Главная страница

М. Н. Иманкул Конвергентное развитие инфокоммуникаций


Скачать 163.35 Kb.
НазваниеМ. Н. Иманкул Конвергентное развитие инфокоммуникаций
Дата10.02.2016
Размер163.35 Kb.
ТипДокументы

М.Н. Иманкул


Конвергентное развитие инфокоммуникаций


(ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, г. Астана)
Конвергенция – процесс взаимопроникновения некогда параллельно развивавшихся технологий, позволяющий произвести оптимальный доступ (в любом месте) ко всем услугам. Результатом конвергенции являются перспективные устройства, сети, технологии, сервисы с новыми возможностями.

Телекоммуникации оказывают значительное влияние на экономическое, социальное и культурное развитие общества. Объем передаваемой в мире информации перманентно растет. На динамику объемов передаваемой по пакетным сетям информации влияет стремительный рост числа компьютерных устройств и удвоение каждые 18 месяцев их производительности (закон Мура), рост компетентности населения и его заинтересованность в информации.

Сети связи служат весьма высокоорганизованной частью инфраструктуры общества, которая полностью состоит из сетевых структур. Имея высокие показатели надежности, устойчивости, пропускной способности, скорости передачи, безопасности, сети связи должны гарантировать достоверную высококачественную передачу требуемой информации в любое время суток между любыми географическими точками. В процессе своей эволюции любая техническая система достигает такого этапа жизненного цикла, когда резервы ее дальнейшего развития определяются степенью и качеством использования достижений в области информационных технологий.

Потребность в информации разного вида сделала реальной интеграцию различных информационных сетей (телефония, телевидение, сети передачи цифровых данных, телеметрия) на бытовом уровне. По единому каналу передаются данные самой различной природы. Однако каждому виду информации характерны определенные требования при передаче. При пакетной передаче речи и видео важно, чтобы задержки распространения сигнала в канале были минимальными, а маршрутизация и восстановление потока данных из пакетов происходили в реальном масштабе времени. Допускается потеря отдельных пакетов. А при передаче текстовых данных или телеметрической информации не важен режим реального времени (в определенных пределах), но не допустима потеря данных. Учет этих особенностей может приводить к созданию особых технологий, ориентированных на передачу определенных видов информации.

Для информационных и телекоммуникационных систем и сетей характерны не только высокие темпы смены поколений технических средств и топологии построения сети, но и конвергенция, то есть взаимное проникновение и слияние. Конвергенция происходит как в глубину (технологии), так и в ширину (сети, виды связи, услуги). Сетевая конвергенция способствует снижению эксплуатационных расходов за счет перехода связи на единую транспортную IP-платформу. Конвергенция интегрировала фиксированные и подвижные (мобильные) виды связи, обеспечив абонентам широкополосный беспроводной доступ к любым видам связи и инфокоммуникационным сетям. В настоящее время происходит процесс «мобильного замещения» - абонентская база сетей фиксированной телефонии сокращается. FMC (Fixed Mobile Convergence) является одной из сторон этого процесса, одним из инструментов, способом «плавного» перетекания услуг в мобильные сети. FMC cлужит технологией совместного использования ресурсов мобильной и фиксированной сетей связи для предоставления пользователю единого непрерывного сервиса вне зависимости от его местоположения, а также для организации единого обслуживания и единой тарификации за услуги. Конвергенция магистрали (транспортной сети) и сетей доступа является наиболее интересным этапом слияния фиксированных и мобильных платформ.

Так же возрастает конвергенция в деятельности различных отраслей, углубляя межотраслевые процессы и актуализируя инфокоммуникационную составляющую производства товаров и услуг. Конвергенция услуг предоставляет возможность развертывания услуг нового поколения. Основной услугой FMC является «Единый номер», соответствующий всем существующим телефонам потребителя (домашние, рабочие, мобильные и фиксированные) и дополняющийся параллельным/последовательным поиском вызываемого абонента, управлением переадресацией в зависимости от времени и дня недели (например, такими сервисами, как IVR (Interactive Voice Response, интерактивный голосовой ответ), голосовая почта, Web-интерфейс для управления услугой). Одним из путей увеличения объема рынка услуг FMC является создание как технической, так и правовой возможности предоставления таких услуг абонентам одного оператора. Для этого необходимо: введение единой лицензии для предоставления подобного рода услуг; снятие ограничения с возможности использования единого оборудования для построения узлов связи, предназначенных для оказания услуг мобильной и фиксированной телефонной связи (необходима сертификация такого оборудования); создание возможности легального пропуска трафика по наиболее рациональным маршрутам, которые позволяет организовать на сетях связи оборудование NGN (Next Generation Networks).

Для корпоративных клиентов весьма важны такие достоинства FMC, как перманентная доступность сотрудников, удаленный доступ к корпоративным ресурсам, возможность объединения территориально разрозненных офисов, интеллектуальная обработка вызовов, экономичная замена учрежденческих АТС. Эти преимущества FMC позволяют снизить затраты на внутрикорпоративные соединения, международные и междугородные переговоры. В частности, международная услуга «Телеголосование» позволит компаниям, работающим на нескольких национальных рынках использовать единый номер для обеспечения обратной связи своих аудиторий.

Конвергенция сегодня представляет собой слияние в одно целое телекоммуникаций, обработки данных и технологий создания изображений. Подобного рода конвергенция вводит в новую эпоху мультимедиа, когда для предоставления услуг абоненту голос, данные и изображение комбинируются в течение сессии в произвольные моменты времени от различных источников. Телекоммуникационно-медийные компании становятся интеграторами всех мыслимых видов услуг, пытаясь удовлетворить любые потребности и желания пользователя. FMC является сегодня инструментом конкурентной борьбы операторов между собой, средством «привязывания» абонентов к одному «универсальному» оператору.

Мобильная связь развивалась в конкурентных условиях. Поэтому одной из главных проблем сотовых операторов в условиях насыщения рынка служит высокий уровень оттока абонентов к конкурентам. Идея «привязывания» абонентов к фактически мобильному оператору путем создания мобильно-фиксированного пакета услуг, с применением общего номерного поля и конкретного состава услуг, может оказаться привлекательной для операторов, потому что смена такого пакета (и оператора) будет связана со сменой проводной инфраструктуры. Ключевая роль оператора в перспективе – платформы для разработки, поддержки и доставки услуг конечным пользователям. Причем разработка будет вестись независимыми игроками-партнерами, которые получают возможность реализовать различные бизнес-модели в открытой для развития среде.

Конвергенция интегрировала информационные и телекоммуникационные сети на основе коммутации пакетов и IP–протокола, превратив их в условиях цифровых систем передачи информации в мультисервисные каналы и сети. Конвергенция услуг позволила предоставить пользователям единые пакеты услуг через различные терминалы или разные сети доступа. Кроме того, произошел значительный прорыв в разработке технических средств обеспечения абонентов различными сервисами, то есть платформ доставки услуг SDP (Service Delivery Platform). Концепция SDP зародилась в среде специалистов по информационным технологиям. Она открывает простор для внутрифирменных реализаций. Часто практически ставится знак равенства между понятиями SDP и IMS (IP Multimedia Subsystem). Ключ к росту доходности операторского бизнеса – в широкополосном (высокоскоростном) доступе к услугам Интернета (Web–2.0) и различных прикладных платформ операторов (IMS, SDP).

Функции, которые заложены в сетевом оборудовании (вызов в телефонных фиксированных сетях, переадресация в сотовых сетях GSM и т.д.), и эксклюзивные решения по предоставлению конкретного определенного набора услуг (SMS-центры в мобильных сетях, Sowtswich с VoIP (Voice over IP)-сервисами для корпоративных IP-сетей), обусловили переход к универсальной платформе доставки сервисов в потенциально любом наборе (Parlay, Web–2.0).

Технология Web–2.0 позволяет самим клиентам, используя ресурсы сети Internet, Web–браузера как клиентского терминала и множества Web–сайтов, производить (генерировать) услуги, то есть стать дистрибьюторами информации и контента. В Web–2.0 много общих идей с IMS/SDP, например: использование единых service enablers; стандартных функциональных блоков, из которых строятся более сложные услуги и приложения. Однако, если в концепции IMS детально прописаны принципы построения опорной сети, то Web–2.0 просто подразумевает, что такая сеть уже построена и функционирует. Как IMS, так и SDP, представляют собой кардинально новый подход к сетевой архитектуре. На смену вертикальной архитектуре традиционных сетей приходит горизонтальная архитектура конвергентной, где функциональность сети разложена на общие уровни для всех видов доступа (мобильного или фиксированного).

Первая фаза конвергенции сетей связи характеризуется переходом от IP-телефонии к IP-коммуникациям. Происходящая конвергенция сетей трех основных типов – ТфОП (телефонная сеть общего пользования), сетей мобильной связи и пакетных IP-сетей – привела к целому ряду инженерных проблем в различных плоскостях (эволюция сетей мультисервисного абонентского доступа; масштабируемость софтсвичей малой емкости с функциями СОРМ (системы обеспечения оперативных розыскных мероприятий); интеллектуальные услуги и IP-контакт-центры; эксплуатационное управление сетями переходного периода). Итак, налицо тот факт, что смешанные сети – смешанные проблемы. Это не просто проблемы единой мультисервисной сети следующего поколения NGN. Большинство этих проблем, ранее решенных в ТфОП, возникает снова, на новом витке инфокоммуникационной спирали. В IP-сетях на базе единой транспортной инфраструктуры можно объединить все виды приложений в единую сервисную платформу с пакетом услуг.

Конвергенция ведет к приобретению общих признаков и слиянию отрасли связи и информатики в новую отрасль экономики [1]. На рисунке 1 показаны виды конвергенции, характерные для инфокоммуникаций. Конечным продуктом инфокоммуникаций служат инфокоммуникационные услуги (ИКУ), создаваемые на инфокоммуникационных (ИК) сетях с помощью ИК-технологий – приема, обработки, наполнения, распределения и передачи информации.

Конвергентный характер развития инфокоммуникаций, проявившийся в создании конвергентных сетей (NGN, IMS), контентных и конвергентных услуг (Triple Play – голос, данные, видео; Quad Play – Triple Play + мобильная связь), конвергентных терминалов (смартфон, беспроводный шлюз, многомодовый терминал), способствует слиянию операторов, производителей оборудования, организаций сервиса в сфере предоставления услуг и доступа к сетям, пересмотру бизнес-планов предприятий и рыночной стратегии. Конвергенция в сфере ИК стирает границы отраслей, формируя в рыночном пространстве интегральный сектор. Конвергенция вызывает трансформацию конвенциальных свойств услуг связи и информатики в новые, которые влияют на процессы их создания и реализации. В частности, появляются новые свойства инфокоммуникационных услуг (например, виртуальная среда бизнеса, мультисервисность и пакетность услуг, единый (конвергентный) терминал и др.).

Рисунок 1 – Концепция конвергенции инфокоммуникационного характера
Следует отметить, что бурное развитие современных беспроводных сетей невозможно без соответствующей полупроводниковой элементной базы. Необходим рынок устройств для работы в сети, являющихся основой для науки и индустрии в этой области. Беспроводные сети передачи информации основываются на совокупности двух групп технологий – беспроводной передачи информации и сетевого взаимодействия. Ограничивать мобильность (с технической точки зрения) может чувствительность технологии связи к скорости движения абонента, сложность перехода из одной зоны обслуживания в сопредельную без разрыва связи, восприимчивость к кратковременным пропаданиям связи и т.п.

Базой конвергенции служат сети на основе IP-протокола. Интеллектуальная конвергентная платформа (в соответствии с общим стандартом инфокоммуникаций) обеспечивает высокоскоростной защищенный доступ к бизнес-приложениям с разнообразных устройств. Технологией, которая предоставляет интеллектуальные средства связи и решает существующие проблемы при реализации мультимедийных услуг, служит IMS. В настоящее время IMS определяет базовую архитектуру для услуг передачи данных, голоса и мультимедиатрафика. В IMS заложена общая технологическая инфраструктура, которая позволяет объединить Internet, ТфОП и беспроводные сети доступа [2]. Конвергентные сети, построенные для предоставления конвергентных услуг, в отличие от мультисервисных сетей (которые экономично расходуют каналы), не нацелены на экономию полосы пропускания. Развитие конвергентных сетей непосредственно напрямую зависит от максимально возможной ширины канала, предоставляемого под приложения абонента (пользователя).

Сами приложения уже могут экономить каналы в зависимости от требований пользователя к качеству услуги (например, приложения VoIP (технология «голос поверх IP-протокола»), которые используют различные кодеки, различную ширину полосы пропускания и соответственно различное качество передачи голоса). Одним из примеров конвергентных приложений является одновременная доставка видеопотока на терминал 3G (мобильные сети и системы 3-го поколения, включая технологию WCDMA) и персональный компьютер через сеть распространения контента из одного и того же сервисного центра. Итак, конвергенция приложений позволяет формировать новые пакеты услуг и совершенствовать маркетинг.

Существуют различные сценарии эволюции сетей мобильного широкополосного высокоскоростного доступа. Каждый из операторов выбирает свой путь, ведущий к максимально эффективной радиосети, опирающейся на IP-ядро с поддержкой услуг пакетной передачи речи и данных. Ключевым фактором в достижении этой цели является выбор технологии радиодоступа, который будет наиболее эффективно поддерживать новые услуги. В частности, в качестве базового способа радиодоступа в системах 4G выбрана технология ортогонального частотного мультиплексирования OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiple). OFDM эффективно справляется с межсимвольной интерференцией и с частотно-селективными замираниями. При этом очень эффективно используются частотные ресурсы, несмотря на то, что спектры поднесущих OFDM перекрываются. Сегодня при наличии программно-ориентированных модулей переход к 4G становится безболезненным: одни и те же аппаратные модули базовых станций могут поддерживать несколько типов радиоинтерфейса, их сигнальная обработка ведется на программном уровне; не будет проблемой появление на рынке многорежимных мобильных телефонов с поддержкой еще одного нового радиоинтерфейса.

У технологии фиксированного широкополосного доступа свои преимущества и недостатки. Например, выделенный волоконно-оптический канал всегда будет обладать большей емкостью, чем совместно используемый радиоресурс, однако затраты на построение «последней мили» и терминацию трафика значительно выше, чем на обеспечение радиопокрытия.

Внедрение систем широкополосного радиодоступа в сетях операторов связи вызвано прежде всего лавинообразным ростом спроса населения на услуги подключения к мультимедийным ресурсам сетей передачи данных. Возможности современных поисковых систем, коммерческие услуги Интернет-магазинов, а также значительное снижение стоимости традиционных услуг связи, таких как передача голоса на основе IP-технологий, заставляет современных операторов связи еще глубже изучать вопросы организации сегментов радиодоступа.

Важной особенностью использования систем радиодоступа на современном этапе их развития является переход от решения задач организации каналов до удаленного абонента к решению задачи обеспечения максимальной плотности абонентов и увеличения интегральной пропускной способности сети. Очевидно, что для решения этой задачи необходимо увеличить число базовых станций в зоне обслуживания, что неизбежно приведет к появлению взаимных помех, и, следовательно, вопросы электромагнитной совместимости в этом случае выйдут на первый план.

Стремительное развитие отрасли связи создает новую инфокоммуникационную реальность в виде единой среды All-IP (все по IP), всеохватывающего широкополосного доступа (ШПД), сверхвысоких скоростей на магистралях, окончательного отделения сервиса от инфраструктуры. Современная существующая разнородность структуры сетей будет преобразована в более изящную и простую форму на базе All-IP.

Подход All-IP подразумевает, что четыре основные услуги (фиксированный голос; мобильный голос; фиксированные данные; мобильные данные) будут предоставляться на основании единой сетевой инфраструктуры. Базовая (опорная) сеть SAE (System Architecture Evolution) становится максимально плоской IP-сетью.

Один из возможных сценариев развития сетей будущего представлен на рисунке 2. Технология LTE (Long Term Evolution, «долгосрочное развитие» (мобильный протокол передачи данных)) – следующий этап развития мобильных сетей GSM/EDGE (Global System for Mobile Telecommunications/ Enhanced Data for GSM Evolution) и WCDMA/HSPA (Wideband Code Division

Multiple Access/High-Speed Packet Access). Она позволяет значительно увеличить емкость сетей и скорость передачи данных, что позволяет операторам выводить на рынок инновационные услуги, которые требуют большей скорости и производительности (видео высокой четкости, трехмерные картографические сервисы, загрузка больших объемов данных и др.).

Целью и сущностью концепции LTE/SAE (System Architecture Evolution) служит эффективная поддержка широкого коммерческого применения любой услуги на базе IP. Эта архитектура является дальнейшим продолжением существующих сетей стандарта GSM/WCDMA и позволяет: значительно упростить эксплуатацию; реализовать плавное и рентабельное развертывание. Новая, плоская модель архитектуры LTE/SAE, в частности, подразумевает, что потребуется увеличить пропускную способность узлов только двух типов (базовых станций и шлюзов) для того, чтобы они справились с трафиком при его существенном росте. Основными принципами архитектуры LTE/SAE являются общая опорная точка и узел шлюза GW (Gateway Node) для всех технологий доступа. Архитектура LTE/SAE оптимизирована в плоскости (функциональном уровне) клиента. Во всех интерфейсах реализуются протоколы на базе IP. Интеграция технологий доступа, которые не относятся к 3GPP (Third Generation Partnership Project), осуществляется на базе IP как у клиента, так и в сети.

Рисунок 2 - Структура сетей будущего


Архитектура предполагает переход на меньшее количество узлов, которое снижается с четырех до двух (базовые станции и шлюзы). Осуществляется разделение функций интерфейса сети радиодоступа RAN-CN (Radio Access Network-Core Network), аналогично WCDMA/HSPA. Также разделяются плоскость управления и плоскость клиента между системой управления мобильностью ММЕ (Mobility Management Entity) и шлюзом. Шлюз, выполняющий функции устройства сети пакетных данных PDN (Packet Data Network), так и сервисного шлюза, конфигурируется под реализацию двух функций или какой-нибудь одной из них. PDN-шлюз служит общей опорной точкой для всех технологий доступа. Тем самым в рамках одной или нескольких технологий доступа обеспечивается стабильная точка присутствия для всех пользователей (клиентов) на основе IP, вне зависимости от мобильности.

LTE – технология систем подвижной связи в долгосрочной перспективе. По сравнению с WCDMA-технологией она является новой технологией и основана на методе доступа OFDM, который благодаря своей гибкости оптимизирует использование спектра. При использовании каналов шириной 20 МГц пропускная способность LTE значительно превышает HSPA с его 5 МГц каналами. В то же время гибкость LTE состоит еще и в том, что она позволяет использовать и более узкие каналы – вплоть до 1,4 МГц. При этом за счет более эффективного использования частотного диапазона скорость загрузки в LTE может достигать 300 Мбит/с. Стоит отметить, что для коротких IP-пакетов и небольшой сетевой нагрузки суммарная задержка при обращении пакета по сети LTE/SAE должна составлять около 5 мс при полосе пропускания 5 МГц и свыше 10 мс для меньших полос. Данные значения, по крайней мере, на 50% лучше подобных показателей наиболее совершенных из существующих сегодня 3G-сетей.

Опорная (базовая) часть архитектуры сетей LTE/SAE упрощает присоединение сетей доступа и полностью устраняет элементы канальной коммутации, поскольку она полностью основана на IP. Системы LTE/SAE обеспечат беспрецедентный уровень производительности как для новых, так и для уже применяемых частотных диапазонов в сетях операторов 3GPP и 3GPP2.
Главная проблема всех новых радиотехнологий состоит в получении радиочастот. Сегодня проблемы с радиочастотами имеются у цифровой профессиональной радиосвязи (TETRA (TErrestrial Trunked Radio), TETRAPOL и др.), цифрового телевидения, широкополосного доступа (Wi-Fi, WiMAX и др.), цифрового радиовещания, всей мобильной связи следующих поколений. Практически любое персональное устройство, обладающее вычислительной мощью, достаточной для обработки текстовой и графической информации, от сервера до карманного компьютера, оснащено тем или иным сетевым интерфейсом, от модемного до WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), являющегося спецификацией оборудования для беспроводного доступа к городским сетям общего пользования.

Сегодня в ряде стран, например в США, ведутся разработки в направлении создания перспективной сети мобильной связи с использованием спутникового сегмента. Эта сеть «5G» будет представлять собой глобальную защищенную унифицированную широкополосную сеть передачи данных. На базе данного решения возможны следующие сервисы [3]:

- защищенные беспроводные службы данных WDS (Wireless Data Services);

- глобальные виртуальные частные сети VPN (Virtual Private Network);

- возможность проведения финансовых операций с мобильных телефонов;

- мобильный Cloud Computing ((за)облачные вычисления), объединяющий концепцию предоставления программного обеспечения (ПО) в качестве услуги и удаленные хранилища данных и принципы предоставления ПО в аренду (Application Service Providers, APS).

Cloud Computing - концепция предоставления масштабируемых информационных ресурсов (программных продуктов, дискового пространства, процессорного времени) в качестве сервиса для многочисленных внешних клиентов посредством Интернет-технологий.

Сеть «5G» может состоять из следующих компонентов:

- технологических разработок типа «универсальный транслятор»;

- трансляторной сети на базе группировки низкоорбитальных наноспутников, разрабатываемых НАСА.

Система «5G» будет сочетать системы передачи голоса, видео, данных на основе IP и Wi-Fi, а также интеллект Machine-to-machine.

За время существования рынка мобильной связи количество абонентов подвижной связи в 3 раза превысило количество абонентов сетей фиксированной связи. Потребности в скоростях передачи данных возрастает многократно, а свободных радиочастотных ресурсов все меньше и меньше, несмотря на успехи в обработке сигналов с помощью набора OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), MIMO (Multi-Input Multi-Output), AAS (адаптивные антенные системы) и др. В частности, использование технологии MIMO предусматривает введение дополнительных антенных каналов приема-передачи и преследует две цели – повышение надежности приема-передачи и обеспечение связи по пространственно-разделенным каналам SDM (Spatial Division Multiplexing). Системы адаптивных антенн AAS, используя технологию MIMO на передаче и приеме беспроводной линии, образуют многоканальные системы, увеличивая отношение сигнал/шум, значительно улучшая качество радиосигнала и поэтому воздействуют на QoS (Quality of Service) для клиента.

Сегодня популярность технологии конвергентных FMC сетей в мире неуклонно растет. Желающих получить дешевую мобильную, местную и междугороднюю связь, а заодно и быстрый Интернет, становится все больше и больше. Операторы предлагают интеграцию существующей инфраструктуры с высокоскоростными сетями пакетной передачи данных, а на уровне доступа (Wi-Fi, WiMАХ, 3G, 4G) услуги формируют, ориентируясь на использование новейших платформ с расширенными возможностями, к которым, в первую очередь, относятся коммуникаторы и смартфоны.

Повсеместное использование инфокоммуникационных технологий позволяет не только оптимизировать функционирование технических и социально-экономических систем, то есть значительно улучшить их эффективность, но и минимизировать риски, выработать универсальные подходы к управлению. Перспективнее становятся сети, построенные с помощью радиотехнологий, позволяющих приобрести максимальную мобильность и независимость. В них скрыт огромнейший потенциал и они продолжают развиваться.
ЛИТЕРАТУРА

1. Кузовкова Т.А. Экономические аспекты конвергентного развития инфокоммуникаций // Электросвязь. 2009. №2. - С. 16-19.

2. Голышко А.В. Настоящее и будущее беспроводных технологий // Вестник связи. 2009. №6 - С. 46.

3. Голышко А., Павлов Б., Козлова А. Мобильная связь “5G” на базе наноспутников // Вестник связи. 2009. №3. – С. 66.
Иманқұл М.Н.

Инфокоммуникацияның конвергентті дамуы

Конвергенция – бұрын қатарлас дамыған технологиялардың бірігу, сіңісу процесі. Ол ең тиімді күйде барлық қызметтерді біртұтас (және де кез-келген орында) алуды рұқсат ететін үрдіс. Нәтижесінде, жаңа мүмкіндіктерді ұсынатын перспективті құрылғылар, желілер, технологиялар, сервистер пайда болады.
Imankul M.N.

Convergent development of information communication

Convergence - the process of developing in parallel interpenetration technology, that allows optimum access (anywhere) to all services. The result of convergence are perspective devices, networks, technologies, services with new features.