гл 2 Соколов

Как же будут создаваться и развиваться оптические транспортные сети? Ответить на этот вопрос без анализа процессов развития коммутируемых сетей достаточно сложно. Тем не менее, можно отметить характерные моменты. Сначала рассмотрим рисунок 2.38, на котором приведены прогностические оценки рынка оптических коммутаторов, используемых в транспортных сетях [77]. Объем продаж в 2001 году принят за

Рисунок 2.39 Рынок кабелей с ОВ в Западной Европе (2000 год)

Прогностические оценки, приведенные на графике, свидетельствуют о высоких темпах роста всего рынка оптических транспортных сетей в целом. Очевидно, что оптические коммутаторы не будут устанавливаться там, где нет кабелей с ОВ. Косвенно рисунок 2.38 говорит о весьма активном продвижении оптических технологий в транспортные сети.

Интересные сведения по использованию кабелей с ОВ для различных видов связи представлены в [78]. Эти данные характерны для Западной Европы к концу XX века - рисунок 2.39.

На рисунке 2.40, заимствованном из [79], показаны прогностические оценки рынка оборудования DWDM, используемого в североамериканских городах [79]. Рост рынка также выражен в относительных единицах.

Весьма интересна тенденция возрастания доли систем DWDM, которые предназначены для сетей доступа, а также для подключения оборудования в помещении абонентов. Это означает, что применение оптических технологий быстро перейдет рубеж "последней мили". Возможно, что эта тенденция - главное отличие цифровизации транспортных сетей от следующего этапа их развития - использования оптических технологий. Цифровизация затронула магистральные (международные и междугородные), а также местные сети. В сети доступа переход на цифровые методы передачи стал

71

необходим при введении услуг ЦСИО, то есть для нескольких процентов АЛ. Иными словами, сеть доступа практически осталась аналоговой.

Рисунок 2.40 Прогностические оценки рынка систем DWDM, устанавливаемых в североамериканских городах

Аналогичный подход был характерен и для практического использования оптических технологий. Этим обусловлено появление упомянутых выше технологий FTTx. С другой стороны, как было показано в разделе 1.7, формирующийся спрос на услуги, которые подразумевают использование широкополосных каналов, определяет стратегию использования кабелей с ОВ, близкую к FTTO и FTTH.

Этот вывод (в частной беседе) подтвердили и китайские специалисты. Они столкнулись с проблемой выбора технологий FTTx, которая была сведена к решению простой задачи: обеспечить поддержку широкополосных услуг группе абонентов, находящейся в крупном офисе. Первое предложенное решение заключалось в замене старого кабеля с медными проводниками на магистральном участке. На распределительном участке сети доступа было предложено использовать оборудование ADSL. Затраты на реализацию проекта по первому варианту (СI) в самом общем виде можно

представить следующим образом:

ãäå ÑFO(I) - стоимость кабеля с ОВ на магистральном

72

участке, СADSL - стоимость оборудования ADSL, а слагаемое СADD учитывает все дополнительные денежные средства, ко-

торые относятся к проектированию, к прокладке кабеля, к установке согласующих устройств, к отбору пар (при необходимости) на распределительном участке и к прочим затратам, достоверно оценить которые до планирования сети доступа весьма сложно.

Для многих проектов величина СADD оказывалась столь

значительной, что проектировщики предложили второй вариант модернизации сети доступа. Его основная идея состояла в том, чтобы доводить кабель с ОВ до помещения абонента (офиса или дома). Примечательно, что величина СADD ïðè

этом возрастала всего на несколько процентов. Конечно, увеличивались затраты на кабель с ОВ - СFO(II), òàê êàê îí ïðî-

кладывался и на магистральном, и на распределительном уча- стках.

Несомненным преимуществом второго варианта стала возможность применения оборудования VDSL, что позволяет расширить спектр услуг, предоставляемых абонентам. Выражение для оценки затрат модернизации сети доступа по второму варианту можно представить в таком виде:

ãäå ÑVDSL - стоимость оборудования VDSL, а коэффициент "k" учитывает рост слагаемого СADD.

В сети доступа, построенной по первому варианту, через некоторое время будет заменен кабель с медными проводниками на распределительном участке. Затраты на эту операцию включают стоимость нового кабеля с ОВ и дополнительные расходы, величина которых близка к слагаемому СADD

в формуле (2.14). Оценки, полученные китайскими специалистами, позволили им сделать следующий вывод: в большинстве случаев модернизацию сети доступа следует проводить в один этап, доводя кабель с ОВ до того помещения, в котором располагаются потенциальные абоненты.

Подобный подход рассматривается также в [80], но четкие выводы о преимуществе концепций FTTH и FTTO перед другими (паллиативными) решениями в этой работе отсутствуют. Обсуждение проблемы с российскими специалистами по проектированию сетей, показало, что вывод китайских специалистов можно считать справедливым и для отечественных условий.

73

Еще одним важным свойством оптических транспортных сетей можно считать постоянное снижение стоимости переда- чи информации. Это явление весьма существенно отражается на принципах построения транспортных сетей. На рисунке 2.41 приведены статистические данные и прогностические оценки снижения стоимости передачи информации на расстояние в одну милю со скоростью1 Гбит/с [78].

Рисунок 2.41 Стоимость передачи информации на расстояние в одну милю со скоростью 1 Гбит/с

Поведение кривой, приведенной на рисунке 2.41, объясняется рядом технологических факторов, среди которых приме- чательно повышение числа ОВ в кабеле. В настоящее время потребность ряда Операторов оценивается на уровне 500 ОВ и выше [78]. Это свидетельствует о весьма существенном росте пропускаемого трафика различной природы.

Проникновение оптических технологий в транспортные сети происходит одновременно с ростом их "интеллекта". Это своеобразное явление. Ведь транспортные сети, в технической литературе на английском языке, относятся к элементам, обозначаемым словосочетанием "Content-less networks" [75]. Этот термин используется для указания на сети, которые не переносят информацию. Зачем в таких сетях использовать аппа- ратно-программные средства, которые служат для повышения интеллекта системы? Более того, некоторые новые технологии распределения информации (они будут рассмотрены в последней главе монографии) ориентированы на упрощенный вариант построения транспортной сети. В частности, для некоторых технологий предпочтительно использовать "темные волокна", а не тракты СЦИ.

В данном случае слово "интеллект" используется для того, чтобы подчеркнуть важнейшие свойства транспортных сетей,

74

построенных в соответствии с концепцией ASTN (Automatically Switched Transport Network). На русском языке эту концепцию можно называть "Автоматически коммутируемая транспортная сеть". В [81] эта концепция ASTN трактуется как совокупность новых принципов построения транспортных сетей, имеющих существенные преимущества. Для вопросов, рассматриваемых в данном разделе, существенны следующие четыре особенности ASTN [81, 82]:

wдальнейшее снижение стоимости как линейных сооружений, так и оборудования в сетевых узлах;

wбыстрая реакция на изменяющиеся требования сети (поддержка высокой надежности) и потенциальных клиентов (в части видов обслуживания);

wновые возможности для повышения доходов Оператора, основанные на преимуществах оптических технологий;

wпредоставление транспортных ресурсов со скоростями от 2 Мбит/с до 2,5 Гбит/с и выше вне зависимости от стандар-

тов систем передачи (не обязательно тракты СЦИ).

Можно сказать, что слово "интеллект" указывает на три особенности перспективных транспортных сетей. Во-первых, возрастают требования к надежности транспортных сетей, которая поддерживается за счет системы управления, обладающей развитым интеллектом. Во-вторых, коммутируемым сетям необходимы транспортные ресурсы, пропускная способность которых изменяется в широких пределах. В-третьих, для многих коммутируемых сетей требуются транспортные ресурсы, адаптируемые к различным технологиям распределения информации. Следует подчеркнуть, что такая трактовка термина "интеллект" справедлива только в том случае, если речь идет действительно о транспортной сети. В ряде публикаций фактически говорится об оптической сети, обладающей определенным интеллектом. В подобных работах обычно подразумеваются перспективные коммутируемые сети, в которых обработка информации (полностью или частично) будет осуществляться без перехода от оптических сигналов к электрическим.

Очевидно, что переход к полностью оптическим сетям - программа, рассчитанная на длительный период времени. Это означает, что в течение длительного периода времени транспортные сети будут комбинированными системами, оперирующими оптическими и электрическими сигналами [83].

Соображения, изложенные в этом параграфе, позволяют сформулировать общие принципы построения и развития оптических транспортных сетей. Их можно свести к пяти базовым положениям.

75

I. Хронологически использование оптических технологий осуществляется в такой последовательности: передача, коммутация, обработка информации. В каждом из этих трех компонентов инфокоммуникационной системы можно, в свою очередь, выделить определенные этапы проникновения оптических технологий. Степень проникновения оптиче- ских технологий можно оценить числом преобразователей типа "OEO".

II. С точки зрения структуры инфокоммуникационной сети применение оборудования, в котором реализованы оптические технологии, выбирается Оператором из множества вариантов, которые можно свести к трем основным стратегиям. Первая стратегия - использование современного оборудования там, где возникает потребность в замене каких-либо ап- паратно-программных средств и/или линейных сооружений. Это самый простой способ, для которого не нужна разработка долгосрочного плана развития инфокоммуникационной системы на длительную перспективу. Вторая стратегия основана на разработке концепции долгосрочного развития инфокоммуникационной системы с учетом оптимального использования оптических технологий. Такой подход будет самым эффективным, но и очень сложным. Третья стратегия, которую можно назвать прагматической, подразумевает разработку самых общих принципов развития инфокоммуникационной системы. Она должна содержать такие системные решения, которые позволяют Оператору постепенно формировать полностью оптическую транспортную сеть, не забывая о текущих, не всегда четко определенных, задачах.

III. Основные принципы построения оптических транспортных сетей в значительной мере определяются требованиями той инфокоммуникационной системы, в интересах которой они создаются. Одним из важных факторов, определяющих вид применяемых оптических технологий, становится стек протоколов, который используют коммутируемые сети.

IV. Возрастающая роль оптических технологий в транспортной сети подтверждается статистическими данными о росте рынка соответствующего оборудования и прогности- ческими оценками продаж на ближайшие годы. Для обеспе- чения высоких показателей надежности и качества обслуживания в состав оптических транспортных сетей вводят "интеллектуальные средства", которые гарантируют выполнение требований потенциальных клиентов к инфокоммуникационной системе.

76

V. Переход к полностью оптическим транспортным сетям приведет к дальнейшему снижению затрат на этот элемент инфокоммуникационной системы. Такое положение будет стимулировать развитие рынка тех видов услуг, для поддержки которых необходимы широкополосные каналы.

Эти пять положений рассматриваются в разделах 2.5 и 2.6 применительно к задачам развития ТСГ и ТСС соответственно. Основное внимание уделяется двум вопросам. Во-первых, анализируются возможные стратегии построения полностью оптических транспортных сетей. Во-вторых, рассматривается влияние системных решений, свойственных перспективным коммутируемым сетям.

77

Если вы хотите, чтобы Вашу докладную прочитали, напишите ее на одной странице.

(Т.В. Вильсон, 28-ой президент США)

2.5. Структуры местных транспортных сетей

В этом небольшом (если верить эпиграфу) разделе рассматриваются основные структуры ТСГ и ТСС. Точкой отсчета для процесса модернизации местных транспортных сетей ТСГ служит тот момент времени, когда Оператор принимает решение об использовании систем передачи, относящихся к семейству СЦИ. Это объясняется тем, что применение данного поколения систем передачи подразумевает весьма существенное изменение принципов построения транспортных сетей.

При использовании плезиохронных ЦСП (ИКМ-30, ИКМ120 и других) транспортная сеть обычно создавалась на базе трех топологий. Чаще всего смежные коммутационные станции в ГТС соединялись пучком СЛ, который образовывался двумя ЦСП. Фрагмент структуры местной транспортной сети между двумя смежными коммутационными станциями ГТС (а точнее - между соответствующими СУ) получил название "точка-точка". При построении ТСС часто создавалась структура, называемая "звездой". При использовании ЦСП типа ИКМ-120 и ИКМ-480 применялись древовидные топологии [21]. В ряде работ [5, 42] такие топологии называют "линейной цепью". На рисунке 2.42 приведены примеры структур " точка-точка" и "линейная цепь".

Рисунок 2.42 Примеры топологий "точка-точка" и "линейная цепь" в ТСГ

78

Топология "точка-точка" изображена в левой части рисунка 2.42. ЦСП используются для организации пучков СЛ между тремя МС. В предложенной модели создаются три пучка СЛ - V12, V13 è V23. Каждый пучок служит примером топологии

"точка-точка". Все три СУ в данном случае выполняют простейшие функции, определяемые, в основном, процедурами технического обслуживания оборудования ЦСП и линейнокабельных сооружений.

В правой части рисунка 2.42 показан пример топологии "линейная цепь". Такой вариант построения транспортной сети был характерен для тех случаев, когда использовались многоканальные ЦСП. В этом случае между С1 и СУ3 создавался пучок СЛ емкостью VS. Индекс "S" указывает на то, что ем-

кость создаваемого пучка СЛ достаточна для организации транспортных ресурсов для всех смежных МС. Иными словами, VS ³ V12 + V13 + V23. Для модели, которая показана

в правой части рисунка 2.41, к СУ3 предъявляются дополнительные требования. Этот сетевой узел должен обеспечивать функции, которые - в современной транспортной сети - присущи МВК.

Основные различия между двумя исследуемыми топологиями, с точки зрения базовых характеристик инфокоммуникационной системы, заключаются в величинах трех показателей. Во-первых, стоимость варианта (б), как правило, меньше за счет использования более мощных систем передачи. Вовторых, живучесть транспортной сети, показанной в левой части рисунка 2.42, всегда выше. В-третьих, коэффициент ошибок при передаче информации между СУ1 и СУ2 будет меньше для варианта (а).

Рисунок 2.43 Развитие ГТС с точки зрения транспортной сети

79

Принципы модернизации местных транспортных сетей (ТСГ и ТСС) при использовании систем передачи семейства плезиохронной иерархии сводились к весьма простым соображениям. Их можно проиллюстрировать для модели ГТС, состоящей из трех МС - верхняя часть рисунка 2.42. Рассмотрим динамику развития такой ГТС с точки зрения транспортной сети. Этот процесс показан на рисунке 2.43.

Первый этап развития транспортной сети предусматривал использование физических цепей для формирования пучков СЛ, которые предоставлялись для телефонной связи. Будем считать, что матрица емкостей этих пучков ||Vij|| была такова,

что выбранные проектировщиком многопарные кабели обеспечивали резерв СЛ между СУ1 и СУ3, а также между СУ2

èÑÓ3.

На втором этапе развития транспортной сети возникает за-

дача обеспечить более мощные пучки СЛ. Этот факт отмечен на рисунке 2.43 видом матрицы - ||hijVij||, ãäå hij >1. На участ-

ке СУ1 - СУ2 отсутствует резерв СЛ. Поэтому повышение емкости транспортной сети может обеспечиваться либо прокладкой нового кабеля, либо уплотнением цепей, которые отбираются по специально разработанной методике [84]. Второе решение обычно предпочтительнее. Для этапа II показана установка ЦСП типа ИКМ-30. Эта система передачи предназначена для организации 30 каналов по четырехпроводной цепи. Другие пучки СЛ умощняются за счет имевшегося резерва

âэксплуатируемых кабелях межстанционной связи. Допустим, что на третьем этапе развития транспортной се-

ти необходимо предоставить в ГТС пучки СЛ большей емкости. Это означает, что gij > h . Предположим, что установка

еще одной системы передачи ИКМ-30 обеспечит потребности в новых СЛ между СУ1 и СУ2. На двух других направлениях можно установить многоканальную систему передачи, которая повысит емкость пучков СЛ между СУ1

èСУ3, а также между СУ2 и СУ3. На рисунке 2.43 для третьего этапа развития транспортной сети показано именно такое решение - применение системы передачи ÈÊÌ-120.

Первый опыт использования систем передачи, относящихся к семейству плезиохронной иерархии, в местных транспортных сетях можно трактовать как прагматический подход, цель которого - решение текущих проблем развития ГТС

èСТС. Ряд публикаций и руководящих документов Администрации связи, в которых был обобщен опыт применения пле-

зиохронных систем передачи, содержали рекомендации по эффективному использованию ЦСП. Основное внимание обращалось на два характерных момента: концентрация ЦСП на определенных пучках СЛ для

80