3.2.4. Модернизация междугородной телефонной сети

Характер модернизации междугородной телефонной сети, в значительной мере, определяется соотношением затрат на оборудование коммутации и передачи (включая линейные сооружения). На рисунке 3.29 показано подобное соотношение для городской и междугородной сетей. Размеры прямоугольников выбраны условно; эти геометрические фигуры подчеркивают только различие в затратах на те основные виды оборудования, которые используются для построения телекоммуникационной сети.

Соотношение затрат на реализацию оборудования коммутации и передачи

Рисунок 3.29

Природа противоположных соотношений затрат для городской и междугородной сетей очевидна. Сложнее ответить на другой вопрос: как изменятся эти соотношения в перспективе? В начале второй и третьей глав были приведены формулы, позволяющие оценить тенденции изменения затрат с учетом новых технологий передачи и коммутации. С другой стороны, Оператору необходимо учитывать и другие факторы, влияющие на величину инвестиций. Следует выделить, по крайней мере, два существенных момента. Во-первых, снижению стоимости коммутационных станций препятствует рост затрат на программное обеспечение, необходимое для расширения функциональных возможностей ТФОП. Во-вторых, модернизация транспортной сети часто связана с прокладкой новых кабелей, установкой вышек для размещения оборудования РРЛ, запуском спутников. Рост соответствующих затрат, в некоторых случаях, может быть более существенным, чем снижение стоимости оборудования ЦСП. Тем не менее, остаются справедливыми два следующих утверждения:

• при модернизации городской сети минимизация стоимости достигается, как правило, правильным выбором числа коммутационных станций и способом их объединения;

• при модернизации междугородной сети минимизация стоимости чаще всего обеспечивается рациональным использованием транспортных ресурсов.

Первое утверждение объясняет целесообразность снижения числа уровней иерархии в местных телефонных сетях и применение коммутационных станций большой емкости. Емкость АМТС определяется величиной междугородного и международного трафика. Поэтому рациональное использование транспортных ресурсов обеспечивается при корректном решении двух оптимизационных задач. Первая задача – выбор структуры сети для связи АМТС между собой. Вторая задача состоит в том, чтобы найти рациональную структуру междугородной транспортной сети.

В процессе решения задачи по нахождению оптимальной структуры перспективной междугородной телефонной сети целесообразно ознакомиться с опытом развитых стран. Причем более ценным представляется опыт стран с большой территорией. На рисунке 3.30 приведена структура ТФОП в США [45]. Эта структура была создана после принятия известного закона, прекращающего с 1 января 1984 года монополию компании AT&T на рынке услуг междугородной и международной связи [46].

Структура телефонной сети общего пользования в США

Рисунок 3.30

В нижней части рисунка 3.30 показаны компоненты, обозначенные аббревиатурой LATA (Local Access and Transport Area). С точки зрения точности перевода предпочтительнее редакция Lucent Technologies [10] – местный район доступа и транспорта. Лучший перевод соответствующего термина, как мне представляется, приведен на одном из сайтов [47] в такой редакции: "местная телекоммуникационная сеть". Если ориентироваться на отечественную терминологию, то слово "местная" надо заменить прилагательным "зоновая".

Интерфейс между сетями различных Операторов (аббревиатура POP, которая, с легкой руки специалистов по Internet переводится как "точка присутствия") обеспечивает выбор Оператора дальней связи (IXC – Inter-Exchange Carrier). На рисунке 3.31 показан план маршрутизации вызовов в североамериканской ТФОП [45]. Этот рисунок интересен для последующего анализа структуры междугородной телефонной сети России.

Маршрутизация вызовов в североамериканской ТФОП

Рисунок 3.31

Все коммутационные станции в североамериканской ТФОП делятся на пять классов. На нижнем уровне иерархии находятся станции пятого класса. В российской ТФОП они соответствуют МС. В действующей системе понятий аналогом станции класса 5 можно считать РАТС для ГТС и ОС для СТС. На английском языке эти станции обычно обозначаются аббревиатурой CO (Central Office). Иногда используется термин End Office.

На четвертом уровне ТФОП располагаются транзитные, опорно-транзитные станции и комбинированные АМТС [48]. В [45] эти станции именуются как Toll Center. В других работах можно встретить иные названия. Например, в [5] используются два термина – Toll Office и Tandem Office. Второе словосочетание (тандемная станция) обычно указывает на комбинированную АМТС.

Станции, относящиеся к классам 3 (первичные), 2 (групповые) и 1 (региональные), – крупные АМТС и междугородные транзитные узлы. В таблице 3.4 приведена численность станций различных классов по данным на 1982 и 1997 годы. Величины, указанные в таблице 3.4, заимствованы из [5]. В некоторых источниках приводятся другие численные значения, но расхождения не очень существенны.

Таблица 3.4

Класс	Тип станции	1977 год	1982 год
5	Central (End) Office	19000	> 19000
4	Toll and Tandem Office	1300	925
3	Primary Toll Center	230	168
2	Section Toll Center	67	52
1	Regional Toll Center	12	10

Данные, приведенные в таблице, свидетельствуют о снижении числа тех станций, которые расположены на верхних уровнях иерархии ТФОП. Учитывая постоянный рост трафика дальней связи [49], можно говорить об очевидной тенденции к укрупнению транзитных междугородных узлов.

Вернемся к рисунку 3.31. Сплошными линиями показаны те пучки междугородных каналов, создание которых обязательно. Пунктирные линии обозначают так называемые пучки высокого использования, которые создаются при существенном трафике между станциями.

При установлении соединения между двумя станциями пятого класса, которые расположены не в границах одной территории LATA, самый "длинный" маршрут будет проходить через восемь транзитных узлов. Альтернативные маршруты используются, по мере возможности, в станциях с четвертого и более высоких классов. В рассматриваемой модели в станции четвертого класса могут быть организованы три альтернативных маршрута. Для станций третьего и первого классов доступны только два таких маршрута. Всего один альтернативный маршрут может быть использован в станции второго класса.

По всей видимости, структура междугородной телефонной сети в Северной Америке будет пересматриваться. Снижение стоимости оборудования передачи, происходящее более активно, чем аналогичный процесс для коммутационных станций [50], стимулирует переход к сети с меньшим числом иерархических уровней. С другой стороны, возникает резонный вопрос: "Если модернизировать сеть, то не лучше ли осуществлять подобный проект на новой технологической основе?". Подобные вопросы будут рассматриваться в следующей главе монографии, а здесь я бы хотел привести интересные сведения о планах одного из Операторов дальней связи североамериканской ТФОП – компании Sprint. В бюллетене "Подборка оперативной информации по связи, 23 – 29 мая 2003 года" было опубликовано сообщение о планах компании Sprint по переводу своей сети на технологию "коммутация пакетов". Этот процесс, по мнению Оператора, займет 12–13 лет, а начнется он в тех обслуживаемых районах, где установлено устаревшее оборудование. Некоторые эксперты считают, что вслед за Sprint и другие американские Операторы проводной связи начнут масштабную модернизацию.

Обсуждение подобных планов – предмет следующей главы. В данном случае для нас существенно то, что переход ТФОП на новую технологию распределения информации будет длительным процессом. Поэтому считать "коммутацию пакетов" единственным средством развития телекоммуникационной системы пока еще нет оснований. Тем более, что следующее поколение систем распределения информации будет, как считают некоторые специалисты [51], более похоже на оборудование с коммутацией каналов.

Теперь можно заняться анализом междугородной телефонной сети России. Она, по своей структуре, похожа на ТФОП в Северной Америке. Различия можно найти в принципах установления соединения, что обусловлено рядом системных решений, принятых еще Администрацией связи бывшего СССР, и в функциональных задачах коммутационных станций. В частности, АМТС в США иногда выполняют и функции транзитных узлов местной сети. Подобное решение представляется очень интересным с точки зрения снижения числа иерархических уровней в российских ГТС.

В отечественной ТФОП, помимо АМТС, обслуживание междугородной нагрузки осуществляется узлами автоматической коммутации (УАК). Эти узлы, выполняющие транзитные функции, подобны станциям первого класса в североамериканской ТФОП. Для структуры междугородной телефонной сети России считается целесообразным использование восьми УАК [52]. Все УАК (равно как и МЦК) эксплуатирует ОАО "Ростелеком". На рисунке 3.32 приведена модель фрагмента междугородной телефонной сети России.

Модель фрагмента междугородной телефонной сети России

Рисунок 3.32

Все УАК соединяются между собой по принципу "каждый с каждым". Любая АМТС должна быть связана, как минимум, с двумя УАК. При значительном трафике между АМТС может организовываться прямой пучок междугородных каналов. Обычно емкость таких пучков рассчитывается при высокой вероятности потерь. Тогда прямые пучки используются весьма продуктивно, а избыточная нагрузка обслуживается за счет обходных путей. Среди возможных маршрутов выделяют путь последнего выбора (ППВ). Он выбирается в том случае, когда соединение не может быть установлено по иному, более "короткому", пути. Обычно ППВ проходит через два УАК.

Модель, показанная на рисунке 3.32, позволяет рассмотреть возможные варианты установления соединения между абонентами, включенными в ГТС городов "А" и "В". Предполагается, что ГТС находятся в разных зонах нумерации ТФОП. Основные принципы нумерации, принятые для российской ТФОП, изложены в параграфе 3.6.1. Между АМТС, установленными в городах "А" и "В", могут быть установлены такие виды соединений:

• АМТС1 – АМТС2 (если существует прямой пучок каналов);

• АМТС1 – УАК4 – АМТС2 (если существует обходной пучок каналов);

• АМТС1 – УАК3 – АМТС2 (если существует обходной пучок каналов);

• АМТС1 – УАК4 – УАК3 – АМТС2.

Последний маршрут следует считать ППВ. Это означает, что транзитные соединения через три УАК (например, АМТС1 – УАК4 – УАК1 – УАК3 – АМТС2) в данном случае не предусматриваются.

Трафик дальней связи постоянно растет, что стимулирует организацию множества прямых пучков междугородных каналов. Иерархические принципы, использованные при формировании структуры междугородной сети, могут оказаться малоэффективными. В частности, некоторые Операторы дальней связи, работающие в странах с небольшой территорией, стали использовать неиерархические сети. Структура такой сети приведена на рисунке 3.33. Она заимствована из [52].

Модель неиерархической междугородной сети

Рисунок 3.33

Все виды АМТС делятся на два класса – оконечно-транзитные и оконечные. Для обслуживания междугородного трафика единственной (на рисунке 3.33) оконечной станции могут использоваться ресурсы пяти оконечно-транзитных АМТС. Во второй главе упоминалась одна из важнейших тенденций эволюции транспортной сети – "смерть расстояний" [53, 54]. Соответствующие процессы должны привести к тому, что все АМТС, если такое решение целесообразно, можно будет связывать по принципу "каждая с каждой". Это означает, что идея неиерархической сети заслуживает серьезного изучения. Основной вопрос состоит в численной оценке того момента времени, когда упомянутое выше слово "перспектива" можно будет заменить конкретной датой. Эта дата, в значительной мере, будет определяться темпами роста трафика данных и развитием рынка широкополосных услуг.

Слова "если такое решение целесообразно" в предыдущем абзаце, в первую очередь, следует отнести к проблеме, свойственной исключительно России, – обилию часовых поясов. Например, прямой пучок междугородных каналов между Калининградом и Хабаровском будет плохо использоваться из-за большой разницы во времени. Правда, не исключено, что транспортные ресурсы между этими городами можно использовать для передачи иной информации, интенсивность которой мало зависит от времени суток. Это означает, что решение задачи может быть найдено "за пределами" телефонных проблем.

Вряд ли в течение ближайших десяти лет можно говорить о реальных предпосылках перехода к неиерархической структуре междугородной сети. Подобный вывод, но уже подкрепленный расчетами, содержится в [52]. К сожалению, в России очень медленно модернизируется магистральная транспортная сеть. На рисунке 3.34 показана доля цифровых каналов дальней связи, включенных в АМТС, которые установлены в одном из Федеральных округов. Данные были получены на конец 2002 года.

Уровень цифровизации каналов междугородной связи

Рисунок 3.34

Приведенная гистограмма позволяет сделать два важных вывода. Во-первых, для полной цифровизации транспортной сети Операторам предстоит проделать большую работу. Во-вторых, для субъектов Федерации одного региона свойственен значительный разброс уровней цифровизации транспортной сети. Следует учитывать, что процесс замены аналоговых АМТС близок к завершению [55].

Изменение структуры междугородной телефонной сети будет определяться не только техническими факторами. На структуру сети влияют также принципы организации связи в границах МРК. В [56] на основе объективных законов, которые свойственны "экономическому районированию" [57], был установлен интересный факт распределения междугородного трафика. Значительная часть междугородного трафика замыкается в пределах экономического района. Границы МРК были установлены так, что каждый крупный Оператор действует практически на территории экономического района России. Более того, создание Федеральных округов порождает рост трафика, замыкающегося в пределах территории, которая обслуживается МРК. Поэтому МРК очень заинтересованы в развитии своей "внутренней" сети, которая является составной частью национальной инфокоммуникационной системы. Скоре всего, такие сети будут модернизироваться МРК.

Важный фактор развития всей системы междугородной связи – предстоящее вступление России в ВТО – Всемирную торговую организацию. После присоединения к ВТО на некоторое время сохранится монополия ОАО "Ростелеком" на обслуживание междугородного и международного трафика. Затем ситуация изменится. Скорее всего, структура междугородной телефонной сети станет похожа на модель, приведенную на рисунке 3.30. Эти соображения плавно подвели нас к завершающему параграфу раздела 3.2, который посвящен очень интересному вопросу – перспективам развития телефонии.