9. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
9.1. Направления развития телекоммуникаций
Мы живем в эпоху глобализации. Влияние процесса глобализации ощущается в мировой торговле, международной финансовой деятельности и особенно в сфере телекоммуникаций. В течение последнего десятилетия эти направления характеризовались очень высокими скоростями роста по сравнению с другими формами деловой активности. Что касается электросвязи, главным проявлением глобализации становится все меньшая роль национальных границ при предоставлении услуг связи.
Глобализация поддерживается новыми связными технологиями, в первую очередь, такими, как Интернет, и базирующимися на них услугами, ведущими к быстрому размыванию межгосударственных границ. Значительное влияние на процесс глобализации оказывает и развитие систем мобильной связи, коренным образом меняющих стандартные формы работы и отдыха людей. В отчете компании British Telecom (1998) предсказывается, что в 2010 г. до 40 % организаций будут представлять собой «виртуальные учреждения», т.е. организации, в которых сотрудники будут выполнять свою работу дома и появляться в офисах достаточно редко.
Вторая особенность современных систем и сетей передачи конвергенция – это постепенное сближение в строении и функциях между относительно разными направлениями в телекоммуникациях.
Втечение многих лет информационные и телекоммуникационные технологии развивались как два различных мира. В последнее время термин «конвергенция» всё чаще и чаще появляется в контексте эволюции в информатике и телекоммуникациях. Этот термин включает в себя все те изменения в телекоммуникациях, которые касаются процессов развития и интеграции услуг и сетей, замещения старых технологий новыми и т.п. Процесс конвергенции в упомянутом смысле может иллюстрироваться множеством примеров в современных телекоммуникациях.
Вобщем, движущей силой конвергенции в электросвязи является развитие новых услуг. Конвергенция мотивируется желанием иметь однородную инфраструктуру для тех или иных услуг (например, в телефонии), даже когда эти услуги поддерживаются различными техническими решениями. Эти решения могут быть основаны на телекоммуникационных или на компьютерноинформационных технологиях. Важно отметить, что конвергенция различных услуг может привести к увеличению возможностей одной отдельной услуги, что
ипроисходит, например, в случае с мультимедийными приложениями. Несомненно, конвергенция услуг всегда будет предполагать определенный уровень конвергенции в технических системах, обеспечивающих эти услуги.
Имеется ряд областей в телекоммуникациях, где конвергенция в настоящее время достаточно заметна. Наибольшее внимание сегодня уделяется конвергенции услуг телефонии и передачи данных, где традиционная
129
телефонная сеть представляет собой одного участника процесса конвергенции, а сети передачи данных – другого. Это справедливо как для сетей общего пользования (ТфОП /ISDN и Интернет), так и для частных (корпоративных) сетей (УАТС, локальные сети и Интранет на базе IP).
В области сетей общего пользования (ОП) наибольший интерес вызывает тот факт, что услуги на базе технологии IP можно эффективно (с экономической точки зрения) предоставлять через линии доступа ТфОП /ISDN. Это определяет первый тип конвергенции, а именно, взаимодействие между ТфОП /ISDN с Интернет на границе телефонной сети. Далее, необходимо обеспечить услуги телефонии между пользователями Интернет и пользователями ТфОП /ISDN. Это можно рассматривать как еще одно направление конвергенции. В долгосрочной перспективе в результате может быть создана единая сеть, обладающая достоинствами как ТфОП/ISDN, так и Интернет, и поддерживающая все услуги с одинаково хорошим качеством.
Наиболее важными движущими силами в эволюции сетей и услуг связи являются достижения в следующих ключевых областях:
•микроэлектроника;
•волоконно-оптические технологии;
•программное обеспечение.
Микроэлектроника. Сегодня общепризнанным является тот факт, что изменение производительности и стоимости систем и устройств на интегральных схемах на протяжении последних нескольких десятилетий соответствует известному закону Мура. Гордон Мур (Cordon Moor) – один из основателей корпорации Intel, в 1964 г. сформулировал следующий технологический принцип: производительность интегральных схем (измеряемая в числе операций в секунду) будет удваиваться каждые: 18 месяцев, а их стоимость будет уменьшаться при этом на 50 %, и эта закономерность будет сохраняться в течение нескольких десятилетий. Рост производительности процессоров, отвечающий закону Мура, иллюстрируется на рис. 9.1.
Рис. 9.1. Рост производительности процессоров в соответствии с законом Мура
130
По существу, в области микроэлектроники два процесса рассматриваются как ключевые: увеличение производительности компьютеров и рост объемов доступной памяти, с одной стороны, и уменьшение цены устройств, с другой. Широкое применение компьютеров становится одним из главных факторов, влияющих на характеристики систем связи и определяющих рост производительности систем передачи и коммутации и возможности предоставления большого числа услуг при уменьшении их стоимости. Ожидается, что эти тенденции сохранятся в течение первой четверти нашего столетия.
Среди других важных следствий закона Мура отметим уменьшение потребляемой мощности и увеличение миниатюризации полупроводниковых устройств. С учетом непрерывного роста числа транзисторов на одну микросхему, можно ожидать в ближайшем будущем появления терминальных устройств (персональных компьютеров, ПК, мобильных телефонов и др.) в виде одиночных чипов. Однако прогресс в сетевых технологиях в будущем связан не только с развитием микросхемотехники, но и с достижениями в волоконнооптических технологиях и прогрессом в разработке программного обеспечения.
Волоконно-оптические технологии, создание фотонных сетей.
Внедрение волоконно-оптических систем в сетях связи началось в середине 70-х гг. Основные тенденции развития волоконно-оптических систем передачи за прошедшие 30 лет можно свести к следующему:
• переход от многомодового к одномодовому волокну; изменение длины волны используемого спектрального окна с λ =0,85 мкм до λ =1,33/1,55 мкм;
•уменьшение затухания в волокне от нескольких десятков дБ/км до значений порядка 0,2 дБ/км;
•увеличение скоростей передачи, сопровождаемое уменьшением стоимости систем;
•применение методов спектрального уплотнения, увеличивающих
пропускную способность ВОЛС.
Относительно быстрое продвижение на телекоммуникационный рынок волоконно-оптических систем связи, характеризуемых существенно большими пропускными способностями по сравнению с системами на традиционных металлических кабелях, привело к появлению мифа о том, что замена металлических кабелей на волоконно-оптические позволит решать все проблемы, порождаемые недостатком сетевых ресурсов. Однако развитие в последние годы новых приложений и служб, связанных с генерацией, транспортировкой и обработкой громадных объемов трафика, привело к ситуации, когда проблема нехватки полосы пропускания, причем как в транспортных сетях, так и в сетях доступа вновь встала с большой остротой.
Необходимость быстрого наращивания пропускной способности сетей связи обусловлена, в первую очередь, взрывным характером роста суммарного трафика, особенно, трафика данных. Огромный рост трафика в сетях связи определяется рядом факторов, среди которых, в первую очередь, отметим следующие:
131
•ускоренное развитие Интернет;
•коммерческие применения обмена графической и видеоинформацией;
•рост всемирного бизнеса, что ведет к росту глобального трафика. Наиболее впечатляющие результаты в росте пропускной способности
достигнуты в магистральных сетях, где применение волоконно-оптических кабелей и систем передачи SDH (Synchronous Digital Hierarchy – синхронная цифровая иерархия) позволило уже в начале 90-х гг. получить скорости передачи информации порядка 10 Гбит/с. Однако переход к более высоким скоростям передачи на основе технологии SDH ограничивается определенными физическими явлениями в волокне. Дальнейший рост пропускной способности транспортных сетей стал возможным при применении технологии DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), основанной на принципе волнового мультиплексирования или разделения каналов по длине волны и позволяющей получить скорости передачи несколько сотен Гбит/с и даже нескольких Тбит/с в одном волокне. Возможности новой технологии таковы, что весь сегодняшний мировой телефонный трафик можно передать по одной паре волокон. Внедрение технологии DWDM позволяет решить проблему «узких» мест в магистральных крупномасштабных сетях. Новая технология начинает применяться и в региональных сетях. В то же время сегодня поставщики оборудования и операторы осознают, что соответствующее качество мультимедийных услуг может быть обеспечено только при адекватных пропускных способностях как магистральных сетей, так и сетей доступа. В последние несколько лет появились разработки, позволяющие развертывать эффективные системы на основе технологии DWDM и в сетях доступа
Новые транспортные технологии на базе применения волоконнооптических систем обеспечивают сегодня практически экспоненциальный рост пропускной способности сетей, существенно увеличивая сетевые возможности и уменьшая стоимость передачи информации. Однако, необходимо отметить, что сравнимые достижения в увеличении пропускных способностей и в уменьшении стоимости в сетях связи не так очевидны, как в микроэлектронике. Происходит ли это в связи с реальной стоимостью определенной связной технологии или изза соответствующей ценовой стратегии основных участников телекоммуникационного сценария, остается во многих случаях достаточно неопределенным.
Вместе с тем, и разработчики оборудования, и операторы полагают, что применение высокоскоростных технологий в магистральных сетях может привести к значительному снижению удельной стоимости передачи информации (т.е. стоимости передачи одного бита). Возможности таких новых транспортных технологий, как DWDM, с одной стороны, и конкуренция, с другой, оказывают столь сильное влияние на стоимость транспортировки информации, что в настоящее время активно обсуждается возможность построения так называемых «гладких сетей», в которых тарифы могут практически не зависеть от расстояния. Более детально этот вопрос будет обсуждаться ниже.
132