Стратегия модернизации сетей связи

"Вестник связи", 2012, №4, с. 69 – 72.
Стратегические аспекты модернизации сетей электросвязи
В.И. КОМАШИНСКИЙ, заместитель директора ЛО ЦНИИС, доктор технических наук,
А.И. ОСАДЧИЙ, директор ЛО ЦНИИС, доктор технических наук, профессор,
Н.А. СОКОЛОВ, главный научный сотрудник ЛО ЦНИИС, доктор технических наук
В период с 28 февраля по 1 марта 2012 года в Москве был проведен семинар МСЭ с
названием "Создание потенциала в области стратегического управления в электросвязи".
На этом семинаре ЛО ЦНИИС представил два доклада. Данная статья написана по материалам этих докладов, но включает также и ряд других важных положений, которые, по
мнению авторов, будут интересны читателям журнала "Вестник связи". В тексте одной
публикации невозможно изложить все аспекты столь сложного процесса, каковым следует
считать модернизацию сетей электросвязи. По этой причине поставленная задача сводится
к анализу трех важных направлений эволюции эксплуатируемых сетей, определяющих
качественные изменения инфокоммуникационной системы в целом.
Терминологические аспекты
Слово "сеть" очень часто встречается в технической литературе по электросвязи. На
официальном сайте Международного союза электросвязи (МСЭ) можно найти несколько
трактовок этого термина. Если проанализировать еще и словосочетания, в которые входит
термин "сеть", то количество объяснений составит более семи сотен. На основе ряда рекомендаций МСЭ можно попытаться сформулировать некое общее определение. Оно оказалось очень похожим на положения, приведенные в [1]. Далее сетью связи будем называть совокупность технических средств, которая обеспечивает соединения между двумя
или более интерфейсами для предоставления инфокоммуникационных услуг. Для обеспечения соединения задействуются также аппаратно-программные средства, входящие в состав системы эксплуатационного управления, которая необходима для функционирования
сети электросвязи.
Когда речь идет о качественной модернизации инфокоммуникационной системы,
корректное использование термина "сеть" позволяет точнее сформулировать задачи, для
которых предстоит найти приемлемые решения. Во-первых, необходимо напомнить, что
словосочетания "цифровая сеть интегрального обслуживания" и "интеллектуальная сеть"
не следует понимать буквально. С точки зрения определения, которое было приведено
выше, оба примера не связаны с сетью, что, впрочем, отражено в рекомендациях МСЭ.
Во-вторых, привычные и очевидные, на первые взгляд, случаи использования слова "сеть"
также не всегда корректны. Типичный пример – словосочетание "сеть подвижной связи".
На самом деле речь идет о комплексе технических средств, функции которых иногда заключаются в организации доступа к ресурсам других сетей и систем.
Для решения многих задач, касающихся модернизации инфокоммуникационной системы, лучше использовать введенные авторами книги [1] понятия "первичная сеть" и
"вторичная сеть". С учетом современной терминологии и соответствующей системы понятий в англоязычной технической литературе (transport network и switched network соответственно) логичнее использовать такие словосочетания [2]: "транспортная сеть" и "комму-
тируемая сеть". В отечественной технической литературе термин "транспортная сеть"
обычно применяется в том смысле, в котором в публикациях на английском языке, включая материалы МСЭ, вводится понятие "core network" – базовая сеть. Иными словами,
подразумевается уровень иерархии сети, а не выполняемые функции. Несложно убедиться,
что транспортные функции реализуются на всех уровнях иерархии сети электросвязи. Эти
терминологические уточнения существенны для изложения ряда соображений, касающихся рассматриваемых ниже стратегических аспектов модернизации сетей электросвязи.
Сеть следующего поколения
Концепция сети следующего поколения [3], известной по аббревиатуре NGN (Next
Generation Network), основана на использовании пакетных технологий для выполнения
функций передачи и коммутации. Это означает, что радикально меняются и транспортные,
и коммутируемые сети.
Идеальная модель NGN базируется на единой транспортной сети, фрагмент которой
показан в нижней части рис. 1, в виде кольца с хордой. Сетевые узлы (СУ) связаны между
собой кабелями с оптическими волокнами для организации высокоскоростных трактов
обмена IP-пакетами. Узлы коммутации (УК) NGN также формируют единую сеть, которая
способна предоставить абонентам все виды услуг. Предполагается, что все УК связаны
между собой по принципу "каждый с каждым". Это достигается за счет функций полупостоянной коммутации, выполняемых в каждом СУ [1, 2]. Оборудование СУ и УК, как правило, располагается на одной площадке.
УК3
УК2
УК4
УК1
УК5
УК7
УК6
Транспортная сеть
Коммутируемая сеть
СУ3
СУ2
СУ4
СУ1
СУ5
СУ7
СУ6
Рис. 1. Фрагмент модели сети следующего поколения
Концепцию NGN часто отождествляют с идеей "One network" – одна сеть. С точки
зрения экономики связи такой подход представляется привлекательным. Следует помнить,
что наличие одной сети усложняет задачи обеспечения заданных показателей надежности
и живучести инфокоммуникационной системы. Именно по этой причине транспортные
сети на всех уровнях иерархии NGN (исключая, частично, уровень доступа) необходимо
строить в виде отказоустойчивых кольцевых топологий, организуя, при необходимости,
хорды. Построение коммутируемой сети в виде полносвязного графа также служит одним
из средств повышения показателей надежности и живучести инфокоммуникационной системы. Кроме того, организация трактов между каждой парой УК позволяет улучшить показатели качества обмена информацией за счет снижения задержки IP-пакетов при их передаче между терминалами пользователей.
De facto практическая реализация концепции NGN уже началась. Причем впервые
старт столь масштабной программы модернизации инфокоммуникационной системы был
дан без разработки, обсуждения и согласования ключевых системно-сетевых решений. Не
исключено, что последствия такого рискованного решения приведут к формированию
сложных проблем, затраты на решения которых будут существенно выше стоимости исследовательских работ по созданию научно обоснованной концепции построения NGN.
Когнитивные технологии
Воплощение концепции NGN открывает принципиально новые возможности для
применения когнитивных технологий [4, 5]. Возникающие задачи, с точки зрения сети
класса NGN, можно представить при помощи модели обмена информацией, приведенной
на рис. 2. Во-первых, необходимо обеспечить "прозрачную" среду для обмена IP-пакетами
между симбиозом "Человек / экосистема" и средствами поддержки услуг, которые предоставляются на основе когнитивных технологий. Подобные услуги обозначены в виде
кружков в правой части модели. Во-вторых, для услуг, основанных на когнитивных технологиях, следует организовать взаимодействие между блоками "Средства поддержки
услуг" и "Система эксплуатационного управления".
Человек /
экосистема
Транспортная
(первичная)
сеть
Коммутируемая
(вторичная)
сеть
Средства
поддержки
услуг
Система эксплуатационного управления
Рис. 2. Модель обмена информацией для реализации когнитивных технологий
Качественные изменения в блоках "Транспортная (первичная) сеть" и "Коммутируемая (вторичная) сеть", на первый взгляд, не нужны. С другой стороны, могут столь резко
возрасти объемы передаваемой информации и так измениться требования к показателям
качества обслуживания, что потребуется пересмотр ряда сложившихся представлений о
принципах построения сети. И тогда вполне уместно говорить об эре post-NGN. Этот же
постулат подтверждается и ожидаемыми качественными и количественными изменениями
состава абонентов, обслуживаемых Операторами электросвязи, а также используемого
парка терминального оборудования. Данный аспект модернизации сетей электросвязи
следует рассматривать с учетом тех движущих сил, о которых речь пойдет в следующем
разделе статьи.
Когнитивные технологии весьма эффективны и для весьма перспективного направления в построении нижних иерархических уровней инфокоммуникационной системы –
самоорганизующихся сетей [6].
Интернет вещей и концепция M2M
На нескольких сайтах всемирной паутины опубликована статья футуролога Дэйва
Эванса под названием "Интернет вещей: как изменится вся наша жизнь на очередном этапе развития Сети". Одна из причин, породивших термин "Интернет вещей", заключается
в прогнозе количества потенциальных пользователей всемирной паутины. В 2003 году
(девять лет назад) население планеты составляло 6,3 млрд. человек. Количество устройств,
подключенных к сети Интернет, оценивалось как 500 млн. К 2020 году (через восемь лет)
население Земли достигнет уровня 7,6 млрд. человек, а численность устройств, взаимодействующих через сеть Интернет, возрастет примерно до 50 млрд.
Некоторые специалисты отождествляют концепции "Интернет вещей" и M2M (Machine-to-Machine), то есть связь между устройствами без участия человека. По всей видимости, идею "Интернет вещей" следует считать более общей, тогда как концепцию M2M
обычно рассматривают как телекоммуникационный компонент "Интеллектуального жилища". В 2003 году средняя стоимость модулей М2М составляла 73 евро, а в 2008 – уже
29,6 евро [7]. Модули M2M устанавливаются практически во всех новых автомобилях, что
позволяет использовать систему eCall. Она предназначена для оперативной связи с европейской службой спасения, доступ к которой для абонентов телефонной сети осуществляется по номеру "112". Считается, что услуга eCall на 50% сократит время прибытия помощи, что поможет спасти 2500 жизней в год.
Пример с услугой eCall представляется очень наглядным. Существуют и другие
важные сферы применения концепции "Интернет вещей". В упомянутой статье Дэйва
Эванса изображена пирамида, воспроизведенная на рис. 3 в виде последовательности блоков, что представляется авторам более логичным. Рисунок позволяет (правда, метафорично) сформулировать основную цель развития инфокоммуникационной системы.
Набор данных
Информация
Знания
Рис. 3. От набора данных к мудрости
Мудрость
Концепцию "Интернет вещей" не следует рассматривать как тенденцию модернизации сетей электросвязи, для которой характерны исключительно положительные моменты.
Этой концепции свойственны серьезные риски. Результаты обсуждения этих рисков можно найти в современной научно-технической литературе.
Вместо заключения
Статья, как было указано в начале текста, не претендует на изложение всех важных
тенденций в развитии сетей электросвязи. Авторам, как сотрудникам одного из ведущих
научно-исследовательских институтов отрасли, в первую очередь, интересны актуальные
задачи, стимулирующие поиск новых решений. Тем не менее, не следует считать высказанные соображения исключительно субъективной точкой зрения. Триада "Сеть следующего поколения – когнитивные технологии – Интернет вещей" отражает стратегические
аспекты модернизации сетей электросвязи.
Литература
1. Теория сетей связи: Учебник для вузов связи / Рогинский В.Н., Харкевич А.Д.,
Шнепс М.А. и др.; Под ред. В.Н. Рогинского. – М.: Радио и Связь, 1981.
2. Соколов Н.А. Задачи планирования сетей электросвязи. – СПб.: Техника связи,
2012.
3. Бакланов И.Г. NGN: принципы построения и организации. – М.: Эко-Трендз, 2008.
4. Комашинский В.И., Мардер Н.С., Парамонов А.И. От телекоммуникационной к
когнитивной инфокоммуникационной системе. – Технологии и средства связи, №4, 2011.
5.
Комашинский
В.И.,
Соколов
Н.А.
Когнитивные
системы
и
телекоммуникационные сети. – Вестник связи, №10, 2011.
6. Кучерявый А.Е., Прокопьев А.В., Кучерявый Е.А. Самоорганизующиеся сети. –
СПб.: Издательство "Любавич", 2011.
7. Скворцова С. У М2М драйверы глобальные. – ИКС, октябрь 2011.