Базовые технологические тренды

Специалисты Alcatel-Lucent предлагают разложить «цунами трафика» на четыре составляющие. Первая «волна», связанная с голосовой связью, уже практически «успокоилась» — трафик вышел на уровень насыщения. Вторую «волну» составляют данные, генерируемые людьми в процессе повседневной жизнедеятельности: это электронная почта, цифровые фото, электронные операции при покупке товаров и пр. Поскольку число связанных с ними транзакций ограниченно, то после скачка, вызванного массовым перемещением информации в облака, темпы роста этого трафика пойдут на убыль. Наиболее быстрорастущим сегодня видом трафика является видео. Однако и его объемы со временем достигнут насыщения. «Потребление видеоинформации имеет точку насыщения, — полагает Дмитрий Тимерханов. — Люди же не могут смотреть видео больше 24 ч в сутки». Наиболее сложно пока предсказать поведение четвертой составляющей трафика, связанной с межмашинным взаимодействием (M2M). По объему она меньше трех остальных, но стабильно растет, и пока трудно прогнозировать, что способно лимитировать этот рост в будущем.

Многочисленные исследования (см. рис. 3) подтверждают, что рост голосового трафика прекратился. Но, несмотря на это, голосовые сервисы еще долгие годы будут оставаться основным источником доходов для операторов. Согласно прогнозу Pyramid Research, в 2014 году они будут приносить 73% (20,4 млрд долларов) всех доходов операторов мобильной связи, тогда как на услуги, связанные с передачей данных, будет приходиться 21%, а видеосервисы обеспечат всего 4%. За пять лет соотношение не сильно изменится: в 2009 году на указанные сегменты приходилось 79, 18 и 3% соответственно.

Рис. 3. Рост объемов трафика в  сетях мобильной связи

Большая часть ресурса  существующих сегодня 2G/3G-сетей мобильного доступа уже поглощается постоянно  растущим трафиком данных, и операторы  столкнулись с проблемой их перегрузки (например, в зонах массового скопления пользователей). Это ведет к резкому ухудшению качества услуг, предоставляемых миллионам пользователей мобильных сетей. Поэтому операторы, чтобы не допустить падения прибыли из-за отключений недовольных пользователей, вынуждены искать возможности предоставления необходимой полосы пропускания.

Рост полосы пропускания, являющийся сегодня характерным  для фиксированных сетей, станет необходимым условием развития наземных и спутниковых систем подвижной  связи.

В последнее время  начали действовать системы четвертого поколения.

Однако, несмотря на взрывоподобное развитие мобильных сетей все  еще наблюдается постоянное отставание по времени между внедрением приложений в фиксированных и беспроводных сетях (рис. 4). Обычно, этот временной сдвиг составляет 3 - 5 лет. Наличие постоянного отставания мобильных сетей от фиксированных можно объяснить тем обстоятельством, что стационарные сети всегда имели лучшие эксплуатационные характеристики по функциональности, быстродействию и стоимости услуг.

Рис. 4. Отставание по времени беспроводных сетевых приложений от приложений в стационарных сетях

На рис. 4 xDSL - семейство технологий DSL (Digital Subscriber Line, Цифровая абонентская линия); UMTS - Universal Mobile Telecommunications Systems (стандарт сетей сотовой связи третьего поколения); GPRS - General Packet Radio System, Общая услуга пакетной радиосвязи (технология передачи данных с коммутацией пакетов для сетей GSM); WWW - World-Wide Web, Услуга «Всемирная паутина»; HSCSD - High Speed Circuit Switched Data, Высокоскоростная передача данных с коммутацией каналов (технология для сетей GSM); WAP - Wireless Applications Protocol, Протокол беспроводных приложений; SMS - Short Message System, Услуга передачи коротких сообщений 

2.3. Развитие сетей Интернет

Современная сеть Интернет имеет сорокалетнюю историю. Созданная в конце 60-х годов прошлого столетия на заре развития цифровых технологий и первых успехов систем передачи на базе волоконно-оптических технологий, инфраструктура Интернет демонстрирует сегодня взрывоподобные темпы развития в терминах числа сетей, поддерживающих стек протоколов TCP/IP, количества пользователей, объемов трафика, разнообразия приложений.

Одна из проблем развития сети интернет – рост числа пользователей. В 2008 г. число пользователей, подключенных к сети Интернет через фиксированные сети, достигло 1,2 млрд. В конце первого десятилетия 21-го века с учетом мобильных пользователей, использующих доступ в Интернет, эта цифра приблизилась к 2 млрд. Согласно ежегодному прогнозу CiscoVNI, в период с 2011 по 2016 гг. число устройств и подключений во всем мире достигнет почти 19 миллиардов.

Рост масштабов Интернет порождает существенное увеличение требований к пропускной способности транспортных сетей и сетей доступа. Развитие сетей Интернет и сопровождающий его рост трафика данных ведут к тому, что в сетях связи происходит смещение от технологий транспортировки, основанных на коммутации каналов, в сторону технологий, базирующихся на коммутации пакетов. Следует отметить, что на этот процесс оказывает влияние не только развитие Интернет, но и растущее применение высокоскоростных локальных сетей и территориально распределенных сетей обработки данных, также использующих технологию коммутации пакетов.

Вторая проблема в сегодняшних сетях Интернет определяется огромным ростом объемов трафика, обусловленным как ростом числа потребителей, так и увеличением количества и разнообразия приложений. Компания Cisco огласила результаты ежегодного прогноза Cisco® Visual Networking Index (VNI) (2011-2016). Согласно прогнозу, к 2016 году ежегодный объем глобального IP-трафика составит 1,3 зеттабайт (один зеттабайт равен триллиону гигабайт). При этом только за период с 2015 по 2016 гг. прогнозируемое увеличение IP-трафика превысит 330 эксабайт, что почти равно объему глобального IP-трафика за 2011 год (369 эксабайт). Столь значительный рост трафика, быстрое распространение и популяризация услуг вызваны целым рядом факторов, включая:

• рост числа устройств. Стремительный рост количества планшетных компьютеров, мобильных телефонов и других «интеллектуальных» устройств, а также соединений типа "машина-машина" повышает спрос на сетевые соединения. К 2016 году число сетевых соединений составит приблизительно 18,9 миллиарда (т.е. почти 2,5 соединения на каждого жителя Земли) по сравнению с 10,3 миллиарда в 2011 году.
• рост числа интернет-пользователей. К 2016 году в мире будет около 3,4 миллиарда интернет-пользователей, что, по прогнозам ООН, составит около 45% населения нашей планеты.
• рост скорости передачи данных в широкополосных каналах. Средняя скорость фиксированных широкополосных каналов увеличится вчетверо — с 9 Мбит/с в 2011 году до 34 Мбит/с в 2016 году.
• рост популярности видео. К 2016 году каждую секунду через Интернет будет передаваться столько видеоматериалов, что их просмотр занял бы 1,2 миллиона минут, или 833 суток (т.е. почти два с половиной года).
• рост числа Wi-Fi-соединений. К 2016 году более половины мирового интернет-трафика будет приходиться на Wi-Fi-соединения.

Объемы трафика в  Интернет определяются следующими основными  приложениями:

• WWW, электронная почта, пересылка файлов (без учета одноранговых приложений);
• одноранговые приложения (Peer-to-Peer, P2P) распределения;
• файлов (Freenet, Gnutella, Morpheus, Kazaa и др.);
• видеоприложения, включая видеотелефонию, YouTube, IPTV;
• видео по требованию;
• приложения обработки данных, в которых программное обеспечение предоставляется пользователю как интернет-сервис;
• игры, распространяемые через Интернет;
• приложения, связанные с телеучастием – телеобучение, телемедицина.

Большинство новых приложений, требующих большого объема сетевых  ресурсов, получило название «пожирателей полосы». Ответом на эту проблему явилось внедрение технологий на базе волоконно-оптических сетей, существенный рост пропускных способностей во всех сегментах сети Интернет – магистральных и городских сетях, а также в сетях доступа. Пропускная способность магистральных сегментов Интернет выросла за прошедшие 10 лет от сотен Мбит/с до десятков и сотен Гбит/с; в сотни раз возросли скорости доступа в Интернет. Возможности, связанные с более высокими скоростями, привели к созданию аудио- и видеоархивов (например, YouTube), также, как и к развитию одноранговых сетей для разделения цифрового контента. Протокол VoIP, еще 15 лет назад рассматривавшийся как экзотическая новинка, сегодня отвоевал у традиционной телефонии примерно 25% речевого трафика. В сети Интернет получили широкое распространение видеоконференции, услуги определения местонахождения, анализ карт, научных данных, результатов измерений датчиков и т.д. Рост масштабов сетей Интернет представляет собой пример наиболее быстрого принятия технологии массовым потребителем по сравнению с другими информационными технологиями. Так, например, в США число пользователей радио достигло 50 млн через 38 лет после его открытия; для 50 млн телевизионных зрителей этот срок составил 13 лет; персональные компьютеры стали доступны 50 млн пользователей через 16 лет после их изобретения. В то же время число абонентов Интернет достигло 50 млн всего через четыре года после того, как сети Интернет стали фактически сетями общего пользования. Коммутация пакетов, предложенная в конце 60-х гг. для передачи данных в форме блоков переменной длины, сегодня начинает все шире применяться и для других типов трафика. Проблемы, связанные с обеспечением требуемых показателей качества при пакетной передаче речи и видео в интерактивных приложениях начинают успешно решаться, благодаря применению систем с высокой пропускной способностью и внедрению новых протоколов транспортировки информации. Наиболее ярким примером здесь является услуга Интернет-телефонии, основанная на передаче голосовой информации в среде Интернет. Первые коммерческие системы для которой были продемонстрированы в 1995 г., а уже в конце первого десятилетия 21 века Интернет-телефония отвоевала у традиционной телефонии более 25% доходов дальней связи.

Как следствие, широкое  применение сетей с коммутацией  пакетов для транспортировки  все больших объемов трафика  быстро ведет к уменьшению роли коммутируемых  телефонных сетей общего пользования  и обеспечивает возможность массового  доступа к недорогим телекоммуникационным услугам.

2.4. Конвергенция сетей, процессов и услуг

Конвергенция в инфокоммуникациях  сегодня рассматривается как  мегатренд, охватывающий множество  отраслей промышленности, множество  технологий, множество компаний и  касающийся почти всех конечных пользователей. Это определение основывается на все более интенсивном применении стека протоколов IP во всех аспектах телекоммуникаций, ин-формационных и медийных технологий, индустрии развлечений и бытовой электроники. Использование протокола IP вместе с фиксированным широкополосным доступом и передовыми беспроводными технологиями создало общую основу, на базе которой может быть обеспечен бесшовный доступ к любой информации, в любое время, в любом месте, с использованием любого устройства. В этих условия конвергенция становится реальностью.

Технологическая конвергенция определяется как тенденция различных  технологических систем развиваться  в направлении решения общих  задач. Конвергенция может относиться к ситуации, когда ранее раздельные технологии (например, передача речи по телефону, данных и видео), теперь разделяют ресурсы и взаимодействуют друг с другом, создавая новый эффект на синергетической основе.

Конвергенция в инфокоммуникациях  может быть сведена к конвергенции услуг, конвергенции сетей, конвергенции терминалов и конвергенции различных отраслей инфокоммуникационной индустрии.

Конвергенция услуг  сфокусирована на требованиях конечного  пользователя и опыте доставки услуг. Главная цель конвергенции услуг  – параллельная доставка всех видов  медийных носителей – голоса, данных и видео на удобный в работе графический пользовательский интерфейс, обладающий мобильностью. Это означает, что множество услуг может быть предоставлено одному и тому же пользователю по различным сетям.

Конвергенция услуг в фиксированных и мобильных сетях будет определяться активным развитием мультимедийных приложений в ближайшие пять – десять лет. Этот прогноз подтверждается анализом развития следующих факторов в информационном сообществе:

• растущее применение бытовой электроники – телевизоров, видео-магнитофонов, видеоигр, персональных компьютеров и т. д.;
• развитие информационных, коммерческих и развлекательных услуг;
• быстрое распространение Интернет.

Конвергентные сети представляют собой средства, с помощью которых  Операторы сетей обеспечивают улучшенный доступ к услугам и приложениям с добавленной стоимостью. Фактически, цель конвергенции сетей состоит в том, чтобы обеспечить множество бизнес-моделей поставщиков услуг и сделать все услуги экономически эффективными. Конвергенция сетей связана с конвергенцией услуг, поскольку услуги, которые легко использовать, быстро становятся популярными и помогают увеличить доходы оператора. В наиболее простой форме конвергенция сетей предполагает консолидацию сетей с тем, чтобы предоставлять пользователю различные услуги через несколько типов доступа с гарантированным качеством обслуживания и экономической эффективностью. В процессе конвергенции сетей участвуют магистральные сети, сети доступа и платформы предоставления услуг. Такие технологии, как VoIP, IPTV, системы подвижной связи 3-го и 4-го поколений, системы IMS (мультимедийная под система IP), сегодня рассматриваются как движущие силы конвергенции сетей.

Терминалы – традиционные сотовые и стационарные телефоны, персональные компьютеры, телевизионные приемники, игровые приставки и др., исторически были устройствами, оптимизированными для одной или немногих определенных задач. Поскольку прогресс в бытовой электронике ведет к созданию все более сложных микропроцессоров, все большее число функций объединяется в одном устройстве. Очевидно, что конвергентное терминальное устройство станет устройством, обеспечивающим персональные услуги, персональные данные, персональный профиль и персональный интерфейс. Возможности доступа к услугам предоставят конечным пользователям широкий выбор с тем, чтобы увеличить полезность их устройств и оптимизировать стоимость услуг. Аналогичные возможности будут предоставлены поставщикам услуг и операторам. Наконец, ожидаются существенные улучшения характеристик устройств памяти терминалов и сроков службы аккумуляторов, позволяющие сделать конвергентные услуги в терминале реальными.

Конвергентные услуги поставляют персонифицированные услуги через  множество доменов. Поставщики услуг  должны понимать, как перемещать услуги вне традиционных границ и гарантировать, что все аспекты потребностей услуг подписчика удовлетворены. Можно видеть, что конечные пользователи потребуют одинаковый уровень услуг во всех доменах, дома, на работе или в дороге. Уровень услуг будет важен в доставке голоса, данных и видео с самым высоким уровнем надежности и качества. Медийный уровень обеспечит содержание; поставщики услуг должны будут взаимодействовать с разработчиками приложений и сетевыми операторами. Для поставщиков услуг и операторов способность быстро ответить на требования рынка, управляя эксплуатационными расходами, будет важна по отношению к доходности услуг.