Rambler's Top100
Статьи
Сергей ЗАКУРДАЕВ  01 февраля 2013

Новая мультисервисная система связи XXI века. Принципы построения

Известно, что в развитии природы и общества, а также и в технике существуют т.н. точки бифуркации,  когда очень маленькое воздействие приводит к глобальным изменениям.

«И последние станут первыми …»,

Евангелие от Матфея, Гл. 20, Стих 16


Сергей Закурдаев, независимый экспертИзвестно, что в развитии природы и общества, а также и в технике существуют т.н. точки бифуркации,  когда очень маленькое воздействие приводит к глобальным изменениям.

Это понятие относится и к области связи.

История развития связи общего пользования показывает, что новый вид связи возникает тогда и только тогда, когда появляется изобретатель, который создает новое устройство связи, предлагающее пользователю новую услугу (сервис).

Так было еще в XIX веке, когда были изобретены телеграфный аппарат и телефонный аппарат (ТА), которые и дали толчок для появления соответствующих глобальных систем связи, развитие которых происходило снизу.

ТфОП зарождалась в виде местных (локальных) систем, объединяющих ограниченное число пользователей, которые с помощью прямых каналов, называемых «последней милей», соединялись сначала с ручными, а затем и с автоматическими коммутаторами - АТС (в настоящее время число абонентов в сельских АТС находится в пределах 50-400, а городских -- до 10 000).

Далее АТС  объединялись с помощью магистральных каналов сначала в рамках городов, затем стран и, в конце концов, через 100 лет ТфОП достигла глобального размера.

В ТфОП используется 7-значная иерархическая адресация, где первые 3 знака являются кодом АТС – групповым адресом локальной телефонной сети, а последние 4 знака определяют точку подключения ТА к АТС.

В конце XX века увеличивающийся размер нетелефонного трафика, передаваемого по телефонным каналам, подвиг ITU искать выход из создавшегося положения.

При этом, однако, его специалисты забыли (а, скорее всего, и не знали) предупреждения известного российского историка В.О. Ключевского, который утверждал: «История ничему не учит, а только наказывает за незнание ее уроков».

Отсутствие нового мультисервисного устройства связи, которое и должно было стать толчком в развитии нового вида связи, - привело к тому, что предложенная ITU сеть ISDN с каналом передачи  2В+D, в котором один канал В (64 Кбит/с) использовался для передачи голосового трафика, второй канал В – для передачи данных, а канал D – для управления, - не нашла широкого применения  в мире и осталась в виде «островной технологии».

По той же причине не нашли широкого применения в мире и т.н. «интеллектуальные сети» (IN).

Еще более интригующей является, появившаяся в XXI веке, - Рекомендация  ITU  Y.2001 по построению т. н. сетей нового поколения (NGN), которая появилась под впечатлением успеха сети Интернет, реализованной с использованием IP–технологий, и носила весьма абстрактный характер.

На верхнем уровне предлагается создать IP–ядро, реализующее функции магистральной сети, что при наличии существующей сети Интернет ставит законный вопрос о наличии у разработчиков NGN здравого смысла, а аргумент, что при внедрении  NGN у операторов телефонных сетей будут снижены расходы по строительству и эксплуатации IP - АТС (Softswitch), что является иллюзией.

Даже, если существующие АТС будут заменены на Softswitch, все владельцы домашних ПК, имеющих широкополосный доступ в Интернет, по технологии xDSL - цифровой абонентской линии (параллельно с телефонной связью) никогда не станут менять свой телефонный аппарат на еще один компьютер и все затраты, вложенные на внедрение NGN, никогда не будут скомпенсированы, а вопроса о прибыли не может быть и речи.

Таким образом, вопрос о внедрении NGN относится к проблеме моды, которая, как известно, не имеет ни логического, ни экономического объяснения.  

Переход России на инновационный путь развития в области ИКТ задержался на 10 лет ввиду неправильного выбора Минкомсвязи стратегии развития, которая заключается во внедрении в России т.н. сетей нового поколения (NGN), навязанных западными компаниями.

NGN предполагает преобразовать существующую инфраструктуру телефонных сетей, использующей технологию коммутации каналов,  в еще одну (наряду с существующей сетью Интернет) - сеть с коммутацией пакетов на базе программных коммутаторов (Softswitch).

Эти работы лежат за пределами здравого смысла, ибо все пользователи домашних компьютеров уже имеют широкополосный доступ в Интернет ( в том числе и по технологии VoIP) и поэтому менять свой телефон на еще один компьютер никто из пользователей не станет и поэтому многие миллиарды рублей, выделенные на ФЦП «Информационное общество 2011-2020гг.» будут потрачены (и уже тратятся) впустую.  

Головным в этом процессе является ЦНИИС, который в 2009 г. успешно провел НИР «Концептуальные основы построения электросвязи на базе технологий NGN», одобренный Секцией № 3 НТС Минкомсвязи.

В том же 2009 г. ЦИИС в своем заключении по поводу внедрения InterEthernet отметил, что этого нельзя делать, потому что это приведет к «обрушению рынка инфокоммуникационных услуг». ЦИИС отнес InterEthernet к тем редким инновациям, которые принадлежат к категории “killer application” (определение RAND Corp.), т.е. революционным технологиям, которые обрушат существующий рынок и подорвут бизнес компаний, которые внедряют в России неэффективные технологии.

Из истории известно, персональный компьютер был изобретен для автономной работы и в процессе эксплуатации подвергся существенной модернизации: в домашние ПК для реализации качественных игр были добавлены «звуковая карта» и «видеокарта», а в офисные ПК – «сетевая интерфейсная карта» (NIC), которая позволила строить локальные сети по протоколу Ethernet.

Объединение упомянутых выше «карт» в одном ПК, а также оснащение его видеокамерой («маленькое воздействие»),  превратило ПК  в новое (мультисервисное) устройство связи (Triple Play PC), которое кроме существующих сервисов (VoIP, IPTV, VoD и др.), реализуемых через Интернет, обеспечит реализацию и нового сервиса – компьютерную видеосвязь, которая может быть организована, прежде всего, в локальной сети между жителями одного дома, имеющих ПК.

Таким образом, сложились объективные условия для создания нового вида связи по классической схеме: сначала создавать локальные сети, а затем объединять их с помощью магистральной сети в новую систему связи общего пользования, однако этому процессу, как ни странно, мешал именно Интернет, широкополосный доступ к которому стал главной задачей  мирового телекома, определенной даже на уровне ООН.

В настоящее время ШПД обеспечивается также с помощью домовых сетей Ethernet (Home Ethernet), реализованных с использованием «темных волокон» гибридных сетей кабельного телевидения (HFC), осуществляющих технологию передачи «волокно в дом» (FTTH).

При этом сервер-посредник, осуществляющий ШПД в Интернет, располагается в месте размещения Головной станции КТВ, а коммутатор Ethernet располагается в доме и все домашние ПК подключаются по технологии Ethernet «первой мили» (EFM).  

Россия уже 10 лет назад могла бы перейти «точку  бифуркации» в связи и начать создание новой глобальной  Системы Связи XXI века, основу которой составят локальные сети Ethernet Нового Поколения (Next Generation Lan, NGL), реализованных на базе российских технологий.,

При этом семейство коммутирующих мультиплексоров (патент № 2159511, 1999г), позволяющих  создавать масштабируемые NGL на 10/100/1000 абонентов, основано на использовании типовых модулей на 10 каналов, в которых функция коммутации решена аппаратно на базе одной Программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС).

(Подробности создания NGL описаны в статье «Домовые сети Ethernet  Нового поколения», ИКС, № 6, 2011г. стр. 68-70).

В отличие от телефонной сети, которая строилась в течение 100 лет, действующий Интернет уже завтра может быть использован в качестве магистральной сети для объединения всех NGL.

Главной проблемой  существующей уже много лет сети Интернет является уже  отсутствие свободных адресов IPv4.     Встреча на высшем уровне по вопросу построения информационного общества (Тунис, 2005 г.) определила, что Интернет можно рассматривать как основной элемент информационного обществ, публичный ресурс глобального масштаба.

США искусственно приблизили исчерпание  свободных адресов IPv4: в 2006г.  США, пользуясь тем фактом, что организация IANA, распределяющая адреса  IPv4, входила в Министерство торговли США, присвоили себе 20 адресов IPv4 Класса А (включающих 16 777 214 адресов), выделив, в тоже время,  Европе – 5 адресов, Южной Америке – 4 адреса, Африке – 1 адрес и Азии – 5 адресов.

Проблема нехватки IPv4  в настоящее время решается двумя способами:

радикально – путем принятия нового стандарта IPv6, имеющего адрес в 128 бит;

практически – путем разработки технологии NAT (Network Address Translation), которая одобрена группой IETF, осуществляющей  контроль за внедрением стандартов Интернет. При этом используется комбинированный адрес -  socket: 16 бит адреса протокола TCP + 32 бит протокола IP. Это позволит использовать только один («белый адрес») IPv4, присваиваемый серверу, а внутренние адреса IPv4 всех ПК локальной сети никогда не попадут в Интернет.

Рядовому пользователю ПК более предпочтителен протокол IPv4, т.к. по оценке экспертов (см. статью в Интернете «Из жизни IP адресов») 99% информационных ресурсов Интернета доступны, пока, только по протоколу IPv4.

NGL, создаваемыt по всему миру, можно будет через Интернет объединить  в новую глобальную сеть InterEthernet, что на многие миллиарды долларов снизит затраты на развертывание нового вида связи XXI века - мультисервисной системе связи, которая и станет основой для построения Глобального информационного общества (ГИО).

Все пользователи InterEthernet , будут находиться Едином информационном пространстве (ЕИП) на базе 48-битного МАС-адреса протокола Ethernet, а  число их сможет  в 1000 раз превысить число существующих пользователей Интернет, т.е. превысит величину  в 2 триллиона. Все владельцы ПК могут быть подключены к NGL, при этом все ПО всех ПК остается без изменений, а МАС-адрес «сетевой карты»(NIC) протокола Ethernet должен быть  изменен путем стандартной процедуры, проводимой с использованием утилиты SMAC с помощью «командной строки», на которой должны быть указаны: старый МАС- адрес и новый иерархический МАС-адрес.

Этот факт также снижает издержки по развертыванию нового вида связи.

NGL будут реализованы по схеме «клиент – сервер», где «тонкие клиенты» - одноплатный компьютер и карманный компьютер будут использовать свободное ПО и оснащаться видеокамерой, что превратит их в новые мультсервисные устройства связи ,сервисы которых могут быть существенно расширены: подключение принтера даст возможность принимать письма и телеграммы, а подключение оптического считывателя позволит организовать и факсимильную связь.

Это позволит  отказаться от фирменных ПК (на закупку которых только в Москве в 2011 г. было затрачено  более 2-х миллиардов рублей) и перейти на т.н. «тонкие клиенты» - одноплатные бездисковые ПК со свободным ПО, что сможет сэкономить существенные средства.

Построение военной мультисервисной системы связи

В прессе было много выпущено критических стрел в адрес  Единой Системы Управления  Тактическим Звеном Вооруженными Силами (ЕСУ ТЗ), созданной «Концерном «Созвездие» и, в частности, отмечалась высокая стоимость, - около 8 миллиардов рублей (по оценке Главного конструктора ЕСУ ТЗ Виктора Потапова).  Концерн «Созвездие» пошел по традиционному пути (давно сложившимся еще в СССР), - пути «догоняющей модернизации» и стал копировать технологии, применяемые США еще 10 лет назад, не проведя их критического анализа, и это не дает повода для гордости, высказанной генеральным директором ОАО Концерн «Созвездие», А.Ю. Беккиевым в интервью газете «Независимое военное обозрение» 24.02.2012 г.

А между тем, для организации т.н. «сетецентрического управления»

войсками США использовали проверенную еще много лет назад  технологию коммутации пакетов при создании «тактического Интернета», которая  хоть и обеспечивает нахождение всего личного состава войск и управляемого оружия в Едином Информационном Пространстве (ЕИП) на базе 32-битных адресов протокола IP, - в настоящее время можно считать морально устаревшей по двум причинам:

- во-первых, в сети используется два протокола: IP – для адресации компьютеров (32-битный IP-адрес) и коммутации в узлах сети, а PPP - для передачи данных;

- во-вторых, используемая в Интернет mesh-топология (радиально-узловая ячеистая сеть) предназначена для организации надежной связи «каждого с каждым» и является избыточной для организации связи в войсках, многоуровневая иерархическая структура которых от Чингисхана до наших дней остается неизменной.

Наличие двух протоколов объясняется эволюционным развитием систем передачи данных: первыми международными протоколами в области передачи данных были различные протоколы (HDLC, LAP-B  и др.), а настоящее время в Интернете используется протокол PPP (Point- to – Point Protocol).

После разработки сетевого IP – протокола с целью сохранения многомиллиардных вложений  в существующие сети передачи данных (это, прежде всего, мультиплексоры передачи данных (МПД), входящие в состав «майнфреймов» IBM 360 (ЕС ЭВМ)) было принято решение об «инкапсулировании» IP – пакетов в информационное поле PPP – протокола.    

Этот факт ставит под сомнение принятие 7- уровневой модели OSI/ISO в качестве эталона.

Россия уже завтра сможет перейти на инновационный путь развития в области ИКТ в военной сфере и начать создание InterEthernet - наложенной  (не имеющей мировых аналогов) Мультисервисной Системы Связи (МСС) ВС РФ, которая будет строиться без использования магистральной сети, а в виде иерархии NGL в точности совпадающей со структурой ВС РФ (отделение -взвод-рота-батальон и т.д.) и этот принцип будет использован для всех видов и родов войск.

Особенностью создания NGL в военной сфере является замена зарубежной ПЛИС в коммутирующих мультиплексорах на заказные микросхемы (ASIC), произведенных в России.

При этом один протокол Ethernet будет использоваться как для адресации компьютеров  (48-битный МАС-адрес) и коммутации в узлах сети (ретрансляция кадров Ethernet), так и для передачи данных.     

Этот подход позволит отказаться от построения «тактического Интернета» (в т.ч. и от стека протоколов TCP/IP).

При этом, весь личный состав ВС РФ (от солдата до генерала), а также управляемое оружие (и БПЛА, оснащаемые однокристальными микроконтроллерами Ethernet) будут находиться в Едином Информационном Пространстве (ЕИП) на базе 48-битных МАС-адресов.     

На каждом уровне управления сервер будет предоставлен в пользование  соответствующему командиру, который сможет не только иметь постоянную видеосвязь со своими подчиненными (в том числе и в широковещательном режиме), но и использовать необходимые информационные технологии (имитационное моделирование, геоинформационные системы и др.), помогающие не только сократить цикл управления, но и проводить его на высоком профессиональном уровне.

При этом, наличие электронной подписи  в ВС РФ может быть налажен полный электронный документооборот.

В ВС РФ (как, впрочем, и в войсках всех стран) управление организовано по схеме звена «командир – подчиненный», которое повторяется на всех уровнях управления, а число подчиненных каждому командиру подразделений ограничено: от 3-4 до 5-6( и здесь верхним пределом, является т.н. «магическое число 7», которое связано с психофизиологическими особенностями человека воспринимать окружающий мир: это «семь цветов радуги», «семь нот» и др.).

Сервер на каждом уровне управления будет отражать особенности управления в Войсках: командир (подобно «двуликому Янусу») является командиром только для подчиненных ему подразделений и, в то же время, является подчиненным для вышестоящего командира.

Этот факт нашел свое отражение в аппаратной организации сервера, который будет иметь два порта Ethernet: один – для связи с Сервером вышестоящего командира, а другой – для организации NGLсобственного уровня управления.

ПО сервера также включает две подпрограммы: одну – клиентскую - для формирования донесений вышестоящему уровню управления и другую - для организации управления  подчиненными подразделениями и управляемым оружием.

Данная схема управления позволит использовать только прямые каналы связи, надежность которых обеспечивается путем дублирования и резервирования (Рис.1а), что позволит во много раз снизить стоимость ЕСУ ТЗ, ввиду отсутствия mesh-структуры (Рис.1в), которая, практически, не увеличивает надежность связи, а во много раз увеличивает ее стоимость.

На каждом уровне управления расстояние между командиром и подчиненным может оперативно изменяться в широких пределах: от  менее 1км. до многих тысяч км. при использовании закрытых каналов различной природы (спутниковых,  радиорелейных, тропосферных, КВ, УКВ, волоконно-оптических и проводных), но при этом будет существовать один единственный интерфейс – Ethernet, что резко снижает расходы на создание и эксплуатацию МСС ВС РФ.

В МСС ВС РФ будет органично интегрированы, прежде всего, АСУ Войсками и связь, а также и другие компоненты будущей перспективной системы США – 5CISR.

При этих условиях продолжение работ по созданию Объединенной Автоматизированной Цифровой Системы Связи (ОАЦСС) ВС РФ до 2020 г. теряет практический смысл, т.к. предоставляемые сервисы (телефонная связь и услуги эл. почты) являются морально устаревшими, а основным (мультисервисным) устройством связи в войсках в XXI веке станет персональный компьютер.

Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!