В качестве одного из возможных вариантов анализа мотивации и исторических предпосылок появления концепции IN (Intelligent Network) выберем подход, предполагающий рассмотрение этого вопроса со следующих точек зрения:
Процесс "интеллектуализации" средств вычислительной техники (СВТ) насчитывает уже около полувека с момента появления первых программируемых электронных калькуляторов. С тех пор прошел ряд этапов развития СВТ. В 50-х годах компьютеры функционировали в режиме пакетной обработки без вычислительных сетей ввиду отсутствия соответствующих технологий. Процесс программирования был достаточно трудоемким вследствие отсутствия языков высокого уровня и наличия только примитивных пользовательских интерфейсов. Первые языки высокого уровня, такие как Фортран, появились чуть позже и использовались в основном для научных расчетов, требующих только операций ввода/вывода, выполнения инструкций вычислительного характера и распечатки результатов. Таким образом, ранние компьютерные технологии были ориентированы на весьма узкий круг задач.
Следующее поколение компьютерных технологий появилось в 60-е годы в результате развития операционных систем, функционирующих в режиме разделения времени. Режим разделения времени сделал возможным мультиплексирование терминалов, подключенных к компьютеру и явился прообразом локальных терминальных сетей с протоколами передачи данных. В это же время происходит внедрение компьютеров в процессы управления производством и учрежденческую деятельность, что, в свою очередь, потребовало развития пользовательских интерфейсов, операций ввода/вывода и обеспечения взаимодействия с периферийными устройствами различных типов. Этот процесс продолжал активно развиваться и в 70-е годы. Именно тогда сложились первые объективные предпосылки создания развитых сетей телекоммуникаций. Параллельно этот процесс сопровождался развитием систем передачи информации таких как система импульсно-кодовой модуляции PCM (Pulse Code Modulation) и модемного оборудования со скоростью передачи около 300 бит/с. В то время сети телекоммуникаций были преимущественно аналоговые и поэтому не обеспечивали необходимый уровень защиты от ошибок. Вскоре для решения таких проблем стали развиваться транспортные и сетевые протоколы для терминальных систем и сетевых узлов.
В начале 70-х годов начинают внедряться банковские системы с транзакционной обработкой данных. В этих системах использовались централизованные серверы, запросы к которым осуществлялись по телекоммуникационным сетям. Позже, в конце 70-х начале 80-х годов здесь стали использоваться технологии локальных сетей и сетей с пакетной коммутацией по протоколу Х.25. Транзакционные системы бывшие прообразом современных моделей типа клиент-сервер до сих пор используются в банковском деле.
Уже из этой весьма упрощенной картины легко отследить взаимное проникновение телекоммуникационных и компьютерных технологий. Для полноты картины следует более детально разобрать процесс эволюции коммутационных систем, отсчитывающих свою историю с конца прошлого века.
С 1870 до конца 50-х годов нашего столетия развитие систем коммутации в основном акцентировалось на решении технологических проблем передачи речи на большие расстояния, надежности и снижении стоимостных показателей. За этот период индустрия коммутационных систем прошла ряд этапов, начиная от станций с ручным управлением и декадно-шаговых станций до систем с программным управлением SPC (Stored Program Control). Одной из главных отличительных особенностей этих технологий является то, что практически вся информация о процессе установления/разъединения соединений хранилась локально в каждой коммутационной станции. Чтобы понять специфику ранних коммуникационных технологий достаточно проследить эволюцию услуг связи того времени, некоторые из которых до сих пор считаются основополагающими.
В 1956 году была введена в эксплуатацию первая морская подводная кабельная система стоимостью около 6 млн. долл. на один канал, что определило исходную стоимость использования примерно 75 долларов в минуту. К 1976 году стоимость сократилась уже в сотни раз. Таким образом, основной движущей силой внедрения новых услуг в то время являлось сокращение стоимости базового соединения, что предопределило выход на рынок групп пользователей, требующих новых типов услуг, кроме традиционной по установлению двуточечного соединения. Это явилось началом переходного периода изменения структуры индустрии телекоммуникаций в направлении технологий предоставления новых услуг связи. Темп изменений был невысоким ввиду необходимости фокусироваться на основной задаче - обеспечения пользователю экономически эффективных и качественных соединений. Кроме того, в таких условиях слабо развивался маркетинг рынка услуг связи, несмотря на наличие на нем потенциальных клиентов.
На протяжении 60-х и 70-х годов темп оставался низким также по причине малодоступности новых услуг на рынке в целом. Положительное влияние на этот процесс оказала возможность осуществлять соединения со скоростью передачи до 64 Кбит/с на базе систем SPC и PCM. Фактически, это положило начало рождению концепции ISDN, в которой пользователю в рамках основного метода доступа предоставляются два информационных канала по 64 Кбит/с (В-каналы) и один канал сигнализации 16 Кбит/с для управления установлением соединения (D-канал). Можно отметить, что совокупная пропускная способность 144 Кбит/с является достаточной для передачи видеоизображения в реальном времени. Тем не менее и в этой области темпы развития были невысокими. Это объясняется, прежде всего тем, что было значительно выгоднее развивать возможности старых коммутационных систем, чем заменять их на новые технологии. Замедленная эволюция "поддерживалась" также и слаборазвитым рынком новых услуг связи. Кроме того, компьютерные и микропроцессорные технологии еще не достигли того состояния, когда требования к телекоммуникациям выходят за рамки классических услуг по установлению простых соединений. В целом на протяжении этого периода продвижение вперед осуществлялось только за счет размещения на SPC-системах все большего количества информации и данных как о пользователях сети, так и о сетевых ресурсах. Это, в свою очередь, требовало развития программного обеспечения для манипулирования данными, а в результате коммутационные станции стали превращаться в сложные системы обработки информации.
Количественные накопления перешли в качественные на рубеже 80-х годов. На это сильно повлияли новые компьютерные технологии, которые в совокупности с удешевлением стоимости услуг по установлению простых соединений выразились фактически в экспоненциальном росте потребностей в новых гибких и экономически эффективных услугах связи. Другим мощным фактором быстрого развития процесса явились либерализация рынка телекоммуникаций и высокая конкуренция между его игроками. Интересно отметить, что такая ситуация вынудила клиентов быть очень осторожными при выборе предлагаемых технологий. Это, в свою очередь, ужесточило требования к наборам, качеству и возможностям новых услуг связи. Можно сказать, что с конца 80-х - начала 90-х годов начался настоящий бум на рынке услуг связи - рынок требовал все новых и новых услуг, причем в крайне сжатые сроки. Все это привело к тому, что индустрия телекоммуникационных технологий в ближайшем будущем изменит свою ориентацию от производства способов и средств предоставления соединений на предоставление услуг. Главным "инициатором" таких изменений сегодня является концепция IN, появлению которой предшествовал достаточно долгий период создания и внедрения новых услуг связи "неинтеллектуальным" способом.
В 1965 году в Чикаго (США) была введена в эксплуатацию первая в мире система SPC -IESS. Без преувеличения это событие можно назвать новой страницей в истории развития не только коммутационной техники, но и систем и средств связи в целом. С самого начала внедрения на телефонных сетях систем SPC операторы сетей искали способы сделать услугу традиционной телефонной связи (Plain Old Telphone Service) как можно более привлекательной для пользователей. Появились дополнительные заказные услуги телефонной связи, предоставляемые по специальному договору (Custom Calling Services) для индивидуальных абонентов, а также услуги Centrex для деловых абонентов. Последние оказали существенное влияние на появление и развитие концепции IN.
Понятие Centrex возникло на рубеже 60-х годов в США как общее название способа предоставления услуг деловой связи абонентам нескольких компаний на основе совместно используемого оборудования одной учрежденческой станции PBX (Private Branch Exchange). С началом внедрения в США и Канаде станций с программным управлением термин приобрел иной смысл и стал означать способ предоставления деловым абонентам дополнительных услуг телефонной связи, эквивалентных услугам PBX, на базе модифицированных станций PSTN. Основное преимущество Centrex заключается в том, что фирмы и компании при создании выделенных корпоративных сетей экономили значительные средства, необходимые на покупку, монтаж и эксплуатацию собственных станций. Хотя для связи между собой абоненты Centrex используют ресурсы и оборудование сети общего пользования, сами они образуют так называемые замкнутые группы пользователей CUG (Closed Users Group) с ограниченным доступом извне, для которых в станциях сети реализуются виртуальные PBX.
Основными услугами Centrex, кроме сокращенного набора номера и трехсторонней конференц-связи, являются:
Перечисленные услуги, помимо привлекательности для абонентов, выгодны и для операторов сетей, поскольку являются источником дополнительных доходов, а также эффективным средством уменьшения числа неудачных попыток установления соединений. Однако имелись достаточно серьезные причины, по которым эти услуги не нашли применения, адекватного своим потенциальным возможностям, в современных сетях связи.
Как уже отмечалось, в основе Centrex лежит модификация программно - аппаратных средств станций сети. При этом для предоставления дополнительных услуг в каждом конкретном случае оператор сети должен согласовать с заказчиком целый ряд специфических требований, выполнять которые в конечном счете должен поставщик коммутационного оборудования. Если учесть, что в современных условиях в ведении даже одного оператора находятся системы коммутации от различных поставщиков, то можно понять, какой сложной и трудоемкой задачей оказывается их модернизация. По данным компаний Ameritech и Ericsson, даже без учета времени, необходимого на первоначальные переговоры и согласования, эта модернизация занимает от полутора до 3 лет.
Это объясняется также и сложностью современных систем коммутации. Если система программного обеспечения (ПО) станции IESS составляла всего 100 тыс. строк кода, то общий объем ПО современных систем коммутации достигает уже 10 млн. строк. При введении каждой новой услуги объем ПО, подвергаемого модернизации, достигает 400 тыс. строк, что в 4 раза больше, чем вся система программного обеспечения IESS. Все это подтверждает тот факт, что даже через 10 лет после своего появления дополнительными услугами телефонной связи в США реально могли пользоваться не более 1% абонентов PSTN. В 1987 г. из 80% абонентов, которым эти услуги были потенциально доступны, реально пользовались ими менее 25%.
Вышеназванные причины могут объясннить тот факт, что до сих пор отсутствуют какие-либо международные стандарты на интерфейсы или даже общепринятые спецификации услуг Centrex, явившимеся тем не менее главной причиной появления современных услуг IN.
Пик популярности Centrex в Северной Америке пришелся на середину 80-х годов. Следует отметить, что в Европе, в силу различных причин и в первую очередь особенностей законодательного регулирования связи, идея совместного использования коммутационного оборудования для построения корпоративных сетей не приобрела большой популярности. Только в 1987 году компания Mercury Communications - второй после British Telecom (и значительно менее крупный) оператор Великобритании, впервые в Европе объявил о начале предоставления услуг Centrex в Лондоне. До сих пор подавляющая часть потребностей в производственной связи в Европе покрывается за счет PBX и небольших офисных станций. Да и в самих США Centrex не стал преобладающим. По данным Dataquest, в 1988 году из общего числа в 64 млн. линий производственной связи в США на долю Centrex приходилось только 10.1%. Основная же часть потребностей покрывалась за счет PBX (45%) и Key Systems (44.9%). Когда же на рынке средств связи появились мощные и относительно недорогие цифровые PBX, а в области регулирования связи в развитых странах начались изменения, связанные с демонополизацией и либерализацией рынков оборудования и услуг связи, очевидные недостатки и технические ограничения Centrex стали настолько очевидными, что эта услуга утратила свою привлекательность как основа создания разветвленных корпоративных сетей связи. В стремлении преодолеть свойственные Centrex ограничения была выдвинута идея виртуальной частной сети VPN (Virtual Private Network), как объединение CUG, составляющих одну корпоративную сеть и находящихся на удалении друг от друга. Ресурсы VPN (каждая со своим планом нумерации) могут быть распределены по нескольким станциям местной сети, оснащенным функциями Centrex и имеющих в зоне своего обслуживания одну или несколько CUG. При этом в станцию могут быть включены как PBX, непосредственно принадлежащие владельцу VPN, так и линии обычных индивидуальных абонентов.
Таким образом, послужив импульсом развития дополнительных услуг телефонной связи, концепция Centrex оказалась вытесненной с ею же созданного рынка. Сегодня специалисты практически едины в мнении о том, что в своем традиционном виде у Centrex практически нет перспектив и его будущее связано с "интеллектуализацией" сетей связи, правда, уже в качестве вспомогательной концепции.
Следует отметить, что услуги типа VPN по своей сути очень близки к услугам IN, причем VPN непосредственно является одной из услуг набора CS1. Принципиально этими услугами могут быть охвачены абоненты, находящиеся на более значительных территориях по сравнению с одним телефонным районом, как в случае большинства дополнительных заказных услуг. Однако назвать ни их, ни даже дополнительные услуги ISDN услугами IN нельзя даже с натяжкой, поскольку последние отличаются в первую очередь способом реализации и предоставления.
Разрешить противоречие между спросом на новые услуги связи и традиционным способом их внедрения стало возможным благодаря достижениям в области цифровой коммутации, распределенной микропроцессорной обработки данных, а также началу внедрения системы сигнализации SS7 и эффективных коммерческих баз данных реального времени.
Одним из важнейших факторов, влияющих на "интеллектуализацию" сетей, является развитие систем связи с мобильными абонентами.
Основные ключевые моменты развития телекоммуникационных технологий, с точки зрения их "интеллектуализации", отражены на рис.1.
Рисунок 1.
Ключевые моменты развития
телекоммуникационных технологий.
Первым важным моментом является появление услуг модемной связи, используемой для передачи данных по аналоговой телефонной сети. Ее основным недостатком является низкая скорость передачи. Далее возникла потребность в тарификации объемов передаваемых данных, а не времени их передачи. Такая услуга была предоставлена в сетях пакетной коммутации. Затем, почти одновременно с ISDN, CCITT (сейчас ITU-T) разработал и стандартизовал цифровую систему сигнализации по общему каналу SS7, что явилось поворотным моментом в развитии цифровых сетей связи. Считается, что SS7 в цифровых сетях подобна центральной нервной системе живого организма. Например, без нее невозможно построение сетей ISDN, GSM, IN и др.
Следующий принципиальный момент - это появление в 1992 году технологии асинхронного режима переноса информации ATM (Asynchronous Transfer Mode), благодаря которому получили дальнейшее развитие такие сетевые концепции, как B-ISDN, UMTS, B-IN и некоторые другие. Инфраструктура широкополосных коммуникаций делает возможным создание новых услуг, таких как услуги универсальной подвижной связи и услуги мультимедиа на сетях связи. Качественный прогноз стоимостных оценок этих услуг по сравнению с традиционными услугами по установлению соединений показан на рис. 2.
Рисунок 2.
Качественный прогноз стоимости услуг
связи.
