И вновь привет!
Сегодня, по мотивам высказывания milfgard 'a в комментариях к предыдущей статье о способах укладки кабелей связи, я предлагаю Вашему вниманию материал о истории развития сетевых технологий и инфраструктуры на территории Российской Федерации. Понимаю, многие ждали статью о ремонте оптики под водой, она будет, обещаю.
Вместо вступления
Передача данных при помощи кабелей технология уже не молодая. Наиболее логичным для организации связи удаленных между собой населенных пунктов является укладка кабеля вдоль дорог. Это облегчает процесс обслуживания и ремонта, ведь тяжелую технику в болото загнать можно, а вот достать ее оттуда задача менее тривиальная. Исторически сложилось, что «Россия живет вдоль Транссиба», и это неудивительно. Транссибирская магистраль прошла через наиболее крупные города Российской Империи, а после Союза и РФ (говоря о территории за Уралом). Поэтому ничего удивительного в том, что рисунок кабельной сети РФ высокой пропускной способности почти полностью повторяет карту Транссибирской железной дороги, так уж повелось.
Карты магистралей для сравнения:
Схематическая карта укладки магистральных линий связи
Карта транссибирской магистрали
Как говорится, кто отец сомнений не возникает.
Немного истории
На самом деле, технологию передачи данных на базе света стали применять в России еще в 1794 году. Вот только это была не привычная для нас оптика, которая сейчас ассоциируется со световой передачей данных, а световой телеграф (семафор). Все в этом мире идет по спирали. К 1850 году световой телеграф потерял свою актуальность с появлением и развитием системы электрического телеграфа, а окончательно из эксплуатации башни светового телеграфа были выведены в 1854 году. Эту дату можно условно и взять за точку начала перехода России к системе электрической передачи данных на большие расстояния. Подробно об истории телеграфа уже рассказывалось на хабре в этой статье, а мы пойдем далее.
По-настоящему развивать передачу данных при помощи телеграфа в России начали только в начале ХХ века. За пол столетия до этого были открыты станции в Москве и Санкт-Петербурге, однако массово появляться пункты приема-отправления телеграфных сообщений начали только в 1900-х годах.
К сожалению, толчком в развитии методов прокладки кабелей связи на территории тогда еще Российской Империи послужила Первая Мировая Война. Причем развивались эти навыки в самых настоящих боевых условиях. Были организованы первые на территории страны на базе инженерных войск подразделения связистов, наследниками которых являются современные инженерные войска и войска связи. На момент начала Первой Мировой Войны, в 1914 году, самой крупной инженерной единицей в российской армии являлся батальон. Однако, через два года командование формирует на каждый корпус уже целый инженерный полк включающий в себя два батальона: саперный и технический. Технический батальон включал в себя две телеграфные и одну семафорную роту, а так же инженерный парк. Пехотные дивизии получили по собственной инженерной роте для решения поставленных боевых задач.
Я считаю, что у нынешних связистов богатое прошлое. И не зря есть шутка, что в армии на вопрос командира «Где связь?» у связиста есть только два варианта ответа: «Связь есть!» или «Связь сейчас будет!». Я думаю, долгие десятилетия, вне зависимости, гражданская это связь или военная, этот подход остается неизменным.
Советский период
С приходом советской власти вопросу связи было уделено особое внимание. Еще в царской России объекты связи являлись стратегическими узлами инфраструктуры государства. В СССР этот вопрос был переведен на новый уровень, так как значительная часть существовавших тогда сетей была передана в пользование армии, НКВД и наркоматам (руководство последних было укомплектовано сотрудниками гос. безопасности). Для защиты и контроля связи в 1926 году было принято решение о строительстве здания, известного сейчас как «Центральный Телеграф» в котором и был размещен весь наркомат связи, а так же дорогостоящая станция междугородней связи. Здание вышло огромным, заняло целый квартал и уцелело до наших дней:
Здание центрального телеграфа, Москва. Общая площадь помещений ~ 60 тыс. кв. метров.
Но все это лишь верхушка айсберга под названием «сетевая инфраструктура». К сожалению, подробную информацию о сетях того периода найти очень сложно. Скорее всего, причиной этому является огромная стратегическая ценность связи. Как мне кажется, использование советских линий продолжается и сегодня.
Начало эпохи интернета
В конце 90ых годов ХХ века в Россию пришел интернет в уже узнаваемом нами виде. Судьба распорядилась так, что первая массовая технология доступа во всемирную паутину использовала телефонную линию связи.
Да, это тот самый звук.
Dial-Up обосновался на территории «необъятной», прочно и на долго, само собой по меркам технологий. Насколько известно, для удаленных мест он актуален до сих пор. Использование телефонных линий снимало вопрос о создании особой инфраструктуры для «интернетизации» России. Практически во всех мало-мальски обитаемых уголках страны телефон был, значит был и интернет, правда, по какой цене лучше не вспоминать. Глухие деревни в тайге в расчет брать не будем.
Все кто видел Dial-Up помнят и пресловутые 56 кбит/с, однако, на практике выше 30-35 кбит/с скорость не поднималась, а при большой разветвленности телефонной сети скорость могла падать до совсем неприличных значений в 5-10 кбит/с. Развитие технологий аппаратного и серверного сжатия информации позволили в определенный момент «разогнать» Dial-Up соединение до ~350 кбит/с но и это в итоге не спасло.
Широкополосный доступ в сеть
С ростом количества контента, видео и ресурсов в сети технология Dial-Up перестала справляться с возросшей нагрузкой. На рубеже тысячелетий мир перешел к технологии широкополосного доступа во всемирную паутину. На данный момент по покрытию лидером является технология ADSL, изобретенная еще в 1987 году и представленная публике. Основным прорывом данной технологий можно считать внедрение практики предоставления асимметричного канала, так как поток принимаемых пользователем данных традиционно выше отправляемого. ADSL все так же использует телефонные линии и на данный момент является стандартом не дорогого доступа во всемирную паутину во многих странах.
Рост нагрузки на телефонную сеть подразумевает развитие инфраструктуры. Если первые трансконтинентальные телефонные линии были, по сути своей, одинокой медной жилой, то сейчас, как рассказал гугл, магистральный телефонный кабель в недалеком прошлом, да и сейчас, куда еще не добралась оптика, может выглядеть вот так:
Мы выкапываем тысячи тонн меди для того, чтобы закопать их обратно в землю!
Когда я представил, что мне надо это скрутить или, боже упаси, обжать, у меня вспотели ладони. Видимо не у меня одного, потому что последние десятилетия мир активно переходит от меди к использованию оптоволокна. Хотя основной сферой прокладки оптики до сих пор являются магистральные линии, она уже приближается и к конечному потребителю. А к некоторым, кто имеет возможность, но еще не подключился, уже откровенно ломится в дверь.
NGN. Сеть будущего
Использование оптоволокна как современного стандарта при прокладке линий связи открывает дверь такому явлению, как NGN.
Next Generation Networks (сети следующего/нового поколения) — мультисервисные сети связи, ядром которых являются опорные IP-сети, поддерживающие полную или частичную интеграцию услуг передачи речи, данных и мультимедиа. Реализует принцип конвергенции услуг электросвязи. Wikipedia.
Понятное дело, что при развитии NGN, которое продолжается и по сей день, необходимы каналы связи, которые удовлетворяют требованиям технологии. Учитывая, что перед NGN ставится задачи передачи всех видов информации (телевизионный сигнал, интернет-пакеты, телефонная связь т.п.) появление в широком применении оптоволоконных кабелей произошло как нельзя кстати. Сейчас сложно удивить конечного потребителя тем, что у него из одного «провода» и кино показывает на телевизоре, и доступ в интернет дает. Намного сложнее это выглядит в масштабах государства размером с Россию. В СМИ постоянно всплывают сообщения о том, что Ростелеком протянул оптоволокно в очередной город, а, на мой взгляд, самым заметным их проектом за последнее время можно считать «Северный оптический поток»:
Почти 15 000 км. оптоволокна с учетом абонентской сети.
Как видно на изображении выше, строительство этого ответвления в северную часть страны от упоминаемого ранее транссиба было начато еще в 2000 году. Тогда оптика уже присутствовала на рынке, но, понятное дело, была удовольствием не из дешевых и использовалась исключительно в магистральных сетях. В абонентские сети она пришла намного позже. Конечно, хитрые маркетологи говорят о 15 000 км кабеля в этом проекте, но в них включена так же и длина абонентской сети, магистраль сама по себе намного короче.
Пока маркетологи Ростелекома занимают строчки в новостях и сдают очередной проект, или заводят в очередной город оптику, на рынке магистральных сетей России уже достаточно давно существует компания ТрансТелеком (ТТК). С 1997 по 2001 год ТТК построил 45 000 км оптоволоконной магистрали в районе отвода железных дорог (привет, транссиб), подключив 974 населенных пункта в 71 регионе России. Внезапно, собственником ТТК является РЖД (99.9% акций ОАО ТТК). Однако, на каждую бочку меда (обновление сети до технологии DWDM, выход на розничный рынок связи, старт собственного кабельного телевидения и т.п.) всегда будет ложка дегтя. ТТК взялся завести оптику на Сахалин. В последующем, сети России и Японии были соединены благодаря проекту Сахалин-Хоккайдо, но в 2005 году ТТК уложили на дне Охотского моря в сторону Сахалина неприлично тонкий оптоволоконный кабель (кто читал мои предыдущие публикации на эту тему в курсе, что они могут быть весьма солидными).
Более подробно эту «работу» описал в своей статье в 2010 году пользователь w7062c. Хороший пример как делать не стоит.
Но все же, NGN — это не оптика в каждый дом и телевидение+интернет от одного провода. Фактически, NGN — есть процесс стандартизации на весьма разношерстном сегодня рынке связи. Первое, что пришло мне на ум для сравнения — это переход производителей гаджетов сначала к промежуточному Mini-USB, а после на привычный всем Micro-USB формат кабеля зарядки, что являлось логичным и разумным шагом (Фанаты продукции Apple, не обижайтесь).
В свою очередь для NGN были сформулированы следующие фундаментальные признаки:
- построена по принципу коммутации пакетов данных;
- отделение функции управления соединением от среды передачи, вызова от сессии, приложения от сервиса;
- отделение плоскости управления сервисами от транспортной инфраструктуры, предоставление открытых интерфейсов;
- поддержка широкого спектра сервисов, приложений и механизмов на основе унифицированных элементов (включая сервисы реального времени, с задержками, потоковые и мультимедийные сервисы);
- широкополосные возможности со сквозной реализацией QoS;
- взаимодействие с существующими сетями с помощью открытых интерфейсов;
- мобильность в широком смысле;
- неограниченный доступ пользователей к разным поставщикам сервисов;
- разнообразие схем идентификации;
- единообразные характеристики для сервисов, ощущаемых пользователем как одни и те же;
- FMC, конвергенция фиксированных и мобильных сетей;
- независимость функций, связанных с сервисом, от нижележащих транспортных технологий;
- поддержка различных технологий «последней мили»;
- выполнение всех регламентных требований, например, для аварийной связи, защиты информации, конфиденциальности и т. д.
Сейчас NGN продвигается дальше по пути отделения транспорта (сети передачи данных в их современном виде) от сервиса, т.е. услуга предоставляется независимо от того, какая сеть передачи данных имеет у конечного пользователя — беспроводная/кабельная/оптическая или какая-то другая, еще не изобретенная. В перспективе, то что сейчас является оптической сетью отдельных провайдеров, местных или магистральных, должно предоставлять доступ к самым разнообразным сервисам, возможно, работающим на другом конце земного шара. Сейчас этот процесс можно наблюдать в зачаточном состоянии в виде IP-TV и прочих онлайн-сервисов, существование которых стало возможно с увеличением пропускной способности линии связи при использовании оптики.
Если подвести промежуточный итог, то рост пропускной способности сети за счет массового использования оптоволокна породил новую доктрину предоставления доступа к услугам и сервисам. Активное строительство оптоволоконных сетей на территории России выводит характеристики сетевой инфраструктуры страны на принципиально новый уровень. Осталось только дожить до того момента, когда полноценная NGN станет реальностью.
Данный материал был подготовлен при поддержке блога компании ЦНТИ Прогресс, за что я им очень благодарен. Если Вы захотели узнать больше о различных технологиях в сфере связи, а также о проектировании, эксплуатации и других аспектах работы телекоммуникационных систем на более профессиональном уровне, то Добро Пожаловать.
Автор: ragequit
