Сети Нового Поколения

В разд. 1.4.6 был представлен пример совместного использования ресурса домовой сети Ethernet несколькими пользователями. В результате была продемонстрирована сложность поведения NGN даже в самом простом случае. Постараемся развить эту тему, поскольку принцип совместного использования тех или иных ресурсов весьма характерен для NGN. Традиционные сети, построенные на принципах коммутации каналов, предполагают прямое выделение ресурса сети каждому пользователю, на этом базируется само понятие канала (физического, логического, виртуального). Переход в сетях NGN к коммутации пакетов дает возможность совместного использования ресурсов физического, канального, сетевого и транспортного уровней несколькими пользователями. Вследствие этого появляется возможность существенно повысить эффективность использования ресурса. В качестве примера можно привести многочисленные решения по «обжиму» трафика операторами вторичных сетей с использованием технологии NGN. Оператор может арендовать у национального оператора междугородной первичной сети канал Е1, установить на концах этого канала статистические мультиплексоры на основе VoIP/IP и в результате получить экономию ресурса, что позволит увеличить емкость канала для передачи разговорного трафика почти в 4 раза (на выходе будет четыре потока Е1, а внутри трафик будет передаваться в виде дейтаграмм IP). Такая схема организации связи наглядно демонстрирует преимущества совместного использования ресурса традиционных сетей несколькими системами NGN. В то же время принцип совместного использования ресурсов несколькими пользователями или приложениями приводит к исключительной сложности поведения систем NGN. В соответствии с принципом релятивизма каждый пользователь (приложение) формирует свой поток данных, а значит, у него будут свои параметры качества связи. При этом совместное использование абонентами какого-либо ресурса сети приведет к тому, что параметры качества для отдельного пользователя будут зависеть от трафика остальных пользователей. Таким образом, технология NGN оказывается высокодинамичной и сильно взаимокоррелированной по отношению к пользователям отдельного сегмента или подсистемы. По этой причине любая модернизация сети NGN может носить непредсказуемый и лавинообразный характер. Ниже будет показано, что поведение систем NGN оказывается настолько непредсказуемым, что может описываться только методами математической теории хаоса.

Приступая к столь важному и новому предмету исследования, каким являются сети следующего поколения (New Generation Networks, NGN), целесообразно рассмотреть, что же понимается под этим понятием. Традиция технических исследований предлагает сделать вначале отступление в область терминологии. По мнению одного из системных специалистов, понятие сетей нового поколения — это самое неконкретное понятие в истории сетей связи. Оно совершенно не указывает на какие-либо технологические принципы, а просто акцентирует внимание на неком «новом поколении», что само собой подразумевает фатальную неизбежность NGN. Действительно, по этой логике вскоре на смену сегодняшним сетям придет новое поколение со своими техническими решениями, оборудованием и т.п. вне зависимости от направления научно-технического прогресса. Но такое понимание NGN лишает это понятие какого бы то ни было технического содержания, заменяя его декларацией «Завтра все будет по-другому!». Таким образом, понятие NGN является крайне размытым и с самого начала лишенным технического смысла. Каждый специалист насыщает термин NGN субъективным содержанием. Например, специалисты в области коммутации понимают под NGN новые принципы коммутации, а поскольку они выпускают множество стандартов и руководящих материалов, то их понимание NGN перекочевало и на страницы литературы. Специалисты в области первичных сетей понимают под NGN переход к новым технологиям транспортных сетей типа MPLS, OSPF, BGP и пр. Специалисты в области сетей доступа говорят о системах широкополосного доступа, хотя им хватает такта не расширять свое локальное понимание до общетехнологических масштабов. Специалисты в области маркетинга под NGN понимают новые услуги (VoIP, IPTV, Triple Play) и тоже по-своему правы. В этой чехарде мыслей, идей и интерпретаций важно сразу «поставить вес точки над ё» и сформулировать, что же понимается в этой книге под сетями следующего поколения. Сети NGN — это технические решения, появившиеся на этапе развития цифровой связи, когда трафик данных оказался важнее речевого трафика, а компьютеры — важнее телефонов. Такое определение NGN также не блещет ни оригинальностью, ни конкретностью, но отражает понимание автором специфики темы исследования. В частности, из этого определения вытекают некоторые свойства NGN как определенного симбиоза технологических решений:

• технологии NGN появляются в результате исторического развития, а именно на определенной стадии информатизации общества, когда трафик данных «побеждает» традиционный речевой трафик;
• с концепцией NGN связан качественный скачок в развитии всей технологии систем связи, обусловленный социальным сдвигом и изменением относительной ценности информации в обществе.
• будучи революционной концепцией, технология NGN пронизывает все уровни современных систем связи, а ее новые возможности повлекут за собой коренные изменения в отношении потребителей услуг связи.

На этих свойствах будет основано все последующее исследование. NGN как технология будет рассматриваться с позиций исторического развития, революционности, технологичности и общего приоритета данных над речью, который и привел к новой научно-технической революции в связи. В книге рассматривается концепция NGN в самом широком понимании, отражающем всю структуру современной связи, включая сети доступа, сети транспорта, технологии коммутации и новые услуги.

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.

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 техно 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.

Р ис. 3.2. Число абонентов сети доступа NGN в Норвегии Вполне естественно, что если появл

яется 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. Следует отметить, что действия «пожарных команд» в целом обеспечивают развитие сетей доступа NGN, адекватное росту потребностей пользователей. В качестве примера на рис. 3.2 представлена динамика роста числа пользователей широкополосного доступа в Норвегии [17], которая отражает состояние развития сетей доступа развитых стран Европы. Как видно из рисунка, число пользователей растет экспоненциально. Существуют два подхода к исследованию сетей доступа NGN: со стороны пользователя и со стороны транспортной сети. Подход со стороны пользователя позволяет оценить технические принципы ее работы, так как рассматривает, каким образом обеспечивается широкополосное подключение. Подход со стороны транспортной сети позволяет судить об эффективности и конкурентоспособности технологии, т.е. является стратегическим и маркетинговым.

Еще одна технология широкополосного доступа, требующая, как правило, нового строительства, городские сети Ethernet, или MAN. Идея использовать технологию Ethernet в качестве одной из возможных технологий широкополосного доступа связана с тем фактом, что она фактически победила другие конкурентные решения по развертыванию локальных сетей (LAN). Современные оценки показывают, что более 90 % всего трафика NGN в настоящее время является трафиком Ethernet. Как следствие, при подключении индивидуальных пользователей к сети NGN (технологии HPNA, VDSL, ADSL и пр.) самым распространенным интерфейсом также является Ethernet. Поэтому идея расширить технологию Ethernet до пределов города и даже области оказывается очень заманчивой. Тем более эта идея оказывается простой в реализации, поскольку современные транспортные сети эффективно принимают трафик Ethernet и позволяют создавать виртуальные «коридоры» любой пропускной способности. Применение Ethernet в качестве технологии доступа в настоящее время связано с развертыванием локальных сетей в жилом секторе. В большинстве случаев вес начиналось стихийно, с одного дома. Ставилась цель подключения инициативной группы пользователей к городской сети. Затем несколько домов объединяли в единую сеть, и формировалась сеть доступа. В результате многие домашние сети стали коммерческими предприятиями с довольно существенным оборотом, а сама бизнес-модель развития домашних сетей стала примером того, как можно «вырастить бизнес на NGN» с минимальными инвестициями. Такая модель противоречит традиционной для связи инвестиционной модели, но демократичность NGN допускает и такой метод ведения бизнеса. Часто домашние сети Ethernet строятся на основе технологии кластерных сетей, которая рассматривалась в разд. 1.4.3 как пример сдвига парадигмы современных сетей. Более того, сети доступа Ethernet часто рассматриваются в качестве полигона для развития новых технологий. Детальное описание технологии сетей доступа Ethernet можно найти на сайте www.nag.ru [17]. Этот сайт отражает атмосферу движения домашних сетей и давно стал одним из признанных форумов инженерного сообщества, работающего в области технологии Ethernet. Для развертывания кабельной сети Ethernet необходимы витые пары категории от САТ3 до САТ6е. В современной инфраструктуре городов и зданий такие кабели отсутствуют, так что их нужно прокладывать заново. Всего в технологии Ethernet (в соответствии со стандартами структурированных кабельных сетей) имеют место три кабельных системы:

• магистральная для соединения распределителей между зданиями;
• магистральная (вертикальная) для соединения поэтажных распределителей с распределителем всего здания;
• горизонтальная кабельная система — кабели от розетки пользователя до этажного распределителя.

Для данной технологии доступа горизонтальная кабельная система в полном виде не имеет смысла, так как на одном этаже редко бывает более 2-3 пользователей. Можно считать, что роль горизонтальной кабельной системы выполняет сеть подъезда. Из-за малого общего числа пользователей в доме (обычно менее 20-30) также нет необходимости выделять каждый подъезд в отдельную подсистему со своим активным (или пассивным) оборудованием. Поэтому кабельную систему домашнего Ethernet можно разделить на две составных части:

• абонентская система здания, которая служит для подключения конечных пользователей к активному или пассивному оборудованию оператора внутри одного дома;
• магистральная кабельная система, которая служит для объединения активного оборудования абонентских систем здания в единую инфраструктуру и их соединения с другими сетями, в том числе с Интернетом.

Магистральная кабельная система включает в себя соединения между зданиями, активное оборудование связи, а также устройства сопряжения с городскими, междугородными и национальными транспортными сетями. В [17] показаны основные варианты топологии магистральных сетей Ethernet и специфика их реализации. Вначале сеть обычно имеет древовидную топологию. По мере развития сети топология перестраивается, переходя к стандартным конфигурациям типа «кольцо», «звезда» или их комбинациям. В сетях Ethernet на магистральном участке могут пользоваться не только витые пары, но и оптические кабели, включая активные системы передачи, или сети PON. Абонентская кабельная система представляет собой кабельную разводку внутри дома и служит для подключения конечных пользователей с активному или пасс

ивному оборудованию сети. Требования к кабельной системе могут варьироваться в широких пределах. В случае, когда пользователям предоставляется скорость 10 Мбит/с, в такой абонентской сети достаточно использовать витую пару категории 3. По обычно абонентская кабельная система строится на основе КС с использованием витой пары САТ5, которая позволяет предоставлять пользователям интерфейс Ethernet 10/100baseT. Топология абонентской кабельной сети должна учитывать архитектурные особенности здания, пропускную способность шахт слаботочной водки, вводов, возможность крепления кабелей и прочие факторы. На практике развертывания кабельных систем внутри здания используются самые различные схемы разводки: от хаотического расположения оборудования до структурирования системы по подъездам.

Название	Тип интерфейса	H/F	Кодирование	Линейный код	MFS	Размер сети
	Fast Ethernet IEEE 802.3u (классы 21-29) MII
100BASE -FX	Двойной 50/125 мкм SMF	F	4В/5В	NRZI	64	40 км
100BASE -FX	Двойной 62.5/125 мкм MMF	F	4В/5В	NRZI	04	2 км
100BASE -TX	Двойная пара кабеля STP	F	4В/5В	MLT3	64	200 м
100BASE-TX	Двойной U TP 5 (или лучше)	H/F	4В/5В	MLT3	64	<100 м
100BASE-T4	Четыре пары UTP 3 (или лучше)	Н	8В/6Т	MLT3	64	<100 м
100BASE-T2	Двойной UTP 3 (или лучше)	H/F	РАМ5х5	РАМ5	64	<100 м
	Ethernet IEEE 802.3a-t (классы 1-20) AUI
10BASE-FB	Двойной 62.5 /125 мкм MMF с синхронным хабом	Н	4В/5В	Manchester	64	<2000 м
10BASE-FP	Двойной оптический 62.5/125 мкм MMF пассивный хаб	Н	4В/5В	Manchester	64	<1000 м
10BASE-FL	Двойной оптический 62.5/125 мкм MMF асинхронный хаб	F	4В/5В	Manchester	64	2000 м
10BASE-T	Двойная витая пара UTP 3 (или лучше)	H/F	4В/5В	Manchester	64	<100 м
10Broad36	Один 75 Ом коаксиальный (CATV)	Н	4В/5В	Manchester	64	<3600 м
10BASE-2	Один 50 Ом тонкий коаксиальный кабель	Н	4В/5В	Manchester	64	<185 м
10BASE-5	Один 50 Ом тонкий коаксиальный кабель	Н	4В/5В	Manchester	64	<500 м
* H / F : полудуплексный (Н) и полнодуплексный ( F ) режим передачи;	MFS	— мини-
мальный размер кадра в байтах; К/А — не применяется.

О бъединение абонентских сетей и магистральной сети доступа Ethernet выполняется просто, поскольку в основе всей сети доступа используется единый формат данных на основе кадров Ethernet и единая технология Ethernet, для которой имеет место высокий уровень масштабирования: от скорости 10 Мбит/с до 10 Гбит/с и разные интерфейсы взаимодействия (табл. 3.2). Как было сказано выше, сопряжение сети доступа Ethernet с любыми транспортными сетями NGN также не представляет сложности, поскольку оборудование транспортных сетей обеспечивает интерфейсы Ethernet разного уровня иерархии.

К ак и любая технология доступа, Ethernet имеет свои плюсы и минусы. Основным преимуществом технологии Ethernet является ее масштабируемости а также новизна бизнес-модели создания домашних сетей Ethernet- Традиционные операторы связи использовали инвестиционные модели и ориентировались на технологии PON (повое строительство) и DSL (модернизация сетей) и тем самым образовали движение за сети доступа NGN «сверху», со стороны транспортных сетей. Молодые и небольшие операторы домашних сетей Ethernet, используя модель «выращивания бизнеса», двигались «снизу», со сторо

Приблизительно та же самая идеология равноранговых сетей используется в настоящее время операторами NGN в так называемых кластерных сетях. Представим себе сеть, устроенную по принципу «междусобойчика», т.е. сеть, объединяющие компьютеры, работающие по принципу peer-to-peer. Такой режим связи можно реализовать в домовых сетях современных городов. Небольшие компании развертывают в жилом секторе локальные сети, например, в домах или подъездах. Все локальные сети объединяются в единый кластер (рис. 1.10). Абонентам кластера предоставляется возможность обмениваться данными и файлами бесплатно, тогда как доступ в Интернет представляется за плату.

Т еперь представим, что предлагаемая кластерная сеть «растягивается» до размеров района или даже города. В таком случае область «междусобойчика» объективно должна вырасти. А это, в свою очередь, приводит к интересным последствиям для развития услуг в сети. Чем больше абонентов находится в сети, тем больше насыщенность услуг и больше информации находится в самой сети. Например, если официально в настоящее время запрещено выкладывать в Интернете бесплатные библиотеки МРЗ-музыки, то никто не может запретить этого в рамках кластерных сетей. Ни один закон не может запретить людям в частном порядке обмениваться своими информационными ресурсами. Теперь представим, что по взаимной договоренности абоненты кластерной сети выкладывают интересные ресурсы, материалы, файлы в общий доступ или безвозмездно жертвуют «междусобойчику» часть своего свободного дискового пространства. Тогда все ресурсы будут обобществлены. Объединенная на добровольных принципах, работающая по принципу резервирования информации кластерная сеть становится информационным ресурсом, который не могут позволить себе даже крупные государственные учреждения и военные ведомства. В России, где технология кластерных сетей только начинает развиваться, уже существуют сети с емкостью информационных ресурсов свободного доступа в десятки и сотни терабайт. МРЗ-файлы, программное обеспечение, электронные библиотеки, самые последние видеофильмы все это становится доступным для любого нового абонента. В результате наблюдается цепная реакция. Чем больше ресурс кластерной сети, тем с большей охотой к ней подключаются новые абоненты. А чем больше абонентов сети, тем значительнее ресурс сети. Таким образром, мы получаем необычное явление в современном мире. Сама собой, без специального финансирования, вырастает система с высочайшей суммарной производительностью и огромными коммерческими ресурсами. Представим, что какая-то компания создает новый сетевой программный продукт, например сетевую игру, одна из статей затрат на ее разработку включает тестирование. На помощь приходят кластерные сети. Компания-разработчик заключает контракт на тестирование с оператором кластерной сети и выкладывает новый продукт для бесплатного пользования в область «междусобойчика». Количество абонентов сети, объем информационных ресурсов, производительность кластерной сети дают возможность провести испытания нового продукта в полном объеме. При этом испытания выполняются в условиях, максимально близких к условиям Интернета. Такой проект выгоден всем: разработчик экономит на затратах на тестирование продукта, оператор получает дополнительные средства буквально «из виртуального пространства». В настоящее время домовые сети в большинстве городов имеют ограниченную область охвата, обычно в пределах одного района. Но есть уже и проекты среднего и большого масштаба. С учетом высокой популярности кластерных сетей есть все основания предположить, что уже через несколько лет такие сети смогут бросить вызов сетям городского и даже национального масштаба. В таком случае мы можем ожидать в будущем радикального изменения принципов функционирования абонентских информационных сетей. Вместе с тем технология кластерных сетей подрывает основы регулирования в области авторского права. Для пользователей таких сетей «Copyright» означает «скопировано правильно». Действительно, юридически довольно сложно обвинить в «пиратстве» человека, который не продает авторизованный продукт, а бесплатно раздает его своим соседям. Выше мы уже видели, как сложно реализовать контроль над информационным содержанием кластерной сети. И вновь мы видим революционный смысл технологии NGN, которая преобразует мир вокруг пас.

Рассмотрение внутреннего строения транспортной сети NGN начнем с исследования вопроса о едином транспорте данных. Идея транспортной сети как элемента NGN, обеспечивающего передачу данных любого формата, неизбежно требует унификации данных. Разнородные данные от разных сетей доступа целесообразно сначала преобразовать в единый формат, а затем передавать их средствами транспортной сети. Идея унификации формата данных оказывается близкой к идее унификации каналов первичной сети, которая в свое время позволила создать каркас для традиционных сетей связи. Требование совместимости различных вторичных сетей друг с другом потребовано стандартизации сети с коммутацией каналов. Появился единый банк каналов и сформировалась концепция первичной сети. Точно так же требование совместимости различных сетей доступа при их работе через транспортную сеть приводит к необходимости стандартизации формата пакетных данных, что и составляет одну из основ этих сетей. С начала 90-х годов началось противостояние двух технологий транспортной сети — ATM и IP. Сейчас это противостояние стало достоянием истории, но в свое время вокруг него кипели страсти. Цена вопроса была высока — мировая индустрия делала выбор стандарта унификации пакетного трафика. Два совершенно разных стандарта и стратегии единого транспорта боролись за право на жизнь. Технология ATM была предложена как плановое развитие больших сетей. Б качестве принципа маршрутизации в технологии ATM использовался принцип виртуальных каналов, отработанный на сетях Х.25 и Frame Relay. Пакетные данные преобразовывались в ячейки фиксированного размера. Были разработаны стандарты коммутации ячеек, политики в области обеспечения качества, предоставления различных услуг и пр. Стратегия развития ATM предусматривала направление развития «сверху». Предполагалось провести модернизацию сетей, а затем постепенно доводить технологию ATM до оконечного пользователя. Альтернативным подходом явилась идея транспорта на основе дейтаграмм IP. Здесь была предложена идея использовать в качестве единого стандарта дейтаграммы переменной длины со множеством заголовков. Принцип маршрутизации трафика ориентировался на индивидуальную передачу дейтаграмм. При этом развитие технологии IP шло по стратегии «снизу», так как эта технология к началу противостояние фактически победила в сегменте оконечного оборудования, локальных и офисных сетей. Соответственно развитие технологии шло от оконечных устройств к транспортном сети. Нет смысла исследовать причины, по которым в результате противостояния победила технология IP. Исследователи часто приводят объективные недостатки ATM (сложная процедура обслуживания трафика. высокая стоимость оборудования, отсутствие гибкости и пр.) и субъективные причины поражения этой технологии (заговор компаний во главе с Cisco, отсутствие гибкой маркетинговой политики у больших операторов и т.д.). Сейчас не столь важно понимание причин победы технологии IP, сколько само признание этого факта. В конце концов, в мире могла победить только одна технология единого транспорта, только так можно построить каркас единой пакетной сети. То, что такой технологией стала IP, — это всего лишь страница современной технической истории. В настоящее время никто не сомневается в окончательной победе IP в качестве стандарта единого транспорта пакетного трафика. Эта победа была подтверждена двумя основными сторонниками технологии ATM — компаниями Alcatel и Nortel, когда несколько лет назад они официально объявили о прекращении производства компонентов магистральных сетей ATM. Таким образом, если мы говорим о современной концепции единого транспорта пакетных сетей, то однозначно имеем в виду технологию IP и ее окружение. Однако если рассмотреть технологию IP, нельзя не учитывать некоторые исторические особенности ее происхождения, которые не могли не сказаться на ее развитии. Часто эксперты в области современных систем связи говорят о «родовой травме» технологии IP и утверждают, что технология IP произошла из среды студенческих локальных сетей и логично «унаследовала определенный уровень разгильдяйства и волюнтаризма», который присущ студенческому сообществу*. В результате некоторые особенности IP как технологии единого транспорта выглядят на первый взгляд как существенные недостатки. Например, в этой технологии не существует механизмов гарантированной передачи данных между двумя точками сети. Политика качества (QoS), которая входила в сос

тав технологии ATM, позволяла гарантировать определенный уровень потерь пакетов, задержки и т.д. для разных категорий трафика. Ничего подобного в технологии IP нет, и в процессе разработки технологий на базе IP пришлось создавать новые и новые технические решения, чтобы «снизу» довести уровень качества в сети IP до уровня, который технология ATM предлагала как само собой разумеющееся. Сложность и разнообразие решений в области технологии IP часто рассматриваются не как достоинство, а как недостаток, связанный с необходимостью приспособить изначально порочную технологию к реальности не использования в транспортной сети NGN. Существует много других сомнений в эффективности IP как транспортной технологии. Иногда даже говорят о деструктивном заговоре нескольких производителей оборудования во главе с Cisco. Якобы эти компании путем удачного маркетинга и политических интриг добились удушения конкурирующей технологии ATM, а сами предложили некорректное решение. Оставив в стороне домыслы об ошибке истории и идею «масонского заговора», попробуем честно взглянуть на развитие технологии IP и выяснить, имеется ли обозначенная проблема «родовой травмы». Действительно, технология IP и ее технологическое окружение возникли из студенческих сетей, в которых присутствовал определенный дух свободы и вседозволенности. Алгоритмы маршрутизации IP, схемы обмена данными, системы сигнализации и т.д. отрабатывались на прототипах студенческих сетей стоимостью в сотни и тысячи долларов. Но этот факт как раз и позволил быстро разработать основы технологии и адаптировать ее к любым особенностям использования в качестве единого транспорта передачи данных. Дух свободы и творчества в области принципов построения сетей передачи данных на основе IP заразил многие университеты в 70-90-е годы. Тот факт, что для отработки даже самых сложных моделей работы сети оказалось достаточно использовать несколько студенческих компьютеров, объединенных в локальную сеть, и при этом решать стратегические вопросы функционирования сетей, оказался настолько привлекательным, что он привел к резкому росту интереса к технологии IP со стороны научного сообщества. В результате количество талантливых специалистов, которые работали над технологией IP, оказалось па порядки больше, чем количество разработчиков технологии ATM, развиваемой кулуарно в лабораториях крупных компаний-производителей. Как следствие, уровень проработанности концепции IP оказался выше, а решения на основе IP обладали самой высокой гибкостью, что особенно важно в условиях формирования и бурного развития концепции NGN. Следует отметить, что дух демократичности, который пронизывает всю концепцию NGN снизу доверху, как нельзя лучше соответствует концепции технологии IP. Разные научные школы, лаборатории, университеты, внесшие вклад в развитие современной технологии IР, разрабатывали порой самые противоречивые концепции маршрутизации, сигнализации, коммутации и пр. И весь этот опыт вошел в технологию, сформировав уникальный демократичный мир технологии IP. Как было показано в главе 2, именно демократичность отличает современные сети NGN. Возможно, что победа технологии IP над ATM была обусловлена еще и тем, что технология IP с ее противоречиями, альтернативными решениями и пр. эффективно вписалась в модель сетей NGN и стала действительно основой современных пакетных сетей. Поэтому нельзя осудить одно из мнений о том, что современные сети NGN — это сети па основе технологии IP. Такое суждение имеет право на жизнь не только как отражение демократичности концепций NGN, но и как отражение уникальной роли IP как единого технологического и концептуального каркаса современных сетей нового поколения. Поэтому суждения о «родовой травме» едва ли являются конструктивными на современном этапе развития технологии транспортных сетей. Они могли иметь место на этапе противостояния ATM и IP. Сейчас связная отрасль находится на другом этапе. Технология IP вошла в стандарты NGN в качестве единого формата унифицированных данных и вошла настолько глубоко, что стала равнозначна самой технологии NGN. Можно сказать, что вызов со стороны NGN был принят разработчиками IP, и именно эта технология оказалась максимально удобной в качестве каркаса современных сетей. На этом основании она победила и продолжает развиваться всем связным сообществом.

От различных вариантов технологии равноранговых сетей перейдем к явлениям, связанным с другим особенностями NGN - демократичностью и поливариантностью. В частности, рассмотрим, какие возможности для голосовой связи имеет абонент NGN, подключенный через систему доступа ADSL2+. Как показано на рис. 1.11, любой пользователь ADSL2+ имеет следующие возможности для организации телефонной связи:

• т ехнология ADSL оставляет возможность абоненту пользоваться услугами традиционной телефонии по прямому телефонному каналу через сплиттер (POTS);

• технология ADSL2+ по сравнению с технологией ADSL обеспечивает создание канала передачи речи поверх цифрового потока DSL — CVoDSL, который позволяет существенно экономить полосу передачи;
• в стандарте ADSL присутствует уровень ATM, поэтому пользователь может использовать технологию передачи речи поверх ATM VoATM, используя для этой цели уровень адаптации AAL2;
• системы ADSL ориентированы на предоставление услуг на основе IP на верхнем уровне, поэтому абонент ADSL2+ имеет все возможности использовать для передачи речевой информации технологию VoIP;
• наконец, он может пользоваться Интернет-телефонией, в частности Skype.

Таким образом, абонент имеет пять различных способов телефонной связи на одном и том же абонентском подключении ADSL2+. Все эти технологии используют разные методы преобразования речевого сигнала в цифровой поток (в случае использования канала традиционной телефонии сигнал вообще не оцифровывается) и обеспечивают разную эффективность использования полосы абонентского канала. Но для нас важно, что все пять вариантов подключения одинаково доступны абоненту. Он имеет право выбрать любой из них или использовать несколько одновременно. Например, в квартире могут соседствовать традиционный телефон, телефон CVoDSL, терминал VoIP и телефонная трубка Skype. Такое богатство выбора на каждом широкополосном абонентском подключении приводит, помимо общих преимуществ оптимизации тарифных платежей, к некоторым интересным последствиям. Абонент может выбирать оператора, обеспечивающего ему телефонную связь. Как правило, оператор, обеспечивающий подключение абонента к ADSL, является одновременно оператором традиционной телефонии. Но никто не запрещает абоненту использовать VoIP, купив соответствующую карточку и терминал. A Skype доступен вообще всем абонентам Интернета. За счет этого наиболее активные (как правило, наиболее искушенные в возможностях современного технологического мира) абоненты могут эффективно экономить на разговорах и при этом не нарушать никакие законы. Возможность регулировать техническую политику приводит к тому, что абонент в случае возникновения неблагоприятных условий может уйти к другому оператору. И если раньше операторы могли независимо формировать тарифные планы, то в случае NGN все становится намного сложнее. Если тарифы на традиционную телефонную связь увеличиваются, то абоненты могут уйти вместе со своим трафиком в СVoDSL, VoIP или Skype. В результате меняется прибыль компании. Факторы гибкости и децентрализации проявляются не только в поведении пользователей сети, но и в работе операторов. Например, в последнее время стремление Мининформсвязи РФ регулировать работу сегментов NGN, приняв закон о лицензировании услуг VoIP (1999 г.), привело к тому, что большая часть операторов домовых сетей отказалась от этой услуги, а абоненты ушли в Skype. Этот пример демонстрирует, что поливариантность технологических решений NGN допускает разные варианты поведения операторов, что позволяет компенсировать любые внешние воздействия, в том числе юридического и административного характера. С одной стороны, это является несомненным преимуществом сетей NGN, но с другой стороны, видно, что процедуры нормирования, лицензирования и вообще законодательного управления сегментами NGN должны основываться на совершенно новых принципах.

Развитие технологии оптических кабельных систем и постепенное вытеснение традиционных металлических кабелей оптическими привело к появлению концепции оптических широкополосных сетей доступа. В настоящее время концепция оптических абонентских сетей, получившая название FTTx (Fiber Transport То..., т.е. оптическая транспортная сеть до...), широко применяется для построения сетей, в том числе NGN. Под FTTx понимают семейство технологий различной структуры (рис. 3.13):

• FTTB (Fiber То The Building) — оптическая система передачи до дома;
• FTTC (Fiber То The Curb) — оптическая система передачи до распределительной коробки;
• FTTCab (Fiber То The Cabinet) — оптическая система передачи до распределительного шкафа;
• FTTP (Fiber То The Premises) — оптическая система передачи до сегмента сети:
• FTTO (Fiber То The Office) — оптическая система передачи до офиса: FTTH (Fiber То The Home) - оптическая система передачи до квартиры;
• FTTU (Fiber То The User) — оптическая система передачи до конечного пользователя.

Как показано на рис. 3.13, в основе любой оптической сети доступа лежит взаимодействие элементов сетевого OLT (Optical Line Terminal) и терминального ONT (Optical Network Terminal) оптических окончании. В зависимости от размещения ONT на участках абонентской линии доступа различаются и технологии FTTx. Современные оптические кабельные системы обеспечивает практически неограниченную полосу передачи. Применение на оптических кабелях принципов спектрального мультиплексирования WDM позволяет передавать па одном кабеле до нескольких террабит в секунду. Вместе с тем стоимость ONT пока слитком велика, чтобы размещать такие устройства в каждой квартире. По этим причинам технология FTTx стала одной из ведущих внеофисных технологий доступа. Оптическая система передачи дает возможность удовлетворить любое количество

Р ис. 3.13. Варианты реализации концепции FTTx пользователей широкополосного доступа вне зависимости от того, какие новые концепции и какие новые требования к скорости передачи предъявляются изменчивой модой NGN. Поэтому операторы вполне резонно выбирают технологию FTTx в том случае, когда речь идет о новом строительстве. Легче проложить оптический кабель до здания и не иметь проблем в будущем, чем использовать для той же задачи обычную витую пару с непонятными перспективами. При этом технологии FTTx часто объединяют с современными технологиями внутриофисных сетей доступа — HPNA и VDSL. Концепция FTTx определила стратегию использования оптического кабеля в абонентской кабельной сети. Дальнейшее ее развитие шло в направлении проработки конкретных конфигураций и решений вопроса, каким образом можно использовать оптические системы передачи для широкополосного доступа в абонентских кабельных сетях. Здесь могут использоваться различные варианты (рис. 3.14), вместе с тем активные методы передачи данных, в основном ориентированные на транспортные сети, очень скоро показали низкую эффективность использования ресурса кабельной сети. Такие факторы, как асимметрия передачи дан-ных, необходимость максимального упрощения конфигурации ONT и пр., в традиционных волоконно-оптических системах передачи не учитывались. В результате появились специальные решения «оптической последней мили» для развертывания сетей доступа. Топология «кольцо» (рис. 3.14,а) основана на микроSDH. по числу волокон это идеальное решение, имеется встроенное резервирование, однако наращивать сети довольно сложно. Для топологии «точка-точка» рис. 3.14,б) подходит любая сетевая топология, работа в сети упроща

ется, однако требуется много волокон и оптических передатчиков. Топология «дерево» с активными узлами (рис. 3.14,в) основана на протоколе Ethernet 10/100/1000, но требует установки активного оборудования на промежуточных узлах. Топология «дерево» с пассивным оптическим разветвителем, или так называемые пассивные оптические сети (PON), представленные па рис. 3.14,г, имеют оптимальное по сравнению с другими топологиями число волокон и оптических передатчиков и может считаться наиболее эффективной технологией оптических сетей широкополосного доступа. Развитие технологии PON привело к появлению целого семейства различных технологий: АРON, BPON, ЕРON и GPON. Не исключено, что этот перечень будет расширен в будущем. Технологии PON отличаются, главным образом, скоростью передачи, количеством абонентских узлов па одно окончание OLT, а также интерфейс

ами сопряжения с оборудованием пользователя. Первые технологии PON (АРON и BPON) были ориентированы на технологию ATM и скорость передачи иерархий SDH, последние разработки (ЕРON) ориентируются уже на технологию Ethernet и скорость передачи 1 Гбит/с. Детальное описание технологий PON можно найти в [15, 16]. В табл. 3.1 приведен краткий сравнительный анализ этого семейства технологий доступа. Таким образом, традиционные оптические системы передачи и новые технологии па основе PON, создающие совместно концепцию «оптической последней мили» FTTx, играют важную роль в современном и бу-

д ущем развитии сетей доступа NGN. Доля оптических систем передачи постепенно растет, и только фактор времени мешает технологиям FTTx окончательно вытеснить решения DSL с рынка. Если бы операторы задались целью полностью переделать всю абонентскую кабельную сеть, технология FTTx стала бы доминирующей. Нельзя не вспомнить, что на создание современной абонентской кабельной сети на основе телефонных кабелей операторам потребовалось около ста лет. Сколько времени мет переход в абонентской сети с традиционных кабелей на оптические технологии — вопрос более к истории, чем к технологии. Поэтому на данный момент технологии FTTx являются самыми перспективными, но вторыми по значимости в концепции доступа NGN.

Волновая теория эволюционного развития технологий, как показано на рис. 2.20 и 2.21, предусматривает смену одной технологии другой в течение довольно продолжительного времени, сравнимого с технологическим циклом, рассмотренным на рис. 2.19. Можно было бы ожидать, что вследствие перманентной новизны NGN смена одной технологии другой просто будет более быстрой. Но как мы показали выше, такая смена противоречит принципу демократичности NGN. Действительно, если одна технология NGN придет на смену другой, то они больше не равновероятны. В зависимости от капризов моды экономические и социальные показатели технологии могут меняться совершенно непредсказуемо, но стратегически технологии должны быть равноправны, иначе демократичность окажется недостижимой. В результате мы приходим к выводу, что в историческом смысле все технологии NGN должны сосуществовать друг с другом в одной и той же точке эволюционной кривой рис. 2.20. Выше мы наблюдали, что это действительно так. Достигнув границы между этапами I и II, технологии NGN не развиваются дальше, как это свойственно традиционным технологиям, а начинают колебания вокруг этой границы. Раньше мы только могли констатировать это явление как особенность технологий NGN. Теперь эта особенность получает свое обоснование в качестве следствия принципа демократичности. Поскольку рождение технологий NGN обусловлено разными историческими причинами и происходит в разное время, то получается интересная динамическая картина (рис. 2.23). Вне зависимости от того, когда

н екая технология NGN. например № 1, выходит из лаборатории на мировой рынок, она проходит стадии вплоть до внедрения согласно рис. 2.19. Это соответствует границе между этапами I и II на рис. 2.21. Здесь развитие технологии NGN приостанавливается, и она начинает совершать колебания вокруг точки бифуркации. Другие технологии, например № 2 и № 3, возникшие исторически позже первой, пройдя все стадии развития, попадают в тот же «водоворот». Здесь они встречают технологию № 1, так что все три технологии оказываются на рынке, находясь на одном этапе развития. Сейчас на рынке ожидается появление новейших технологий, которые еще не доведены до внедрения (например, систем оптической и берстной коммутации [2]), и можно предсказать, что рано или поздно они окажутся в общем водовороте в точке бифуркации. Согласно такой модели, все технологии оказываются равноправными в плане развития вне зависимости от времени их появления на рынке. Более ранние технологии как бы «поджидают» новые технологии в области единого конкурентного поля. Предлагаемая модель технологического развития удивляет своей абсурдностью, поскольку разные по времени возникновения технологии оказываются равноценными. Но это можно объяснить, если учесть характер колебаний технологии около границы этапов, связанный с тем, что технология постоянно дорабатывается. В таком случае то, что технология возникла достаточно давно, не означает, что она морально устарела. Например, исторически технология ADSL появилась раньше технологии пассивных оптических сетей (PON). Но ее дополнение — технология ADSL2+ — появилась уже после того, как PON оказалась на границе этапов. В свою очередь новые разработки в области схемотехники и дизайна ведутся разработчиками и в области технологии PON, и в области оборудования ADSL2+. В результате сейчас сложно сказать. какая из технологий более современна. Обладая свойством перманентной новизны, технология NGN устраняет влияние фактора времени из эволюционного процесса. Технологии оказываются равноценными, как это и следует из принципа демократизма. Они сосуществуют друг с другом, взаимно конкурируют, постоянно модифицируются в соответствии с новыми дизайнерскими идеями, достижениями схематехники и новыми концепциями разработки программного обеспечения. При этом, совершая колебательные движения вокруг точек бифуркации, технологии NGN постоянно изменяют свою социальную оценку в широких пределах: от эйфории до крайнего скепсиса. Приведенная модель подтверждает революционность доктрины NGN как технологического явления. Парадоксальность этой модели тем более очевидна, что из ее анализа нельзя понять, каким же образом вообще возможна смена технологий в мире NGN. Отсутствие фактора времени не позволяет говорить о том, что технология может морально устаревать. Но это действительно так. коль скоро мы говорим о перманентной новизне и такой же перманентной доработке технологии. Впрочем, технология мо

Высокий уровень либерализации отрасли телекоммуникаций в мире привел к появлению па этапе NGN нового принципа демократичности технологий, до сих пор не имевшего места в системах связи. Этот принцип не является следствием общих свойств NGN или преемственности идей, а определяется спецификой современного развития технологии и рынка телекоммуникаций. До последнего времени телекоммуникации с точки зрения методологии построения представляли собой жестко иерархическую структуру. Построение традиционной системы связи строилось в соответствии с иерархическими принципами (например, жесткое подчинение вторичных сетей первичной сети, радиально-узловой принцип построения ТфОП и пр.). Административное строение отрасли также соответствовало иерархической модели и командно-административному управлению (кстати, это не влияние советского строя, на Западе системы связи строились аналогично). С точки зрения смены одних решений другими, процессов реконструкции сетей и пр. ситуация также обстояла аналогично (почти военная организация труда). NGN как новая доктрина сетей привнесла довольно интересный методологический принцип. С появлением новых решений начинается «эра демократизации» в телекоммуникациях. Скорость смены решений такова, что практически невозможно указать, какое из них современнее и технологичнее. Разные решения одной и той же стратегической задачи развития операторов связи сосуществуют в одном технологическом поле. Например, оператор, который в 2001 г. выбрал для построения мульти-сервисной сети технологию ATM, принял по-своему правильное решение, как и оператор, который начал использовать ATM в 2005 г. Выбор другим оператором технологии IP/MPLS также оправдан, хотя над стыковкой транспортных сетей этих двух операторов придется много работать. Попытки некоторых аналитиков составить «эволюционный ряд» технологий мультисервисных сетей, а сейчас и NGN, представляются бессмысленными, поскольку здесь нет никакой эволюции, есть только бурное развитие в рамках одних и тех же проблем с различными нюансами. Идеологи мультисервисных сетей часто говорят о широкой поливариантности технических решений. Все обзоры (если они, конечно, не маркетингово-ориентированные) сводятся к перечислению решений с ремарками «можно так... а можно и вот так...». Демократичность NGN проявляется на всех уровнях и во всех решениях. Например, выше в разд. 1.4.5 мы говорили о поливариантной организации телефонной связи абонента NGN. Выло показано, что пользователь может использовать для решения поставленной задачи разные технологии — традиционную телефонию, VoDSL, VoATM, VoIP, Skype и пр. Все они в равной степени доступны абоненту и составляют единое технологическое поле решений. Предпочтение той или иной технологии, методу, принципу построения определяется не только техническими, но экономическими, политическими, историческими причинами. Наблюдаются случаи радикального изменения ориентации всей технологической среды, непредсказуемые, внезапные. Например, долгое время в качестве транспортной технологии NGN серьезно рассматривалась только ATM. Но изменилась экономическая конъюнктура и вот в качестве стратегического единого транспорта признана технология IP, до того рассматриваемая как атрибут только локальных сетей. Наличие принципа демократичности NGN приводит к очень интересным выводам:

• ни одна технология NGN до тех пор, пока выпускается оборудование, не может быть признана устаревшей, малоэффективной и пр.;
• любые решения, сколь бы экзотическими они не казались (например, широкополосные спутниковые системы класса VSAT или Wi-Fi-системы передачи для квартир и офисов), имеют право на, существование и могут найти своего заказчика;
• конкуренция между технологиями осуществляется рыночными методами. Неэффективные решения уже не находят заказчика и постепенно уходят с рынка (как это было неоднократно с разными технологиями — SNA, Frame Relay и даже ATM).

Таким образом, как следствие принципа демократичности на каждом уровне модели SCTA присутствует целый пласт разнообразных решений, которые взаимно сосуществуют в технологическом поле, конкурируют в рыночном пространстве и взаимодействуют в рамках единой сети NGN. Приведем несколько примеров, иллюстрирующих принцип демократичности на разных уровнях модели SCTA. Пример 2.1. Уровень доступа. Подключение к NGN большого здания. Как было показано в разд. 1.3.1, сети доступа часто строятся «по месту». Основной задачей является организация широкополосно