Планирование сети доступа NGN для новых групп пользователей

Недостатки декадно-шаговых АТС  были устранены в станциях следующего поколения – координатных. Емкость  контактного поля коммутационных приборов таких АТС значительно больше, чем емкость поля декадно-шаговых  искателей, а контакты скольжения заменены в них контактами давления, имеющими стабильное сопротивление и гораздо больший срок службы.

Кроме замены скользящего контакта «щетка – ламель» на МКС координатные АТС принесли новый обходной принцип  управления станциями, при котором сам коммутационный прибор не участвует в выборе направления и поиске свободной линии.

По мере развития технологий стали  появляться заменители традиционных электромеханических  коммутационных элементов – электронные  и магнитные устройства, в которых отсутствовали подвижные части.

На первом этапе достижения электроники  стали применяться только в управляющих  устройствах АТС, что привело  к появлению квазиэлектронных АТС, сочетавших в себе электронное управление и электромеханические коммутационные элементы.

Название квазиэлектронные АТС  предполагает сохранение пространственной аналоговой коммутации с применением  механических контактов и одновременно использование электронных программируемых  управляющих устройств.

2. Цифровые АТС

Цифровые ГАТС первого поколения (1990-1995 гг.) представляют собой следующий комплекс аппаратно-программных средств:

• коммутационное поле, построенное на принципах временной и пространственной коммутации;
• периферийное оборудование: модули аналоговых абонентских линий, аналоговых и цифровых соединительных линий;
• оборудование сигнализации: абонентская, внутристанционная и межстанционная подсистемы;
• система программного управления, предоставляющая конечным пользователям наборы услуг и сервисов.

Большинство эксплуатируемых в  России цифровых АТС отвечает современным требованиям ТФОП. Абонентам этих АТС доступны многие современные услуги. Все основные показатели качества функционирования и надежности коммутационного оборудования (речь не идет о сети в целом), как правило, обеспечиваются. Можно и дальше перечислять известные преимущества цифровых АТС, но с точки зрения их эволюции существенно другое. Сама ТФОП, даже построенная только на базе цифровых АТС, перестает отвечать требованиям инфокоммуникационной системы. Впрочем, этот факт не исключает необходимости проведения работ по модернизации цифровых АТС. Перечень подобных работ очень похож на тот, что был предложен для аналоговых систем коммутации. Решение некоторых задач, как правило, оказывается более простым и эффективным, что обеспечивается управлением АТС по записанной программе, а также применением цифровых технологий для передачи, коммутации и обработки информации.

3. Пакетная коммутация

Следующим этапом развития коммутационной техники становится коммутация пакетов. Изначально предназначенная для передачи данных, сегодня она находит применение и для передачи голосового трафика. При этом говорить о «классической» пакетной коммутации не приходится – для обеспечения качества обслуживания вводятся дополнительные механизмы, реализация которых на практике зачастую весьма и весьма проблематична.

Идея пакетной коммутации как способа  распределения информации для сетей  следующего поколения пока еще не облечена в форму международных  стандартов. Более того, некоторые  специалисты считают, что для  сети следующего поколения необходима новая технология распределения информации, сочетающая в себе свойства коммутации каналов и пакетов. Большинство публикаций, содержащих соображения такого рода, появились в начале XXI века. Пока концепцию NGN ассоциируют с коммутацией IP-пакетов. В конечном счете, способ распределения информации, который будет принят для сетей следующего поколения в качестве международного стандарта, не столь существенно скажется на оборудовании коммутации. Радикальные изменения определяются основной идеей NGN. Эту идею часто называют конвергенцией, хотя определения, содержащиеся в большинстве словарей, свидетельствуют о не совсем удачном выборе термина. Основной смысл концепции NGN – интеграция, но этим термином многие специалисты предпочитают не пользоваться, памятуя о неудаче концепции широкополосной ЦСИО.

3. Развитие транспортной сети

Понятие «транспортная сеть»  как правило, связывают с используемой технологией систем передачи информации. Появление систем передачи в качестве самостоятельного элемента сети электросвязи относится к 1870 году, когда в коммерческую эксплуатацию была введена аппаратура для обмена телеграфными сообщениями, которая имела в своем составе электромеханические регенераторы. Интересным фактом может считаться то обстоятельство, что упомянутая аппаратура была разработана как ЦСП с временным разделением каналов.

Электромеханические принципы регенерации  не могли быть использованы в телефонии. По этой причине дальность телефонной связи была ограничена несколькими  сотнями километров. Развитие электронной промышленности привело в 1915 году к возможности создания аналоговых систем передачи (АСП). Появление систем передачи обеспечило техническую возможность междугородной и международной телефонной связи. Существенными моментами использования систем передачи могут считаться:

• уменьшение стоимости оборудования, реализующего функции по переносу информации между коммутационными станциями (узлами) вторичных сетей;
• поддержку показателей качества передачи информации в соответствии с заданными нормами.

Использование аналоговых систем передачи было обусловлено, на первых порах, отсутствием  подходящей элементной базы для организации  цифровых каналов. Аналоговые системы  передачи обладают рядом недостатков, которые делают их нежизнеспособными. В первую очередь к ним следует отнести невозможность регенерации сигнала.

На сегодняшний день идеи частотного разделения каналов вылились в весьма перспективные технологии волнового  уплотнения каналов в оптическом волокне.

Все цифровые системы передачи в  том или ином виде реализуют временное разделение источников нагрузки. Изначально появилось асинхронное разделение, использовавшееся в телеграфии. В телефонии долгое время единственным способом временного разделения каналов оставалось синхронное разделение, которое все по традиции называют просто «TDM» или «коммутация каналов».

Асинхронное временное разделение получило развитие несколько позже, и не в телефонии, а в сетях  передачи данных. Асинхронное временное  разделение принято называть «коммутацией пакетов». Для коммутации пакетов классификационным признаком обычно служит название технологии (Х.25, Frame Relay, ATM, MPLS и т.д.). Кроме того, обычно выделяют два режима коммутации пакетов: дейтаграммный и с предварительным установлением виртуальных каналов.

Современные телефонные сети построены на технологии цифровой коммутации каналов. Тракт, установленный через совокупность цифровых коммутационных станций, можно рассматривать как виртуальный канал, по которому передаются пакеты длиной 8 бит. Конечно, такая трактовка весьма условна, но практически может оказаться полезной. В каждой цифровой коммутационной станции пакет из 8 бит задерживается. Это свойство делает цифровую коммутационную станцию похожей на коммутатор пакетов. Различие состоит в том, что в цифровой коммутационной станции дисперсия задержки пакетов равна нулю. В любом коммутаторе пакетов дисперсия может достигать существенных величин, значительно снижая качество обслуживания.

Итак, развитие технологии коммутации каналов привело к тому, что  в ней появились некоторые свойства, близкие к коммутации пакетов. Модернизация метода коммутации каналов продолжается. Появились технологии быстрой коммутации каналов (Fast Circuit Switching) и динамического синхронного режима переноса (Dynamic Synchronous Transfer Mode). Более того, некоторые специалисты отмечали, что для NGN потребуется разработка нового метода распределения информации, который, по всей видимости, будет более похож на коммутацию каналов. Поэтому безапелляционные высказывания о пакетной коммутации, как о единственном методе распределения информации в NGN, не стоит принимать за аксиому. Методы коммутации пакетов для информации, критичной ко времени задержки, основаны на установлении виртуальных каналов. Сама природа этого процесса близка к коммутации каналов. Конкурируя между собой, оба метода распределения информации стали заимствовать друг у друга некоторые черты.

4. Развитие сети доступа

Первые сети доступа представляли собой совокупность абонентских  линий. Первые АЛ были созданы на базе воздушных линий связи. Провода обычно подвешивались на столбах. Подведение проводов к телефонной станции осуществлялось через специальные стойки. Суммарное число проводов, которые должны были подключаться к коммутаторам, исчислялось десятками и даже сотнями. Высота соответствующих стоек достигала на некоторых телефонных станциях 13 метров.

С 1886 г. в российских ГТС стали  использоваться двухпроводные АЛ. Это  стимулировало переход к двухпроводной  коммутации. Переход воздушных линий  связи к кабельным начался  со второй попытки. Подземный телефонный кабель был впервые проложен в России в 1885 г. при строительстве Нижегородской телефонной сети. Длина десятижильного кабеля составляла около одного километра.

Можно утверждать, что за более  чем столетний период в системах коммутации периодически происходили заметные изменения. Развитию сетей доступа свойственны иные законы. После появления двухпроводных АЛ начался период, который можно считать стагнацией. Двухпроводные физические цепи надолго стали практически единственным средством построения сетей доступа. Хорошо известно, что такой способ построения сети доступа экономически неэффективен, но приемлемого решения никто не нашел.

Можно выделить две группы причин сложившейся ситуации. Во-первых, высокие  цены на оборудование передачи и коммутации не позволяли эффективно строить сети доступа за счет установки выносных концентраторов. Во-вторых, услуги, востребованные абонентами, могли предоставляться за счет пропускной способности канала тональной частоты (0,3-3,4 кГц), который был специфицирован для ТфОП. Эти услуги не всегда имели отношение к трафику речи. Сеть доступа использовалась для телеграфной связи, передачи данных с низкой и средней скоростями, а также для охранной сигнализации.

За два последних десятилетия XX века существенно снизились цены на цифровые системы передачи. Были разработаны цифровые системы коммутации, содержащие в составе комплекса аппаратно-программных средств выносные концентраторы. В результате появилась возможность снизить затраты на построение сети доступа даже при неизменном перечне услуг, предлагаемых абонентам ТфОП.

Затем начал формироваться платежеспособный спрос на услуги, поддержка которых  потребовала существенного расширения полосы пропускания сети доступа. Эти  услуги в конечном счете можно  отнести к функциональным возможностям "triple-play services", которые подразумевают возможность обмена информацией в трех видах: речь, данные и видео. Успехи телекоммуникационных технологий позволили разработать ряд новых вариантов модернизации сетей доступа. В некоторых случаях полностью или частично использовались эксплуатируемые многопарные кабели. Другие решения опирались на иные среды распространения сигналов.

5. Конвергенция в телекоммуникациях

Из вышеприведённого анализа следует, что наблюдается коренные, глубинные изменения в потребности в услугах, а, следовательно, и в способе их предоставления. Одним из доминирующих процессов в телекоммуникациях стала конвергенция.

Конвергенция – возникновение сходства в строении и функциях у систем, изначально далеких по происхождению и назначению.

В телекоммуникационных системах компания Cisco выделяет три аспекта конвергенции:

• конвергенция сетей;
• конвергенция управления;
• конвергенция приложений.

1. Конвергенция сетей

Укрупнение телекоммуникационного бизнеса и появление холдингов, объединяющих сети нескольких специализированных операторов (фиксированной связи, мобильной связи и передачи данных), а также острая конкурентная борьба за абонента, обусловили появление нового класса услуг. Они обеспечивают, прозрачно для абонента, взаимопроникновение сетей и услуг, специфичных для одной, определённой телекоммуникационной среды, в другую за счёт шлюзования.

Процесс конвергенции, зачастую, нуждается  в привлечении интеллекта, с помощью  которого согласуются протоколы  (SDH, ATM, FR, IP) и технологии передачи (VoIP, VoATM, VPN). Роль таких согласующих устройств  на сетях операторов обычно выполняют мультисервисные сетевые устройства, обычно поддерживающие ATM и MPLS, IP и FR.

При конвергенции сетей несколько  в корне различающихся сетей  сливаются в одну. При этом повышается эффективность сети. Операторы переходят от множества наложенных сетей, требующих отдельного управления и техобслуживания, к одной сети, ядром которой, как правило, является сеть IP/MPLS.

Сетевая конвергенция позволяет вводить современные услуги. Следующая волна Интернета будет формироваться конечным пользователем, которому потребуются эти инновационные приложения и услуги.

2. Конвергенция управления

Конвергенция управления заключается в том, что оператор должен предоставлять услуги, осуществлять биллинг и управлять услугами, предоставляемыми во всех средах доступа.

При этом повышаются требования к  интеллектуализации прикладного уровня и оборудования абонента. Хорошим  примером этому может служить  концепция «triple play services», предполагающая передачу речи, видео и данных в рамках одной сети. При использовании беспроводных средств передачи данных получается «triple play в движении», или «quadruple play».