Тема: Многослойная сеть оператора связи

Сети операторов связи

Общая структура телекоммуникационной сети

Несмотря на то, что различия между компьютерными, телефонными, телевизионными и первичными сетями, безусловно, существенны, все эти сети на достаточно высоком уровне абстракции имеют подобные структуры. Телекоммуникационная сеть в общем случае состоит из следующих компонентов (рис. 1):

 

сети доступа (accessnetwork);

магистрали (backbone, или corenetwork);

информационных центров, или центров управления сервисами (datacenters, или servicescontrolpoint).

 

Рисунок 15 Структура телекоммуникационной сети

 

Как сеть доступа, так и магистральная сеть, строятся на основе коммутаторов. Каждый коммутатор оснащен некоторым количеством портов, которые соединяются с портами других коммутаторов каналами связи.

Сеть доступа составляет нижний уровень иерархии телекоммуникационной сети. К этой сети подключаются конечные (терминальные) узлы - оборудование, установленное у пользователей (абонентов, клиентов) сети. В случае компьютерной сети конечными узлами являются компьютеры, телефонной - телефонные аппараты, а телевизионной или радиосети - соответствующие теле- и радиоприемники.

Основное назначение сети доступа - концентрация в сравнительно небольшом количестве узлов магистральной сети информационных потоков, поступающих по многочисленным каналам связи от оборудования пользователей.

Сеть доступа, как и телекоммуникационная сеть в целом, может состоять из нескольких уровней (на рисунке их показано два). Коммутаторы, установленные в узлах нижнего уровня, мультиплексируют информацию, поступающую по многочисленным абонентским каналам, называемыми часто абонентскими окончаниями (localloop), и передают ее коммутаторам верхнего уровня, чтобы те в свою очередь передали ее коммутаторам магистрали. Количество уровней сети доступа зависит от ее размера, небольшая сеть доступа может состоять из одного уровня, а крупная - из двух-трех. Следующие уровни осуществляют дальнейшую концентрацию трафика, собирая его и мультиплексируя в более скоростные каналы.

Магистральная сеть объединяет отдельные сети доступа, выполняя функции транзита трафика между ними по высокоскоростным каналам. Коммутаторы магистрали могут оперировать не только с информационными соединениями между отдельными пользователями, но и с агрегированными информационными потоками, переносящими данные большого количества пользовательских соединений. В результате информация с помощью магистрали попадает в сеть доступа получателей, демультиплексируется там и коммутируется таким образом, что на входной порт оборудования пользователя поступает только та информация, которая ему адресована.

В том случае, когда абонент-получатель подключен к тому же коммутатору доступа, что и абонент-отправитель (непосредственно или через подчиненные по иерархии связей коммутаторы), то последний самостоятельно выполняет необходимую операцию коммутации.

Информационные центры, или центры управления сервисами, - это собственные информационные ресурсы сети, на основе которых осуществляется обслуживание пользователей. В таких центрах может храниться информация двух типов:

пользовательская информация, то есть та, которая непосредственно интересует конечных пользователей сети;

вспомогательная служебная информация, помогающая предоставлять некоторые услуги пользователям.

Примером информационных ресурсов первого типа могут служить web-порталы, на которых расположена разнообразная справочная и новостная информация, информация электронных магазинов и т. п. В телефонных сетях такими центрами являются службы экстренного вызова (например, милиции, скорой помощи) и справочные службы различных организаций и предприятий - вокзалов, аэропортов, магазинов и т. п. В телевизионных сетях роль информационных ресурсов пользовательского назначения играют телестудии, поставляющие "живую" картинку или же воспроизводящие ранее записанные сюжеты или фильмы.

Ресурсами второго типа, предоставляющими служебную информацию, являются, например, различные системы аутентификации и авторизации пользователей, с помощью которых организация, владеющая сетью, проверяет права пользователей на получение тех или иных услуг; системы биллинга, которые в коммерческих сетях подсчитывают плату за полученные услуги; базы данных учетной информации пользователей, хранящие имена и пароли, а также перечни услуг, на которые подписан каждый пользователь. В телефонных сетях существуют централизованные центры управления сервисами (ServicesControlPoint, SCP), в которых установлены компьютеры, хранящие программы нестандартной обработки телефонных вызовов пользователей, например, вызовов к бесплатным справочным службам коммерческих предприятий (так называемые службы 800) или вызовов при проведении телеголосования. Еще одним из распространенных видов вспомогательного информационного центра является централизованная система управления сетью, которая представляет собой программное обеспечение, работающее на одном или нескольких компьютерах.

И хотя у компьютерных, телефонных, телевизионных и первичных сетей имеется много специфических особенностей, их структура в целом соответствует описанной выше. В то же время, в зависимости от назначения и размера сети, в ней могут отсутствовать или же иметь несущественное значение некоторые составляющие обобщенной структуры. Например, в небольшой локальной компьютерной сети нет ярко выраженных сетей доступа и магистрали - они сливаются в общую и достаточно простую структуру. В корпоративной сети, как правило, отсутствует система биллинга, так как услуги сотрудником предприятия оказываются не на коммерческой основе. В некоторых телефонных сетях могут отсутствовать информационные центры, а в телевизионных - сеть доступа приобретает вид распределительной сети, так как информация в ней распространяется только в одном направлении - из сети к абонентам.

 

Общедоступные услуги

 

Некоторые телекоммуникационные сети создаются специально для оказания общедоступных, или публичных (public) услуг. Примерами таких сетей являются городские, региональные, национальные и международные телефонные сети. Их услугами пользуются многочисленные клиенты - владельцы домашних и мобильных телефонов, а также предприятия (корпоративные пользователи). Еще одной традиционной телекоммуникационной услугой является предоставление в аренду каналов связи. У первичных сетей PDH/SDH, создаваемых телекоммуникационным предприятием для объединения своих АТС, как правило, остается неиспользованная для внутренних нужд канальная емкость, которая обычно сдается в аренду. Типичными потребителями этой услуги являются крупные предприятия, которые создают с помощью арендованных каналов собственные сети - телефонные или компьютерные.

По мере роста популярности компьютерной обработки данных к набору телекоммуникационных услуг добавляется услуга объединения локальных сетей предприятий с помощью общедоступной территориальной сети передачи данных, например, сети технологии X.25, framerelay, ATM или IP. Интернет-революция 90-х годов породила такую распространенную общедоступную услугу, как доступ к Интернет для обмена сообщениями электронной почты и использования ресурсов многочисленных web-сайтов. Вскоре среда Интернет стала использоваться предприятиями не только для доступа к "чужим" информационным ресурсам, но и для объединения своих собственных, то есть как типичная сеть передачи данных, оказывающая транспортные услуги. На стыке телефонных и компьютерных сетей начали появляться новые типы общедоступных услуг, опирающиеся на возможности комплексного использования различных технологий.

 

Операторы связи

 

Специализированное предприятие, которое создает телекоммуникационную сеть для оказания общедоступных услуг, владеет этой сетью и поддерживает ее работу, традиционно называется оператором связи (telecommunicationcarrier). Операторы связи осуществляют свою деятельность на коммерческой основе, заключая договоры с потребителями услуг.

Операторы связи отличаются друг от друга:

набором предоставляемых услуг;

территорией, в пределах которой предоставляются услуги;

типом клиентов, на которых ориентируются их услуги;

имеющейся во владении оператора инфраструктурой - линиями связи, коммутационным оборудованием, информационными серверами и т. п.

Особенностью современных операторов связи является то, что они, как правило, оказывают услуги нескольких типов, например, услуги телефонии и доступа в Интернет.

Классификация услуг

Услуги можно разделить на несколько уровней и групп. На рис. 2 показаны только некоторые основные уровни и группы, но и эта неполная картина хорошо иллюстрирует широту спектра современных телекоммуникационных услуг и сложность их взаимосвязей. Услуги более высокого уровня опираются на услуги нижележащих уровней. Группы услуг выделены по типу сетей, которые их оказывают - телефонные или компьютерные (для полноты картины нужно было бы дополнить рисунок услугами телевизионных и радио сетей).

 

Рисунок 16 Классификация услуг телекоммуникационной сети (закрашенные области соответствуют традиционным услугам операторов связи)

 

Услуги предоставления каналов связи в аренду являются услугами самого нижнего уровня, так как пользователь при этом должен еще построить с помощью этих каналов собственную сетевую инфраструктуру (установить телефонные коммутаторы или коммутаторы пакетных сетей), прежде чем начать извлекать из них какую-либо пользу.

Следующий уровень составляют две большие группы услуг: телефонные услуги и услуги компьютерных сетей. Этот уровень в свою очередь можно делить на подуровни, так как из более простых услуг строятся более сложные. Например, на основе услуги доступа в Интернет, которая заключается в простом транспортном подключении компьютера или локальной сети ко всемирной общедоступной сети, можно оказывать услуги электронной почты. Или же на основе базовой телефонной услуги соединения абонентов можно создать услугу голосовой почты.

Верхний уровень сегодня занимают комбинированные услуги, реализация которых требует совместного оперативного взаимодействия компьютерных и телефонных сетей.

Услуги можно разделить и по другому принципу - услуги, состоящие в передаче трафика в неизменном виде между абонентами сети, и услуги, состоящие в предоставлении пользователю информации, созданной оператором или операторами связи. Телефонный разговор - это пример услуги первого типа, так как информация создается абонентами сети, а оператор только доставляет ее от одного абонента к другому. К этому же типу относится услуга соединения двух локальных сетей клиента с помощью сети передачи данных оператора. Примерами услуг второго типа являются услуги справочных служб телефонной сети или услуги web-сайтов. Услуги второго типа обычно называют информационными.

Еще один общеупотребительный признак классификации услуг - наличие или отсутствие интерактивности. Если при оказании услуги попеременно и в реальном масштабе времени активны два (или более) абонента, то это интерактивная услуга. Телефонный разговор - классический пример интерактивной услуги. Если же абонент только получает информацию, передаваемую по сети, то это не интерактивная услуга. Например, таковы услуги радио и телевидения, аналогичные услуги предоставляют web-сайты, однако здесь грань между интерактивностью и неинтерактивностью провести зачастую сложно, так как пользователь может активно участвовать в просмотре содержания сайта, отвечая на вопросы анкеты или играя в игры.

Каждый оператор связи оказывает те услуги из общего набора, которые ему представляются наиболее соответствующими его профилю и которые могут принести ему экономическую выгоду. В большинстве стран мира (и в России тоже) операторы связи должны получать лицензии от государственных органов на оказание тех или иных услуг связи. Такое положение существовало не всегда - практически во всех странах были операторы, которые являлись фактическими монополистами на рынке телекоммуникационных услуг в масштабах страны. В современном конкурентном мире происходит процесс демонополизации этой области деятельности, бывшие монополисты продолжают работать, но им приходится бороться за клиентов с новыми операторами, которых часто называют альтернативными, так как они действительно являются для пользователей альтернативой традиционному оператору, давая им свободу выбора.

 

Клиенты

 

Все множество клиентов - потребителей инфотелекоммуникационных услуг - можно разделить на два больших лагеря: массовые индивидуальные клиенты и корпоративные клиенты.

В первом случае местом потребления услуг выступает квартира или частный дом, а клиентами - жильцы этой квартиры, которым нужны, прежде всего, базовые услуги - телефонная связь, телевидение, радио и (пока еще не всем) выход в Интернет. Для массовых клиентов очень важна экономичность услуги - низкая месячная оплата, возможность использования стандартных терминальных устройств, таких как телефонные аппараты, телевизионные приемники, персональные компьютеры, а также возможность использования существующей в квартире проводки в виде телефонной пары и телевизионного коаксиального кабеля. Сложные в обращении и дорогие терминальные устройства, такие как, например, компьютеризованные телевизоры или IP-телефоны, вряд ли станут массовыми до тех пор, пока не приблизятся по стоимости к обычным телевизорам или телефонам и не будут поддерживать простой интерфейс с пользователем, который можно освоить без обучения на специальных курсах.

Существующая в наших домах проводка - это серьезное ограничение для предоставления услуг доступа в Интернет и новых услуг компьютерных сетей, так как она не была рассчитана на передачу данных, а подведение к каждому дому нового качественного кабеля, например, волоконно-оптического - дело дорогое. Поэтому доступ в Интернет чаще всего осуществляется с помощью низкоскоростного модемного соединения по телефонной сети, но постепенно приобретают популярность новые технологии - так называемые технологии цифровых абонентских линий, позволяющие передавать по существующей телефонной проводке данные с гораздо более высокими скоростями, чем обычные модемы.

Корпоративные клиенты - это предприятия и организации различного профиля. Мелкие предприятия по набору предпочтительных услуг не слишком отличаются от массовых клиентов - это та же базовая телефония и телевидение (только телефонных номеров такому предприятию может потребоваться не один, а два-три), да и потребности в передаче данных сводятся к стандартному модемному доступу к информационным ресурсам Интернета. Крупные же предприятия, состоящие из нескольких территориально рассредоточенных отделений и филиалов, а также имеющие сотрудников, часто работающих дома, нуждаются в расширенном наборе услуг.

Прежде всего, такой услугой является виртуальная частная сеть (VirtualPrivateNetwork, VPN), когда оператор связи создает для предприятия иллюзию того, что все его отделения и филиалы соединены частной сетью, то есть сетью, полностью принадлежащей предприятию-клиенту и полностью управляемой предприятием-клиентом, в то время как на самом деле при этом используется сеть оператора, то есть общедоступная сеть, которая одновременно передает данные многих клиентов. Услуги VPN могут предоставляться как для телефонии (например, корпоративные пользователи звонят по сокращенным внутренним номерам), так и для сетей передачи данных.

В последнее время корпоративные пользователи все чаще пользуются не только коммуникационными, но и информационными услугами операторов - например, переносят свои собственные web-сайты и базы данных на территорию оператора, поручая последнему поддерживать их работу и обеспечивать быстрый доступ к ним для сотрудников предприятия и, возможно, других пользователей сети оператора. Крупные корпоративные клиенты требуют расширенного набора услуг и согласны платить за него больше, чем за стандартный набор, если услуги предоставляются с высоким качеством. Поэтому оператор может пойти на прокладку новой физической линии связи до помещения такого клиента и на установку сложных коммуникационных устройств.

Инфраструктура

Среди прочего на формирование набора предлагаемых оператором услуг оказывает серьезное влияние материально-технический фактор, так как для предоставления определенной услуги оператор должен владеть соответствующей аппаратно-программной инфраструктурой. Так, для оказания услуг по аренде каналов оператор должен иметь в своем распоряжении транспортную сеть - например, первичную сеть PDH/SDH или же сеть с коммутацией каналов, такую как ISDN. Для оказания информационных web-услуг - создать свой собственный сайт, соединенный с Интернетом.

В тех случаях, когда у оператора отсутствует вся необходимая инфраструктура для оказания некоторой услуги, у него есть возможность, обратившись к услугам другого оператора, дополнить собственный набор элементов инфраструктуры и сконструировать требуемую услугу. Например, для создания общедоступного web-сайта электронной коммерции оператор связи может не иметь собственной IP-сети, соединенной с Интернетом. Для этого ему достаточно только создать информационное наполнение сайта и поместить его на компьютере другого оператора, сеть которого имеет подключение к Интернету. Аренда физических каналов связи для создания собственной телефонной или компьютерной сети является другим типичным примером предоставления услуг при отсутствии одного из элементов аппаратно-программной инфраструктуры. Оператора, который предоставляет услуги другим операторам связи, часто называют оператором операторов (carrierofcarriers).

Физические каналы связи и другие элементы первичной транспортной инфраструктуры играют ключевую роль при оказании любых коммуникационных услуг, так без них передача информации на расстояние становится просто невозможной. Фактически, от наличия или отсутствия собственной транспортной инфраструктуры зависит и название предприятия, оказывающего информационно-коммуникационные услуги - традиционное "оператор связи" или новое "провайдер (поставщик) услуг". Хотя каждый оператор связи, безусловно, оказывает услуги своим клиентам, то есть является провайдером услуг, в этих терминах имеются различные оттенки. Говоря "оператор связи", обычно подчеркивают то обстоятельство, что компания владеет собственной транспортной инфраструктурой, поддерживает ее функционирование (оперирует ею) и на этой основе предоставляет услуги. Обычно традиционный оператор связи в первую очередь оказывает низкоуровневые транспортные услуги - простую передачу трафика (телефонного или данных) между географическими пунктами без его дополнительной обработки. Когда же говорят "провайдер услуг", то акцент делается на том, что предприятие оказывает новые высокоуровневые услуги, например, доступ в Интернет, размещение в своей сети информационных ресурсов (web-сайтов, баз данных предприятий), и не обязательно владеет собственной развитой транспортной инфраструктурой, так как часто для их эффективной реализации достаточно арендованных сетевых ресурсов.

 

Территория покрытия

 

По степени покрытия территории, на которой услуги предоставляются, операторы делятся на локальных, региональных, национальных и транснациональных.

Локальный оператор работает на территории города или сельского района. Традиционный локальный оператор - это оператор городской телефонной сети, который владеет всей соответствующей транспортной инфраструктурой: физическими каналами между помещениями абонентов (квартирами, домами и офисами) и узлом связи, телефонными станциями (АТС) и каналами связи между телефонными станциями. Сегодня к традиционным локальным операторам добавились альтернативные, которые часто являются провайдерами услуг нового типа, прежде всего, связанных с Интернетом, но иногда конкурируют с традиционными операторами и в секторе телефонии.

Несмотря на демонополизацию телекоммуникационной отрасли, физическими каналами доступа к абонентам по-прежнему владеют традиционные локальные операторы, то есть "Городские телефонные сети" (ГТС), поэтому альтернативным операторам проще оказывать высокоуровневые услуги, не столь сильно зависящие от наличия прямой связи с абонентом, такие, например, как доступ в Интернет, размещение в своих узлах информационных ресурсов и т. п. А для организации доступа абонентов к этим ресурсам заключать договор с традиционным оператором, который направляет трафик непосредственно подключенных к нему абонентов в сеть альтернативного оператора, если абонент подписался на соответствующую услугу. Здесь мы видим естественную специализацию операторов - каждый занимается тем делом, для которого в большей степени подходит его инфраструктура, при этом сотрудничество приносит дополнительный эффект, порождая новые услуги.

Региональные и национальные операторы оказывают услуги на большой территории, также располагая соответствующей инфраструктурой. Традиционные операторы этого масштаба выполняют транзитную передачу телефонного трафика между телефонными станциями локальных операторов, имея в своем распоряжении крупные транзитные АТС, связанные высокоскоростными физическими каналами связи. Это операторы операторов, их клиентами являются, как правило, локальные операторы или крупные предприятия, имеющие отделения и филиалы в различных городах региона или страны. Располагая развитой транспортной инфраструктурой, такие операторы обычно оказывают услуги дальней связи, передавая транзитом большие объемы информации без их какой-либо обработки. Альтернативные операторы регионального и национального масштаба могут как иметь, так и не иметь собственную транспортную инфраструктуру. В первом случае они конкурируют с традиционными операторами на рынке услуг дальней связи, а во втором стараются оказывать дополнительные информационные услуги, заключая договоры с большим числом локальных операторов, а также с каким-либо из операторов, предоставляющих услуги дальней связи - для организации взаимодействия между своими информационными ресурсами.