Сети операторов связи

Общая структура и услуги сети связи.

Hесмотря на безусловно существенные различия между компьютерными, телефонными, телевизионными и первичными сетями, все они на достаточно высоком уровне абстракции имеют схожие структуры. Телекоммуникационная сеть в общем случае состоит из следующих компонентов (см. Рисунок 1):

• сети доступа (access network);
• магистрали (backbone, или core network);
• информационных центров, или центров управления сервисами (data center, или services control point).

И сеть доступа, и магистральная сеть строятся на основе коммутаторов, каждый из которых имеет определенное количество портов для соединения с другими коммутаторами по каналам связи.

К сети доступа, составляющей нижний уровень иерархии телекоммуникационной сети, подключаются конечные (терминальные) узлы — оборудование, устанавливаемое 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 в узлах нижнего уровня мультиплексируют информацию, поступающую по многочисленным абонентским каналам, называемым часто абонентскими окончаниями (local loop), и передают ее коммутаторам верхнего уровня, чтобы те в свою очередь передали ее коммутаторам магистрали. Небольшая сеть доступа может иметь всего один уровень, а крупная — два-три. Следующие уровни осуществляют дальнейшую концентрацию трафика, собирая его и мультиплексируя в более скоростные каналы.

Магистральная сеть связывает отдельные сети доступа, выполняя функции транзита трафика между ними по высокоскоростным каналам. Коммутаторы магистрали могут оперировать не только информационными соединениями между отдельными пользователями, но и агрегированными информационными потоками, каждый из которых переносит 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 без обращения к услугам магистральной сети.

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

• пользовательская, т. е. непосредственно интересующая конечных пользователей;
• служебная вспомогательная, способствующая предоставлению некоторых услуг.

Примером информационных ресурсов первого типа могут служить порталы Web, где размещаются разнообразные справочные и новостные материалы, каталоги 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, транслирующие «живую» картинку или воспроизводящие ранее записанные сюжеты и фильмы.

В качестве примера ресурсов второго типа можно назвать: различные системы аутентификации и авторизации пользователей, с помощью которых организация, владеющая сетью, проверяет права пользователей на получение тех или иных услуг; системы биллинга, подсчитывающие в коммерческих сетях плату за предоставленные услуги; базы данных учетной информации пользователей с их именами и паролями, а также перечни услуг, на которые подписан каждый пользователь. В телефонных сетях существуют централизованные центры управления сервисами (Services Control Point, SCP), на установленных в них компьютерах имеются программы нестандартной обработки телефонных вызовов пользователей: например, вызовов к бесплатным справочным службам коммерческих предприятий (так называемые службы 800) или вызовов при проведении телеголосования. Один из распространенных видов вспомогательного информационного центра — централизованная система управления сетью (по сути это установленное на одном или нескольких компьютерах программное обеспечение).

И хотя у компьютерных, телефонных, телевизионных и первичных сетей 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 те или иные составляющие обобщенной структуры. Например, в небольшой локальной компьютерной сети нет ярко выраженных сетей доступа и магистрали — они не выделяются из общей достаточно простой структуры. Корпоративная сеть, как правило, не имеет системы биллинга, так как услуги сотрудникам предприятия оказываются не на коммерческой основе. В некоторых телефонных сетях может не быть информационных центров, 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 могут служить 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 стало предоставление в аренду каналов связи. У первичных сетей PDH/SDH, которые предприятия связи развертывают для объединения своих АТС, как правило, остается неиспользованная для внутренних нужд канальная емкость, которую они обычно сдают в аренду. Типичными потребителями этой услуги являются крупные компании, с помощью арендованных каналов они реализуют собственные частные сети — телефонные или компьютерные.

С ростом компьютерного трафика к набору телекоммуникационных услуг добавляется услуга объединения локальных сетей предприятий с помощью общедоступной территориальной сети передачи данных, например сети на базе технологии X.25, frame relay, ATM или IP. Революция Internet 90-х гг. породила такую распространенную общедоступную услугу, как доступ в Internet для обмена сообщениями электронной почты и пользования ресурсами многочисленных сайтов Web. Вскоре с помощью среды Internet предприятия стали не только обращаться к «чужим» информационным ресурсам, но и объединять свои собственные, т. е. применять ее в качестве типичной транспортной сети для передачи данных. На стыке телефонных и компьютерных сетей начали появляться новые типы общедоступных услуг, благодаря открывающимся возможностям объединения 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 (telco, или carrier). Более формальное определение этого термина дается, например, в «Законе о связи» Российской Федерации, но кроме организационно-технических здесь затрагиваются и юридические аспекты, что выходит за рамки данной статьи. Оно осуществляет 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.

Для современных операторов связи характерно то, что, как правило, они оказывают услуги нескольких типов, например услуги телефонии и доступа в Internet.

КЛАССИФИКАЦИЯ УСЛУГ

Услуги можно разделить на несколько уровней и групп. На Рисунке 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 — телефонные или компьютерные (для полноты картины рисунок следовало бы дополнить услугами телевизионных и радиосетей).

Рисунок 2. Классификация услуг телекоммуникационной сети (закрашенные области соответствуют традиционным услугам операторов связи).

Услуги предоставления каналов связи в аренду занимают самый нижний уровень, так как пользователь 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: телефонные услуги и услуги компьютерных сетей. Его, в свою очередь, можно поделить на подуровни, так как из более простых услуг складываются более сложные. Например, на основе услуги доступа в Internet, которая заключается в простом транспортном подключении компьютера или локальной сети к всемирной общедоступной сети, можно оказывать услуги электронной почты. Аналогично на основе базовой телефонной услуги соединения абонентов можно реализовать 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 — те, что ограничиваются передачей трафика в неизменном виде между абонентами сети, и те, которые предоставляют пользователю информацию, созданную 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. Сюда же относится услуга соединения двух локальных сетей клиента с помощью сети передачи данных оператора. Услуги справочных служб телефонной сети или сайтов Web относятся к услугам второго типа, их обычно называют информационными.

Еще один общеупотребительный признак классификации услуг — наличие или отсутствие интерактивного взаимодействия. Если при оказании услуги попеременно и в реальном масштабе времени активны два (или более) абонента, то это интерактивная услуга. Телефонный разговор — классический тому пример. Если же абонент только получает информацию, передаваемую по сети, то это не интерактивная услуга. Например, так работают радио и телевидение, аналогичные услуги предоставляют сайты Web, 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 принимая участие в играх.

Каждое предприятие связи оказывает те услуги из общего набора, которые считает наиболее соответствующими его профилю и экономически выгодными. В большинстве стран мира (и в России тоже) операторы должны получать лицензии от государственных органов на оказание конкретных услуг связи. Такое положение существовало не всегда — практически во всех странах имелись фактические монополисты на рынке телекоммуникационных услуг в масштабах страны. В современном конкурентном мире происходит процесс демонополизации этой области деятельности. И хотя бывшие монополисты продолжают работать, им приходится бороться за клиентов с новыми операторами, которых часто называют альтернативными, так как они действительно являются для пользователей альтернативой традиционному оператору, предоставляя им свободу выбора.

КЛИЕНТЫ

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

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 Internet. Для массовых клиентов очень важна экономичность услуги — низкая месячная оплата, возможность использования стандартных терминальных устройств (телефонные аппараты, телевизионные приемники, персональные компьютеры), а также имеющейся в квартире проводки в виде телефонной пары и телевизионного коаксиального кабеля. Сложные в обращении и дорогие терминальные устройства, например компьютеризованные телевизоры или IP-телефоны, вряд ли станут массовыми до тех пор, пока не приблизятся по стоимости к обычным аппаратам и не будут поддерживать простой интерфейс, для освоения которого не требуется обучение на специальных курсах.

Проложенная в наших домах проводка — серьезное ограничение для предоставления услуг доступа в Internet и новых услуг компьютерных сетей, так как она не рассчитана на передачу данных, а подведение к каждому дому нового качественного кабеля, например волоконно-оптического, — дело дорогое. Поэтому чаще всего используется низкоскоростное модемное соединение по телефонной сети, но постепенно приобретают популярность новые технологии — так называемые цифровые абонентские линии (Digital Subsriber Line, DSL), применение которых позволяет передавать по существующей телефонной проводке данные с гораздо более высокими скоростями, чем с помощью обычных модемов.

Корпоративные клиенты — это предприятия и организации различного профиля. Малые предприятия по набору предпочтительных услуг не слишком отличаются от массовых клиентов — 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 Internet. Крупные компании, состоящие из нескольких территориально рассредоточенных отделений и филиалов, имеющие к тому же сотрудников, часто работающих дома, нуждаются в расширенном наборе услуг.

Одной из таких услуг является виртуальная частная сеть (Virtual Private Network, VPN), когда оператор связи создает для предприятия иллюзию того, что все его отделения и филиалы соединены сетью, полностью принадлежащей предприятию-клиенту и им же управляемой, в то время как на самом деле используется сеть оператора, т. е. общедоступная сеть, по которой одновременно передаются 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 обращаются не только к коммуникационным, но и информационным услугам операторов — например, переносят свои сайты Web и базы данных на территорию оператора, поручая последнему поддерживать их функционирование и обеспечивать быстрый доступ к ним для сотрудников предприятия и, возможно, других пользователей сети оператора. Крупные корпоративные клиенты требуют расширенного набора услуг и в случае высокого качества выполнения согласны платить за него больше, чем за стандартный набор. Поэтому оператор может произвести прокладку новой физической линии связи до помещения такого клиента и установить сложные коммуникационные устройства.

ИНФРАСТРУКТУРА

На формирование набора предлагаемых оператором услуг серьезное влияние оказывает материально-технический фактор, так как для предоставления определенной услуги он должен владеть соответствующей аппаратно-программной инфраструктурой. Так, прежде чем предлагать в аренду каналы, необходимо иметь транспортную сеть — например, первичную сеть PDH/SDH или же сеть с коммутацией каналов, такую, как ISDN. Для оказания информационных услуг Web — создать собственный сайт, соединенный с Internet.

В тех случаях, когда необходимая инфраструктура для оказания некоторой услуги отсутствует, остается возможность обратиться к услугам другого оператора, дополнить собственный набор элементов инфраструктуры и сконструировать требуемую услугу. Например, для организации общедоступного сайта Web электронной коммерции оператору связи не обязательно иметь собственную сеть IP, соединенную с Internet. Ему достаточно создать информационное наполнение сайта и разместить его на компьютере другого оператора, сеть которого имеет подключение к Internet. Аренда физических каналов связи при развертывании собственной телефонной или компьютерной сети является другим типичным примером предоставления услуг при отсутствии одного из элементов аппаратно-программной инфраструктуры. Компанию, которая предоставляет услуги другим операторам связи, часто называют оператором операторов (carrier of carriers).

Физические каналы связи и другие элементы первичной транспортной инфраструктуры играют ключевую роль при оказании любых коммуникационных услуг, поскольку без них передача информации на расстояние становится просто невозможной. 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, т. е. является провайдером услуг, эти термины несут 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. 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 предлагает новые высокоуровневые услуги, например доступ в Internet, размещение в своей сети информационных ресурсов (сайтов Web, 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 местных (локальных), региональных, национальных и транснациональных.

Местный оператор работает на территории города или сельского района. Традиционный местный оператор — это оператор городской телефонной сети, которому принадлежит вся соответствующая транспортная инфраструктура: физические каналы между помещениями абонентов (квартирами, домами и офисами) и узлом связи, телефонные узлы (АТС) и каналы связи между ними. Сегодня к традиционным локальным операторам добавились альтернативные. Представляющие собой провайдеров услуг нового типа, они, прежде всего, занимаются Internet, но иногда конкурируют с традиционными операторами и в секторе телефонии.

Несмотря на демонополизацию телекоммуникационной отрасли, физическими каналами доступа к абонентам по-прежнему владеют традиционные местные операторы, т. е. «Городские телефонные сети» (ГТС), поэтому альтернативным операторам проще оказывать высокоуровневые услуги, такие, например, как доступ в Internet, размещение на своих узлах информационных ресурсов и т. п. А для организации доступа абонентов к этим ресурсам заключается договор с традиционным оператором о направлении трафика 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, для чего у них имеется соответствующая инфраструктура, включая крупные транзитные АТС с высокоскоростными физическими каналами связи. Традиционные операторы этого масштаба выполняют транзитную передачу телефонного трафика между телефонными станциями местных операторов. Это операторы операторов, в числе их клиентов, как правило, местные операторы или крупные предприятия с отделениями и филиалами в различных городах региона или страны. Располагая развитой транспортной инфраструктурой, они обычно оказывают услуги дальней связи, передавая транзитом большие объемы информации без какой-либо обработки. Альтернативные операторы регионального и национального масштаба могут иметь собственную транспортную инфраструктуру или обходиться без нее. В первом случае они конкурируют с традиционными операторами на рынке услуг дальней связи, а во втором — стремятся оказывать дополнительные информационные услуги, заключая договоры с большим числом местных операторов, а также с кем-либо из тех, кто предлагает услуги дальней связи — для организации взаимодействия между своими информационными ресурсами.