2.1.10. Тенденции развития телекоммуникационных систем

Пути совершенствования и развития компьютерных сетей Высокие темпы совершенствования и развития телекоммуникационных вычислительных сетей обусловлены их важной ролью в решении задач информатизации общества, в обеспечении перехода от индустриального общества к информационному. Телекоммуникационные вычислительные системы (ТВС) аккумулируют все лучшее, что создано в области вычислительной техники и информатики, информационных технологий, средств и систем передачи данных. Для разработчиков открыты широкие возможности по развитию как сетей в целом, так и отдельных их систем, звеньев, узлов.

Можно выделить следующие направления и пути совершенствования и развития ТВС.

Развитие топологии сетей, направленное на обеспечение одновременного обслуживания запросов от большего количества абонентских систем и увеличение оперативности и надежности доставки пакетов адресатам за счет создания альтернативных маршрутов. Это касается как глобальных и региональных сетей, так и особенно локальных сетей. Стремление увеличить количество АС приводит к созданию локальных сетей со смешанной топологией – звездно-кольцевой, звездно-шинной, сегментированной.

Развитие технических средств передачи и обработки информации в сетях: модемов, мостов, шлюзов, коммутаторов, маршрутизаторов, технического оснащения центров коммутации цепей, сообщений, пакетов, ЭВМ различного класса и назначения. Вопросы перспектив развития ЭВМ, используемых в сетях, заслуживают отдельно­го рассмотрения, поэтому о них будет сказано ниже.

Развитие и совершенствование программного обеспечения сетей. В этом направлении постоянно работают многие коллективы, предлагающие новые версии сетевых операционных систем (обладающие более широкими возможностями по управлению функционированием сетей и более удобные для пользователей), прикладных программных систем, программ технического (в том числе дистанцион­ного) обслуживания аппаратных средств ТВС.

Расширение перечня предоставляемых информационно-вычислительных услуг, повышение их интеллектуального уровня за счет широкого использования интеллектуальных систем и баз знаний, дальнейшее развитие сетевых технологий.

Интенсивный переход на цифровые сети связи, обеспечивающие по сравнению с аналоговыми сетями более высокую надежность передачи сигналов любого вида.

Существенное увеличение доли спутниковых сетей связи в общем объеме циркулирующей в сетях информации, что обусловлено решающими преимуществами спутниковых сетей.

Повышение надежности ТВС, совершенствование и развитие методов и средств обеспечения высоких показателей по всем аспектам проблемы надежности ТВС – техническому, программному, информационному, функциональному.

Развитие методов и средств обеспечения более высокого уровня безопасности информации, циркулирующей в сетях, повышение эффективности служб безопасности и механизмов реализации их функций.

Создание и непрерывное совершенствование глобальной интеллектуальной сети, объединяющей сети всех государств. В рамках та­кой сети вполне реально решение задачи по удовлетворению запроса пользователя из любой точки планеты и в любое время.

Основные этапы создания и развития глобальной интеллектуальной сети:

телефонизация страны, участвующей в создании сети;

цифровизация сети, т.е. повсеместный переход на использование цифровых сетей связи, входящих в состав глобальной интеллектуальной сети;

интеграция услуг, т.е. обеспечение возможности удовлетворения любого запроса (из числа тех, которые входят в перечень удовлетворяемых запросов) в любом звене сети;

интеллектуализация сети, т.е. повышение интеллектуального уровня предоставляемых услуг, базирующееся на широком использовании интеллектуальных систем и баз знаний.

Очевидно, что эти этапы работы реализуются параллельно и по каждому из них государства, участвующие в создании и реализации глобальной интеллектуальной сети, находятся на различных уровнях.

Перспективы развития телекоммуникаций. Пути совершенствования и развития телекоммуникаций в России определяются их состоянием в настоящее время и тенденциями развития мировых сетей связи. Действующие в России сети связи и передачи данных представляют весь диапазон используемых в мировой прак­тике телекоммуникационных технологий. В большинстве эксплуати­руемых российских сетей передачи данных используется протокол коммутаций пакетов Х.25 (их доля составляет 63%), так как этот протокол обеспечивает надежную связь даже на линиях связи среднего качества. Внедрение перспективных сетевых технологий (FR, ATM, и др.) сдерживается нехваткой цифровых каналов связи, особенно высокоскоростных.

В России функционирует ряд сетей передачи данных. Наиболее распространенные из них (по числу охвата городов) Роспак, РИКО, Relcom, RoSprint, РОСНЕТ, ИНФОТЕЛ. Ими предоставляются следующие услуги: электронная почта, телеконференции, электронные доски объявлений, обеспечение доступа к базам данных, обеспечение многопротокольных режимов доступа, передача данных в режиме on-line, документооборот по стандарту EDIFAKT, передача телетайпных, телексных и факсимильных сообщений, клиринговые расчеты, электронные платежи и др. Однако лишь немногие из действующих сетей одновременно предоставляют все эти услуги.

Стратегия развития отрасли связи РФ определена в «Концепции программы Российской Федерации в области связи», разработанной Министерством связи РФ, в соответствии с которой главными задачами являются создание технической базы информатизации общества и обеспечение органов управления народным хозяйством, населения средствами и услугами связи, соответствующими уровню развития страны. На завершающих этапах реализации этой программы планируется создание в крупных городах цифровых сетей, обеспечивающих услуги ISDN, повышение процента цифровизации телефонной сети, достижение достаточно высокого уровня качества функционирования международной и междугородной сети, создание национальной интеллектуальной сети и расширение предоставляемых ею услуг. На этих этапах все вновь устанавливаемое оборудование местных сетей должно быть цифровым.

В настоящее время усилия организаций связи направлены на раз­витие основы электросвязи России – Взаимосвязанной сети связи (ВСС), формирование стратегии внедрения новых сетей и технологий, разработку требований и создание отечественных систем и средств связи, внедрение новых услуг связи, формирование международных, государственных и отраслевых стандартов.

Развитие технологии передачи данных по технологии Х.25. Получившая в общероссийских широкомасштабных сетях передачи общего пользования технология коммутации пакетов Х.25 имеет существенные ограничения по скорости передачи (до 64 Кбит/с, а типичной для межузловых каналов в магистральной сети является скорость 28,8 Кбит/с) и по видам передаваемой информации. Однако эта технология имеет ряд решающих преимуществ. Благодаря своей универсальности протокол Х.25 является признанным международным стандартом и поддерживается многими глобальными зарубежными сетями.

Оценивая перспективы применения в России технологии Х.25 с учетом указанных ее ограничений, можно утверждать, что:

эта технология и далее может быть использована для построения региональных сетей передачи данных ввиду своей эффективности и надежности на каналах связи низкого качества, а также в магистральных сетях до ее постепенного вытеснения более скоростной технологией РК;

ее дальнейшее применение объясняется и тем, что она составляет выгодную дешевую альтернативу более дорогим технологиям;

она позволяет осуществлять сопряжение с другими эксплуатируемыми в России традиционными и широко используемыми сетями связи (телефонной сетью, телеграфной сетью, сетью телекс);

развитие сети, построенной на основе технологии Х.25, позволяет беспрепятственно реализовать переход к более скоростной технологии пакетной коммутации FR.

Развитие технологии передачи данных на базе протоколов TCP/IP. Перспективы развития этой технологии определяются тем, что сеть Internet, в которой используются протоколы TCP/IP, является быстро развивающейся, дешевой и общедоступной транспортной сетью компьютерной связи, предоставляющей ее пользователям доступ ко всемирной системе информационных и телекоммуникационных услуг. Российская часть Internet продолжает активно развиваться. В настоящее время имеются десятки коммерческих организаций по предоставлению доступа и услуг Internet, десятки тысяч Web-узлов и около 700 тыс. зарегистрированных пользователей этой сети. Быстро расширяется русскоязычная часть информационных ресурсов Internet, доступ к которым обеспечивается рядом компаний (Relcom, Demos, Global One, POCHET и др.).

Самой крупной и распространенной IP-сетью в России является коммерческая компьютерная сеть Relcom, обслуживающая сотни тысяч пользователей. Общий трафик сети составляет более 2 Гбайт в день, в том числе международный трафик – до 300 Мбайт в день. Сеть строится с использованием оптоволоконных, спутниковых, кабельных и радиорелейных линий связи.

Развитием и эксплуатацией сети Relcom занимается АО «РЕЛКОМ», получившее статус провайдера (поставщика услуг) Internet. Основными задачами, которые решаются этим АО, являются:

развертывание и развитие сетевых центров доступа в Internet в крупных городах (прежде всего в областных центрах) России с выходом на высокоскоростную АТМ-сеть;

создание межсетевых пунктов обмена трафиком Internet;

создание международной инфраструктуры для обеспечения эффективного взаимодействия с транснациональными провайдерами Internet;

построение в России магистральной сети, обеспечивающей предоставление необходимого набора услуг региональным провайдерам и пользователям Internet;

создание системы доступа к Internet через коммутируемую телефонную сеть абонентов сети общего пользования и провайдеров услуг Internet.

Основные направления развития технологии передачи данных на базе протоколов TCP/IP (для Internet в целом и для российской ее части) заключаются в следующем:

расширение перечня предоставляемых услуг и повышение их интеллектуального уровня, обеспечиваемого увеличением сети баз данных и баз знаний;

развитие сетевых технологий (в том числе и путем реализации проекта Java);

развитие или создание нового программного обеспечения сети и активного сетевого оборудования в связи с разработкой протокола IP нового поколения, в котором для адреса отводится 128 бит;

разработка и внедрение методов и средств, обеспечивающих эффективную интерактивность в общении пользователей, идентификацию удаленных абонентов, полный контроль циркулирующих в сети документов, реализацию законов об экспорте и авторских правах, повышение управляемости сети;

существенное совершенствование и развитие методов и средств повышения безопасности информации пользователей сети, защи­ты ее от несанкционированного доступа;

создание и развитие высокоскоростной инфраструктуры российской части Internet на базе ATM-сети с охватом на первом этапе 9 городов России (канальная скорость в магистралях составит 2 – 155 Мбит/с). Работа эта ведется ОАО «Ростелеком» совместно с ЗАО «РОСПАК». После ее окончания пользователи сети получат возможность высокоскоростного обмена данными между абонентами в крупнейших городах России и передачи голосовой и видеоинформации.

Развитие технологии цифровых сетей с интеграцией обслуживания (ISDN). Основной целью создания такой технологии было объединение в одной сети трафиков цифровых телефонных сетей и компьютерных данных. Успешная реализация этой цели позволила широко использовать технологию ISDN в таких областях, как передача данных, телефония, доступ к сети Internet, передача трафика, чувствительного к задержкам (звук, видео), интеграция различных видов трафика, объединение удаленных ЛВС.

В России внедрение технологии ISDN находится в начальной стадии: имеется опытный участок сети ISDN, осуществляется расширение цифровых станций с функциями ISDN, установленных в крупных городах страны. Построение сети ISDN в России связывается с необ­ходимостью внедрения установленного российского стандарта ISDN, наличия цифровых трактов международной, междугородской и городской связи между цифровыми АТС, установки сертифицированных цифровых АТС и наличия рынка таких АТС, а также рынка сетевых терминалов, терминального оборудования и средств доступа у конечных пользователей. Кое-что из указанного для создания и развития общенациональной сети ISDN общего пользования уже сделано или делается: выработан российский стандарт ISDN, создается междугородная магистральная сеть цифровых каналов с пропускной способностью 64 Кбит/с, начато лицензионное производство цифровых АТС.

Однако в настоящее время инфраструктура сетей ISDN создана и развивается только в некоторых крупных городах России. В то же время цифровые АТС, способные поддерживать сервис ISDN, работают примерно в 80 городах страны.

Развитие технологии Frame Relay. Технология ретрансляции кадров FR появилась как средство реализации преимуществ пакетной коммутации на скоростных каналах связи (2 Мбит/с и более). Она требует использования достаточно качественных каналов связи: вероятность ошибки в канале должна быть не более 10^-6–10^-7, что обеспечивается только цифровыми каналами (обычные аналоговые линии связи обеспечивают качество передачи на 1–3 порядка ниже).

Основная область применения сетей и технологий FR – организация обмена данными между ЛВС. Кроме того, технология FR является эффективной для реализации доступа к высокоскоростным сетям на базе ATM. Для обеспечения передачи речи современное оборудование сетей FR реализует следующие функции: компрессию речи и передачу оцифрованного голоса, подавление пауз в телефонном разговоре, переменную скорость оцифровки.

В России в настоящее время услуги сетей FR доступны в 10–15 городах. Однако по мере развития магистральной междугородной сети цифровых высокоскоростных каналов технология FR получит большее распространение, особенно там, где используются сети Х.25.

Развитие технологии высокоскоростных SDH-сетей. Цифровые линии и узлы высокоскоростной сети стандарта SDH, построенные на базе оптоволоконных кабельных линий или цифровых радиорелейных линий, составляют основу инфраструктуры современных магистральных, региональных и городских телекоммуникационных сетей. В России внедрением SDH-сетей наиболее успешно занимается ОАО «Ростелеком». Это касается прежде всего магистральных и городских линий.

Создание современной городской телекоммуникационной сети на базе технологии SDH связано с необходимостью решения двух самостоятельных задач: построения первичной кольцевой оптоволоконной сети и сети абонентского доступа. При решении первой задачи осуществляется прокладка оптических кабелей в кабелепроводах городской телефонной сети или по туннелям и сооружениям метрополитена. В первом случае есть возможность довести высокоскоростные симметричные и асимметричные каналы до абонентов по существующей телефонной проводке. Во втором случае узлы SDH-сети располагаются в зданиях метрополитена, и доведение цифровых потоков (до 155 Мбит/с и выше) до абонентов требует значительно больших капитальных затрат.

В настоящее время разработан ряд современных технологий абонентского доступа, использование которых позволяет операторам эффективно действовать на рынке городских телекоммуникаций.

Многие крупные компании – операторы связи («Ростелеком», Golden Line, Sovam Teleport, «КОМКОР», MetroCom и др.) в России имеют собственные мощные городские высокоскоростные цифровые инфраструктуры на базе технологии SDH.

Развитие технологии ATM. Технология асинхронного режима передачи ATM является новой, бурно развивающейся, получающей все большее распространение. В развитых странах она становится основой построения современных магистральных телекоммуникационных сетей. Для ATM стандартом на физические каналы выбран стандарт на оптоволоконные каналы связи синхронной цифровой иерархии SDH. Технология мультиплексирования и коммутации, используемая в SDH-сетях, стала АТМ-технологией.

Высокая скорость передачи данных (в перспективе – до 10 Гбит/с) – главное отличие технологии ATM от других телекоммуникационных технологий. В отличие от других стандартов в ATM-сетях отсутствует привязка к какой-либо одной скорости передачи.

На российском рынке в настоящее время имеется довольно полный набор продуктов зарубежных фирм, необходимых для построения магистральных и опорных городских ATM-сетей. Их типовая топология строится на основе структур различной топологии. В SDH-узлах сети устанавливаются высокопроизводительные АТМ-коммутаторы, соединяющиеся высокоскоростными цифровыми оптоволоконными или радиорелейными линиями.

В России осуществляется опытное внедрение технологии ATM. Работы ведутся различными компаниями: «Ростелеком», РОСПАК, Информсвязь и др. При этом успешно решается проблема совмещения разнородных телекоммуникационных сетей, построенных на базе различных технологий (Х.25, IP, FR, телефонных сетей и др.). Из-за неразвитости технологии ATM-сетей в России услуги сетей ATM общего пользования пока не предоставляются и стандартные тарифы не определены.

Общие тенденции развития в России современных телекоммуникационных технологий состоят в следующем.

1. Имеет место некоторая стагнация рынка услуг Х.25 (за рубежом наметилась устойчивая тенденция к снижению этого рынка), происходящая на фоне стремительного роста услуг на базе технологии FR.

2. Рост услуг Internet объясняется открытостью архитектуры сети, сравнительной простотой доступа к ней, большой информационной насыщенностью мира Internet.

3. Рост услуг на базе FR-технологии определяется следующим:

– технология FR успешно заменяет технологию Х.25; особенно это стало необходимо с использованием цифровых каналов от 2 Мбит/с и выше, которые обладают более высоким качеством передачи. Появилась возможность существенно упростить технологию ком­мутации пакетов, реализуемую на 3-м уровне модели OSI, и заменить ее технологией ретрансляции кадров, которая осуществляется на 2-м уровне этой модели;

– пропускная способность сети FR в три раза выше, чем сети Х.25 (на базе тех же скоростных каналов);

–FR-технология дает возможность пользователям использовать больший набор программного обеспечения, чем технология Х.25;

– с развитием алгоритмов и их аппаратной реализации по компрес­сии речи, аудиоинформации и видеоизображений можно через FR-сеть передавать и эти типы данных.

4. Созданы предпосылки для внедрения технологии.ATM. Успешное распространение этой технологии связывается с широким внедрением сетей на базе оптоволоконного кабеля и средств синхронной цифровой иерархии SDH, дальнейшим снижением ошибок в канале, достижениями в разработке интегральных схем.

Текущая ситуация на мировом (а следовательно, и на российском) телекоммуникационном рынке диктуется характером генерируемого телекоммуникационного трафика. Первенство принадлежит трафику разнообразных видов данных, объем которого превзошел объем чисто голосового трафика, а через несколько лет он составит до 99% общего мирового объема передаваемой информации. Именно поэтому существующие и проектируемые ТКС представляют интерес, прежде всего с точки зрения их пропускной способности для трафика данных. Процесс цифровизации сетей связи с акцентом на сети передачи данных во многом унифицировал эти сети (по крайней мере, пока теоретически). Терминальное оборудование становится все более универсальным и интеллектуальным.

Достигнутый уровень развития телекоммуникационных систем позволяет предоставлять пользователям широкий набор услуг. Главная техническая проблема сегодня – как сделать это оптимальным, наиболее дешевым образом. Одно из перспективных направлений в решении этой проблемы – разработка средств и технологий для беспроводного доступа к абонентам.