Прогноз основных показателей развития при внедрении мультисервисных сетей

На рис. 5 приведен прогноз показателей развития сетей до 2020 года. Прогноз выполнен на основании использования нейронных сетей и включает в себя число телефонов ТфОП и число сотовых телефонов ССПС.

160000000 I

140000000 -

Рис. 5. Рост числа абонентов в мобильных сетях и стационарных сетей в России и Японии, и прогноз для России до 2020 г.: 1) рост числа мобильных абонентов по японскому сценарию,- 2) по корейскому сценарию

Анализ полученных результатов показывает, что развитие новых услуг в Российской Федерации происходит опережающими темпами. При этом, число сотовых телефонов растет даже быстрее, чем в Р.Корея, но медленнее, чем в Японии. Функция 1 является функцией роста числа сотовых телефонов в России, обученной для прогнозирования на основе статистических данных по Японии, функция 2 - соответственно, по Р.Корея, а прогноз роста числа сотовых телефонов в России получен на основе обучения усредненными данными по Японии, Р.Корея и России.

На рис. 6 приведен прогноз показателей развития сетей до 2015 года с целью иллюстрации возможного спада числа телефонов стационарной сети Российской Федерации в 2015 году.

Конечно, наиболее интересными для прогнозирования с точки зрения оператора сети связи являются значения трафика. Как уже выше было отмечено, именно трафик является прогностической величиной для Интернет. С учетом изложенного, в табл. 2 приводится

прогноз трафика для сети связи общего пользования в Российской Федерации в миллиардах минуто-занятий в месяц.

120000000 I-1

Рис. б. Рост числа абонентов в мобильных сетях и стационарных сетях в России и Японии и прогноз для России до 2015 г.: 1) рост мобильных абонентов по японскому сценарию, 2) по корейскому сценарию

Прогноз трафика Интернет на 2015 год выполнен на основании анализа данных о развитии электронного общества за рубежом [32].

Прогноз трафика для Российской Федерации Таблица 2

Как видим, пакетизация сети связи является не столько желаемым направлением развития сети, сколько необходимым.

Использованные для прогнозирования трафика Интернет данные о развитии электронного общества следующие:

Трафик Интернет на одного жителя в месяц:

Р.Корея.......... 16 часов 17 минут;

Гонконг..........9 часов 46 минут;

Япония...........7 часов 56 минут.

1.2. Существующее состояние сети связи Российской Федерации. Технологический аспект

Несмотря на то, что по объемным показателям (число телефонных аппаратов) сеть связи общего пользования Российской Федерации является одной из крупнейших в мире, в технологическом плане даже с учетом позитивных изменений, произошедших в последнее время, преобладающим типом систем коммутации до сих пор остается аналоговый. На городских сетях связи межрегиональных компаний (МРК) ОАО Связьинвест в 2001 году 43% составляли координатные АТС, 13% - декадно-шаговые, 22% - цифровые АТС и квазиэлектронные АТС без ОКС №7, 22% - цифровые АТС с ОКС №7. Для сельских же телефонных сетей координатные АТС составляют 60% от всего парка систем коммутации, 8% приходится на декадно-шаговые АТС, 23% на квазиэлектронные и цифровые АТС без ОКС №7 и 9% на цифровые АТС с ОКС №7.

Очевидно, что такое соотношение емкостей систем коммутации в условиях необходимости пакетизации сети требует нетривиальных решений для ее развития.

На сельских сетях электросвязи ситуация усугубляется тем, что довольно значительная часть систем передачи, а связано это с большими расстояниями между оконечными, узловыми и центральными станциями, в настоящее время преобладает также аналоговая, представленная разнообразными системами передачи как по воздушным, так и по кабельным линиям связи. Исходя из реалистических экономических соображений ясно, что одновременная замена аналоговых систем передачи и аналоговых АТС вряд ли возможна. Поэтому, предлагавшиеся ранее подходы, например, по переводу центральных станций в ранг узловых и замена оконечных станций на концентраторы не нашли широкого применения. Сложные климатические условия к тому же подчеркнули в настоящее время необходимость замыкания нагрузки на оконечных системах коммутации.

Координатные АТС типа АТСК 50/200, составляющие основу оконечных и узловых систем коммутации на селе, и АТСК 100/2000, используемые как узловые и центральные, были разработаны и начали выпускаться существенно раньше городских АТСК - АТСК - У. В настоящее время подходит предел их срока службы, что также надо учитывать при модернизации сети.

Итак, сети связи общего пользования для своего развития требуют достаточно больших инвестиций и, поэтому, в процессе их развития на сетях сосуществует и взаимодействует оборудование различных технологий. Исходя из сказанного, при внедрении современных технических средств стоит задача не только построения новой сети, но и защиты уже сделанных в старую сеть инвестиций [30]. В связи с изложенным при развитии сети связи используются следующие методы:

замещение;

модернизация;

новое строительство.

При этом, на наш взгляд, наилучшими решениями являются те, которые позволяют всем пользователям сетей иметь недискриминационный доступ ко всем услугам, желательно в рамках единых архитектурных решений.

В последнее время для реализации указанных принципов предлагается создавать мультисервисные сети, определяемые как сети с неограниченным набором услуг.

По нашему мнению, создание мультисервисных сетей - это еще и наиболее выгодный (в экономическом смысле) путь развития сетей связи. В основе создания мультисервисных сетей, реализующих замещение, модернизацию и новое строительство, лежит концепция мультисервисных узлов [35, 33], обеспечивающих одновременную пакетизацию и телефонизацию сетей, которую и рассмотрим в следующих параграфах.

1.3. Архитектура сети связи общего пользования в СССР и Российской Федерации в XX веке

Вопросы построения сетей связи возникли практически одновременно с появлением телефона. Действительно, простейшая двухполюсная сеть образуется уже при наличии двух телефонных аппаратов. Принципы построения сети определяются как количественными характеристиками (плотность телефонных аппаратов или иных устройств, создающих нагрузку на сеть и создаваемый ими трафик), так и качественными (используемые для обслуживания нагрузки технологии). На протяжении большей части XX века для обслуживания нагрузки использовались аналоговые автоматические телефонные станции

(АТС), которые во многом и породили существующую поныне архитектуру телефонной сети связи общего пользования (ТфОП).

В СССР первая АТС на городских телефонных сетях была введена в г. Ростове в 1929 году [34]. Естественным способом построения архитектуры сети, состоящей из одной АТС, является звезда (рис. 7). При этом организуется так называемая нерайонированная сеть [35]. Однако, уже в 1931 году в Москве было 4 АТС, а в 1934 в Ленинграде - 3 АТС. Возник вопрос о построении районированных сетей, потребовавший серьезных научных исследований. Были определены такие параметры как оптимальная емкость АТС нерайонированной сети, территория для обслуживания и т.д. В условиях оснащения районированных сетей декадно-шаговыми АТС оптимальная емкость в зависимости от плотности населения в городах в [36] была определена в пределах 2400... 11000 номеров. Районированные сети строились по принципу соединения АТС каждая с каждой и их архитектура приведена на рис. 8.

Рис. 7. Нерайонированная сеть Рис. 8. Районированная сеть

Существенный рост числа абонентов в послевоенный период поставил задачу развития архитектуры сети в направлении узлообразо-вания. Способы организации узлов входящего сообщения для сетей, построенных на декадно-шаговых АТС, были предложены в [37]. Одновременно в [37] отмечалось, что использование узлов исходящего сообщения в сетях, построенных на декадно-шаговых АТС, не всегда целесообразно, причиной чего являлось отсутствие централизованных приборов управления на таких станциях.

К концу 60-х годов в СССР была завершена разработка координатной АТС большой емкости АТСК [38], до сих пор вкупе с модернизированным вариантом АТСК-У [39], являющимися наиболее распространенными на сетях связи Российской Федерации. Возможности регистрового управления позволили по-новому взглянуть на проблему узлообразова-ния на ГТС. Архитектура построения ГТС при внедрении координатных АТС приводится в [35], откуда заимствован рис. 9.

Рис. 9. Архитектура сети с узлами исходящего УИС и входящего УВС сообщения

Заметим, что использование координатных АТС позволило в такой архитектуре при необходимости организовывать поперечные связи между АТС. Кроме того, функции УИС и УВС могли быть совмещены в объединенном узле УИВС.

Внедрение цифровых АТС, начавшееся в середине 80-х годов, привнесло с собой принцип создания наложенных сетей, предложенный в [40] и нашедший широкое применение. Необходимость создания наложенных сетей объясняется, в первую очередь, сокращением числа переприемов аналог - цифра , а также лучшими с точки зрения администрирования сети возможностями по эксплуатации оборудования. Архитектура наложенной сети изображена на рис. 10.

Технологическое развитие цифровых АТС привело к появлению станций большой и даже сверхбольшой емкости, что поставило вопрос о пересмотре архитектуры сети [41]. Однако, структура с узлооб-разованием принципиальных изменений не претерпела.

Действительно, в крупных городах целесообразным стало вместо АТС использовать концентраторы и/или элементы сети доступа с учетом возможности перемешивания на одной территории этих сетевых элементов от различных узлов. В то же время преобразования сетей из районированных в нерайонированные с использованием одной большой АТС, возврата к архитектуре звезда , не произошло из-за

УОС

Рис. 10. Цифровизация аналоговой сети с использованием метода наложения

надежностных ограничений. Районированные сети с узлообразованием и наличием только узлов входящего сообщения также не были преобразованы в сети без узлообразования скорее всего по организационно-техническим соображениям. Кроме того, особенностью градообразования в Российской Федерации является то, что большинство городов составляют города с населением менее 50 тысяч человек [42], где применение больших и сверхбольших АТС не предвидится.

Топологические изменения архитектуры ГТС при внедрении цифровых АТС связаны прежде всего с использованием кольцевой структуры для связи транзитных станций (ТС, современный термин, постепенно вытесняющий понятие узла) и сетей доступа (СД). Современная архитектура сети связи с узлообразованием (транзитные станции), приведена на рис. П, где на уровне доступа используются как районные АТС, так и сети доступа с интерфейсом V5.2.

Функциональная архитектура таких систем с использованием интерфейса V.5.2. была предложена еще в середине 90-х годов прошлого века [43]. Обладая несомненными достоинствами с функциональной точки зрения, что видно и из рис. 11, эта архитектура тем не менее требует при внедрении умощнения (по крайней мере) линейно-кабельных сооружений, что не всегда является прагматичным.

Выносной

Рис. 11. Архитектура ГТС с использованием сетей доступа и кольцевой структуры

Таким образом, в конце XX века ГТС Российской Федерации архитектурно включали в себя нерайонированные сети, районированные без узлообразования, районированные с узлообразованием. Для модернизации архитектуры сетей использовались решения по сетям доступа, концентраторы, станции большой емкости, кольцевая структура.

Важнейшее место в развитии сетей связи в СССР и в Российской Федерации в XX веке занимала сельская электросвязь. С учетом численности населения и расстояний между населенными пунктами еще в довоенные годы архитектура низовой (сельской) телефонной связи [44] была определена как радиально-узловая с использованием центральных станций (ЦС), узловых (УС) и оконечных (ОС). Архитектура сельской сети электросвязи приведена на рис. 12.

Как уже отмечалось выше в отличие от ГТС на сельской сети электросвязи практически отсутствуют декадно-шаговые АТС, что вызвано более ранней разработкой координатных АТС малой и средней емкости

АТСК 50/200 и АТСК 100/2000 еще в начале 60-х годов [45, 46]. Также существенно более весома доля квазиэлектронных АТС. Поэтому, если и стоит вопрос модернизации оборудования, то решается он чаще методом замещения, а не изменением архитектуры, что связано, безусловно, и с большой протяженностью линейно-кабельных сооружений. С учетом изложенного, решения по использованию цифровых АТС с вынесенными концентраторами по интерфейсу V.5.2. не нашли широкого применения на СТС. И даже в случае обеспечения выноса той же системы, что и сама центральная АТС, вопросы замыкания трафика в оконечной станции с учетом надежностных показателей линейно-кабельных сооружений в сельской местности приобретают первостепенное значение и требуют отдать предпочтение методу замещения.

Таким образом, при развитии сельской сети электросвязи архитектура сети в XX веке осталась практически неизменной, а использование цифровых систем коммутации производится, в основном, методом замещения.

1.4. АТС с комбинированной системой коммутации

Первым шагом на пути создания современного мультисервисного узла явилась попытка создания АТС с комбинированной системой коммутации - пакетов и каналов. Основываясь на теории конвергенции в АТС с комбинированной системой коммутации, впервые была

осуществлена попытка использования единых ресурсов управления для обслуживания как речевого трафика, так и трафика Интернет.

Заметим, что в рамках теории конвергенции к этому времени уже был определен сетевой элемент, обеспечивающий взаимодействие сетей с коммутацией каналов и пакетов - так называемый IPOP (Internet Point of Presence) [47, 48], реализация которого в какой-то мере и была предусмотрена в структуре АТС с комбинированной системой коммутации.

Структурная схема АТС с комбинированной системой коммутации (АТС-КСК) приведена на рис. 13.

2B+D(EDSS1)

(30B+D)

м TCP/IP

( LA

ТСРЛР

I.A )-

otIAM

КО АТС-КСК

2ВСК. N-ISUP

АТС-КСК

N-ISUP

Арендованные С Л

В- ISUP(ATM)

КС2 АТС-КСК Блок доступа в Internet (IAM)

>ТФОП

155 МбУс(АТМ)

сеть >- INTERNET

Рис. 13. Структурная схема АТС-КС

На основе традиционной цифровой системы коммутации 64 кбит/с КС1 обеспечиваются следующие пользовательские интерфейсы:

базовый (2B+D) и первичный (30B+D) доступы для включения в ЦСИС оконечных абонентских устройств по протоколу EDSS1;

терминальное оборудование (ПЭВМ и модем) для вхождения в сеть Интернет через АТС-КСК по протоколам TCP/IP.

С сетевой стороны АТС должна содержать стандартные выходы в ТфОП с использованием систем сигнализации 2ВСК, ОКС-7 (ISUP-R), а также другие необходимые национальные системы сигнализации. При наличии