Предварение редактора.
Система сетевого доступа и коммутации «РТК-коммуникатор».
Ключевые слова. Сетевая интеграция,  мультисервис, система абонентского доступа, HDSL2, АТМ, финансовые ресурсы, сроки реализации.
Преамбула.
Сфера телекоммуникаций и телематических служб является наиболее динамически развивающимся и емким рынком продукции высоких технологий. Благодаря высоким темпам внедряются новейшие достижений в области информатики, электроники и математики на рынке систем связи наметилась тенденция перехода к новой фазе развития - созданию мультисервисных сетей и соответствующих устройств доступа к магистральным и городским SONET/SDH сетям передачи данных.
При этом строгое следование стандартам (заметим, что используемые в настоящее время стандарты не являлись безупречными с технической точки зрения) на совместимость основных программно-аппаратных компонент сетевых систем может сыграть решающую роль в формировании унифицированного рынка изделий такого класса, что будет способствовать быстрым темпам развития электронной промышленности во многих странах мира.
Последствия такого массового внедрения мультисервисных сетей и устройств доступа для развития мировой экономики и технологий могут быть весьма впечатляющими. Широкое внедрение на рынке телекоммуникаций мультисервисных устройств можно сравнить с созданием в начале 80-х годов персональных компьютеров, которые принципиальным образом изменили идеологию использования вычислительной техники, дав возможность конечным пользователям самим управлять режимами работы вычислительной системы.
Аналогично тому, как персональные компьютеры стали основным устройством доступа для сетей передачи данных, включая Интерент, так и мультисервисные устройства или персональные коммуникаторы станут основой для развития нового поколения интегрированной информационной инфраструктуры на уровне корпоративных, национальных и глобальных сетей связи.
Технические предпосылки.
Отсчет истории создания мультисервисных устройств доступа можно вести с момента появления первых изделий для взаимодействия пользователей с сетями FR (frame relay - "блоковая передача" - пакетная передача данных), так называемых FRAD устройств.

Рис. 1. Взаимодействие сетевых устройств в рамках интегрированной мультисервисной инфраструктуры цифровой обработки сигналов, коммутации и маршрутизации пакетного трафика.

В них впервые в полном объеме был реализован принцип статистического мультиплексирования при управлении полосой пропускания на основе локальных запросов от сетевых приложений.
Применительно к задачам сетевой интеграции использование мультисервисных устройств доступа и коммутации позволяет создавать иерархические системы управления на основе принципов динамической маршрутизации аналогично тому, как это делается в сети Интернет.
Такие возможности по управлению трафиком особенно важны в условиях, когда операторы сетевых услуг отмечают рост потребности в количестве телефонных соединений, но испытывают серьезные ограничения в связи с недостаточным количеством абонентских линий и аппаратуры доступа.
Недостатки реализаций первых мультисервисных сетей на основе технологии FR стали важным стимулом для развития новых сетевых концепции. Среди последних разработок в этом направлении особое место занимает подход к построению бесшовных (gateless) сетей коммутации, в которых не используются специальные устройства - сетевые шлюзы (gateway) для согласования форматов данных и типов сигнализаций. В данном контексте «бесшовность» сети подразумевает отсутствие промежуточных преобразований пакетов данных при объединении различных сетевых устройств за счет использования единых форматов пакетного трафика, соответствующих рекомендациям протокола АТМ.
Особые преимущества данный подход имеет для построения сетей доступа, когда в качестве транспортной среды для передачи пакетного трафика используются НDSL-соединения. В этом случае у операторов связи появляется возможность использовать уже существующие медные кабели как основу современной телекоммуникационной инфраструктуры для мультисервисных сетей.
Основными устройствами доступа в таких сетях станут сетевые персональные коммуникаторы нового поколения, обеспечивающие возможность интеграции технологий канальной и пакетной коммутации для передачи голосового трафика и данных Интернет с помощью протокола АТМ и его специальных реализаций типа VoATM, IРoA, MPOA и др.
Таким образом, следование концепции создания мультисервисных сетей связи приводит к тому, что устройства доступа наделяются дополнительными функциями управления коммутацией пакетного трафика, а все вложения в новые технологии становятся частью общих инвестиций в создание интегрированных сетей связи нового поколения.
Аспекты реализации.
Проект «РТК-коммуникатор» ориентирован на создание и продвижение на российский рынок телекоммуникационного оборудования абонентского доступа и коммутации для построения нового поколения мультисервисных сетей связи. При проведении разработки были использованы последние рекомендации АТМ форума и ITU в области технологий интеграции и управления данными в сетях с коммутацией пакетов на основе протокола АТМ и новых реализаций систем XDSL.
При этом учитывалось, что телефонные сети общего пользования (ТфОП) в большинстве городов и регионах России имеют развитую инфраструктуру медных каналов связи, непосредственно связывающую устройства персонального сетевого доступа пользователей (телефонные аппараты) и автоматические телефонные станции (АТС) операторов связи.
Такие сети характеризуются высоким качеством передачи аналогового голосового трафика, однако мало приспособлены для передачи пакетного трафика. Существующая топология ТфОП позволяет обеспечить прямое подключение аналоговых телефонов к станционным устройствам коммутации, однако при этом количество обслуживаемых абонентов строго ограничено количеством имеющихся в кабеле соединительных линий.
Переход к цифровым системам передачи на основе технологии временного мультиплексирования (TDM) хотя и позволяет повысить плотность расположения устройств доступа, но требует применения сложных систем синхронизации (PDH), что существенно удорожает стоимость сетевого оборудования.
С другой стороны, применение новейших технологий пакетной коммутации и статистического мультиплексирования позволяет создавать интегрированные системы передачи голоса и данных (технология Voice over Frame Relay-VoFR и Voice over IP-VoIP).
Однако сетевая интеграция достигается за счет существенного снижение качества передачи изохронных потоков, что является следствием перманентных задержек, вызванных дискретным характером передаваемых данных и переменной длиной используемых пакетов.
Негативные эффекты, проявляющиеся при использовании VoFR и VoIP, можно ослабить, если эти технологии применяются в корпоративных сетях, где существуют эффективные средства управления нагрузкой и обработкой различных систем сигнализации.
Однако, применяемые для этих целей протоколы типа H323 или SIP не поддерживают многие функции, гарантирующие высокое качество голосовой связи, так как используют в качестве транспортной среды IP-сеть. В результате случайные задержки, возникающие в процессе пакетной коммутации, существенно превышают нормативные значения допустимые для ТфОП на базе TDM технологии.
Переход к принципиально новым протоколам управления, например к Media Gateway Control Protocol (MGCP), требует модернизации существующего оборудования, что во многих случаях является неприемлемым, так как сопряжено с большими финансовыми затратами. В то же время применение альтернативных решений, например асимметричных DSL (ADSL) устройств со специальными средствами частотного разделения голосовых потоков и цифровых данных, не позволяет оптимальным образом использовать существующую инфраструктуру медных каналов связи, так как для каждого голосового соединения требуется отдельная соединительная линия.
Принципиальные преимущества для построения мультисервисных сетей имеет технология, в которой в качестве среды передачи пакетов с асинхронным режимом коммутации АТМ используются симметричные каналы с временным мультиплексированием типа HDSL2. Применительно к системам телефонии, такая технология интеграции получила название Voice over ATM (VoATM).
В случае использования данной технологии в сетях с симметричными DSL каналами для ее обозначения используется также название VoATM over DSL или VoDSL. Важным аргументом для использования VoDSL при конвергенции ТфОП и сети Интерент в интегрированную мультисервисную инфраструктуру является снижение примерно на порядок величин задержек при передаче пакетов по сравнению с технологиями VoIP или VoFR, а также устроение наиболее сложных и дорогостоящих сетевых элементов - шлюзов сетевой сигнализации (gateway).
Кроме того, применение VoATM в сетях абонентского доступа позволяет на практике реализовать концептуальную идею «АТМ в каждый дом», обеспечивая при этом высокие требования к качеству сетевого сервиса, гибкости и надежности сетевых соединений. С технической точки зрения это достигается за счет использования нескольких уровней сетевого управления, принятых в рамках стандартизированных спецификаций протокола АТМ (ATM Adaptation Level - AAL).
В результате появляется возможность эффективного перераспределения сетевых ресурсов между различными виртуальными соединениями. Такие соединения могут быть образованы как за счет временного, так и статистического методов мультиплексирования при использовании постоянной (CBR) или переменной (VBR) скоростей передачи пакетов.

Способы применения.
Перечисленные выше особенности применения технологии ATM в мультисервисных сетях определяют технические требования к устройствам абонентского доступа нового поколения. Эффективная реализация данных требований с помощью универсальных RISC процессоров, открытой операционной системы и алгоритмов сигнальной обработки, предложенные в системе «РТК-коммуникатор», определяют архитектуру этой системы, обладают патентной чистотой и является ее важным конкурентным преимуществом.
На рис.2 представлена структура интегрированной мультисервисной сети, которая построена с использованием устройств коммутации на базе MIPS процессора, выполняющего роль устройств доступа (УД). Отличительной особенностью применения устройства в ТфОП является то, что формат передаваемых в абонентскую линию данных соответствует требованиям протокола АТМ.


Рис. 2. Структура сети на базе блока МPК системы «РТК-коммуникатор».
На рисунке в качестве опорного сетевого устройства используется многофункциональный распределенный коммуникатор (МРК) АТМ, состоящий из отдельных блоков управления сетевыми процессами (FXO,DSL,DX/SF/ATM), а также межсетевой АТМ коммуникатор (МК), использующийся в качестве устройства локального управления сетевыми процессами.
В рассматриваемой сети «РТК-коммуникатор» позволяет реализовать следующие технические возможности: Таким образом, «РТК-коммуникатор» позволяет реализовать принцип бесшовной коммутации и на практике приступить к внедрению концепции «Телефония + Интернет» в ТфОП на базе интеграции технологии HDSL2 и протокола АТМ.

Литература.

  1. Заборовский В.С. Интеллектуальные системы управления информационными ресурсами в высокоскоростных телекоммуникационных сетях. / Высокие интеллектуальные технологии образования и науки, Тезисы доклада. Изд-во СПбГТУ, 1996. С.19.
  2. Заборовский В.С., Семеновский В.Б. Удаленное управление техническими комплексами с использованием сетевых техноло-гий. // Робототехника и техническая кибернетика. Труды СПбГТУ. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1999.