Базовые технологические тренды
Оглавление
Введение
Глобальное информационное общество, к которому движется человечество, создается под влиянием совместного действия различных процессов – политических, правовых, экономических и технологических. Эволюция телекоммуникационных, компьютерных и информационных технологий, формирование новых принципов регулирования и возникновение новых экономических условий, определяемых процессами глобализации, ведут к глубоким изменениям в процессах создания, доставки и обработки информации.
Существовавшие по отдельности в течение многих лет телекоммуникационные и информационные технологии начинают постепенно объединяться в единый мир инфокоммуникаций, в основе формирования которого лежат процессы конвергенции сетей телекоммуникаций, вычислительной техники и различных информационных средств. Развитие сетей, базирующихся на технологии IP, взрывной рост сетей мобильной связи, широкое распространение мультимедийных компьютерных технологий, с одной стороны, и желание пользователей получить доступ к большому набору услуг, не зависящих от типа сети, становятся основными движущими силами, определяющими прогресс инфокоммуникаций.
Актуальность исследования
базовых технологических
Цель исследования заключается в выявлении тенденций развития инфокоммуникаций.
Для достижения цели исследования в работе были поставлены и решены следующие задачи:
- уточнить факторы, определяющих процессы эволюции и конвергенции в телекоммуникациях;
- изучить базовые технологические тренды в телекоммуникациях.
Основные эволюционные процессы, характерные сегодня для индустрии телекоммуникаций, и ключевые факторы, влияющие на природу этих процессов, рассмотрены в работах Кох Р., Яновского Г.Г., Соколова Н.А. , Семенов Ю.А. , Юнг В. Пособия этих авторов позволяют решить поставленные задачи.
1. Ключевые факторы, определяющих
процессы эволюции и конвергенции
в телекоммуникациях
Причины глубоких изменений, особенно характерных для мирового инфокоммуникационного сектора в последние тридцать лет, определяются рядом ключевых факторов, в первую очередь, изменением принципов регулирования в инфокоммуникациях и технологическим прогрессом.
Формирование новой регулирующей и законодательной среды определяется развитием в телекоммуникациях таких процессов, как либерализация и приватизация. Ключевым фактором, оказавшим огромное влияние на мировые телекоммуникации, является либерализация, сущность которой состоит в ослаблении или полной отмене государственного контроля над различными видами экономической деятельности и экономическими параметрами. Либерализация и приватизация в телекоммуникационном секторе в 90-х г.г., определяющие переход от монопольной структуры рынка к конкурентной среде, привели к тектоническим сдвигам в индустрии электросвязи.
Одним из наиболее важных
явлений, определивших возможность
глобального распространения
Это соглашение определяет
переход к широкой
Результатом действия соглашения ВТО являются изменения на мировых телекоммуникационных рынках. Телекоммуникационная карта Европы, где большинство рынков было открыто для конкуренции в начале 1998 г., уже подверглась существенным изменениям и эти изменения происходят постоянно. В начале 90-х г.г. прошлого столетия большинство телекоммуникационных компаний в мире находилось под управлением государства. Сегодня практически во всех странах мира начался процесс либерализации и телекоммуникационные рынки открыты для конкуренции и иностранных инвестиций. Благодаря этому процессу, национальные Администрации связи могут привлекать иностранных партнеров для развития телекоммуникационной инфраструктуры, для обеспечения доступа к услугам связи всего населения страны. Эти процессы обеспечивают существенный выигрыш всем участникам телекоммуникационного сценария - правительствам, операторам, производителям оборудования и, что наиболее важно, пользователям.
Другой ключевой фактор – приватизация телекоммуникационного сектора. В течение многих лет, начиная с первых сетей связи и на протяжении более ста лет, услуги связи почти во всех странах мира традиционно предоставлялись монопольными операторами, которые, как правило, принадлежали государству. Эта ситуация сохранялась до начала 90-х гг. 20-го века. Сегодня ситуация коренным образом изменилась. Практически во всех странах мира начался процесс приватизации и бывшие государственные телекоммуникационные операторские компании постепенно переходят в руки частных инвесторов.
Либерализация характеризуется полным или частичным открытием рынка и, как следствие, предоставлением доступа на рынок конкурентам. В то же время существующие компании остаются в собственности правительства, но попадают в конкурентную среду.
Когда либерализация и приватизация осуществляются одновременно, тогда создаются условия как для повышения эффективности существующих телекоммуникационных компаний, так и для создания конкуренции. В результате реформы участники рынка – существующие компании и новые игроки, получают возможность формировать набор предоставляемых услуг, а также определять цены на эти услуги.
Либерализация и приватизация рынка связи являются следствием ряда процессов в технике, экономике, социальной жизни мирового сообщества. Определение движущих сил, ведущих к широкому распространению либерализации, является достаточно сложной задачей. Однако без сомнений в качестве одного из ключевых факторов здесь следует рассматривать технологический прогресс.
И либерализация, и приватизация в электросвязи тесно связаны с технологическим прогрессом. Оба этих процесса поддерживаются новыми связными технологиями, в первую очередь, такими, как Интернет и мобильная связь, коренным образом меняющими стандартные формы работы и отдыха людей.
Растущая производительность микропроцессоров, прогресс в области волоконно-оптических систем связи, появление мощных цифровых сигнальных процессоров, создание высокоэффективных методов компрессии и транспортировки информации – все эти процессы определяют технологические инновации, ведущие к ускорению развития сетевых технологий, к появлению сетей с очень высокими пропускными способностями, к увеличению числа и к снижению стоимости услуг связи.
2. Базовые технологические тренды
в телекоммуникациях
В число основных (глобальных) тенденций, которые сегодня можно рассматривать как ключевые факторы, определяющие формы и содержание телекоммуникаций в будущем, входят:
- всепроникающая цифровизация;
- рост сетей мобильной связи;
- рост Интернет и связанный с этим процесс перехода от сетей с коммутацией каналов к сетям с коммутацией пакетов, не ориентированным на соединения;
- конвергенция сетей, процессов и услуг.
Основные изменения и сдвиги в телекоммуникациях иллюстрируются на рис. 1.
Рис. 1. Основные тренды в современных телекоммуникациях
2.1. Цифровизация
Одним из наиболее мощных факторов прогресса в телекоммуникациях является цифровизация информации, средств ее обработки и доставки. Начавшийся в 60-е гг. переход от аналоговой формы представления информации всех типов к цифровому формату делает более легко реализуемыми процессы обработки, накопления и транспортировки информации.
Возможность передачи различных
сигналов в едином цифровом виде предопределяет
универсальность цифрового
Основным преимуществом цифровых методов передачи информации считается отсутствие накопления ошибок при переприемах и хранении информации, повышение качества передачи информации, удобство обработки сигнала стандартными цифровыми процессорами (варианты обработки определяются программным обеспечением).
Цифровые системы передачи позволяют использовать интегральные микросхемы цифровой логики, благодаря чему увеличивается их надежность, уменьшаются габаритные размеры аппаратуры, стоимость ее и эксплуатационные расходы. Цифровые методы передачи позволяют применять и цифровые методы коммутации сообщений, что способствует созданию интегральной цифровой сети связи. Указанная сеть связи позволяет ответвлять и передавать транзитом цифровые потоки без применения устройств аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей, а следовательно, без искажений, характерных для транзита с переприемом аналоговых сигналов.
Традиционно сети проектировались и строились для определенных типов трафика, таких, как речь, данные, текст или видео. Цифровые сети могут рассматриваться как сети общего назначения, обеспечивающие транспортировку любого типа трафика. Теоретически цифровые сети могут переносить все виды информации, разрушая, таким образом, устойчивые традиции, когда для передачи речи создавались телефонные сети, а видеотрафик распределялся в традиционных сетях ТВ или в сетях кабельного телевидения (КАТВ).
Сети связи в настоящее время или в недалеком будущем, становятся полностью цифровыми и характеризуются широким применением вычислительных средств. Например, в России созданы программы по цифровизации радио- и телевещания. По промежуточным итогам 1 полугодия 2012 года завершено строительство 1344 пунктов вещания и 40 центров формирования мультиплексов. На сегодняшний день охват цифровым эфирным телевещанием составляет более 54 млн человек в 45 субъектах РФ. На рис. 2 представлен план цифровизации сети телевещания России.
Рис. 2. План цифровизации сети телевещания России.
Всепроникающий компьютинг означает, что микропроцессоры будут использоваться повсюду, оказывая определяющее влияние на характеристики систем. Сети начинают использоваться не только для транспортировки информации, но и для управления приложениями. Этот процесс ведет к конвергенции между электросвязью и другими тесно связанными отраслями, работающими с содержанием, такими, как издательская деятельность, обучение, развлечения и т. д.
2.2. Мобильная связь
Без сомнения, мобильная связь сегодня является одной из наиболее мощных движущих сил в индустрии телекоммуникаций. Доходы от мобильной связи превосходят доходы от международной связи в стационарных телефонных сетях и прогнозы развития систем мобильной связи предсказывают высокие темпы их развития. В развитых и некоторых развивающихся странах емкость сетей сотовой связи уже превысила аналогичный показатель для стационарных сетей и плотность мобильной телефонной связи (число мобильных телефонов на 100 жителей) превышает 100%.
Мобильная связь рассматривается сегодня как важная движущая сила в развивающихся регионах мира, где она может составить существенную альтернативу стационарным телефонным сетям. Высокие темпы развития сотовых сетей отмечены в России, где в 2007 г. мобильная телефонная плотность достигла 126%.
Мобильная революция есть нечто большее, чем только мобильный телефон. Широкое применение мобильных систем и мобильных служб, в первую очередь для передачи данных, ведет к развитию таких новых форм деятельности, как телекомпьютинг или работа с удаленными приложениями с помощью средств связи в офисе, дома, во время поездок и т.д. Концепция мобильности будет играть ключевую роль в стирании границ между домом и офисом, между работой в сети своего «домашнего» оператора и «чужой» сети.
Постоянно растущая мобильность пользователей поддержана мобильными системами третьего поколения. Системы подвижной связи третьего поколения будут функционировать на всех континентах, предоставляя пользователям доступ к большому числу услуг, включая и широкополосные.
Главная тенденция — это, безусловно, стремительный рост трафика. Он опережает все другие важные для операторов сотовой связи показатели, включая повышение спектральной эффективности радиотехнологий, расширение доступного частотного диапазона и, самое главное, увеличение доходов. Иногда даже высказывается опасение, что рост трафика способен похоронить бизнес операторов связи, поскольку при требуемом для поддержания такого роста объеме инвестиций практически невозможно получать прибыль. Однако, по мнению Дмитрия Тимерханова, руководителя группы стратегического анализа по странам СНГ, Северной и Восточной Европы компании Alcatel-Lucent, весомых оснований для столь категоричного вывода пока нет. Он приводит результаты 10-летнего мониторинга такого показателя, как отношение капитальных затрат к выручке: для ведущих западноевропейских операторов последние семь лет он стабильно находится на уровне 0,12–0,15, для операторов СНГ за тот же период он опустился с 0,5 до 0,2 и стал еще дальше от критического порога.
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
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
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
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.

- Базовые топологии сети
- Базовые факторы развития и экономического роста
- Базовые формулировки карты психологического изучения личности осужденного и учета индивидуальной работы с ними
- Базовые характеристики Чеченской Республики
- Базовые ценности россиян в европейском контексте
- Базовые элементы техники волейбола
- Базовый этап технологического расчета трубчатой печи
- Базовые теории воспитания и развития личности
- Базовые теории зарубежного предпринимательства
- Базовые теории личности
- Базовые технологии и методы коммуникаций в CMM
- Базовые технологии локальных сетей
- Базовые технологии преобразования информации
- Базовые технологии формирования лидерства