Konwergencja sieci teleinformatycznych

Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Strukturalne i technologiczne zmiany zachodzące w telekomunikacji przekreślają obowiązujący do tej pory podział na usługi głosowe i transmisji danych, a także rozróżnianie sieci publicznych od prywatnych sieci korporacyjnych. Zmienia się środowisko telekomunikacyjne, kojarzone do tej pory z analogową centralą telefoniczną i najstarszą usługą połączeniową POTS (Plain Old Telephone Services). Przeobrażanie cyfrowych sieci telefonicznych, będących do tej pory nerwem „czystej” telekomunikacji, w systemy szerokopasmowe z abonenckim dostępem szerokopasmowym BBL (Broadband Loop), w sieci pakietowe oparte na technologii ATM (Asynchronous Transfer Mode), sieci optyczne WDM bądź sieci z protokołami IP (Internet Protocol), staje się faktem. W wersjach przyszłościowych nie będą nawet widoczne różnice między usługami zrealizowanymi w sieci stacjonarnej i ruchowej.

Coraz częściej rdzeniem sieci są szerokopasmowe węzły komunikacyjne o olbrzymich możliwościach przełączania informacji cyfrowej, połączone torami światłowodowymi o terabitowych przepływnościach. Dzięki temu sieć telekomunikacyjna stopniowo przekształca się w platformę transportową dla teleinformatyki – z nowymi usługami, dotychczas nie świadczonymi w telekomunikacji. Usługi te stanowiły dotąd istotę wyłącznie sieci komputerowych i były dostępne głównie abonentom stacjonarnym. Motorem tych zmian stał się biznes, a więc konieczność natychmiastowych przekazów olbrzymich ilości danych, łącznie z przekazami multimedialnymi (tekst, dźwięk i obraz), z dowolnego punktu na kuli ziemskiej. W skrócie: wszystko, szybko i z każdego miejsca.

Postępująca konwergencja (czyli zbieżność) sektora telekomunikacyjnego, zdominowanego przez przekazy światłowodowe i cyfrowe systemy komutacji, z informatyką – do tej pory opanowaną przez komputery i sieci komputerowe (umożliwiające gromadzenie, przetwarzanie i dystrybucję informacji) – oraz mediami audiowizualnymi (przekazy radiowe, telewizyjne i filmowe) z pewnością nie jest przypadkowa. Nakładanie się tych trzech dotąd niespójnych obszarów dokonuje się stopniowo i na wielu płaszczyznach, tworząc od kilku lat nową dziedzinę teleinformatyki.

Spis treści 1 Procesy konwergentne 2 Definicje konwergencji 3 Cechy konwergencji 4 Architektura sieci konwergentnych 5 Nowe usługi sieciowe 6 Etapy rozwoju konwergencji

Procesy konwergentne

Zjawisko konwergencji łączy trzy główne cechy współczesnej telekomunikacji: integrację technologii – stanowiącą podstawę procesów konwergencji, konwergencję sieci różnego typu – przez które do tej pory świadczone są zbliżone usługi (telekomunikacyjne, komputerowe, bezprzewodowe) oraz konwergencję usług wąsko- i szerokopasmowych (głosowych, obrazowych, mobilnych i stacjonarnych) – oferowanych przez sieci globalne. Wiele znaczeń związanych z konwergencją prowadzi do odmiennych strategii przyjmowanych przez koncerny telekomunikacyjne, dotyczących tworzenia nowej infrastruktury sieci globalnych. Te globalne struktury są oparte w większości na protokołach internetowych IP i tworzonych za pomocą sieci z przekazem pakietowym FR (Frame Relay) lub ATM.

U podłoża procesów konwergencji leży integracja technologii cyfrowego przetwarzania i przekazu informacji, dająca uniwersalne narzędzie do obróbki sygnałów, niezbędne we wszystkich znanych mediach elektronicznych: telekomunikacji, przekazach rozsiewczych radiowo-telewizyjnych (kablowych CATV, bezprzewodowych naziemnych i satelitarnych) oraz w informatycznych zastosowaniach sieciowych – obejmujących konkretne aplikacje i usługi komputerowe wraz z dostępem do zbiorów danych lokowanych w rozproszonych bazach. Strukturalne zmiany sieci telekomunikacyjnej, zachodzące od kilku lat, prowadzą do konwergencji sieci. Objawia się ona łączeniem się i przenikaniem, ze stopniowym zanikiem różnic w jakości świadczonych usług, między sieciami pochodzenia komputerowego (transmisja danych) i sieciami publicznymi o rodowodzie telekomunikacyjnym (przekaz głosu). Już teraz żadna z tych sieci nie może efektywnie funkcjonować jako struktura samodzielna, a w niedalekiej przyszłości tendencja ta doprowadzi do jednolitej oferty usług teleinformatycznych (chociaż będą oparte na heterogenicznych elementach infrastruktury technicznej). Pod pojęciem konwergencji usług rozumie się świadczenie podobnych (lub wręcz identycznych) elektronicznych usług abonenckich za pomocą odmiennych środków telekomunikacyjnych, przynależnych do różnych sieci i technologii. Typowym przykładem jest usługa głosowa świadczona przez operatorów telekomunikacyjnych w sieci telewizji kablowej (CATV) czy przez pajęczynę Internetu (VoIP). Innym przykładem konwergencji są usługi medyczne (telemedycyna), porady edukacyjne (teleedukacja), prawne (teledoradztwo) bądź coraz bardziej powszechne w interesach (e-biznes) usługi bankowe czy handlowe (e-commerce), świadczone zdalnie w ramach usług cyfrowych przez Internet zarówno w sieciach stacjonarnych, jak i bezprzewodowych.

Obowiązujący do tej pory podział na usługi głosowe, obrazowe czy transmisji danych, także dalsze rozróżnianie sieci publicznych od łączności w prywatnych sieciach korporacyjnych, a w szczególności funkcjonujący do tej pory podział na sieci telekomunikacyjne i komputerowe ma coraz mniejsze znaczenie. Przyczynia się do tego ogromna popularność Internetu oraz intranetów firmowych (z protokołami IP w sieciach LAN) i ekstranetów lokalnych (z dostępem do rozproszonych zdalnych zasobów IP), stopniowo zacierających się między lokalnym przetwarzaniem informacji za pomocą komputerów a przekazem informacji oferowanym w sieciach telekomunikacyjnych. Internet, stanowiący wstępną fazę rozwoju docelowej sieci konwergentnej, staje się powszechnym i podstawowym źródłem informacji na świecie. Chociaż nadal brak dokładnej definicji zjawiska konwergencji, co więcej, jest ona inaczej rozumiana przez środowiska techniczne i handlowe (hojnie szafujące tym terminem przy sprzedaży nowych produktów) oddziaływanie tego zjawiska jest coraz bardziej widoczne. Konwergencja usług, infrastruktury i sieci telekomunikacyjnych pokazuje zbieżność funkcji oferowanych w sieciach telekomunikacyjnych o różnych rodowodach, wśród których dominowały do tej pory prywatne sieci pochodzenia komputerowego (dane), publiczne sieci telefoniczne (głos) oraz telewizyjne sieci komercyjne (obraz). Praktyka potwierdza, że coraz bardziej zanikają różnice pomiędzy tymi sieciami zarówno w zakresie usług, ich mobilności, jak też infrastruktury technicznej.

Definicje konwergencji

Zjawisko konwergencji, definiowane pierwotnie jako zbieżność (przenikanie się) pewnych trendów rozwojowych, w dziedzinie teleinformatyki jest postrzegane jako łączenie się funkcji i technologii sieci komunikacyjnych o różnych rodowodach. Przyjmuje się jednak, że proces konwergencji ma węższy zakres, obejmujący środowisko i technologie związane z przyszłym działaniem globalnej sieci Internet2, o podwyższonej szybkości transmisji. Jedna z definicji określa konwergencję jako zespolenie wszystkich funkcji kanałów do transmisji głosu, obrazu, danych oraz aplikacji w jedną, szerokopasmową strukturę opartą na protokole internetowym IP (Internet Protocol). W tym ujęciu sieć ta ma też stanowić narzędzie współczesnego modelu ekonomicznego, dostarczające informacji do prowadzenia biznesu czy efektywnego działania przedsiębiorstwa.

W innym znaczeniu zjawisko konwergencji obejmuje kojarzenie wielu niespójnych dotąd dziedzin, takich jak: przekaz informacji głosowych, obrazu i danych, integracja przekazów głosowych przez sieci o charakterze pakietowym VoDATA (VoFR, VoATM, VoIP, VoDSL), współistnienie komutacji linii z przełączaniem pakietów, współdziałanie telefonu z komputerem (CTI, Call Center, Contact Center), integracja sieci lokalnych (LAN) z rozległymi (WAN), wzajemna migracja central PABX i ruterów w sieciach inteligentnych IN, współdziałanie sieci ruchomych i stałych, oferta jednolitych usług przez sieci komórkowe i stacjonarne (standard WAP) czy łączenie się rynków telekomunikacyjnych z sieciowymi.

Wśród rozpowszechnionych definicji konwergencji w teleinformatyce dużą popularność zdobyła tylko jedna z nich, mówiąca o jednoczesnej transmisji głosu i danych w czasie rzeczywistym przez pojedynczą, choć niekoniecznie jednorodną, sieć telekomunikacyjną. W bardziej ogólnym określeniu jest to sieć do przekazów multimedialnych, transmitująca jednocześnie głos dane i obraz ruchomy, działająca w czasie rzeczywistym i akceptująca abonentów zarówno stacjonarnych, jak i ruchomych. Tradycyjne środki przekazu informacji (danych, komunikatów, zdjęć, filmów czy usług TV), takie jak: media, telekomunikacja i sieci komputerowe, były do niedawna traktowane rozdzielnie. Każda z tych aplikacji używała własnej wydzielonej sieci, a jej dotychczasowy rozwój przebiegał niezależnie. Ponadto poszczególne rodzaje sieci podlegały innym regulacjom prawnym, a niezbędna wymiana informacji – ze względu na brak uzgodnień technologii – zaczęła napotykać na trudności techniczne. Problem ten zwielokrotnił się wraz z rozszerzaniem zasięgu działania poszczególnych sieci (nie mówiąc o próbach objęcia działaniem całego globu). Najbardziej znanym przykładem konwergencji są sieci z protokołem IP, którymi mogą być zarówno intranet, ekstranet jak też sieć globalna Internet. Pomimo niewielkich z pozoru różnic między nimi ich kluczową cechą, odróżniającą je od siebie, pozostaje poziom jakości świadczonych przez nie usług, związanych z dostępnością pasma – atrybutu szczególnie istotnego przede wszystkim w Internecie.

Cechy konwergencji

Cechy i funkcje konwergencji są postrzegane w zależności od infrastruktury teleinformatycznej środowiska, do którego się ona odnosi.

W środowisku komputerowym, wywodzącym się z prywatnych bądź lokalnych sieci komputerowych, zbieżność usług telekomunikacyjnych zaczyna być widoczna w konkretnych rozwiązaniach technologicznych jako:

• zastępowanie usług świadczonych dotychczas przez centralki abonenckie PABX (Private Automated Branch Exchange) serwerami komunikacyjnymi telefonii komputerowej CTI (Computer Telephony Integration), zainstalowanymi w sieciach LAN;
• stosowanie przenośnych komunikatorów PDA (Personal Digital Assistants) o dużej mocy obliczeniowej i efektywnej komunikacji, zdolnych do prowadzenia komunikacji głosowej;
• instalacja bądź wdrażanie interfejsów technicznych i programowych API (Applications Programming Interface) wyższego poziomu, ułatwiających komunikację między system operacyjnym a różnymi aplikacjami programowymi.

W środowisku telekomunikacyjnym, opartym głównie na tradycyjnych sieciach publicznych (telefonicznych, obrazu i danych), zjawisko konwergencji zaczyna dopiero ukazywać się jako wzajemne przenikanie się funkcji do tej pory dostępnych w „klasycznym” środowisku telekomunikacyjnym, do którego przykładowo już można zaliczyć:

• przesyłanie głosu i danych przez Internet w coraz powszechniejszej usłudze głosowej VoIP (Voice over IP) i faksowej (wiadomości i dane), pomniejszając w ten sposób koszt połączeń długodystansowych. Dla przedsiębiorstw korzystających z intranetu taki przekaz stanowi też tani sposób transportu sieciowego dla różnorodnych informacji medialnych;
• instalowanie internetowych centrów obsługi (IDC – Internet Data Center), stanowiących wielodostępne ośrodki obliczeniowe z przetwarzaniem i archiwizowaniem danych. Są one dostępne zdalnie, za pośrednictwem różnorodnych mediów komunikacyjnych: telefonu cyfrowego, telefaksu, poczty elektronicznej lub szybkich łączy pakietowych w transmisjach medialnych;
• wprowadzanie szerokopasmowego dostępu abonenckiego ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) do telekomunikacyjnej sieci transportowej, rozszerzającego przepływność przekazów głosu, obrazu i danych na poziomie użytkownika znajdującego się na najniższym stopniu hierarchii sieciowej.

Architektura sieci konwergentnych

. Dotychczasowa infrastruktura telekomunikacyjna, przeznaczona do prowadzenia rozmów, składała się przede wszystkim z sieci komutowanych z centralami telefonicznymi (systemy głosowej komutacji cyfrowej, działające prawie wyłącznie z komutacją kanałów) i łączy międzycentralowych o wysokiej przepływności, od 155 Mb/s w górę. W takiej infrastrukturze transmisja danych, rozwijana przez wydzielone łącza dzierżawione lub kompletne rozwiązania sieci pakietowych (w tym komunikacja z Internetem), przebiegała niezależnie od sieci telefonii głosowej, za pomocą komutacji pakietowej o znacznie większych szybkościach przekazu (od 2,5 Gb/s). Jeszcze niedawno wydzielone sieci do transmisji danych ograniczały się do obszarów znajdujących się wewnątrz przedsiębiorstw, instytucji czy urzędów. Rosnące zapotrzebowanie na dostęp do Internetu i masowe użytkowanie tego medium spowodowały konieczność innego podejścia do przekazów telekomunikacyjnych, nie tylko długodystansowych. Ewolucyjne scalanie sieci w jedną strukturę telekomunikacyjną, czego pierwszym dowodem jest coraz częściej spotykana oferta przesyłania głosu z danymi przez jedno medium transportowe, łączy w sobie zalety obu rodzajów sieci.

W rozwiniętych krajach trafik pakietowy od lat przewyższa ruch związany z tradycyjną komunikacją telefoniczną, a struktura transmisji w głównych magistralach światłowodowych zdecydowanie zmienia się na korzyść przekazów pakietowych. W transatlantyckich kablach podmorskich – które z powodu wysokich kosztów instalacyjnych muszą zapewniać wysoką efektywność przekazów – inny sposób transmisji niż pakietowy jest nie do zaakceptowania. Według przewidywań największych operatorów w 2003 r. trafik pakietowy przewyższy ruch generowany przez tradycyjną telefonię nawet ponad 25-krotnie. Podobnie dzieje się z trafikiem internetowym IP, narastającym wykładniczo w ciągu ostatnich kilku lat, dla którego podstawą są również transmisje pakietowe. Znacznie gorzej pod tym względem wypadają sieci dostępowe, działające zwykle na przewodach miedzianych („ostatni kilometr”), więc na nich skupiają się teraz producenci i dostawcy.

Trzy etapy wdrażania konwergencji
Etapy rozwoju	Pierwszy	Drugi	Pełna konwergencja
Sieci	Jeszcze oddzielne sieci stacjonarne i ruchome, ale wzrost ich możliwości. Rozwój telefonii bezszumowej (cordless) oraz telefonii internetowej	W pełni zintegrowane rozszerzenia stanowią podstawę tworzenia sieci lokalnych i kampusowych. Telefony komórkowe klasy Dual Band i Dual mode.	Powiększenie szerokości pasma do bezkonfliktowych przekazów danych, wideo i multimediów.
USługi	Pierwsze zintegrowane usługi w sieciach prywatnych. Oddzielne skrzynki pocztowe i głosowe. Próby łączenia taryfikacji w sieciach stałych i ruchomych.	Jednolity plan numeracji i taryfikacji w sieciach stałych (komutacja, VM, Callback, inne). Personalizacja usług (przyporządkowanie do numeru, a nie do miejsca). Rozwój usług intranetowych (nauka, wideo). Elastyczna taryfikacja.	Uniwersalne elektorniczne skrzynki pocztowe. Wzrost funkcjonalności usług wideokonferencyjnych. Rozszerzenie oferty usług interaktywnych IVPN. Pierwsze aplikacje obrazowew sieciach ruchomych.
Podstawowe cechy	oferta usług dodatkowych integracja usług między sieciami tworzenie platform SR próby łączenia taryfikacji integracja komutowanych baz danych tworzenie wspólnych zespołów dla sieci ruchomych i stałych	dostęp VPN przez sieci ruchome dostęp do rejestrów HLR w sieciach ruchomych i stałych nadzorowanie taryf w sieciach ruchomych (od strony sieci stałych LAN) indywidualne rozwiązania fabryczne elastyczne systemy bilingowe rozpoznawanie głosu nadążanie oferty usług za zapotrzebowaniem abonentów	szerokopasmowe usługi w sieciach ruchomych i stałych wysoka jakość przekazów zdolność tworzenia sieci partnerskich między różnymi dostawcami (sieci i usług)
Źródło: Cable & Wireless

Nowe usługi sieciowe

Wzajemne przenikanie się trzech segmentów teleinformatyki (multimedia, telekomunikacja i komputery) spowo­dowało wzrost zainteresowania produktami znajdującymi się na ich pograniczu, a także platformami zarządzania łączącymi poszczególne sektory. Tak pojęta integracja sieci umożliwiła ofertę konwergentnych usług telekomunikacyjnych typu e-biznes, wśród których znajdują się:

• zdalne usługi bankowe (home banking) i handlowe (e-commerce), łącznie z dokonywaniem zakupów w domu (home shopping) przez Internet;
• przekaz komunikatów SMS i danych (e-mail, transmisja danych oraz dostęp webowy) przez sieci telefonii ruchowej z wykorzystaniem sieci stacjonarnych;
• interaktywne usługi on line w połączeniu z aplikacjami Web-TV, dostarczanymi drogą satelitarną, a także przez modemy kablowe;
• poczta elektroniczna (e-mail) i tradycyjny dostęp do stron WWW przez dekodery cyfrowe telewizji kablowej (CATV) oraz za pomocą telefonów bezprzewodowych (komórkowych, stacjonarnych i o kilku trybach pracy) o wielu trybach pracy;
• korzystanie z Internetu w komunikacji głosowej VoIP w czasie rzeczywistym.

Od lat globalną platformą do rozwoju takich usług jest Internet. Fenomen konwergencji jest jednak zjawiskiem relatywnie nowym i nadal istnieje wiele poglądów, jaki zasięg i wpływ winien on wywierać na działalność ekonomiczną człowieka. W tym znaczeniu konwergencja nie jest procesem czysto technicznym, ale raczej debatą o wpływie współczesnej i przyszłych technologii przekazu na powstanie społeczeństwa informacyjnego.

Etapy rozwoju konwergencji

Szeroko pojęty proces konwergencji nie przebiega rewolucyjnie, lecz dokonuje się etapami, na które w zasadzie nie zwraca się początkowo większej uwagi. Integrowania głosu z danymi dokonywano już w latach 80., ale nikt nie nazywał wtedy tej operacji elementem konwergencji. Idea komunikacji głosowej za pomocą komputerów klasy PC znana była też wiele lat temu, lecz dopiero od niedawna (za sprawą szybkich procesorów DSP) przekaz taki nabrał właściwego wymiaru w realizacji technicznej. Podobnie jednoczesny transport pakietowy głosu, danych i multimediów, używany już od pierwszej instalacji systemu transportowego SONET/SDH i także mający wszystkie cechy konwergencji, nigdy wcześniej nie był tak definiowany. Chociaż do tej pory nie zdecydowano się, która z technologii szybkiego transportu (ATM czy IP) zwycięży w przyszłości przy tworzeniu sieci w pełni konwergentnej, już teraz wiadomo, że dominującym protokołem użytkowników końcowych staje się IP, działający zarówno na platformach SDH i ATM, jak i w sieciach IP.

Proces tworzenia sieci konwergentnej można podzielić na trzy etapy, stopniowo rozszerzające infrastrukturę i usługi w sieci. Praktycznie niektóre procesy konwergencji odbiegają od nakreślonego wcześniej schematu, a kolejność i zakres wdrażania poszczególnych etapów (projekt, eksperyment bądź rzeczywista usługa) nie mają wyraźnie zakreślonych granic. Można przyjąć, że zakończył się już pierwszy etap praktycznego wdrażania sieci konwergentnych, zdominowany przez telefonię komputerową CTI (Computer Telephony Integration), centra usługowe Call Center i sieci inteligentne IN (Intelligent Network). Drugim etapem jest tworzenie sieci wirtualnych VPN (Virtual Private Network) przez połączone sieci stacjonarne i bezprzewodowe czy internetowych centrów danych IDC – podobnie jak wdrażanie komórkowej telefonii wielozakresowej MB (Multi Band) lub urządzeń o dwóch trybach pracy DM (Dual Mode), które przeżywa dzisiaj burzliwy okres. Dostęp do usług trzeciego etapu konwergencji, integrującego wszystkie przewidywane usługi telekomunikacyjne w jednej szerokopasmowej platformie IP włącznie z jednoczesnym pakietowym przekazem multimedialnym dopiero się zaczyna.