Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

Телекоммуникационные сети: вечная динамика. Часть I

А. В. Голышко, Н. А. Лескова

На поверхности, на периферии у тебя есть язык — христианский, индуистский, мусульманский, но за всеми ярлыками все вы похожи — нет совершенно никакой разницы.

Ошо Раджниш “Джаммапада”

Очарованный странник

Какое будущее ожидает телекоммуникационные сети с точки зрения применяемых технологий и их соответствия требованиям пользователей и операторским нуждам? Как и до каких пор будут конкурировать между собой телекоммуникационные операторы, а также сетевые решения? Сегодня этими вопросами задаются те, кто собирается “идти в ногу со временем”, а не зачарованно смотреть на стремительно пролетающий мимо экспресс новых технологий. И их актуальность обусловлена тем, что в области построения сетей связи для операторов, поставщиков оборудования и всех тех, перед кем стоит задача правильно спланировать инвестиционную политику, самой важной проблемой является точный прогноз. Уже имеющийся на сегодняшний день опыт говорит о том, что какие-либо долгосрочные прогнозы в сфере телекоммуникаций чреваты опасными заблуждениями и чаще всего себя не оправдывают.

Для того чтобы проиллюстрировать вышесказанное, достаточно обратиться к имеющему место в последнее время противостоянию сторонников так называемых традиционных и нетрадиционных подходов к сетевому строительству. (Заметим, что в ходе последнего сами “традиции” перманентно изменяются.) В частности, давно идут жаркие споры между приверженцами сетей на базе синхронной цифровой иерархии (SDH/SONET), “поклонниками” технологии асинхронной передачи (АТМ) и энтузиастами концепции Интернет-протокола (IP).

Отправной точкой при написании настоящей статьи стали опубликованные в минувшем году и во многих отношениях разделяемые авторами высказывания главного редактора журнала IEEE Communications Magazine, на страницах которого регулярно публикуются ведущие мировые специалисты в области связи (см.: Jajszczyk A. What is the Future of the Telecommunications Networking? IEEE Communications Magazine. 1999. June), к которым добавились наши собственные соображения, базирующиеся в том числе и на публикациях журнала “Сети и системы связи”. Нам представляется, что такая компиляция поможет лучше понять различные стороны наметившейся общемировой тенденции в области телекоммуникаций.

Блеск и нищета сетевых технологий

Сначала коснемся, так сказать, “жизненного пути” телекоммуникационных технологических решений. Мы иногда удивляемся успеху, которого достигают простые и легкоприменяемые технологии, как, впрочем, и неудачам некоторых из них, очень сложных и, казалось бы, хорошо продуманных. Примером может служить опыт применения протокола IP и систем АТМ в сетях, охватывающих обширные регионы, или технологий Gigabit Ethernet и АТМ в среде ЛВС.

Можно привести и примеры противоположного толка: простая схема передачи для медного абонентского шлейфа с успехом используется в узкополосной телефонии, но не подходит для широкополосного доступа. В этом случае пригодными оказываются именно комплексные решения, например такие, как асимметричные цифровые абонентские линии (ADSL) или сверхскоростные линии VDSL. При строительстве последних, впрочем, подчас возникают некоторые технические и организационные проблемы, тесно связанные с качеством абонентских шлейфов.

Для работы на скоростях, превышающих 10 Гбит/с (STM-64, STS-192s), при желании сложные системы передачи SDH/SONET можно заменить на концептуально более простое оборудование плотного волнового мультиплексирования (DWDM).

Давайте посмотрим, какие противоречия выявляются при сопоставлении специализированных технологий с упрощенной моделью технологического цикла, как показано на рис. 1. В верхней части рисунка изображены кривые, представляющие “жизненные циклы” различных технологий. Две из них (C и D) по достижении некоего пика резко обрываются вниз (об этом позже), а две другие (A и B), выйдя на пиковый уровень, остаются на нем в течение длительного промежутка времени. В принципе последние кривые могут представлять технологии, подобные, в частности, передаче единичной длины волны по оптическому волокну или технологии с применением компьютерной памяти (ферромагнитной или полупроводниковой). На ранней стадии внедрения любой базовой технологии решения на ее основе всегда рассматриваются как экспериментальные, поскольку они еще не могут полностью проявить все свои возможности. По завершении широкомасштабного тестирования системы внедряются уже относительно легко и их можно оценивать, опираясь на такие усовершенствованные параметры, как, например, битовая скорость, скорость обработки и т. д.

В определенный момент начинают появляться главные технологические ограничения. Дальнейшее усовершенствование для достижения лучших технических показателей становится все более трудным и дорогим. Так, возьмем системы частотного мультиплексирования FDM. Сначала их производительность росла от одного поколения систем к другому. Затем, на вершине развития систем FDM, для увеличения пропускной способности, казалось бы, должны были использоваться более сложные технические устройства.

Но в это время были изобретены системы SDH/SONET, которые после относительно медленного старта становились все более и более зрелыми, а пропускная способность их каналов за время становления возросла в несколько раз. Однако, когда был достигнут барьер в 10 Гбит/с, стало очевидным, что дальнейшее увеличение скорости этих систем потребует слишком больших расходов на обеспечение необходимой компенсации дисперсии (или на замену оптического волокна) и на новые методы синхронизации. И вот тут-то как раз и появилась технология — DWDM, дающая более простое и несравнимо лучшее решение назревших проблем.

На практике же не все так просто, как описывается выше. В действительности операторы вынуждены одновременно работать с разными системами, каждая из которых имеет свой технологический цикл. Например, для медных кабелей применяются технологии FDM и TDM. Эти же технологии позднее будут также использоваться оператором и при работе с волоконно-оптическим кабелем.

Трудности с технологией АТМ, несмотря на ее видимое совершенство, происходят от того, что для отцов-изобретателей основной идейной предпосылкой при ее разработке стал дефицит ширины полосы пропускания. В результате в АТМ были использованы довольно-таки сложные решения, что привело в итоге к относительно высокой стоимости оборудования, медленной стандартизации и к другим негативным для ее пользователей тенденциям. Все это соответствует “падающему” отрезку кривой (например, А) в верхней части рис. 1. Но не нужно расстраиваться. Ведь, во-первых, временной интервал ее существования может быть достаточно протяженным, а, во-вторых, в обозримом будущем возможен технологический прорыв, прежде всего в отношении скорости обработки информации (нижняя часть рис. 1), который позволит существенно упростить и удешевить реализацию идей, заложенных в АТМ. И осуществится переход к другой кривой.

В сетях Gigabit Ethernet в качестве наиболее приемлемой для них, напротив, реализована самая простая концепция, в результате чего технология Ethernet “перепрыгнула” с одной кривой на другую. Перед разработчиками IP-сетей сегодня стоит аналогичная проблема выбора. Чтобы гарантировать качество услуг, необходимое для передачи видео и речи, некоторые из них решили прибегнуть к протоколам резервирования, подобным протоколу RSVP. Это неизбежно приведет к утрате замечательной и всеобъемлющей простоты первозданного протокола IP. Следовательно, нужно иметь в виду, что прогнозируемый многими специалистами невероятно быстрый рост пропускной способности каналов связи в результате внедрения систем DWDM может сделать востребованными более простые решения, такие, как, например, дифференцированные услуги (DiffServ).

Развитие сотовой подвижной связи тоже наглядно представлено на рис. 1. В начале 80-х годов появились аналоговые системы на основе технологии частотного разделения каналов (FDMA), которые требовали значительного частотного ресурса, имели неважное качество связи и обладали весьма скромным набором услуг. В начале 90-х годов они стали активно вытесняться цифровыми системами второго поколения (2G) с временныўм уплотнением каналов (технология TDMA и ее типичные представители — D-AMPS и GSM) и системами с кодовым разделением каналов (технология CDMA в лице стандарта cdmaOne, он же IS-95). И те и другие, в свою очередь, скоро (в ряде западных стран считают, что в 2003 г.) будут заменены многофункциональными системами на базе самой эффективной на сегодня широкополосной технологии CDMA (семейство радиоинтерфейсов cdma2000, W-CDMA, TD-CDMA и пр.).

Что касается сверхширокополосных систем фиксированной связи LMDS/MVDS, интерактивные разновидности которых ныне уже получили новое название BWS (Broadband Wireless Systems), то пока в них все еще применяется технология TDMA. Учитывая сказанное выше, уже сегодня можно предположить, что это всего лишь промежуточный вариант. По-видимому, наличие огромной свободной полосы пропускания (2 ГГц) и отсутствие (по крайней мере на текущий момент) массового внедрения (ситуация стремительно изменится, если телефонные “медные пары” станут дефицитом) еще не заставили разработчиков по-другому взглянуть на эффективность использования радиоспектра, абонентскую емкость, помехозащищенность и пр., чтобы, как и в случае с сотовой радиотелефонией, обратиться к технологии CDMA. Так что тут, похоже, все еще впереди.

Разумеется, изображенные на рис. 1 закономерности могут корректироваться не только объективными техническими или экономическими (рыночными) причинами, но и чисто субъективными устремлениями отдельных производителей или телекоммуникационных законодателей (что на практике уже неоднократно имело место). Ведь известную “химическую” формулу, автором которой является один из основоположников диалектического материализма, можно прочесть наоборот, и тогда получается, что экономика — это “разбавленная” политика.

Прерванный полет

Следует заметить, что далеко не всем новым телекоммуникационным технологиям удается “прожить долгую и счастливую жизнь” в соответствии с теми зависимостями, которые приведены на рис. 1. Частным, но на самом деле обычным, рядовым случаем являются зависимости, отражающие “жизненные циклы” технологий C и D. Дело в том, что довольно часто конкурирующие новейшие технологии начинают развиваться параллельно. Однако, как правило, из них выживает только одна — остальные по тем или иным причинам (например, из-за отсутствия стандартов или недостаточной производственной проработки) лишаются “моральной” и экономической поддержки. Так, в свое время произошло с технологией CDMA для систем 2G в Западной Европе.

В общем, обстоятельства, отображаемые кривыми, могут быть скорректированы инвестиционной привлекательностью возможностей новых технологических решений (в частности, стремительный успех протокола IP существенно поколебал позиции, которые заняла технология коммутации каналов) или недостаточностью достигнутой окупаемости существующих решений (опутавшие Запад сети кабельного телевидения могут на некоторое время “отодвинуть” внедрение других широкополосных технологий).

Некоторые технические решения изначально имеют сразу целый комплекс рассмотренных выше проблем, приводящих в результате к их “преждевременной смерти”. Печальным примером такого рода может служить объявленая недавно судьба проекта “Иридиум”, в котором переплелись чрезвычайно сложные технические решения, неэффективное использование каналов связи и неудачная маркетинговая политика. В конце концов проект обанкротился, и 18 марта с. г. было принято решение о прекращении предоставления услуг абонентам системы “Иридиум” до конца текущего года. Что касается спутниковой группировки, то она, как стало известно, должна быть удалена с орбиты.

Тенденции на магистралях

Общепринятый на сегодня в мире концептуальный взгляд на развитие магистральных телекоммуникационных сетей представлен на рис. 2. Происходящий в настоящее время сдвиг в сторону создания “дейтаграммных сетей”, основной функцией которых является передача данных, радикальным образом изменил парадигму планирования и построения развивающихся телекоммуникационных сетей, а также методы управления ими.

Не так давно развитие сетей с пакетной передачей данных шло относительно медленно и их проникновение на рынок было ограниченным. Сегодня все без исключения телекоммуникационные операторы столкнулись с поистине драматическим ростом трафика данных. По мнению многих специалистов, через несколько лет на него придется чуть ли не 99% общего объема трафика сетей связи! И это неудивительно, ибо ежегодный прирост объема трафиков речевого и, к примеру, Интернет составляет 3—5% и почти 1000% (!) соответственно.

Пакетные сети, работающие в основном на протоколах ТСР/IP, развиваются наиболее быстро, и по каналам Интернет передается уже не только трафик данных, но и часть речевого. Сети же АТМ, базирующиеся на коммутации ячеек, сейчас тоже становятся популярными, хотя, скажем прямо, не в такой степени, как об этом заявляют отдельные производители и как это можно было предполагать 10—12 лет тому назад.

Как известно, в настоящее время самого большого прогресса на транспортном уровне достигла технология синхронной цифровой иерархии — SDH. Сейчас STM-1 (155 Mбит/с) является общепризнанным стандартом для построения транспортных сетей. Большинство из серьезных операторов уже сегодня активно эксплуатируют STM-4 (622 Mбит/с) и внедряют STM-16 (2,5 Гбит/с) — в России это, например, “Ростелеком”, “МТУ-Информ”, “Комстар” и другие, — а некоторые подумывают и об STM-64 (10 Гбит/с). В стадии научных разработок и большие скорости, достигаемые с помощью особенно “модных” в последнее время методов DWDM.

Технология же АТМ все еще по большей части находится на уровне скоростей, равных 622 Мбит/с, с перспективой их увеличения до 2,5 Гбит/c. И по этому показателю технология АТМ всегда будет отставать от SDH по крайней мере на шаг. Это объясняется тем, что для коммутации ячеек АТМ нужны очень большие вычислительные ресурсы, которых не требуется при использовании технологии SDH. А если учесть известные всем тормозящие процессы стандартизации и высокую стоимость оборудования, то вывод напрашивается сам собой: на уровне транспортных сетей пока будет доминировать SDH. Однако те, кто в последние годы очень много сил и средств вложил в разработку АТМ, так не считают.

Итак, АТМ практически оттеснена от тех магистральных сетей, где господствует SDH. Среди разных сетей с пакетной передачей данных, вполне вероятно, будут по-прежнему превалировать сети, основанные на протоколе IP по причине их простоты и — относительной — надежности. Станут ли IP-сети основой для будущих “прозрачных” транспортных сетей, пока до конца не понятно. Но последние так или иначе непременно появятся.

Будущее транспортных сетей

Сегодня все еще нет окончательной ясности в отношении будущего транспортных сетей, хотя именно они должны поддерживать разнообразие услуг и управления, а также обеспечивать гибкость и надежность передачи информационных потоков. В связи с этим по поводу развития транспортных сетей можно услышать разные мнения.

Некоторые, например, утверждают, что необходимо строить широкополосную сеть на базе протокола IP. Что ж, вполне можно предположить, что какое-то время (5—10 лет) основной трафик будет передаваться по этим сетям (при существовании определенного количества сетей, основанных на других технологиях), но в более отдаленной перспективе, скорее всего, превалировать станут оптические “прозрачные” сети с маршрутизацией длин волн. Они обеспечат прямые оптические соединения пограничных узлов и смогут поддерживать многообразие протоколов с ориентацией как на пакеты, так и на каналы. То есть наступит этакий телекоммуникационный концептуальный консенсус.

Один из аргументов противников концепции применения единственного протокола IP имеет скорее эвристический и — в определенной степени — исторический характер, а именно: все предыдущие попытки связистов найти и применить Единственную Совершенную Технологию потерпели крах (что, согласитесь, тоже ведь неспроста).

Узкополосная сеть ISDN, основанная на каналах 64 кбит/с, или широкополосная B-ISDN, использующая АТМ, не только не взяли верх над всеми остальными, но фактически их проникновение на рынок было весьма и весьма ограниченным. Хотя успех применения протокола IP, свидетелями которого мы являемся, не вызывает сомнений (в частности, активно развивается технология IP-over-SDH), но разве можно быть абсолютно уверенными в том, что какая-нибудь другая технология, пускай даже еще неизвестная в наши дни, не будет широко использоваться в будущем? Пожалуй, наилучшую среду для конкуренции и развития технологий можно создать, только обеспечив гибкость и децентрализацию транспортных сетей.

Что и говорить, неограниченные или, точнее, почти неограниченные возможности рынка могут создать привлекательные технологии и услуги. Хорошим примером этого является французская служба видеотекс (разновидность услуги так называемой интеллектуальной сети, или IN), получившая название Minitel. Благодаря поддержке правительства Minitel стала для Франции большим достижением и предметом гордости. Эта служба предлагает доступ к базе данных абонентских номеров и различным информационным услугам с помощью инфраструктуры телефонной сети общего пользования (ТфОП). В странах же, где правительство не смогло оказать такую поддержку связистам (в России к этому добавилась еще и неготовность абонентов к потреблению новых услуг), подобные службы видеотекса не имели успеха или обслуживали весьма ограниченное число абонентов.

После всего вышесказанного стоит ли удивляться тому, что Всемирная паутина Интернет благодаря открытой и гибкой архитектуре в настоящее время охватила весь мир и стала конкурентом не только французской службе видеотекс, но и вообще всем интеллектуальным сетям?!


Об авторах
Голышко Александр Викторович,
главный менеджер по новым проектам
ЗАО “Компания “МТУ-Информ””
Телефон: (095) 258-7878
E-mail: golychko@mtu.ru

Лескова Надежда Афанасьевна,
инженер ГНТИ
АО “МГТС”
Телефон: (095) 209-7863





  
5 '2000
СОДЕРЖАНИЕ

колонка редактора

• Время собирать данные

локальные сети

• Кабельные системы становятся быстрее

• Управление СКС в реальном масштабе времени: выигрывают все

• Успешный запуск оптической сети

• Что мешает распространению беспроводных ЛВС?

• Адаптеры CardBus

• Новые средства для разделки оптического кабеля и полировки наконечников оптических разъемов

услуги сетей связи

• Телекоммуникационные сети: вечная динамика. Часть I

• Современные технологии каналообразования в спутниковых сетях связи

• IPv6: время пришло!

новые продукты

• Шестипроцессорные серверы компании Hewlett-Packard, Беспроводная магистраль от Digital Microwave, Powerware - это не просто название, Axxium Pro - динамичная надежность, Маршрутизатор AXI 540 для IP-сетей общего пользования, Новый автозагрузчик DLT компании Hewlett-Packard


• КАЛЕЙДОСКОП

корпоративные сети

• Системы дистанционного управления: ноги могут отдохнуть

• Коммутаторы Gigabit Ethernet не подведут

бизнес

• Планируйте перемены

электронная коммерция

• Комплексные PoPs-решения. Руководство для покупателя

• Центры электронной торговли: не может быть легких решений

системы учрежденческой связи

• Российские тарификаторы: испытания в редакции

защита данных

• Active Directory требует пересмотра политики безопасности

• Межсетевой экран и распределитель нагрузки: союз безупречен?



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх