Современные тенденции развития телекоммуникаций.

1. Приложение 2.8 Современные тенденции развития телекоммуникаций.

2. Электросвязь – аппаратные и программные средства, предназначенные для передачи и приема электрических сигналов по электромагнитным системам Информационные технологии – аппаратные и программные средства, предназначенные для хранения, обработки и передачи информации в цифровом виде ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ Электросвязь СВЯЗЬ Информационные технологии Почта

3. Мировые телекоммуникации Мировые телекоммуникации ~6-8% ~5-6% ~2% 5% ВВП Информационные технологии Электросвязь

4. Мировые телекоммуникации Темпы развития отрасли ИКТ в мире в 8 раз выше чем темпы развития добывающих отраслей Телекоммуникационные технологии становятся одним из основных факторов производства и элементов функционирования общества По данным Бюро экономического анализа министерства торговли США • в 1965 году затраты на информационные технологии составляли менее 5% капитальных затрат компаний • в начале 1980-х годов – 15% (массовое внедрение ПК) • в начале 1990-х годов - 30% • в конце ХХ века – 50%

5. Мировые телекоммуникации Мировой рынок телекоммуникаций (оценка Ассоциации телекоммуникационной промышленности - Telecommunications Industry Association, TIA– январь 2007г.) 2006г. ~ 3 трл.$ (рост на 11,2%) 2010г. ~ 4,3 трл.$ (темпы роста 9,1%) Выручка от фиксированной электросвязи – 693 млрд. $ в 2006г. 703 млрд. $ в 2010г. Выручка от беспроводной связи - 689 млрд. $ в 2006г. 1,07 трл. $ в 2010г. Выручка от широкополосного доступа- 113 млрд. $ в 2006г. 208 млрд. $ в 2010г.

6. Мировые телекоммуникации Мировой рынок телекоммуникаций (оценка Ассоциации телекоммуникационной промышленности)– январь 2007г.) 2006г. ~ 3 трл.$ (рост на 11,2%) 2010г. ~ 4,3 трл.$ (темпы роста 9,1%) Рынок США - 2006г. ~ 923 млрд. $ (рост на 9,3%) 2010г. ~ 1,237 трл.$ (темпы роста 7,6 %) Рынок Европы - 2006г. ~ 1 трл.$ 2010г. ~ 1,3 трл.$ (темпы роста 7,0 %) Рынок АТР - темпы роста 12,5 % Другие рынки - темпы роста 12,2 %

7. Мировые телекоммуникации В странах Европейского Союза один евро инвестиций в электросвязь дает полтора евро прироста ВВП В США один доллар инвестиций дает 2-6 долларов прироста ВВП Одно рабочее место в информационно-телекоммуникационной отрасли «порождает» 4-5 рабочих мест в других отраслях Справочно: по экспертным оценкам во всем мире в отрасли работает 16 млн. человек

8. Мировые телекоммуникации Объем новой информации,записанной в 2002 году на разных носителях(бумажные, пленка, магнитные и оптические диски) составил около 5 х 10 в степени 18 (5 эксабайт) Объем информации, переданной в 2002 году по сетям электросвязи, составил почти 18эксабайт Источник: How much information 2003,Berceley’s SIMS Человечеству потребовалось 300 тысяч лет, чтобы создать первые 12 эксабайт информации, зато на создание вторых 12 эксабайт требуется всего два года Источник:Аналитика Калифорнийского университета К концу 2006 году человечество произвело 20 эксабайт информации Источник:Deloitte В 2006 году совокупный объем цифровой информации составил 161 эксабайт; в 2010г. – рост в 6 раз (988 эксабайт) Источник:IDC Сравнительно: «Война и мир» - 2 мегабайта видеофильм в формате DVD – 5 гигабайт

9. Мировые телекоммуникации Список 500 крупнейших компаний мира – общая капитализация ~ 19 трл.$ Услуги связи – 36 компаний, услуги ПО – 16 компаний

10. Мировые телекоммуникации Телефонная плотность (число телефонов на 1000 жителей) – традиционный метод оценки уровня развития телекоммуникаций справочно: мировая ТП ~ 406 Индикатор цифрового доступа (Digital Access Indicators – DAI) – новый метод оценки инфокоммуникаций стран предложенный МСЭ Ранжирование стран по уровню развития информационных технологий – метод Всемирного экономического форума

11. Технологическая революция • Прогресс микроэлектроники • Прогресс в области оптических систем • Прогресс в области систем передачи • Феномен «смерти расстояния» • Эволюция систем коммутации • Эволюция сетей доступа

12. Закон Мура 1964г. - один из основателей компании Intel Гордон Мур (Gordon Moor): Производительность интегральных схем (измеряемая в числе операций в секунду) будет удваиваться каждые 18 месяцев, а их стоимость будет уменьшаться при этом на 50%.

13. 6 дней музыки 4 часа видео 2.000.000 стр. Рост производительности микросхем 1T 1012 256G 64G 1011 Память 16G 1010 4G 1G 109 256M McKinley Merced 64M 108 Pentium IV 16M Транзисторов/чип Pentium III 107 4M Pentium II 1M 106 Pentium Pro 256k i486 Pentium 64k 105 80386 16k 80286 8086 4k Процессоры 104 1k 4004 103 1970 1980 2000 2010 2020 1990 Источник: Siemens ICN

14. Прогресс микроэлектроники Изменение стоимости 1 Мбайта памяти микросхем • 1977 год – 150 тыс. ДМ – полдома • 1988 год - 60 ДМ- рубашка • 1995 год – 1 ДМ – почтовая марка • 2002 год – 5 центов – жевательная резинка • 2012 год – 0,5 цента – лист бумаги Изменение стоимости вычислительной мощности (1 млн. операций в секунду) • 1978 год - 480$ • 1985 год - 50$ • 1995 год - 4$

15. Пропускная способность различных сред 10000 1000 Волокно Сотовые и б/проводные системы* 250 100 Скорость передачи, в Мбит/с 10 Коаксиал 1 Медная витая пара Расстояние, в км 0,1 0,1 1 10 100 *Пропускная способность, в Мбит/с/кв. км, полоса пропускания 500 МГц

16. Характеристики волокна Мбит/с х км Прогресс в области оптических систем Теоретический предел волокна 1010 160x10G; 80 км 108 40´10 G 16´2.5 G 106 10 G 2.5 G 104 565 M 34 M 140 M 102 1975 1985 1995 2005 2015 Годы

17. Прогресс в области систем передачи Спутниковаярадиосвязь Среда передачи Радио Коакс. кабель Радио Коакс. кабель Витаяпара, медь 1935 Волоконно-оптическийкабель Витая пара, медь WDM SDH PDH Системычастотноймодуляции Методы модуляции Частотная модуляция Временное мультиплексирование Мультиплексирование по длине волны 1900 1970 1980 1990 2000 Годы

18. Современные оптические технологии передачи • технологии оптических линейных устройств систем передачи • технологии оптических усилителей • технологии спектрального уплотнения технологии спектрального уплотнения WDM (Wavelength Division Multiplexing) иDWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) технологии грубого спектрального мультиплексирования CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing)

19. Технология Gigabit Ethernet Технология высокоскоростной передачи данных для больших сетей Возникла как развитие технологии Ethernet (технология локальных сетей – 1973г.) Спецификации Gigabit Ethernet определяются стандартом IEEE 802.3z и последующими. Одобрен рабочими группами МСЭ В мае 2002 г. в США была продемонстрирована первая 10-гигабитная сеть общей протяженностью 200км Стандарт 10 Gigabit Ethernet поддерживает передачу данных только по оптическим сетям

20. Сравнительный анализ технологийSDH и Gigabit Ethernet

21. Феномен «смерти расстояния» Стоимость услуг практически не зависит от расстояния между потребителями услуг Например, стоимость арендованного канала С ~R в степени0,156

22. Технология АТМ Технология ATM (Asynchronous Transfer Mode) - формирование, передача и коммутация коротких пакетов постоянной длины – ячеек. АТМ 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

23. Технология IP История создания • 1964 – метод дейтаграмм (основа протокола IP) • апрель 1969г. – появление первой спецификации RFC • 2 сентября 1969г. – первые два узла ARPA, протокол обмена датаграммами • 1972 г. – первая почтовая программа и введен символ @ • 1974 – статья V. Cerf, R. Kahn о стеке TCP/IP, первое использование термина Internet • Начало 90-х – взрывной рост масштабов Интернет • 1995г. – выход на рынок продуктов IP-телефонии Характеристики протокола IP • Простой протокол • “Легкий” протокол с точки зрения занятия ресурсов • Зрелые стандарты

24. Различные поколения коммутации Эволюция систем коммутации СК-НП Сети ОП ISDN АТМ-ВП (B-ISDN) ATM СЭС ЭС 1980 X25 SMDS FR СКП-ВП 1975 Набор через оператора КЭС UMTS Ручной телеграф 1965 1970 1878 1938 КС 1900 ДШС GSM NMT ЭС IP-коммутация Ethernet 1979 Gbit Ethernet 10 GbitEthernet Пакетные коммутаторы Ручная коммутация Электромех. коммутаторы Цифровые коммутаторы Телеграф Аналоговые коммутаторы 1840 1900 1950 1975 1980 1990 2000 Годы

25. Эволюция сетей доступа Развитие широкополосного (высокоскоростного) доступа – broadband, обеспечивающего передачу любого вида информации и широкого класса мультимедийных приложений Основные технологии доступа, перспективные для применения на современных сетях электросвязи: • системы, основанные на технологиях семейства xDSL; • оптоволоконные системы доступа; • комбинированные системы «волокно-коаксиал»; • системы доступа с использованием сетей кабельного телевидения (КАТВ); • системы беспроводного доступа (радиодоступа); • спутниковые системы, в частности, технологии VSAT

26. Технология доступа xDSL Технология xDSL (Digital Subscriber Line) обеспечивает возможность передачи по витой паре стандартного телефонного кабеля местной телефонной сети информации со скоростью до нескольких Мбит/с без применения регенератов. HDSL (High Big Rate DSL) - до 2 Мбит/с по двум витым парам. SDSL (Symmetrical DSL) – до 2 Мбит/с по одной паре . ADSL (Asymmetrical DSL) - от 384 кбит/с до 7,1 Мбит/с от узла доступа к абоненту (прямое направление) и от 128 кбит/с до 1,5 Мбит/с в обратном направлении по одной паре. Применение ограничивается расстоянием (не более 5,5 км), диаметром жил кабеля, наличием катушек пупинизации и некоторыми другими факторами. RADSL (Rate Adaptive DSL)-ADSL с возможностью коррекции скорости передачи как автоматически, так и по требованию пользователя. VDSL (Very High Bit Rate DSL) - до 52 Мбит/с в прямом направлении и до 2,3 Мбит/с в обратном направлении (до 300м). Перспективные системы UDSL(Universal ADSL) илиG.lite иG.shdsl (Global SymmytricHigh Bit Rate DSL).

27. Связь тарифов и проникновения xDSL Проникновение(%) Korea Telecom Hanaro Telecom Nippon Telephone and Telegraph Deutsche Telekom SBC Communications BellSouth Qwest Verizon Telefónica France Telecom British Telecom Месячная плата/Мбит/c (EUR) Источник: UBS Warburg, Siemens

28. Технологии беспроводного доступа WLL (Wireless Local Loop) – низкоскоростной доступ LMDS (Local Multipoint Distribution System)- система интерактивного телевидения в диапазоне частот 27-29 ГГц со скоростью передачи в прямом направлении до 38 Мбит/с. Wi-Fi (Wireless Fidelity) – скорость до 11Мбит/с (стандарт 802.11b) и Wi-Max (стандарт 802.16) Цель Wi-Fi предоставить мобильность абонентам проводных ЛС. Цель WiMax – поддержка широкополосного беспроводного доступа в сетях городского масштаба

29. Сравнение технологий доступа

30. Конвергенция Три аспекта конвергенции 1.Конвергенция услугобеспечивает новые расширенные функциональные возможности для пользователей. 2. Конвергенция устройствпозволяет операторам и провайдерам работать с устройствами различных производителей и с различными технологиями и предлагать новые эффективные услуги. Для потребителей конвергенция устройств означает комбинацию персональных компьютеров, оконечных терминалов и телевизионных приемников в едином устройстве, доступном широкому кругу пользователей. 3. Конвергенция сетейозначает сближение или объединение различных сетевых технологий и систем, обеспечивающую возможность конвергенции услуг

31. Конвергенция терминалов • Ноутбуки EMA с функциями терминалов GSM) • Ноутбуки и карманные персональные компьютеры (КПК) с интерфейсами Wi-Fi и GSM/GPRS • Мобильные телефоны с поддержкой Java • Смартофоны • Wi-Fi-телефоны и SIP-телефоны

32. Конвергенциясетей От сетей различных видов к мультисервисным сетям Объединение речи и данных, фиксированной и мобильной связи (сетей и услуг), сетей ОП и корпоративных сетей в мультисервисные сети Эти сети используют единую технологию для передачи голосовой информации, данных и мультимедийных услуг. Мультимедиа – интеграция нескольких информационных типов сообщений, таких как текст, изображения, графика, анимация и многое другое.

33. Глобализация Глобализация электросвязи – создание Всемирной сети связи, охватывающей все страны. Доступ – из любой точки Земного шара. Всемирная сеть состоит из национальных и транснациональных сетей, объединяемых между собой с помощью специальных шлюзов и стандартизованных интерфейсов

34. Переход к сетям NGN “NGN — это прежде всего сети с коммутацией пакетов,в которых функции коммутации отделены от функции предоставления услуг, они позволяют предоставлять широкий перечень услуг и добавлять новые по мере их разработки. Также сеть NGN обеспечивает широкополосный доступ и поддерживает механизмы качества обслуживания QoS” Определение МСЭ (2004г.)

35. Транспортная мультисервисная сеть ТФ ПД ТВ ТЛГ Первичная сеть Смена парадигмы в телекоммуникациях NGN услуги пользователи

36. Стратегия перехода к NGN Система управления Управление Серверы приложений Приложения Softswitches Контроль СетьКП Ядро Медиа Шлюз Моб. Сеть ТфОП ШП Сеть UTRAN Доступ АТС DSL WLL КК Моб. пользователи Бизнес-пользователи Кв. пользователи Удаленныйофис/SOHO

37. Транспортная сеть NGN Три слоя транспортной сети: слой среды передачи, слой передачи и слой коммутации (маршрутизации) Основная технология слоя среды передачи – волоконно-оптические кабели Основная технология слоя передачи – оптические технологии передачи Основная технология слоя коммутации – коммутация пакетов

38. Семейство продуктов для NGN SOFTSWITCH Контроллер ПРИВРАТНИК SS7 H.323 MGCP MGCP АDSL POTS ISDN PRI V5.x (VoIP) Мультисервисный доступ Шлюз

39. Эволюция системы TDM к системе с коммутацией пакетов ТфОП PRI К-р POTS/ ISDN Сигнальный шлюз и сервер обработки вызовов и услуг ADSL Эволюция СУС МСД ADSL POTS ISDN PRI V5.x, Сеть IP / ATM Шлюз

40. Переход к NGN Проблемы передачи речевой информации в сетях NGN: 1. Обеспечение качества обслуживания вызовов, т.е. поддержание качества услуг (Quality of Service, QoS)Нормированию качества обслуживания в IP-сетях посвящена рекомендация МСЭ Y.1541 «Network Performance objectives for IP-based services” 2. Обеспечение надежности сети

41. Проблема поддержания QoS в NGN Требования к качеству передачи речевой информации Задержка< 250 мс (реакция человека),более 400 мс - неприемлемо Джиттер (разность во времени прохождения последовательных пакетов ) < 50 мс Потери пакетов < 2% Методы обеспечения качества QoS • многопротокольная коммутация по меткам MPLS (MultiprotocolLabel Switching) • протокол резервирования ресурсовRSVP (Resource Reservation Protocol) • дифференциальное обслуживание разнотипного трафикаDiffServ (Differentiated Services) • протокол SIP (Session Initiation Protocol)

42. Проблема поддержания надежности NGN Надежность в ТфОП уже многие годы равна 99,999 (“пять девяток”) Почему это важно? 99% - простой 3,7 дней в год 99.9% - простой 9 часовв год 99.99% - простой 53 мин. в год 99.999% - простой 5,5 мин. в год 99,9999% - простой 30 сек. в год Традиционное оборудование данных для IP пока не обеспечивает надежность “пять девяток” По сообщениям печати надежность современной компьютерной сети оценивается 98,5%

43. Основные причины низкой надежности сетей Источник: University of Michigan

44. Экономические зависимости • Корреляционная зависимость между душевым ВВП страны и телефонной плотностью (диаграмма Джиппа) • Корреляционная зависимость между объемом произведенной информации и ВВП страны Зависимость носит слабо нелинейный характер • Принцип 20/80 20% пользователей приносит 80% доходов, 20% потребителей создают 80% нагрузки, для 80% потребителей достаточно 20% из набора возможных услуг • Цифровое неравенство и диспропорции развития, связанные с неравенством распределения доходов общества (кривая Лоренца)

45. ХарактеризменениягрупппотребителейуслугэлектросвязиХарактеризменениягрупппотребителейуслугэлектросвязи 1800 Мобильные абоненты Общее число пользователей в мире, млн 1600 1400 1200 Мобильный доступ в Интернет 1000 Фиксированные абоненты 800 Фиксированный доступ в Интернет 600 400 200 Год 0 1995 2000 2005 2010

46. Изменения характератрафика 1.Рост трафика традиционной телефонии осуществляется по линейному закону 2. Рост трафика данных – по экспоненте (темп прироста не менее 50% в год 3. Трафик данных в ряде стран уже превышает трафик телефонии 4. Суммарный трафик в перс- пективе будет определяться трафиком данных Данные Традиционная телефония 2000 2001 2002 2003 2004 2005

47. Современные требования к услугам электросвязи • Недискриминационность – возможность равного доступа к услугам • Отсутствие монополизма - возможность выбора оператора сети • Универсальность оператора - возможность получения от одного оператора сети всего набора услуг • Мобильность – возможность доступа в сеть в ее различных точках • Подвижность– возможность сохранять связь независимо от скорости перемещения • Управляемость – возможность пользователя создавать для себя набор услуг из предлагаемого перечня • Дифференцированный уровень качества- возможность получения потоков трафика с заданной скоростью и критериями качества

48. Концепция«универсального обслуживания»– принятие на себя государством обязательств по обеспечению определенного набора услуг электросвязи, предоставляемого любому абоненту непосредственно в месте его проживания (домохозяйстве) по доступным тарифам. Концепция «универсального доступа»- инструмент государственной политики развивающихся стран по предоставлению определенного набора услуг электросвязи в общественно значимых местах по доступным тарифам. Концепция «универсального обслуживания»

49. Мэр Сан-Франциско Гэвин Ньюсом (Gavin Newsom): октябрь 2004г. «Мы не остановимся до тех пор, пока каждый житель Сан-Франциско не получит бесплатный сервис беспроводного доступа во всемирную Сеть. Эта технология соединит горожан с инфраструктурой новой экономики. Ни один житель Сан-Франциско не останется без компьютера и широкополосной связи» Концепция «универсального обслуживания»

50. Характеристики потоков трафика Работа в Интернет Видео по запросу Цифровое телевидение Видео конференция Телефония 4-16 Кбит/с 16Кбит/с 64 Кбит/с 128-512 Кбит/с 3-8 Мбит/с 128Кбит/с-2 Мбит/с 3-8 Мбит/с Телекоммуникационная сеть