Сети Нового Поколения

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 ADSL2+ 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 ADSL2+ 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 частности, и

создаются лаборатории входного контроля. Таким образом, достижения современной микроэлектроники существенно сказываются на технологи и NGN и специфике работы и эксплуатации этих сетей.

Ранее было отмечено, что оператор может применять стратегию разделения всей сети доступа на две части: внутриофисную и внеофисную. Рассматривая технологии HPNA и VDSL, мы говорили о сугубо внут-риофисных системах доступа. В этом разделе рассмотрим несколько решений задачи построения внеофисных систем довольно экзотического характера. До последнего времени одной из доминирующих и перспективных технологий в этой области была технология FTTx/PON. Но существует альтернативное решение задачи внеофисной системы доступа, которое базируется на использовании существующей городской инфраструктуры систем передачи. Речь идет о возможном использовании ресурса систем PDH и SDH. Внутриофисная транспортная сеть может быть построена па основе технологии Ethernet (LAN) любого уровня иерархии. Остается соединить внутриофисную LAN с узлом сопряжения с транспортной сетью. Для этой цели могут использоваться новые технологии MAN Ethernet или FTTx/PON, но такие варианты ориентированы на новое строительство. В то же время существует альтернативное решение, если в городе развернута первичная сеть на основе SDH и в этой сети существуют резервные линии. Задача построения внеофисной системы доступа сводится к формированию «виртуального коридора» в виде трафикового капала IP (через шлюз Gigabit Ethernet/NGSDH) с высокой пропускной способности между офисом и узлом транспортной сети (рис. 3.34). Внутри здания локальная сеть может видоизменяться, вместо стандартных скоростей 10/100 Мбит/с можно использовать технологию Gigabit Ethernet без всякой опасности получить «бутылочное горло» в канале между зданиями, так как размер «виртуального коридора» может гибко изменяться. Системы передачи SDH второго поколения, которые часто называются NGSDH [2], вполне могут справиться с такой задачей, поскольку обладают всеми необходимыми характеристиками для эффективного управления параметрами «виртуального коридора». Обобщая результаты исследования [2]. укажем на несколько свойств NGSDH:

• NGSDH обеспечивает формирование «виртуальных коридоров» в режиме «точка-точка»;
• за счет применения виртуальной конкатенации VCAT пропускная способность «виртуального коридора» может быть практически любой, кратной 2 Мбит/с;

• применение процедуры LCAS позволяет в процессе эксплуатации гибко изменять пропускную способность «виртуального коридора» без перерыва связи;

NGSDH обеспечивает на концах «виртуального коридора» интерфейс Ethernet, что позволяет системе внеофисного доступа на основе NGSDH эффективно сопрягаться с любыми современными системами NGN. От такого решения выигрывают все. Операторы доступа без особых хлопот оперативно объединяют несколько своих зданий в единую информационную сеть без нового строительства. Оператор городской телефонной сети, которому принадлежит транспорт SDH, привлекает в свою сеть дополнительный трафик, следовательно, получает дополнительный доход и расширяет сферу применения своей транспортной сети. У обеих сторон есть все перспективы роста, поскольку в современных условиях операторы транспортных сетей SDH могут увеличивать размер «коридора» сколь угодно широко и как угодно гибко. Модификацией такого решения могут служить решения на основе использования ресурсов городской первичной сети Е1. Несколько потоков Е1 объединяются в «виртуальную трубу» за счет применения специализированных инверсных мультиплексоров. В результате получается решение, аналогичное рис. 3.34. Следует отмстить, что указанные решения являются с современной точки зрения на технологию доступа NGN экзотическими, поскольку при этом невозможно подключать отдельных абонентов, что потребова

ло бы провести в квартиру канал SDH или nxEl, что одинаково абсурдно. Тем не менее такое решение оказывается жизнеспособным хотя бы на том основании, что оно дает вторую жизнь широко распространенной технологии SDH. Развернутые системы SDH обошлись операторам достаточно дорого, чтобы просто отказаться от них. Тем лучше, что технология SDH смогла вписаться в какой-то мере в технологическую революцию NGN и тем сохранила актуальность. Ниже в гл. 4 мы еще раз встретимся с технологией NGSDH в контексте ее использования на транспортном уровне. 3.12. Конвергентные сети доступа

Рис. 3.35. Конвергенции в проводных сетях дос

Завершая исследование общих принципов функционирования NGN, остановимся на вопросе о влиянии услуг на развитие новейших систем вязи. Чтобы оценить роль услуг, необходимо выйти за пределы отрасли телекоммуникаций и вспомнить, что NGN как третья революция в связи связана с глобальной идеей «интернетизации» нашей цивилизации. Если связисты интересуются NGN как техническим явлением, то для современных стратегов и философов, а, может быть, и для остального населения более важной является идея Глобального Информационного Общества (ГИО) как новая цель развития западной техногенной цивилизации. Если верить в неизбежность движения к ГИО, то остается попять, же означает участие в ГИО для конкретного пользователя. Стеднестатистический человек как будущий представитель строящегося ГИО может и не интересоваться современными технологиями связи. Вместе с тем он чувствует их присутствие через новые услуги, которые становятся ему доступны. Из этого факта и следует особая роль новых услуг в резолюции связи - - это то поле, где связисты взаимодействуют со остальным населением. Поскольку внедрение NGN может окупиться только через оплату услуг, то номенклатура и качество новых услуг связи является решающими факторами в пользу инвестиций в телекоммуникации. Вслед за декларацией о переходе общества к ГИО философы и стратеги и начали конкретизировать, что же понимается под ГИО. При этом концепция ГИО менялась несколько раз на протяжении последних пяти Вначале под ГИО понималось объединение всех информационных ресурсов и организация беспрепятственного доступа к ним всех (или избранных, поскольку по отношению к компьютерам мир разделен надвое) людей. В таком виде для реализации ГИО было достаточно высокоскоростного Интернета. Затем в сферу ГИО была включена видеоинформация, интерактивные игры и все то, что называется индустрией развлечений. Это привело к изменению концепции услуг, так что появилась новая концепция Triple Play. Сейчас сложно представить, что придет на смену идее соединить полезную информацию и развлечения. Есть предположение, что очень большую роль в следующей концепции ГИО будут играть вопросы идентификации положения человека в пространстве и. следовательно, контроля за миграцией населения. Но объединяет все концепции ГИО то, что они всегда воплощаются через новые услуги. Конкретизируя очередную тактическую задачу перехода цивилизации к ГИО, идеологи в первую очередь формируют новую концепцию услуг, затем эти услуги вторгаются в технологию NGN, формируя новые требования к оборудованию и технологиям. С точки зрения архитектуры NGN протоколы и принципы организации услуг находятся па четвертом уровне модели SCTA. По при этом новая концепция услуг влияет на все уровни модели SCTA, как было показано на рис. 2.9. Так. концепция управления новыми услугами неизбежно требует уточнения принципов работы уровня управления. Поскольку новые услуги могут привести к изменению структуры трафика и принципов его маршрутизации, а также параметров гарантированного качества услуг (QoS) для трафика разной категории, то возникает необходимость пересмотра стандартов уровня транспорта. На уровне доступа влияние новых концепций услуг тем более явно. Например, новые услуги могут выдвинуть требование существенного увеличения полосы пропускания абонентского канала. В таком случае потребуется совершенствование технологии «последней мили» или создание принципиально новых технологий, что в истории NGN уже несколько раз имело место. Более того, можно указать на тот факт, что с исторической точки зрения именно изменение концепций ГИО и введение новых услуг определяло направление развития технологии NGN в целом. Для того чтобы иллюстрировать процесс такого влияния услуг на формирование стандартов и технологий, входящих в семейство NGN. ниже рассмотрим непродолжительную историю NGN.

Приведенные в гл. 1 примеры позволяют почувствовать масштабность перестройки систем связи, вызванной NGN, и соответствующую масштабность проблем, которые ставит проникновение новых технологий в традиционные сети связи. Теперь от констатации факта, что NGN как явление существует и подразумевает коренную перестройку всех принципов архитектуры систем связи, перейдем к более глубокому исследованию NGN как технического явления. Для этого будем следовать плану, представленному на рис. 2.1.

П оставим цель найти универсальные свойства систем NGN, которые могли бы считаться характерными признаками сетей нового поколения. Описав их, разработаем универсальные практические знания (подходы и методы) о принципах построения сетей NGN, которые затем применим к различным технологиям NGN в модели SCTA с учетом специфики функционирования каждого уровня. Как будет показано ниже, на каждом уровне модели SCTA имеются характерные технологические решения, которые отражают общие свойства NGN, и наоборот, каждый уровень привносит некую специфику во все эти решения. Поэтому логично провести исследование NGN от общего к частному. В этой главе ставится задача исследования общей философии и принципов NGN, а исследование особенностей технологий на отдельных уровнях SCTA и изучение их индивидуальных свойств будет сделано в последующих главах.

Рассмотрев взаимоотношения между транспортной сетью и сетями доступа, перейдем к современной модели сетей NGN, которая пришла на смену структурной модели традиционной системы электросвязи, представленной па рис. 1.3. Согласно современному видению, сеть NGN может быть разделена па четыре уровня (рис. 1.9):

• уровень доступа A (Access) обеспечивает доступ пользователям к ресурсам сети;

• у ровень транспорта Т (Transport) представляет собой основной ресурс сети, обеспечивающий передачу информации от пользователя к пользователю;

• уровень управления С (Control) представляет собой новую концепцию коммутации, основанную на применении технологии компьютерной телефонии и Softswitch;
• уровень услуг S (Service) определяет состав информационного наполнения сети. Здесь находится полезная нагрузка сети в виде услуг по доступу пользователей к информации.

В модели NGN нашли отражение современные тенденции развития систем связи. В дополнение к рассмотренным в предыдущем разделе уровням транспортной сети и сетей доступа в модели NGN добавлены еще два уровня. Уровень управления, или, по-другому, уровень коммутации, появился в связи с развитием концепции выделенных систем сигнализации. Эта концепция восходит к системе ОКС №7, в которой впервые в истории развития систем связи предусматривалось разделение речевого и сигнального трафиков. Дальнейшее развитие этой концепции пошло в направлении компьютерной телефонии*, которая предусматривала не только создание отдельной выделенной сети сигнализации, но и преобразование сигнальных сообщений выделенными устройствами на основе компьютеров. Недорогие устройства преобразования сигнализации, построенные на основе открытых интерфейсов, могли создаваться относительно небольшими коллективами разработчиков. Это привело к либерализации рынка устройств коммутации и позволило операторам существенно увеличить объем услуг связи. В конце концов развитие компьютерной телефонии привело к концепции Softswitch, а затем к концепции объединения на уровне управления мобильных и проводных сетей — концепции IMS. Ценность уровня коммутации настолько существенна для концепции NGN в целом, что часто иод сетями NGN понимаются исключительно технологии Softswitch и IMS, что не совсем справедливо. Тем более важно в обобщенном понимании NGN вынести проблемы коммутации на отдельный уровень. Понятие компьютерной телефонии принципиально отличается от телефонии VoIP. Компьютерная телефония связана с преобразованием сигнальных сообщений, тогда как телефония VoIP предусматривает использование компьютера (а затем VoIP-терминала) в качестве телефона. Появление уровня услуг было обусловлено глубоким проникновением в сферу телекоммуникаций современных маркетинговых идей. Традиционные сети имели объективные ограничения на спектр предоставляемых услуг, связанные с малыми возможностями абонентского устройства — телефона. NGN сместила вектор развития систем связи на путь наращивания спектра услуг. С одной стороны, этому способствовала замена у большего числа пользователей телефона на более совершенный терминал — компьютер. С другой стороны, развитие концепции компьютерной телефонии и Softswitch создало технологическую основу для управления любыми сколь угодно разнообразными услугами. Существенную часть деятельности оператора связи стал составлять маркетинг услуг, включающий в себя формирование концепции новых услуг, реализацию новой концепции, продажу услуг, их сопровождение и пр. Появился новый термин — «цикл жизни услуги», поскольку услуги начали сменять друг друга очень быстро. Все перечисленное придало услугам особое значение и потребовало выделить их в отдельный уровень модели NGN. Можно ли предположить, что в модели NGN появятся другие уровни? Такая ситуация вполне возможна, учитывая тот факт, что NGN представляют собой исключительно динамичную концепцию. Но пока внутри сформированных четырех уровней модели NGN не видно технологий, которые могли бы сформировать отдельный уровень архитектурной модели. В дальнейшем указанную модель NGN мы будем кратко называть SCTA, по первым буквам английских названий уровней. Ниже будет показано, что разделение системы NGN на четыре уровня оправдано также и с методической точки зрения, поскольку на разных уровнях модели NGN решаются независимые друг от друга задачи. В то же время нельзя не учитывать, что разные уровни тесно взаимодействуют друг с другом, так что часть практических методик может находи

Еще одно решение в области равноранговых сетей представляет собой проект Skype, который также меняет наши представления о современных методах связи. Для пользователя Skype предоставляет бесплатное программное обеспечение, которое позволяет через Интернет разговаривать с другим пользователем Skype. В основе системы лежит все тот же принцип peer-to-peer, согласно которому пользователи обмениваются пакетизированными речевыми пакетами VoIP через Интернет. Сервер Skype участвует в процессе работы сети, только формируя общую базу данных пользователей сети и обеспечивая соединения между ними. Сеть Skype следует общей модели кластерных сетей, рассмотренной выше. Внутри сети Skype абоненты могут говорить бесплатно, о чем недвусмысленно извещает девиз компании «Весь мир может разговаривать бесплатно». В то же время звонок во «внешний мир» является платным и оплачивается из счета, который пользователь Skype открывает в компании. В настоящее время Skype лидирует но количеству пользователей (более 5 млн) и постепенно наращивает функциональность услуг. Помимо телефонной связи абоненты Skype могли обмениваться тестовыми сообщениями и файлами. В последней версии Skype к перечню услуг добавилась еще и видеотелефония через Web-камеру. В мире бизнеса Skype стал одним из самых популярных средств для ведения международных переговоров и широко используется многими компаниями. Популярность системы Skype оказалась настолько широкой, что в настоящее время существует целая группа мировых и отечественных системных интеграторов, которые включили эту систему в свой инструментарий. Такие компании строят решения по автоматизации бизнес-процессов и управления современными компаниями с использованием Skype и даже разрабатывают специальные приложения на ее основе. Таким образом, Skype из простого Интернет-проекта превратился в международную сеть, которая построена на совершенно отличных от традиционных сетей принципах. С точки зрения традиционных сетей Skype представляет собой не более чем обычную услугу Интернета. Забирая у телефонных компа,-ний трафик, конкурируя с традиционными и новыми международными операторами, Skype остается в виртуальном пространстве, вне норм, вне юридических оснований и вне регулирования со стороны национальных ведомств. И здесь мы снова улавливаем «дыхание» новой парадигмы NGN, которая порождает явления, не вписывающиеся в традиционные понятия о системах связи.

Применительно к техническим решениям введение механизмов адаптации повышает устойчивость решений к возможным негативным факторам, которые могут встретиться в процессе эксплуатации систем. Адаптивные механизмы - это по сути реализация в оборудовании контуров обратной связи. Такие технические подсистемы, как фазовая автоподстройка, системы стабилизации, контуры термостатирования и пр., могут быть отнесены к адаптивным механизмам в современной технике и изначально использовались в оборудовании систем связи. В технологии NGN адаптивность получила статус одного из концептуальных принципов построения сети. Для иллюстрации приведем несколько примеров реализации адаптивных механизмов на разных уровнях модели SCTA. Пример 2.13. Механизм Bit Swapping в сетях доступа ADSL2+. На уровне доступа примером адаптивного механизма является алгоритм динамического распределения спектра сигнала (Bit Swapping, BS), реализованный в технологии ADSL2+.

Н апомним, что для передачи сигнала в технологии ADSL используется линейный модулированный сигнал 256DMT. Модуляция 256DMT (или 512DMT в ADSL2+) предусматривает использование 256 или 512 несущих частот. Перед началом обмена данными модем и DSLAM (станционный модуль) тестируют линию, измеряя отношение сигнал/шум на каждой несущей. В соответствии с полученным значением выбирается уровень модуляции QAM, который допустим для передачи цифрового сигнала на каждой несущей. По совокупности всех сигналов формируется асимметричный поток передачи данных — канал ADSL. Для компенсации селективных помех, которые существенно снижают качество передачи на отдельных несущих (рис. 2.14, а), в технологии ADSL2+ был предложен алгоритм BS. Этот алгоритм предлагает следующее решение рассматриваемой проблемы. На всех непораженных несущих существует определенный резерв пропускной способности, равный разности между реальной скоростью передачи данных на несущей

и максимально допустимой скоростью. В алгоритме BS предполагается «перетащить» пораженные помехой символы на резервные места в структуре сигнала (рис. 2.14, б). В результате такого «перетаскивания» скорость обмена не уменьшается, но адаптация к существующей помехе выполняется в полной мере. Если помеха является нерегулярной, например в случае электромагнитной интерференции, после ее пропадания скорость в системе ADSL2 может легко восстанавливаться в процессе обратного «перетаскивания». Конечно, алгоритм BS не позволяет решить проблему ухудшения качества вследствие высокого уровня шума по всем несущим, в таком случае «перетаскивать» скорость обмена будет просто некуда. Но заме

чателыю, что по своей адаптивности к селективным помехам алгоритм BS превосходит традиционные алгоритмы ADSL. Теперь рассмотрим интересное явление в современных системах ADSL2+, которое получило название «перетекания» сигнала. Одним из негативных факторов, лежащих на пути успеха технологии ADSL, являются перекрестные наводки, т.е. фактор влияния одной пары на другую. В случае использования пучка пар наблюдаются взаимное влияние абонентов ADSL друг на друга и, соответственно, ухудшение качества связи. На рис. 2.15 показано, насколько сложной может быть картина взаимных наводок в случае даже трех пар ADSL вследствие переходных затуханий на дальнем и ближнем концах (на рисунке FEXT и NEXT). Специфика перекрестных наводок заключается в том, что в случае паразитных связей между парами передача данных от абонента ADSL в одной паре приводит к появлению широкополосного шума в другой паре, причем этот шум проявляется во всем рабочем диапазоне частот ADSL. И чем больше количество таких паразитных связей, тем меньше надежных каналов для абонентов. На помощь может прийти алгоритм BS, следствием которого является «перетекание» сигналов между связанными парами в пучке в разные диапазоны (рис. 2.16). Как показано на рис. 2.14, в соответствии с алгоритмом BS система ADSL2+ не стремится во что бы то ни стало «запихнуть» максимальное количество битов на одну несущую. Вместо этого алгоритм BS предлагает путь наименьшего сопротивления: он не борется с помехой, а предлагает передавать информацию на тех несущих, где помехи нет. Именно эта логика и позволяет «развести» спектр передаваемых сигналов в двух смежных парах, если между ними устанавливается высокий уровень перекрестных помех. На рис. 2.16 показаны различные стадии «перетекания» спектра сигнала. Первый график отраж

ает спектры двух сигналов в разных парах, причем между парами имеется высокий уровень перекресных помех. В таком случае, поскольку спектры сигналов почти одинаковые, уровень взаимных помех будет очень высоким и от эгого пострадают оба поль

зователя. Но алгоритм BS рассматривает спектр сигнала второго пользователя (разумеется, уменьшенный) как помеху и видит, что имеется часть диапазона сигнала, где данная помеха не присутствует. Тогда BS «перетаскивает» информацию именно в этот диапазон. Целиком это ему не удается, но большую часть сигнала он «спасает». Теперь за дело берется алгоритм BS для пользователя 2, который также рассматривает спектр сигнала пользователя 1 как помеху, причем эта помеха сосредоточена в области низких частот. Тогда BS «перетаскивает» сигнал пользователя 2 в область высоких частот. В результате мы получаем картину, когда в обоих парах спектры сигналов «разошлись» в пределах спектра всего ADSL. Тем самым уменьшился негативный эффект от взаимной переходной помехи между двумя парами. Пример 2.14. Уровень транспортной сети. Механизм динамической маршрутизации в протоколе PNNI. В протоколе PNNI впервые был использован метод динамической маршрутизации. И хотя технология ATM, для которой создавался PNNI, в настоящее вре-мя потеряла актуальность для мирового рынка, принцип динамической маршрутизации широко применяется в различных технологиях транспортных сетей на основе IP. Принцип динамической маршрутизации предполагает, что в транспортной сети существует постоянный обмен данными между узлами, в результате которого происходит мониторинг состояния сети путем обмена сигнальными сообщениями PNNI «Не11о» и одновременно выбирается ключевой узел, отвечающий для назначение того или иного маршрута. При этом псе узлы предполагаются равноправными. Если в сети ATM возникает сбой, например нарушение связи в одном из каналов, то в системе возникает новый обмен сообщениями «Неllо», и в результате ключевой узел маршрутизации может поменяться. В основе рассмотренной системы лежит перераспределение полномочий по формированию плана маршрутизации между центром управления и периферийными узлами. Транспортная сеть становится более устойчивой и может в полной мере продемонстрировать концепцию самозалечивающихся сетей. При этом одновременно обеспечивается эффективность использования ресурса. Такая маршрутизация называется адаптивной. Она привлекательна, так как выдержана в современной идеологии Plug&Play. Добавление нового узла к сети приводит к изменению общей топологии системы, и система маршрутизации отвечает соответствующим изменением плана маршрутизации и даже переносом центра управления транспортной сетью. Этот пример интересен тем, что позволяет связать адаптивные механизмы в современных сетях и популярный принцип Plug&Play, используемый в современной компьютерной технике. И в том, и в другом случае широко используются методы автоидентификации и адаптивной подстройки системы к любым изменениям в конфигурации. В этом смысле можно говорить, что сами принципы адаптации в современных сетях NGN были заимствованы из компьютерной техники. Поскольку сети NGN представляют собой соединения компьютер компьютер, такое заимствование вполне естественно. Принцип использования адаптивных механизмов связан также и с рассмотренным выше принципом децентрализации. Если система по своей идеологии строится как распределенная система, то она должна «спасать положение» без вмешательства человека или центрального устройства. Следовательно, в ней должны присутствовать адаптивные механизмы.

Переход от традиционных систем связи к технологии NGN иногда называют изменением парадигмы систем связи. Под парадигмой, по Т. Куну; будем понимать не только совокупность технических решений и принципов формирования современных систем связи, но и стратегию развития отрасли связи. Сдвиг парадигмы не затрагивает основы телекоммуникаций, но меняет мировоззрение специалистов. При этом связное сообщество неизбежно разделяется на две группы специалистов: традиционных специалистов и специалистов «эры NGN». В большинстве случаев они говорят па разных языках и поэтому не понимают друг друга. С этим, в частности, связан тот факт, что современные сети NGN операторы связи проектируют, развертывают и эксплуатируют отдельно от традиционных сетей. Часто именно мировоззренческая пропасть между двумя группами связного сообщества не позволяет объединить технические средства в единые сети связи. Первоначальный сдвиг парадигмы, связанной с NGN, — это появление новых технических решений, специалистов с новым мышлением и даже повой философии сетей нового поколения. Этот сдвиг парадигмы уже произошел, и его последствия мы наблюдаем в виде новых услуг и систем связи во многих городах России. Дальнейшее развитие, согласно Т. Куну, должно идти по пути конкуренции двух парадигм в социальном пространстве, т.е. в нашем случае в среде связного сообщества. Какая парадигма захватит умы — та и победит в будущем. Но уже сейчас ясно, что молодежь отдает предпочтение NGN. Во всем мире повторяется одна и та же ситуация. Как правило, па переговоры по внедрению современных технологий связи руководство среднего или старшего возраста всегда приглашают молодого специалиста 25-30 лет, который лучше всех представляет специфику технических решений NGN. Быстрая смена технологий NGN требует быстрого овладения научно-технической информацией, что более свойственно молодым людям. Такие специалисты видят в концепции NGN уникальную возможность карьерного роста. Именно эти молодые инженеры когда-нибудь станут директорами предприятий связи и может быть займут министерские кресла. В этот момент истории парадигма NGN победит окончательно. До этого времени мы будем наблюдать постепенное вытеснение традиционных принципов организации сетей связи новыми идеями. Философские и социально-технологические дискуссии вокруг парадигмы связи продолжаются, и выделить все темы обсуждений достаточно сложно. Сдвиг парадигмы происходит сначала в умах, а затемуже в технических решениях, поэтому война технологий напоминает больше партизанскую войну, нем открытые боевые действия. Победное шествие тех или иных технологий можно наблюдать в разных сегментах рынка систем связи. Для помощи читателю в понимании специфики NGN приведем несколько примеров, которые показывают «дыхание» NGN и одновременно, по военной терминологии, взрывают традиционные принципы построения систем связи.

Как было показано выше, начальной отправной точкой революции NGN стало изменение приоритетов мировой цивилизации в ее отношении к трафикам речи и данных. Трафик данных рос постепенно по мере развития компьютеризации и информатизации общества и в какой-то момент «победил» речевой трафик. Процесс информатизации шел бурно, и, по меркам истории, изменение приоритетов произошло почти мгновенно, но и у этого процесса была предыстория. Для того чтобы показать, насколько изменились основы построения современных сетей, проследим эволюцию принципов построения систем связи до и после принятия основного постулата NGN. Традиционно в основе построения классической системы электросвязи лежит первичная сеть, включающая в себя среду распространения сигналов и аппаратуру передачи сигнала, обеспечивающую создание типовых каналов и трактов первичной сети. Эти каналы используются затем вторичными сетями для обеспечения услуг связи (рис. 1.3). Первичная сеть в свою очередь разделяется на два подуровня (транспортный и оборудования передачи), поскольку методически процедуры эксплуатации среды распространения сигналов (волоконно-оптических линий связи, металлических кабелей и ресурса радиочастотного спектра) отличаются от процедур эксплуатации первичной сети как унифицированного банка цифровых каналов. Цифровая первичная сеть может строиться на основе принципов плезиохронноЙ (PDH) или синхронной цифровой иерархии (SDH).

Типовые каналы и тракты первичной сети используются различными вторичными сетями: сетями цифровой телефонии, цифровыми сетями с интеграцией служб (ISDN), сетями па основе принципов асинхронного режима передачи (ATM), сетями передачи данных на основе использования таких протоколов, как Х.25, Frame Relay и т.д., сетями сотовой радиосвязи и транкинга, а также сетями специального назначения (диспетчерской связи, оперативного и технологического управления, селекторных совещаний и т.д.). В процессе развития традиционных систем связи в последние несколько десятилетий наблюдались две дополняющие друг друга тенденции:

• стандарты первичной сети оставались неизменными и основывались на типовой иерархии каналов PDH (потоки El, Е2, ЕЗ и Е4 со скоростями 2, 8, 34, 140 Мбит/с соответственно) или SDH (потоки STM-1/4/16/64 со скоростями 0,155; 0,622; 2,5 и 10 Гбит/с соответственно);
• технологии вторичных сетей развивались бурно, что приводило к постоянному дроблению уровня вторичных сетей на новые и новые сегменты. Так, на границе телефонии и сетей передачи данных появилась технология ISDN, на границе ISDN и традиционных телефонных систем сигнализации — система ОКС №7 и т.д.

Таким образом, дуализм традиционных телекоммуникационных сетей (первичная сеть — вторичные сети) вовсе не сдерживал развития технологии и не способствовал революционной ситуации, которая привела к NGN. Революция была обусловлена не причинами внутри технологии, а изменением приоритетов мировой цивилизации, т.е. она пришла в телекоммуникации извне.

О сновным принципом работы традиционных систем связи был принцип коммутации каналов. Напомним, что для традиционной системы электросвязи наиболее важным трафиком является речевой трафик. Для такого трафика принцип коммутации каналов представляется самым эффективным. Действительно, если основным видом связи в сети является разговор по каналу (цифровому или аналоговому) между абонентом А и абонентом Б, то вполне естественно, что лучше всего создать сеть, в которой всегда можно было создать канал от точки А до точки Б. Из принципа коммутации каналов выросло и деление на первичную сеть как единого банка каналов и вторичные сети, где осуществляется коммутация каналов первичной сети по заданным правилам (рис. 1.4). Первичная сеть составляет основу традиционной системы электросвязи, ее скелет, тогда как вторичные сети могут рассматриваться как потребители каналов первичной сети. Механизм работы такой сети очень прост: вторичная сеть берет из первичной сети типовой канал и предоставляет на его основе пользователям услугу. Но в таком случае для эффективной работы системы связи требуется определенная унификация каналов. Так мы приходим к идее структурированной первичной сети, что и привело к созданию иерархии каналов. Если посмотреть внутрь традиционной первичной сети, то можно увидеть, что она состоит из узлов мультиплексирования (мультиплексоров), выполняющих роль преобразователей между каналами различных уровне

В зависимости от того, что понималось под информационным обществом, изменялась концепция услуг и вместе с ней технология NGN (рис. 2.25). При развертывании новых телефонных услуг, таких как те-теголосованяс, предоплате иные услуги и прочее, была сформулирована венцепция интеллектуальной сети (IN)- Впоследствие соединение концепции интеллектуальной сети и принципа децентрализации привели к -.оявлению технологии декомпозиции шлюзов, что и создало Softswitch. Появление услуг широкополосного доступа связано с идеей «интернетизации общества». Решение этой задачи в рамках традиционной телефонной сети привело к появлению концепции ISDN, но скорость передачи, которую обеспечивала эта технология для абонентов (128 кбит/с), вельзя было признать достаточной. Новая концепция услуг требовала, чтобы скорость передачи данных до абонента превышала 1... 1,5 Мбит/с. Появились новые технологии широкополосного абонентского доступа.: \DSL, FTTx, PON, Ethernet, Gigabit Ethernet, Wi-Fi. Поскольку в соответствии с новой концепцией предполагалось существенное увеличение объемов трафика, на уровне транспортных сетей были внедрены модернизированные технологии NGSDH, 10 Gigabit Ethernet. Необходимость обеспечения качества привело к технологии MPLS. Для объеди-j-ния абонентов в локальные группы и кластеры были созданы VLAN • YPN. В конце концов повышение эффективноси управления услуга-широкополосного доступа было достигнуто модифицикацией под но-•ые задачи технологии Softswitch. Таким образом, концепция «компьютер + телефон» привела к существенному изменению архитектуры NGN па всех уровнях. Несмотря на обилие научно-фантастических произведений о вирту-»льноЙ реальности, жизненный опыт показывает, что виртуальная реальность воплотилась не в компьютере, а в телевизоре. Технологии управления обществом, подготовленные новости, клонирование мента-Я1тета. влияние «пи-ар», идеологические и информационные илтервеп-4UHI, все «прелести» которых жители развитых стран могли почувствовать на себе, показали, что телевидение является массовой, доступной и существенной силой в современном культурном и информационном по-е Поэтому синтез телевидения и компьютера в сочетании с широким использованием развлекательных технологий оказался новой эффективной трактовкой идеи ГИО. Для ее реализации появилась новая концепция услуг Triple Play (см. также пример 2.6) как интеграция «компьютер + телефон + телевизор». Расширение услуг передачи видеоинформации изменит архитектуру NGN на всех уровнях. Передача видеоинформации потребовала увеличить скорость передачи данных для абонентов с 1,5 до 24 Мбит/с. Однако более чем 10-кратное увеличение скорости невозможно без коренной перестройки технологии сетей доступа. Показавшие свою эффективность технологии радио-Ethernet и ADSL будут преобразованы в соответствии с новыми стандартами. Широкое распространение получат технологии «оптической последней мили». Даже технология сотовых сетей не осталась в стороне, ответив на вызов современности перспективными технологиями EV-DO и 3G. Одновременно будут существенно перестроены транспортные сети, поскольку трафик изменит свою структуру, а для трансляции телевизионных программ потребуется групповая рассылка (Multicast). Внедрение Triple Play приведет к пересмотру ряда положений архитектуры управления Softswitch. Именно этот этап реконструкции сетей характерен для современного состояния технологий NGN. Для общества переход к концепции Triple Play пока не заметен. Мы с трудом можем представить себе тот информационный мир, который будет существовать после победного шествия Triple Play. Ниже мы особо рассмотрим те требования и ожидания, которые связываются с этой концепцией. Впрочем, можно заглянуть в будущее и предсказать, что новая концепция услуг, post-Triple Play, будет концепцией персонификации услуг, т.е. абонент сможет сам формировать перечень (профиль) услуг и настраивать их «под себя». Прежде всего, любой человек может получить свой персональный номер, по которому он будет доступен вне зависимости от того, находится он в своем кабинете или в любой точке Земли, Таким образом, новая концепция предлагает синтез сетей NGN и мобильных сетей, что может быть выражено формулой «компьютер + телефон + телевизор + роуминг». К роумингу абонентов приучили сотовые сети, где персонификация услуги произошла сама собой, поскольку телефонная трубка оказывается в кармане абонента. Но NGN предоставляет новую идею широкополосных услуг, да еще и в конвергентной абонентс