гл 2 Соколов

статистических данных. Полученные результаты могут быть представлены кривой, названной "Прогноз I". К моменту времени T2 ошибка прогнозирования становится очевидной. Изменения трафика на отрезке [T1, T2] и далее осуществляются по закону, представленному кривой, которая названа "Истинный рост трафика". Также ошибочными становятся прогнозы, выполненные в моменты времени T2 и T3.

Рисунок 2.26 Ошибки прогнозирования трафика

Рисунок 2.26 наводит на такую мысль. Может быть, не стоит увлекаться повышением точности прогностических оценок? Не лучше ли разработать такие сетевые решения, которые будут инвариантны к изменению роста трафика в достаточно широких пределах? Тем не менее, некоторые ориентиры все же необходимы. Рассмотрим некоторые опубликованные результаты.

Трафик в сетях связи общего пользования ежегодно растет более чем на 100% [51, 52]. Основные причины - расширение сети Internet и развитие рынка широкополосных услуг [52]. Авторы статьи [46] считают, в 2002 году транспортная сеть переносила трафик примерно в двенадцать раз больший, чем в 1998 году.

Быстрее всего растет трафик Internet. В частности, в [53] приводятся данные, свидетельствующие об удвоении трафика Internet в России каждые 100 дней. На сайте www.algo.ru опубликованы данные о росте всемирного трафика Internet 1000% за год. Эту же оценку можно найти и на других сайтах. Объем трафика, порожденного спросом на широкополосные услуги, безусловно, меньше. Правда, пропускная способность линий передачи, используемых для поддержки широкополосных услуг, в среднем, заметно превышает аналогичную вели- чину, типичную для доступа в Internet. Это хорошо видно из рисунка 2.27 [54].

51

Рисунок 2.27 Примеры роста трафика для абонентов квартирного сектора

В английском языке достаточно часто используют два слова для определения скорости передачи информации при поддержке широкополосных услуг - Wideband и Broadband. В оте- чественных англо-русских словарях и Wideband, и Broadband переводятся одинаково - широкополосный. Тем не менее, прилагательное "Wideband" употребляется для указания на скорость обмена информацией до 2,048 Мбит/с включительно. Слово "Broadband", в рассматриваемом примере, относится к тем случаям, когда скорость обмена данными превышает величину 2,048 Мбит/с. Значение 8 Мбит/с для нижней кривой отражает мнение авторов публикации [54] о том, что такая величина пропускной способности в сети доступа вполне достаточна для абонентов квартирного сектора. Кстати, в [20] указана иная граница между услугами типа "Wideband" и "Broadband" - 34 Мбит/с (для европейской иерархии ЦСП).

Итак, к 2010 году ожидается, что среди пользователей ЦСИО около 25% составят абоненты квартирного сектора (следует подчеркнуть, что работа [54] опубликована в 1996 году, когда ЦСИО оценивалась как весьма перспективное направление развития электросвязи). К этому же времени доля таких абонентов на рынке широкополосных услуг (типа Broadband) будет почти в пять раз меньше. Однако соотношение ресурсов транспортной сети для этих двух групп абонентов квартирного сектора будет совершенно иным. Для одного пользователя ЦСИО с конфигурацией доступа 2B+D информационная скорость составит 144 кбит/с. Разделив величину 8 Мбит/с на 144 кбит/с, получим искомое соотношение - 55,6.

52

Из этого примера следует очень важный вывод. Для расчета трафика в телефонной сети достаточно знать численность абонентов, количество попыток вызовов в час и среднее время обмена информацией. Однако для современных телекоммуникационных систем, предоставляющих, по требованию абонентов, цифровые каналы с различной скоростью переда- чи информации, эти данные не позволяют рассчитать пропускную способность транспортных сетей. Этот вывод следует также из ряда других работ, среди которых можно выделить статью [55].

На этом заканчивается раздел, посвященный тем требованиям, которым должны отвечать современные транспортные сети. Некоторые дополнительные аспекты этой проблемы обсуждаются и в следующем разделе. Однако его основное назначение совсем иное - анализ современных концепций, которые были разработаны для построения транспортных сетей.

53

Когда б вы знали, из какого сора Растут стихи, не ведая стыда … (Анна Ахматова)

2.4. Современные концепции построения транспортных сетей

2.4.1. Общие положения

Когда появляется какая-либо новая концепция построения транспортной (или иной) сети, возникает множество вопросов, касающихся ее практической реализации. Проблемы использования новых концептуальных положений в практи- ческой работе Операторов разнообразны. Мне бы хотелось остановиться на одном важном вопросе - целостность новых идей с практической точки зрения. В этом смысле, рассматривая какую-либо концепцию развития транспортной сети, необходимо постоянно возвращаться к требованиям телекоммуникационной системы в целом. Важный практический вывод, следующий из этого положения, состоит в том, что основные процессы планирования, построения и развития транспортной и коммутируемых сетей должны координироваться. В [56] точно подмечено, что это касается также и аспектов реализации сети сигнализации.

Обычно цифровизация местных транспортных сетей осуществляется быстрее, чем аналогичный процесс, свойственный ГТС и СТС [7, 10, 57]. Можно назвать две причины этого явления. Во-первых, ЦСП появились, а значит и стали использоваться раньше, чем цифровое коммутационное оборудование. Во-вторых, цифровизация ГТС (всегда) и СТС (в большинстве случаев) потребовала организации большого числа линейных трактов ЦСП. Последнее утверждение будет изложено более детально, когда мы перейдем к принципам внедрения цифровой коммутационной техники в ГТС и СТС.

Сравнение темпов цифровизации транспортных и телефонных сетей обусловлено одной причиной. Раньше Операторы ТФОП координировали, в первую очередь, развитие именно этих сетей. Теперь, безусловно, необходимо согласовывать процессы развития большего числа сетей. В [56] удач- но сформулированы три базовых принципа развития телекоммуникационной системы:

wпростота (Simplicity) планирования, построения, развития

èтехнической эксплуатации;

wгибкость (Flexibility) с точки зрения изменения трафика

èввода новых телекоммуникационных услуг за короткое

время;

54

wустойчивость (Robustness) к перегрузкам, отказам и другим нештатным ситуациям.

Оператор, вне зависимости от концепции построения транспортной сети, преследует цели, которые можно сформулировать в виде следующих тезисов:

wминимизировать свои капитальные затраты и эксплуатационные расходы;

wповысить доходы за счет роста пропущенного трафика и введения новых видов услуг электросвязи;

wуменьшить риски, всегда сопровождающие процессы введения новых видов услуг.

Решить эти задачи, часто противоречивые, можно за счет

использования различных технологий. В следующем параграфе рассматривается концепция построения классической транспортной сети, в которой передача сигналов и их распределение осуществляются в оптической и электрической форме соответственно. В этом плане, такую сеть можно считать комбинированной. В параграфе 2.4.3 кратко изложены основные принципы создания оптических транспортных сетей.

55

2.4.2. Классические транспортные сети

В большинстве эксплуатируемых ныне местных транспортных сетей для передачи информации используются кабели с ОВ. Обработка информации осуществляется после ее преобразования в форму цифрового электрического сигнала. Преобразователи типа OE и EO пока еще необходимы, но область их использования постепенно сужается. Эта тенденция, вклю- чающая четыре фазы, показана на рисунке 2.28 для связи двух МВК.

Рисунок 2.28 Использование преобразователей "OE" и "EO"

Фаза I характерна для начального этапа использования кабелей с ОВ в транспортных сетях. Преобразователи типа OE и EO устанавливались до и после каждого МВК. Если возникала необходимость в восстановлении сигнала, то такие же преобразователи устанавливались до и после каждого регенератора. В оба МВК могут также включаться кабели с металли- ческими проводниками. Эта возможность показана линиями, отмеченными черными точками.

56

На фазе II стали использоваться ОУ. В этом случае в местных транспортных сетях можно отказаться от регенераторов. Это означает, что число преобразователей OE и EO сокращается.

Фаза III - применение ОМВК, которые осуществляют полупостоянную коммутацию без перехода к электрической форме сигнала. Преобразователи теперь необходимы между коммутационным полем ОМВК и СУ. Устройство управления (УУ), в качестве которого обычно используются средства вычислительной техники, оперирует электрическими сигналами. В этом случае в ОМВК используются преобразователи, обыч- но обозначаемые трехбуквенной аббревиатурой OEO (optical/electrical/optical). Буква "E" в данном сокращении указывает на то, что УУ оперирует с информацией в электрической форме.

Фаза IV представляет собой перспективное решение, когда в системе управления будут использоваться компьютеры, работающие с информацией в форме оптических сигналов. На рисунке 2.28 такая система управления обозначена аббревиатурой УУо. Подобное решение иногда обозначают как "OOO" (optical/optical/optical), подчеркивая использование только оп-

Структура классических транспортных сетей, создаваемых в городах и в сельской местности, может быть любой. На практике, для связи множества из "N" СУ, используется такой набор топологий:

wполносвязный граф, имеющий "N" вершин и 0,5 x N x (N-1) ребер;

wграф, также состоящий из "N" вершин, но с меньшим числом ребер;

wкольцо;

wсовокупность колец.

Вершины полносвязного графа соединены между собой по

принципу "каждая с каждой". В англоязычной технической литературе такой тип связи известен по словосочетанию Fully Connected Network [58]. В эпоху аналоговой техники передачи и коммутации местные транспортные сети строились именно по этому принципу. Когда начали прокладываться первые кабели с ОВ, эта структура транспортной сети стала малоэффективной. По мере роста трафика линии передачи, соединяющие СУ напрямую, стали использоваться весьма эффективно. Это возродило интерес к транспортным сетям, структура которых представляет собой полносвязный граф [59, 60].

В левой части рисунка 2.29 показан пример полносвязного графа, который служит моделью транспортной сети, состоящей из шести СУ. Каждая вершина графа соответствует СУ.

57

Вершины графа обозначены буквами H1, H2, …, H6. Ребра графа соответствуют линиям передачи. На рисунке для полносвязного графа обозначено только ребро a26, соединяющее вершины H2 и H6.

В правой части рисунка 2.29 показан пример не полностью связанного графа. В англоязычной технической литературе такой структуре соответствует термин "Mesh". Ребро между вершинами H2 и H6 отсутствует. Связь этих двух вершин может осуществляться по таким маршрутам: a16 - a21, a46 - a24, a16 -

a14 - a24, a46 - a14 - a21. Наличие нескольких маршрутов обеспечивает весьма высокую живучесть сети. В частности, для оценки коэффициента готовности линии передачи между вершинами H2 и H6 можно использовать выражение для расчета вероятности связи в мостиковой структуре [27, 61]. Если считать, что все СУ абсолютно надежны, а вероятности отказа всех линий передачи (q) одинаковы, то искомое выражение для оценки коэффициента готовности (KÃ26)

Рисунок 2.29 Две модели транспортной сети, состоящей из шести сетевых узлов

В таблице 2.4 представлены результаты расчета коэффициента готовности для четырех значений вероятности отказа линии передачи.

Таблица 2.4

58

Даже при весьма высокой вероятности отказа линии передачи (q = 0,001) рассматриваемая структура транспортной сети обеспечивает коэффициент готовности, превышающий уровень "пять девяток". Для полносвязной сети коэффициент готовности в значительной мере определяется функциональными возможностями СУ. Если они не обеспечивают создание альтернативных маршрутов в транспортной сети, то надежность линий передачи обеспечивается их дублированием. В этом случае коэффициент готовности для любой пары СУ (KÃ) определяется тривиальным выражением:

Величина коэффициента готовности, превышающая уровень в "пять девяток", достигается при q < 0,00316. Однако дублирование линий передачи при использовании одной и той же кабельной канализации (или трассы РРЛ) не помогает при отказах, обусловленных внешними воздействиями. По этой причине даже в полносвязных сетях используются альтернативные маршруты. Их создание может выполняться всеми СУ либо какой-либо их частью. В любом случае число таких СУ не должно быть меньше двух. Тогда выражение (2.11) будет нижней границей для коэффициента готовности в транспортной сети.

Формулы (2.11) и (2.12) не учитывают того, что величина коэффициента готовности для СУ не равна единице. Конеч- но, линейные сооружения более других элементов телекоммуникационной системы подвержены тем отказам, которые приводят к самым серьезным последствиям [62]. Тем не менее, в маршрутах, которые включают значительное число СУ, необходимо учитывать и надежность соответствующих аппа- ратно-программных средств. В принципе, это можно сделать, умножив полученные значения коэффициентов готовности маршрутов, состоящих только из линий передачи, на вероятность нахождения всех СУ в работоспособном состоянии - PÑÓ.

Если в маршруте насчитывается "N" СУ, а вероятность нахождения каждого из них в работоспособном состоянии равна P, то искомое значение определяется очевидным выражением:

В правой части рисунка 2.29 показан только один из возможных примеров графа, который отличается от полносвязного. Местные транспортные сети, особенно созданные до появления оборудования СЦИ и кабелей с ОВ, могут быть

59

представлены и другими структурами. На рисунке 2.30 изображены два вида структур, широко используемых ранее для построения транспортных сетей в городах и в сельской местности.

Рисунок 2.30 Структуры транспортной сети "Звезда" и "Дерево”

Звездообразная структура транспортной сети чаще всего создавалась для обслуживания СТС, в которой ЦС напрямую соединялась со всеми ОС. Такая структура транспортной сети может также использоваться в узловом районе ГТС, в котором РАТС связаны между собой через УИС и УВС. Звездообразная структура не обеспечивает высокую надежность телекоммуникационной системы. Отказ линии передачи приводит к потере связи на одном направлении.

Древовидная структура транспортной сети обычно используется в сельской местности. Она обеспечивает экономию суммарной длины линий передачи, что для многих ТСС эквивалентно минимизации капитальных затрат. Очевидно, что структура типа "дерево" имеет весьма низкие показатели надежности. Отказ одной линии передачи может привести к потере связи на нескольких направлениях. В частности, отказ линии передачи на участке между H1 и H6 (правый фрагмент рисунка 2.30) изолирует два СУ - H6 и H5.

Когда началось практическое использование оборудования СЦИ и кабелей с ОВ, требования к пропускной способности транспортной сети определялись, в основном, потребностями ТФОП. Возникло явное противоречие между целесообразностью создания мощных линий передачи и потребностью в пучках СЛ сравнительно малой емкости. Это означало, что структура транспортной сети типа "полносвязный граф" была весьма неэкономична. Применение структур типа "звезда" или "дерево" было нежелательно с точки зрения требований по надежности.

60