Введение

С момента изобретения телефона в 1875 году, ставшего отправной точкой в развитии те­лефонной связи, методов и технологий передачи голоса, прошло сто лет прежде чем в 1975 году появился первый микрокомпьютер. Все это время системы связи были аналоговыми (в мире -практически вплоть до середины 60-х, в России до середины 70-х годов) [1,2]. До этого цифровых систем связи практически не было, несмотря на то, что импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) бы­ла известна с 1937 года [3], а специализированные цифровые компьютеры - с 1939 года. Импульс­ные методы модуляции интенсивно развивались с начала 40-х в связи с развитием радиолокации [4], однако ИКМ не находила широкого практического применения ввиду громоздкости цифрово­го оборудования, вплоть до появления в 1959 году компьютеров второго поколения, использую­щих транзисторы в качестве элементной базы.

Начало использования цифровых технологий в сетях передачи данных было связано с ИКМ, а именно с системами цифровой телефонии на основе кабельных (медных) сетей связи, применяемых для передачи голоса.

Первой коммерческой цифровой системой передачи голоса, использующей ИКМ и методы мультиплексирования с временным разделением каналов (TDM), считают систему компании Bell System (США), установленную в Чикаго в 1962 году. Система давала возможность передавать 24 голосовых канала по медному кабелю, проложенному между офисами компании Bell System. Ка­ждый голосовой канал использовал скорость передачи 64 кбит/с, а все каналы объединялись с по­мощью мультиплексора в единый поток двоичных данных со скоростью 1536 кбит/с (с учетом служебного канала 8 кбит/с он приобретал скорость 1544 кбит/с).

Этот поток, благодаря последующей стандартизации, и стал известен как капал DS1 или 77, принятый затем в США за первый (или первичный) уровень мультиплексирования для систем цифровой телефонии. Это было уже время появления ЭВМ третьего поколения (IBM System 360, 1963 год), принесших с собой концепцию канала ввода/вывода с развитой системой мультиплек­соров ввод/вывода, используемых для организации коммерческих компьютерных систем цифро­вой передачи данных, а также локальных вычислительных сетей (LAN, или ЛВС) для объединения компьютеров.

Однако только стремительное развитие микропроцессорной техники и технологии, заро­дившейся в 1971 году с появлением первого микропроцессора компании Intel, сделало возможным реальное внедрение цифровой техники в системы связи (телекоммуникационные системы) и при­вело к широкому распространению и развитию компьютерных сетей, давших вторичный мощный импульс развитию сетей передачи голоса и данных на основе ИКМ.

Сетевые компьютерные технологии, разработанные первоначально на основе ЭВМ общего назначения, или мэйнфреймов, вот уже около 20 лет применяются для объединения в сеть персо­нальных компьютеров, или ПК. Широкое использование сетевых технологий для создания LAN стало доступно только тогда, когда производительность и функциональные возможности микро­процессоров выросли настолько, что смогли удовлетворить высоким требованиям по управлению сетью связи.

Сетевые цифровые технологии развивались до последнего времени параллельно для гло­бальных и локальных сетей. Технологии глобальных сетей были направлены в основном на разви­тие цифровых телефонных сетей, используемых для передачи голоса. Технологии локальных се­тей - напротив, использовались, в основном, для передачи данных.

Развитие цифровых телефонных сетей шло по линии уплотнения каналов, как за счет мультиплексирования низкоскоростных первичных каналов Т1, так и за счет использования более рациональных методов модуляции, например, использования дифференциальной ИКМ и ее моди­фикаций, позволивших применять для передачи голосового сигнала более низкие чем 64 кбит/с (основной цифровой канал - ОЦК) скорости: 40, 32, 24, 16, 8 и 5,6 кбит/с.

Развитие схем мультиплексирования привело к возникновению трех цифровых иерархий с разными (для разных групп стран) уровнями стандартизованных скоростей передачи или каналов: DS2 или Т2/Е2, DS3 или ТЗ/ЕЗ, DS4 или Т4/Е4. Эти иерархии, названные плезиохронными (т.е.

почти синхронными) цифровыми иерархиями PDH (ПЦИ), широко использовались и продолжают использоваться как в цифровой телефонии, так и для передачи данных.

Развитие технологий скоростных телекоммуникаций на основе PDH привело к появлению в последнее время двух наиболее значительных новых цифровых технологий: синхронной опти­ческой сети SONET (COC), и синхронной цифровой иерархии SDH (СЦИ), иногда рассматривае­мых как единая технология SONET/SDH, расширившая диапазон используемых скоростей переда­чи до 40 Гбит/с. Эти технологии были ориентированы на использование волоконно-оптических кабелей (ВОК) в качестве среды передачи.

Технологии локальных сетей, ориентированных на передачу данных, а не голоса, развива­лись не по линии уплотнения каналов, а по линии увеличения полосы пропускания каналов пере­дачи данных, необходимой для передачи не только текстовых, но и графических данных, а сейчас и данных мультимедиа. В результате используемые на начальном этапе развития сетевые техноло­гии ARCnet, Ethernet и Token Ring, реализующие скорости передачи 2-16 Мбит/с в полудуплекс­ном режиме и 4-32 Мбит/с в дуплексном режиме, уступили место новым скоростным технологи­ям: FDDI, Fast Ethernet и 100VG-Any LAN, использующим скорость передачи данных 100 Мбит/с и ориентированных в большей части своей также на применение ВОК. Апофеозом этого развития стала новая технология Gigabit Ethernet, использующая скорость передачи 1 Гбит/с

Создание компьютерных сетей масштаба предприятия, а также корпоративных, регио­нальных и глобальных сетей передачи данных, связывающих множество ЛВС, в свою очередь привело к созданию таких транспортных технологий передачи данных, как: Х.25, ISDN {цифровая сеть интегрированного обслуживания ЦСИО, или цифровая сеть с интеграцией служб ЦСИС) и Frame Relay {технология ретрансляции кадров), решавших эти задачи первоначально на скоро­стях 64 кбит/с, 144 кбит/с (узкополосная ISDN) и 1,5/2 Мбит/с соответственно.

Дальнейшее развитие этих технологий также шло по линии увеличения скоростей переда­чи и привело к трем важным результатам:

• постепенному отмиранию (в плане бесперспективности развития) существующей еще техноло­ гии Х.25;

• увеличению скорости передачи данных, реализуемых технологией Frame Relay до скорости ТЗ (45 Мбит/с);

• появлению в недрах технологии ISDN (а именно широкополосной B-ISDN) новой технологии ATM {режима асинхронной передачи), которая принципиально может применяться на раз­ личных скоростях передачи (от 1.5 Мбит/с до 40 Гбит/с), причем она самостоятельно может использоваться как технология магистральной передачи трафика (не требуя промежуточной технологии переносчика) или может передавать свой трафик с использованием промежуточной технологии переносчика (например, PDH, SONET/SDH или WDM) благодаря использованию техники инкапсуляции ячеек в фреймы, виртуальные трибы или виртуальные контейнеры.

Из описанных технологий в литературе наибольшее внимание до недавнего времени уде­лялось только технологии ATM, хотя она и не была широко распространена в России (по сведени­ям автора и до сих пор существуют только изолированно функционирующие коммерческие сети ATM или экспериментальные корпоративные сети, на которых эта технология отрабатывается). В отличие ATM в России развернуты и полномасштабно функционируют практически в каждом ре­гионе, начиная с 1993 года, десятки крупных сетей SDH. Технология SDH активно осваивается ре­гионами. На ее основе происходит крупномасштабное переоборудование старой аналоговой сети связи и относительно новой сети связи PDH России в цифровую Взаимоувязанную сеть связи (ВСС) [137], использующую самые передовые технологии.

Использование SDH позволило резко повысить скорость передачи на сети РФ в целом, до­ведя ее сегодня на отдельных участках до 2,5 Гбит/с, а также потенциально подготовив сеть к вне­дрению технологии WDM. Учитывая факт внедрения систем SDH уровня STM-64 (10 Гбит/с) отдельными западными компаниями, а также то, что WDM позволит многократно (от 2 до 160 раз) увеличить общую скорость передачи по одному волокну, не говоря о том, что далее она может быть также многократно (от 2 до 144 раз) увеличена за счет использования многоволоконного оп­тического кабеля, мы получим впечатляющие перспективы максимально возможного в будущем более чем 92000-кратного увеличения пропускной способности наших кабелей, которое, в прин­ципе доступно прямо сейчас. Весь вопрос в том, реализуются ли эти перспективы в России?