Парадигмы телекоммуникаций
«Профессионал предсказуем, но мир полон дилетантов» Закон Мэрфи
Цель занятия: изучение вопросов, связанных со сменой парадигм телекоммуникаций
В научно-технических кругах широко обсуждается вопрос смены парадигмы телекоммуникаций [1, 2, 8]. Термин " парадигма " широко используется в современной философии. Под ним обычно понимается исходная концептуальная схема, модель постановки проблемы и её решения, методы исследования, господствующие в течение определённого исторического периода в науке [3], т.е. то, что необходимо знать будущим магистрам.
Термин "смена парадигмы" (paradigm shift) введен в научный обиход американским философом, физиком и историком науки Томасом Куном (Thomas Kuhn) в 1962 году в работе "Структура научных революций" [4]. В этой и последующих работах он показал, что развитие науки происходит не эволюционно, а скачками, проходя через периодические "революции", которые в терминологии Т. Куна и называются "сменой парадигм". Понятие "смена парадигм" Томас Кун относит к научным взглядам, но не к общественным явлениям. В своих работах Т. Кун выделяет три вида парадигм:
• общенаучные, признаваемые всем научным сообществом и общественным сознанием независимо от отрасли знаний, вида деятельности, страны;
• частные, затрагивающие конкретные отрасли знаний;
• локальные, отражающие взгляды всего научного сообщества или специалистов отдельных отраслей той или иной страны или локальной цивилизации с учётом присущего ей менталитета.
Если следовать логике Томаса Куна, то, говоря о парадигмах телекоммуникаций, имеют в виду частные парадигмы, отражающие революционные преобразования, проходящие в отрасли телекоммуникаций. Они определяют взгляд на функционирование телекоммуникаций как сложных систем [5]. По мнению автора [2], широкое развитие сетей подвижной связи не является сменой парадигмы телекоммуникаций. Подвижность существенно повлияла на различные стороны жизни потребителей, но для телекоммуникаций это было всего лишь одно из технических решений задачи организации доступа к сетям связи. Данное решение, базирующиеся на прогрессе микроэлектроники и развитии программных продуктов, не внесло революционных изменений в функционирование телекоммуникационных систем. Другими словами, телекоммуникационная парадигма – это не смена технологий, но смена идей.
Из истории развития телекоммуникаций известно, что более чем 150 лет назад возникли сначала телеграфные сети, затем телефонные сети, сети радиовещания, телевидения и т.д. Каждая из этих сетей создавалась и развивалась по своим законам и использовала собственные технические средства.
В начале прошлого века появилась идея использования общих проводных и/или кабельных систем для различных видов электросвязи. Для того времени это была революционная идея, нашедшая отклик во всем мире. Использование общих кабельных систем стало первой сменой парадигмы телекоммуникаций, которую можно назвать парадигмой общей среды [2]. Логичным развитием данной парадигмы стало применение общих унифицированных каналов связи для различных сетей связи.
Середина прошлого века ознаменовалась новой телекоммуникационной идеей создания единой сети каналов и трактов для различных видов электросвязи. Появилась парадигма топологии сети. В Советском Союзе эта идея нашла отражение в концепции создания Единой автоматизированной системы связи (ЕАСС), выдвинутой в 1962 году академиком А.А. Харкевичем. Структура ЕАСС предусматривала использование передачи всех видов сообщений на базе общей сети трактов и каналов передачи – первичной сети.
Сегодня происходит очередное революционное преобразование в области телекоммуникаций, характеризующееся переходом к единой транспортной системе для всех видов сообщений. Новая парадигма телекоммуникаций характеризуется переходом к сети нового поколения NGN (Next Generation Network), основанной на коммутации пакетов. С точки зрения традиционного построения российских сетей связи, это означает, что вместо единой первичной и множества вторичных сетей будет создаваться единая мультисервисная сеть.
Телекоммуникационный мир только начал реализацию этой новой парадигмы, а уже говорят о переходе от сетей NGN к IMS (IP Multimedia Subsystem – IP-подсистема мультимедийной связи), т.е. к созданию единой среды для передачи различных видов сервиса.
Интересно провести сопоставление телекоммуникационных парадигм и эталонной модели взаимодействия открытых систем (ВОС). Эта модель даёт только общее представление об архитектуре телекоммуникационной системы и о сетевой стратегии [1, 7], но не даёт конкретных технологических решений, что близко к идеологии смены парадигм в телекоммуникациях.
Парадигма общей среды соответствует первому уровню эталонной модели ВОС, т.е. физическому уровню. Именно на этом уровне осуществляется унификация каналов связи.
Парадигма топологии сети соответствует второму уровню эталонной модели. На канальном уровне обеспечивается транзит любого вида данных через физический канал.
Парадигма перехода к NGN соответствует транспортному уровню эталонной модели ВОС. В обозримом будущем здесь просматривается сеть пакетной коммутации. Идеальным решением могла бы стать сеть ATM.
Технология ATM (Asynchronous Transfer Mode – асинхронный режим переноса информации) представляет собой технологию, основанную на формировании, передаче и коммутации коротких пакетов постоянной длины, именуемых ячейками [6]. Технология ATM использует асинхронное мультиплексирование разделённых временных интервалов. Базовым транспортным элементом протокола ATM является информационный блок фиксированной длины – ячейка, равная 53 байтам. Ячейка содержит заголовок (5 байт) и информационное поле. Основное назначение заголовка – идентифицировать ячейки, принадлежащие конкретному виртуальному каналу внутри мультиплексированных временных интервалов. Технология ATM позволяет унифицировать доступ к транспортной сети различных источников информации, гибко использовать сетевые ресурсы, осуществлять автоматическую коммутацию и маршрутизацию потоков информации, обеспечить динамическое выделение полосы пропускания по запросу.
Сеть ATM может сочетать в себе функции первичной и вторичной сетей, поддерживать функции коммутации и маршрутизации нагрузки. На базе такой сети могут создаваться различные службы, ориентированные на предоставление услуг конкретным пользователям. В настоящее время технология ATM нашла применение на сетях связи ряда стран.
Однако по ряду причин (высокая стоимость технологии ATM и др.) ведущее положение занял не "чистый" протокол пакетной коммутации, а стек протоколов TCP/IP [1] (Transmission Control Protocol/Internet Protocol – Протокол управления передачей/Протокол сети Интернет). Он охватывает не только третий, но и четвертый уровни эталонной модели ВОС. Следуя этой логике, можно прогнозировать, что следующая парадигма развития телекоммуникаций будет уже на уровне информационных технологий.
Сегодня одним из очевидных направлений являются интеграция и конвергенция сетей и услуг, отказ от сложившейся практики их разобщённости по признакам собственности, способу организации «последней мили», видам обслуживания, применяемым решениям и протоколам и т.д. Интеграция сетевых ресурсов вполне соответствует новой парадигме телекоммуникаций: потребителю требуется уже не конкретная услуга телекоммуникаций, а универсальный доступ к Сети [8]. В конечном счёте ему нужна просто связь, предостав-ляющая свободу выбора любого сервиса в любом месте и в любое время!