развития сетей доступа, так что операторы должны готовиться к долгой и продолжительной войне за трафик. Отражение этого факта можно наблюдать в маркетинговых стратегиях отдельных операторов, все они несут в себе налет агрессивности, свойственной предвоенной обстановке.

По традиции [5], после рассмотрения принципов технологического развития сетей связи целесообразно обратить внимание на развитие средств измерения и контроля характеристик функционирования сетей, а также оценить их роль в рассмотренной выше парадоксальной и динамичной технологии NGN. Технология измерений совершенствовалась вместе с усложнением, миниатюризацией и ростом экономичности технологий связи. Так, сложность систем связи объективно повышается с переходом к цифровым системам передачи с высокой пропускной способностью (SDH), новым принципам мультиплексирования (ATM), новым концепциям систем сигнализации (ОКС №7 и ISDN), новым сетевым концепциям предоставления услуг пользователям (интеллектуальные сети) и пр. Учитывая, что развитие средств связи идет очень динамично, технология измерений, в том числе системы самодиагностики, появляются с некоторой задержкой. Поэтому единственно корректным решением является применение независимых от оборудования систем контроля. Измерительная техника играет важную роль — это настройка и оптимизация сетей связи, поиск неисправностей и причин конфликтов, разрешение конфликтных ситуаций. Для решения комплекса задач по поддержанию динамично меняющихся систем связи в рабочем состоянии средства измерений также должны меняться. Уже на этапе цифровизации сетей связи произошла специализация измерительной техники. Еще 15-20 лет назад для обслуживания аналоговых сетей связи применялась общеизмерительная техника (генераторы, осциллографы, частотомеры и т.д.) или се модификации. Развитие цифровых систем передачи и коммутации привело в тому, что измерительная техника для телекоммуникаций стала высоко специализированной. Появились измерительные приборы для телекоммуникаций, такие как анализаторы протоколов сигнализации, анализаторы цифровых систем передачи, измерительные приборы ВОЛС и т.д. По мере нарастания сложности современных систем связи повышаются требования к таким приборам. Развитие концепции NGN, в свою очередь, приводит к еще большей специализации методик и приборов. Например, анализаторы Softswitch (на уровне управления) отличаются по функциональности от анализаторов IMS, приборы для эксплуатации ADSL отличаются от приборов для Gigabit Ethernet и т.д. В то же время существует и обратная тенденция, связанная с развитием универсальных приборов, которые могли бы решать широкие задачи контроля сетей на отдельных уровнях. Эта тенденция пока присутствует па рынке только в оборудовании нескольких производителей. Но игнорировать ее нельзя. Таким образом, принцип демократичности NGN действует и па рынке измерительной техники. Например, две взаимно противоположных стратегии развития измерительной технологии — ориентация на специализацию и ориентация па универсальность —- взаимно сосуществуют и успешно конкурируют друг с другом. Революционная концепция NGN дала новый толчок развитию измерительной техники, которая, в свою очередь, играют существенную роль в совершенствовании технологии NGN. Как было показано выше, развитие современной технологии NGN обусловлено не только новыми требованиями к системам связи, но динамикой развития компьютерной техники. Компьютерное сообщество привыкло к высоким скоростям обновления и оборудования, и концепций. Здесь вполне уместно вспомнить взаимный заговор производителей программного обеспечения и аппаратных средств. Одни создают все более мощные компьютерные системы, а другие — программное обеспечение, которое требует все больших ресурсов. Одна и та же страница текста в пакете MS Word v.2.0 и MS Word-2000 отличается в несколько раз по размеру в килобайтах, система Vista занимает примерно 7 Гбайт (кстати, ничего принципиально нового не предложив рядовым пользователям) в отличие от 1.5 Гбайт успевшей за последние годы стать классической Windows-XP и т.д. Указанный заговор во многом стимулировал рост прибыли в компьютерной отрасли, но ударил по развитию систем связи. Привыкшие к обмену большими массивами данных внутри своего компьютера, пользователи закономерно предъявили такие же требования к меж компьютерному обману. Поначалу для обмена данными казалось достаточной модемной связи па скорости 4200 бит/с, по сейчас «нормальным» каналом обмена считается уже 256 кбит/с, и есть все основания ожидать роста этой цифры. Таким образом, бурный рост компьютерной техники стимулировал в том числе и развитие NGN, а наиболее активной социальной движущей силой новых революционных изменений в системах связи выступают зачастую не связист

П о общему мнению, в современных телекоммуникациях наблюдаются существенные перемены, связанные с усиленной «интернетизацией» общества, которые по сути можно считать научно-технической революцией (НТР). К настоящему времени мировые телекоммуникации пережили две научно-технических революции (рис. 1.1). Первая революция имела чисто технологическое значение и была связана с переходом от аналоговых принципов передачи и коммутации к цифровым. Она началась практически одновременно во всем мире в 60-х годах прошлого века и закончилась к 80-м годам. Особенностью этой революции явилось то, что новые технологии никак не затронули сферу услуг, т.е. для общества осталась фактически незамеченной. Вторая революция в телекоммуникациях была связана с появлением систем сотовой связи. От первой революции се отличало то, что она изменила точку зрения общества на мир связи. Идея, что в любом месте и в любое время два человека могут связаться друг с другом, оказалась настолько привлекательной для всех, что сотовая связь стала одной из нематериальных ценностей общества. В результате этой революции «сотовизация», например, во многих европейских странах значительно превысила уровень услуг проводной связи. Третья революция, которая уже началась и постепенно набирает ход, — это переход к глобальному информационному обществу (ГИО). Эта революция в корне отличается от первой и второй тем, что она не только охватывает все общество, но и изменяет основы его устройства, меняя ориентиры, ценности и пр. Так, например, информационные ресурсы в ГИО становятся стратегическими наравне с запасами руды и нефти, сфера коммуникаций оказывается едва ли не основной для развития бизнеса, экономические модели и модели производства все более виртуализируются, возрастает роль ноу-хау и информации и т.д. Одним из направлений внедрения новых виртуальных технологий в жизнь является обеспечение максимально широкого доступа населения к информационным ресурсам общества и всей мировой цивилизации. А поскольку эти возможности могут дать только сети нового поколения, NGN неразрывно связаны с переходом к ГИО и образуют движущую силу этой третьей научно-технической революции в связи. Таким образом, уже сейчас можно предполагать, что новая революция NGN будет масштабнее и существеннее по последствиям для облика систем связи, чем две предыдущих. Едва появившись на горизонте, идеология NGN начала изменять все существующие технологии, начиная от передачи данных и кончая системами сотовой связи. Слова «новое поколение» (Next Generation, NG) становятся в последнее время модной фразой, появляющейся в разных контекстах. И вот уже говорят не SDH, а NGSDH, не АТС, а NGPABX (АТС нового поколения), и т.д. Это обусловлено революционной ситуацией, когда под NGN понимаются разнообразные подходы, решения, оборудование, но все они едины в главном — в эру NGN данные оказываются важнее речи, коммутация пакетов и пакетный трафик оказывается важнее коммутации каналов и речевого трафика. Действительно, доля трафика передачи данных в последнее время динамично растет и постепенно становится доминирующей в современных системах связи (рис. 1.2). Как показывают качественные и количественные оценки, динамика развития речевого трафика в общемировом масштабе в среднем стабильна. В противоположность ему доля трафика данных, и особенно доля трафика IP (Интернета), в последнее время растет экспоненциально, и этот трафик данных начинал превалировать па сетях Европы

уже в 2002-2003 гг. К 2004 г. доля трафика IP оказалось больше доли речевого трафика, и с этого момента можно говорить о начале доминирования концепции NGN в качестве стратегии мирового развития телекоммуникационной отрасли. Революционный переход от речевого трафика к трафику данных составляет основу идеологии NGN. Значение этого факта столь велико, что выше он положен в основу определения NGN. Рассмотрим еще раз генезис (т.е. развитие) современных систем связи в условиях третьей НТР. Высокие требования к информатизации всех сфер жизнедеятельности человечества, т.е. ГИО, привели к необходимости устанавливать компьютеры не только дома и в офисе, но практически везде в общественных местах. Как следствие, началась конкуренция между традиционными телефонными услугами (телефонной связью) и услугами передачи данных. В качестве примера можно привести молодого человека, который делает выбор меж

ду звонком любимой девушке или посылкой SMS. Бизнесмен также может или позвонить своему контрагенту, или послать сообщение по электронной почте. Можно предположить, что через некоторое время трафик передачи данных обгонит телефонный трафик по всем статьям: по общему объему, по важности для пользователя и, соответственно, по ценности для оператора. Впрочем, в последнее время заметно снижение динамики относительного роста трафика данных, поэтому операторы связи, которые хотят по тем или иным причинам ускорить прогресс, возлагают большие надежды на передачу мультимедиа (в том числе видеоинформации) и быстрое развитие и проникновение Интернета во все сферы общества. Удастся это или нет — покажет время. Но факт есть факт, и рано или поздно трафик данных окажется важнее телефонного для всех и каждого. Тогда и наступит новая эра развития систем связи, которая называют эрой NGN. Почему эра NGN так важна для связного сообщества и развития человечества в целом? Причина проста: ни одна технология «эры коммутации каналов» не может в полной мере удовлетворить возросшие требования к услугам связи. Например, существующие абонентские телефонные сети никогда не смогут обеспечить необходимый рост пропускной способности пользовательского канала, какие бы мы совершенные модемы не изобретали. На некоторое время могут быть придуманы паллиативные решения (например, технология ADSL), по рано или поздно спрос опередит предложение, и придется делать неизбежное - коренную модернизацию сети. Вот откуда такой огромный интерес у инженеров к технологии NGN. Не каждое поколение переживает коренную перестройку всей сферы деятельности, тем более, если речь идет о реконструкции, непосредственно связанной с главной идеей развития всей мировой цивилизации (прочувствуйте эти слова - Глобальное Информационное Общество). Поэтому коренная модернизация это огромное поле, где взаимодействуют разные социальные группы, различные технические, идеологические, политические и финансовые интересы. И вполне естественно, что этот многоплановый процесс как-то нужно назвать. Так что NGN - вполне удачное название. Важно также учесть, что за право обладания большим «пирогом» коренной модернизации сетей связи будут биться две группы инженеров. С одной стороны, это связное сообщество («Это наши сети, мы их знаем, и, разумеется, понимаем, как их реконструировать»), с другой стороны - это компьютерное сообщество («В новом мире компьютер будет важнее телефона, это мы создали и внедрили компьютеры и именно мы знаем, как приспособить сети связи для нашего детища»). Беда в том, что обе группы лишь в общих чертах могут понять точку зрения друг друга и прийти к компромиссу, поскольку имеют разные профессиональные навыки и свое мировоззрение. Компромисс между обеими группами необходим, но достигается тяжело, что и порождает целый пласт проблем, тенденций, технических решений, направлений поиска и пр. Если бы дело ограничивалось только одной профессиональной сферой, такого бы не было. Связисты, будучи замкнутым профессиональным сообществом, сравнительно быстро приняли единые стандарты связи па физическом уровне. Вместе с тем, стремясь унифицировать средства передачи данных, компьютерные специалисты также договорились о стандартах в области компьютерных сетей. Но смогут ли договориться между собой программисты и связисты? Это может показать только время. Если учесть все перечисленные факторы, становится понятно, что NGN является не просто технической концепцией или повой технологией. NGN нужно рассматривать как идеологическую доктрину, опирающаяся на стратегический постулат: Компьютер для будущего общества важнее телефона и его имеет смысл поставить в центр новых технологий связи И следствие из этого постулата, связанное с необходимостью коренной перестройки сетей связи: Для нормальной работы сети, ориентированной на компьютеры, а не на телефоны, нужна коренная модернизация сетей связи. Это революционная идеология («Весь мир... разрушим, а затем...»), которая заключается в том, что одновременно с коренной реконструкцией отрасли связи следует дистанцироваться от большей части используемых в настоящее время систем. Если до настоящего времени развитие телекоммуникаций шло до определенной степени эволюционно: из телефонной сети возникали ISDN, системы передачи постепенно переводились от PDI1 к SDH и далее к ATM, то NGN предлагает новые принципы построения па всех уровнях. Это означает, что лучше строить все сети заново, в минимальном объем

е используя уже работающие компоненты. Косвенно этот аналитический тезис может быть подтвержден российским опытом развертывания сетей NGN: во всех случаях они дистанцированы от самой сети, так что оператор имеет телекоммуникационную сеть отдельно и NGN — отдельно. Только в последнее время наметился некоторый синтез, связанный с использованием Softswitch в традиционной системе коммутации, но это скорее исключение, чем правило. Весь огромный объем технических решений NGN, стыкующихся и не стыкующихся между собой, вытекает из приведенных тезисов. Если проблема ставится в общем виде, то частные решения могут быть сколь угодно разными, что и наблюдается в современных сетях NGN. Как будет показано ниже, на фоне рассмотренной революционной ситуации, связанной с качественным скачком в развитии систем связи и новой революционной доктриной, появляются совершенно новые принципы, технологии, методы и подходы к решению традиционных и самых новых задач телекоммуникаций. Одним словом, меняется философия построения систем связи. Но изменение приоритетности целей построения систем связи не означает, что на смену традиционным сетям приходят NGN, которые полностью вытесняют старые технологии. Вместе с новыми технологиями расцвет переживают и традиционные технологии. Чем успешнее классическая технология адаптируется к новым требованиям, тем больше шансов у нее пережить революционную эпоху, не потеряв позиций на рынке. В качестве яркого примера такой адаптации можно привести технологию SDH. Первоначально разработанная в качестве основы первичной сети с коммутацией каналов, технология SDH была модифицирована за счет добавления уровней VCAT, LCAS и GFP. В результате в современных сетях NGSDH оказалось возможным передавать трафик от традиционных сетей TDM вместе с пакетным трафиком NGN. Как следствие, SDH выдержала испытание временем и до сих пор является одной из доминирующих технологий транспортных сетей в мире. Таким образом, революция в области NGN меняет не только расстановку сил между традиционными и новыми сегментами сетей, но и преображает традиционные технологии связи. Это в полной мере масштабная революция в современных системах связи, охватывающая самые широкие слои населения, и тем значительнее данная тема для нашего исследования.

В этом разделе покажем, что в основе всех технических решений па четырех уровнях модели SCTA сетей нового поколения лежат принципы функционирования, вытекающие из следующих общих свойств NGN. Оборудование NGN построено на основе современной микропроцессорной технологии. Поэтому сети можно отнести к системам распределенного интеллекта. Технические решения NGN опираются на технологию с коммутацией пакетов. В соответствии с постулатом о том, что компьютер в современном мире важнее телефона, компьютерная логика используется на всех стадиях разработки оборудования NGN: от формирования концепции и стандартов до производства оборудования.