Технология ngn что это

Сети следующего поколения — NGN

Раздел 1. Понятие NGN и ее услуги
Тема 1.1. Основные тенденции развития современных сетей
Тема 1.2. Понятие NGN и ее базовые принципы
Тема 1.3. Преимущества NGN
Тема 1.4. Классификация услуг для сетей NGN
Раздел 2. Общая архитектура сети NGN
Тема 2.1.Четырехуровневая и трехуровневая модель NGN
Тема 2.2. Выбор технологии для транспортной сети (IP/MPLS, ATM, GE, SDH, xWDM)
Тема 2.3. Первичные сети. Вторичные сети. Глобальные сети. Метропольные сети. Локальные сети.
Тема 2.4. Функциональная структура. Классификация оборудования.
Раздел 3. Программный коммутатор Softswitch
Тема 3.1. Понятие и архитектура Softswitch
Тема 3.2. Реализация Softswitch
Тема 3.3. Функции Softswitch и его взаимодействие с другим оборудованием
Раздел 4. Протоколы сетей NGN
Тема 4.1. Базовые протоколы стека TCP/IP
Тема 4.2. Сигнальные протоколы
Тема 4.3. Транспортные протоколы RTP/RTCP
Тема 4.4. Протоколы информационных служб и управления
Тема 4.5. Протоколы маршрутизации и управления
Тема 4.6. Протоколы сжатия аудиоинформации
Раздел 5. Применение решений NGN для развития сетей связи
Тема 5.1. Международный уровень сети NGN
Тема 5.2. Междугородный уровень
Тема 5.3. Местные сети NGN
Тема 5.4. Организация управления сетью
Раздел 6. Качество обслуживания
Тема 6.1. Классификация трафика в современных сетях. Основные характеристики трафика
Тема 6.2. Классы служб и их характеристики в мультисервисных сетях.Проблемы обеспечения качества услуг (QoS).
Соглашение об уровне услуг (SLA)
Тема 6.3. Факторы, снижающие качество. Методы оценки качества.
Тема 6.4. Технологии DiffServ и IntServ. Управление трафиком.
Тема 6.5. Механизмы обеспечения качества обслуживания в пакетных сетях

Скачать:

Вложение	Размер
Сети следующего поколения — NGN	639 КБ
Программный коммутатор Softswitch	2.54 МБ
Понятие NGN и ее услуги	1.25 МБ
Общая архитектура сети NGN	1.32 МБ
Программный коммутатор Softswitch	1.78 МБ
Понятие и архитектура Softswitch	1.39 МБ
Реализация Softswitch. Функции Softswitch и его взаимодействие с другим оборудованием	2.59 МБ
Функции Softswitch и его взаимодействие с другим оборудованием	2.6 МБ
Протоколы сетей NGN	2.69 МБ
Протоколы сетей NGN. Алгоритмы установления соединения по протоколу SIP	2.53 МБ
Применение решений NGN для развития сетей связи	439.5 КБ
Качество обслуживания	2.28 МБ
Протокол сигнализации SIP	1.58 МБ
Архитектура сети H.323	1.55 МБ
MGCP	1.01 МБ

Предварительный просмотр:

1. Понятие сети NGN и ее услуги

1. Основные тенденции развития современных сетей

Технологической основой информационного общества является Глобальная информационная инфраструктура (ГИИ), которая должна обеспечить возможность демократичного доступа к информационным ресурсам каждого жителя планеты. Информационную инфраструктуру составляет совокупность баз данных, средств обработки информации, взаимодействующих сетей связи и терминалов пользователя.

Доступ к информационным ресурсам в ГИИ реализуется посредством услуг связи нового типа, получивших название услуг Информационного общества или инфокоммуникационных услуг.

Особенности инфокоммуникационных услуг

К основным технологическим особенностям, отличающим инфокоммуникационные услуги от услуг традиционных сетей связи, можно отнести следующие:

• инфокоммуникационные услуги оказываются на верхних уровнях модели ВОС (в то время как услуги связи предоставляются на третьем, сетевом уровне);
• большинство инфокоммуникационных услуг предполагает наличие клиентской и серверной частей; клиентская часть реализуется в оборудовании пользователя, а серверная – на специальном выделенном узле сети, называемом узлом служб;
• инфокоммуникационные услуги, как правило, предполагают передачу информации мультимедиа, которая характеризуется высокими скоростями передачи и несимметричностью входящего и исходящего информационных потоков;
• для предоставления инфокоммуникационных услуг зачастую необходимы сложные многоточечные конфигурации соединений;
• для инфокоммуникационных услуг характерно разнообразие прикладных протоколов и возможностей по управлению услугами со стороны пользователя;
• для идентификации абонентов инфокоммуникационных услуг может использоваться дополнительная адресация в рамках данной инфокоммуникационной услуги.

Большинство инфокоммуникационных услуг являются «приложениями», т.е. их функциональность распределена между оборудованием поставщика услуги и оконечным оборудованием пользователя. Как следствие, функции оконечного оборудования также должны быть отнесены к составу инфокоммуникационной услуги, что необходимо учитывать при их регламентации.

Бизнес-модель, определяющая участников процесса предоставления инфокоммуникационных услуг и их взаимоотношения, также отличается от модели традиционных услуг электросвязи, в которой было представлено всего лишь три основных участника: оператор, абонент и пользователь.

Новая деловая модель предполагает наличие поставщика услуг, который предоставляет инфокоммуникационные услуги абонентам и пользователям. При этом сам поставщик является потребителем услуг переноса, предоставляемых оператором сети связи.

На рынке могут также присутствовать дополнительные виды поставщиков услуг: поставщики информации, брокеры, ритейлеры и т.д. Поставщик информации предоставляет информацию поставщику услуг для распространения. Брокер предоставляет информацию о поставщиках услуг и их потенциальных абонентах, содействует пользователям в поиске поставщиков, оказывающих требуемые услуги. Ритейлер выступает как посредник между абонентом и поставщиком с целью адаптации услуги к индивидуальным требованиям абонента.

К инфокоммуникационным услугам предъявляются такие требования, как:

• мобильность услуг;
• возможность гибкого и быстрого создания новых услуг;
• гарантированное качество услуг.

Большое влияние на требования к инфокоммуникационным услугам оказывает процесс конвергенции, приводящий к тому, что инфокоммуникационные услуги становятся доступными пользователям вне зависимости от способов доступа.

Требования к сетям связи

Принимая во внимание рассмотренные особенности инфокоммуникационных услуг, могут быть определены следующие требования к перспективным сетям связи :

• мультисервисность , под которой понимается независимость технологий предоставления услуг от транспортных технологий;
• широкополосность , под которой понимается возможность гибкого и динамического изменения скорости передачи информации в широком диапазоне в зависимости от текущих потребностей пользователя;
• мультимедийность , под которой понимается способность сети передавать многокомпонентную информацию (речь, данные, видео, аудио) с необходимой синхронизацией этих компонент в реальном времени и использованием сложных конфигураций соединений;
• интеллектуальность , под которой понимается возможность управления услугой, вызовом и соединением со стороны пользователя или поставщика услуг;
• инвариантность доступа , под которой понимается возможность организации доступа к услугам независимо от используемой технологии;
• многооператорность , под которой понимается возможность участия нескольких операторов в процессе предоставления услуги и разделение их ответственности в соответствии с областью деятельности.

Кроме того, при формировании требований к перспективным сетям связи необходимо учитывать особенности деятельности поставщиков услуг. В частности, современные подходы к регламентации услуг присоединения предусматривают доступ поставщиков услуг, в том числе и не обладающих собственной инфраструктурой, к ресурсам сети общего пользования на общедоступном принципе. При этом к основным требованиям, предъявляемым поставщиками услуг к сетевому окружению, относятся:

• обеспечение возможности работы оборудования в «мультиоператорской» среде, т.е. увеличение числа интерфейсов для подключения к сетям сразу нескольких операторов связи, в том числе на уровне доступа;
• обеспечение взаимодействия узлов поставщиков услуг для их совместного предоставления;
• возможность применения «масштабируемых» технических решений при минимальной стартовой стоимости оборудования.

Существующие сети связи общего пользования с коммутацией каналов (ТфОП) и коммутацией пакетов (СПД) в настоящее время не отвечают перечисленным выше требованиям. Ограниченные возможности традиционных сетей являются сдерживающим фактором на пути внедрения новых инфокоммуникационных услуг.

С другой стороны, наращивание объемов предоставляемых инфокоммуникационных услуг может негативно сказаться на показателях качества обслуживания вызовов базовых услуг существующих сетей связи.

Все это вынуждает учитывать наличие инфокоммуникационных услуг при планировании способов развития традиционных сетей связи в направлении создания сетей связи следующего поколения.

1. Понятие NGN и ее базовые принципы

В основу концепции построения сети связи следующего поколения положена идея о создании универсальной сети, которая бы позволяла переносить любые виды информации, такие как речь, видео, аудио, графику и т. д., а также обеспечивать возможность предоставления неограниченного спектра инфокоммуникативных услуг.

Сеть связи следующего поколения (NGN – Next Generation Network) – концепция построения сетей связи, обеспечивающих предоставление неограниченного набора услуг с гибкими возможностями по их управлению, персонализации и созданию новых услуг за счет унификации сетевых решений, предполагающая реализацию универсальной транспортной сети с распределенной коммутацией, вынесение функций предоставления услуг в оконечные сетевые узлы и интеграцию с традиционными сетями связи.

• Концепция построения сетей связи, т.е. система взглядов, основная мысль построения сетей связи;
• Предоставление неограниченного набора услуг, что, на мой взгляд, является самым важным в наше время. Ведь именно благодаря тому, что потребители требуют все новых и новых услуг с еще большим качеством, развиваются стандартные технологии и появляются новые. Что, в свою очередь, приводит к появлению таких систем как NGN;
• Гибкие возможности по управлению услугами;
• Персонализация услуг;
• Унификация сетевых решений, т.е. универсальная сеть;
• Интеграция с традиционными сетями связи. Это очень важно, т.к. мы не можем одним щелчком взять и все «старые» сети связи отменить и поставить вместо них NGN. Это будет и невыгодно и нецелесообразно, а также достаточно сложно.

Базовым принципом концепции NGN является отделение друг от друга функций переноса и коммутации, функций управления вызовом и функций управления услугами.

NGN, которая потенциально должна объединить существующие сети связи (телефонные сети общего пользования – ТфОП, сети передачи данных – СПД, сети подвижной связи – СПС), обладает следующими характеристиками :

• сеть на базе коммутации пакетов, которая имеет разделенные функции управления и переноса информации, где функции услуг и приложений отделены от функций сети;
• сеть компонентного построения с использованием открытых интерфейсов;
• сеть, поддерживающая широкий спектр услуг, включая услуги в реальном времени и услуги доставки информации (электронная почта), в том числе мультимедийные услуги;
• сеть, обеспечивающая взаимодействие с традиционными сетями электросвязи;
• сеть, обладающая общей мобильностью, т.е. позволяющая отдельному абоненту пользоваться и управлять услугами независимо от технологии доступа и типа используемого терминала и предоставляющая абоненту возможность свободного выбора поставщика услуг.

Сети электросвязи, построенные на основе концепции NGN , обладают следующими преимуществами перед традиционными сетями электросвязи.

• построение одной универсальной сети для оказания различных услуг;
• повышение среднего дохода с абонента за счет оказания дополнительных мультимедийных услуг;
• оператор NGN может наиболее оптимально реализовывать полосу пропускания для интеграции различных видов трафика и оказания различных услуг;
• NGN лучше приспособлена к модернизации и расширению;
• NGN обладает легкостью в управлении и эксплуатации;
• оператор NGN располагает возможностью быстрого внедрения новых услуг и приложений с различным требованием к объему передаваемой информации и качеству ее передачи.

• абстрагирование от технологий реализации услуг электросвязи (принцип черного ящика);
• гибкое получение необходимого набора, объема и качества услуг;
• мобильность получения услуг.

NGN будут поддерживать как уже существующее, так и новое оконечное оборудование, включая аналоговые телефонные аппараты, факсимильные аппараты, оборудование ЦСИС (цифровая сеть с интеграцией служб), сотовые телефоны различных стандартов, терминалы телефонии по IP-протоколу (SIP и H.323), кабельные модемы и т.д.

1. Классификация услуг для сетей NGN

В настоящее время отсутствует общая классификация услуг для сетей NGN . В рамках концепции, когда сеть NGN предлагается рассматривать не как отдельную категорию сетей связи, а как инструмент построения и развития существующих сетей, услуги, предоставляемые в рамках фрагмента NGN , можно классифицировать следующим образом:

• базовые: услуги, ориентированные на установление соединения с использованием фрагмента NGN между двумя оконечными терминалами;
• дополнительные виды обслуживания: услуги, предоставляемые наряду с базовыми и ориентированные на поддержку дополнительных списков возможностей;
• услуги доступа, ориентированные на организацию доступа к ресурсам, и точек присутствия интеллектуальных сетей и сетей передачи данных;
• информационно-справочные услуги: услуги, ориентированные на предоставление информации из баз данных, входящих в структуру NGN ;
• услуги виртуальных частных сетей: услуги, ориентированные на организацию и поддержание функционирования VPN со стороны элементов фрагмента NGN ;
• услуги мультимедиа: услуги, ориентированные на обеспечение и поддержку функционирования мультимедийных приложений со стороны фрагмента NGN .

Базовые услуги. Под базовыми видами понимаются:

• услуги местной, междугородной, международной телефонной связи, предоставляемые с использованием (полным или частичным) фрагмента сети на основе NGN-технологий. Базовые услуги телефонии в сетях NGN могут использовать технологии компрессии речи, при этом качество предоставления базовых услуг должно соответствовать классам «высший» и «высокий». Базовые услуги телефонии могут быть доступны пользователям, использующим терминалы сетей ТфОП, СПС и Н.323, SIP-терминалы;
• услуги по передаче факсимильных сообщений между терминальным оборудованием пользователей. Услуга может предоставляться пользователям, использующим терминалы сетей ТфОП и СПС. Услуга e-fax не относится к данному классу;
• услуги по организации модемных соединений между терминальным оборудованием пользователей. Услуга может предоставляться пользователям, использующим терминалы сетей ТфОП и СПС. Услуга доступа в сети IP не относится к данному классу;
• услуга доставки информации «64 кбит/с без ограничений» и базирующиеся на ней услуги предоставления связи, определенные для технологии ISDN для установления соединений между терминальным оборудованием пользователей. Услуга может предоставляться пользователям, использующим терминалы ISDN.

Задачей сетевого фрагмента NGN при предоставлении базовых услуг является установление и поддержание соединения с требуемыми параметрами.

Дополнительные виды обслуживания (ДВО). Предоставление базовых услуг может сопровождаться дополнительными видами обслуживания, которые расширяют возможности пользователя по получению информации о соединении, тональных уведомлений, а также позволяют изменять конфигурацию соединения. В сетевом фрагменте NGN пользователям могут быть доступны следующие дополнительные виды обслуживания:

• идентификации вызывающей линии (CLIP);
• запрет идентификации вызывающей линии (CLIR);
• предоставление идентификации подключенной линии (COLP);
• переадресация вызова при отсутствии ответа (Call Forwarding No Reply);
• переадресация вызова при занятости (Call Forwarding Busy);
• безусловная переадресация вызова (Call Forwarding Unconditional);
• идентификация злонамеренного вызова (MOD);
• индикация ожидающего вызова/сообщения (Call/Message Waiting);
• завершение вызова (Call Completion);
• парковка и перехват вызовов (Call Park/Pick-up);
• удержание вызова (Call Hold);
• замкнутая группа пользователей (CUG);
• конференц-связь с расширением (CONF);
• другие.

Следует отметить, что в зависимости от используемого типа подключения и терминального оборудования, а также от возможностей Softswitch список и алгоритмы предоставления услуг могут отличаться.

В настоящий момент наиболее специфицированными являются дополнительные виды обслуживания для пользователей сетей ISDN. Спецификации ряда ДВО для пользователей сетей на основе Н.323 и SIP-протоколов находятся в процессе разработки в международных организациях.

Также следует отметить, что фрагмент NGN для проходящих через него вызовов должен обеспечивать поддержку ДВО, инициированных в других сетях.

Услуги доступа. Услугами доступа, поддерживаемыми со стороны сетевого фрагмента NGN , являются:

• услуги доступа в сети IP по коммутируемому соединению с поддержкой процедур точки доступа и авторизации со стороны фрагмента NGN; применяются как для поддержки WWW, E-mail, FTP-приложений, так и для доступа к сетям IР-телефонии;
• услуги доступа к ресурсам ИСС с реализацией функции SSP в сетевом фрагменте NGN. Реализованный SSP должен как минимум обеспечивать поддержку следующих видов услуг ИСС:
• «Бесплатный вызов»;
• «Телеголосование»;
• «Вызов с дополнительной оплатой»;
• «Вызов по предоплаченной карте».
• услуги доступа к информационно-справочным ресурсам с поддержкой точки доступа и авторизации доступа со стороны фрагмента NGN (функция Service Node при доступе к внешним ресурсам).

Информационно-справочные услуги. К информационно-справочным относятся услуги предоставления информации со стороны элементов фрагмента NGN. В отличие от услуги доступа к информационно-справочным ресурсам, в данном случае предоставление предполагает включение сервера услуги в состав фрагмента NGN и использование API-интерфейсов между Softswitch и сервером приложений.

Услуги VPN. Фрагментом NGN может поддерживаться предоставление следующих видов услуг виртуальных частных сетей:

• виртуальная частная сеть (VPN) на основе коммутируемых соединений с поддержкой адресного пространства VPN со стороны Softswitch. В этом случае задачей Softswitch является анализ номера входящего/исходящего абонента с принятием решения о возможности установления соединения в соответствии с политикой VPN. После принятия положительного решения об установлении соединения обрабатывается во фрагменте NGN как обычный вызов;
• виртуальная частная сеть на основе постоянных соединений внутри фрагмента NGN с обработкой адресной информации со стороны гибкого коммутатора. В этом случае для виртуальной частной сети изначально резервируется транспортный ресурс во фрагменте NGN. Обслуживание вызовов VPN осуществляется гибким коммутатором в рамках выделенного для VPN транспортного ресурса;
• виртуальная частная сеть на основе постоянных соединений без обработки сигнальной информации вызова гибким коммутатором. В этом случае VPN использует фрагмент NGN только как транспортный ресурс. Обработкой сигнальной информации, относящейся к вызову, занимаются внешние к фрагменту устройства.

Услуги мультимедиа. Мультимедийные услуги можно рассматривать с двух позиций:

• с позиции абонентов услуг связи;
• с позиции поставщика услуг (оператора связи).

С точки зрения абонентов, мультимедийная услуга связи представляет собой возможность сети обеспечить функционирование специфических мультимедийных пользовательских приложений. Фактически абоненту безразлично, на базе какой сети предоставляется мультимедийная услуга, т. е. услуга не зависит от технологической платформы сети.

Мультимедийное пользовательское приложение представляет собой приложение, одновременно поддерживающее несколько «единиц» представления аудиовизуальной информации и предоставляющее абонентам общее информационное пространство в рамках одного сеанса связи. В качестве примеров мультимедийных приложений можно привести следующие: совместная работа с документами и графикой, «белая доска», дистанционное обучение, телемедицина и др.

Оператор связи рассматривает мультимедийную услугу связи как перенос комбинации двух или более «единиц» представления аудиовизуальной информации (т. е. видео, звука, текста) между абонентами (группами абонентов) в рамках сетевой инфраструктуры и с учетом состава и возможностей используемого оборудования. Таким образом, возможность предоставления той или иной мультимедийной услуги полностью зависит от технологической платформы сети.

Совместная работа над документами. Обмен файлами. Пользователи могут обмениваться файлами даже при наличии других активных соединений. Полученные файлы помещаются в заданную пользователем в настройках приложения папку.

Совместное использование буфера обмена. Пользователи могут обмениваться содержимым буфера обмена Microsoft Windows даже при наличии других активных соединений. Пользователи могут передавать друг другу через буфер обмена текст, фотографии, рисунки, web-страницы, контакты электронной почты и т.д..

Совместное использование холста для рисования. Пользователи могут совместно использовать общее окно рисования для ввода текста и графики.

Совместный просмотр web-страниц. Пользователи могут совместно просматривать web-страницы. Получение и отправка URL web-страниц другим пользователям возможна даже при наличии активных соединений. При получении подтверждения пользователя браузер автоматически загружает полученный URL и отображает содержание web страницы. При установке опции «auto web push» отправитель может наблюдать за тем, что делает и видит получатель URL при переходах по web-страницам.

1. Общая архитектура сети NGN

1. Четырехуровневая и трехуровневая модель NGN

С развитием инфокоммуникационных услуг стали весьма популярны обсуждения различных вариантов архитектуры NGN, которые в рамках единой инфраструктуры объединяют сети ТфОП, мобильную связь, ресурсы сети Интернет, телефонию по IP-протоколу. В настоящее время наибольшее распространение получила четырехуровневая архитектура NGN:

Рисунок 2.1 – Четырехуровневая архитектура NGN

Архитектура сети следующего поколения:

• уровень управления услугами;
• уровень управления коммутацией;
• транспортный уровень;
• уровень доступа.

Уровень управления услугами содержит функции управления логикой услуг и приложений и представляет собой распределенную вычислительную среду, обеспечивающую:

• предоставление инфокоммуникационных услуг;
• управление услугами;
• создание и внедрение новых услуг;
• взаимодействие различных услуг.

Данный уровень позволяет реализовать специфику услуг и применять одну и ту же программу логики услуг вне зависимости от типа транспортной сети и способа доступа. Наличие этого уровня позволяет также вводить на сети электросвязи любые новые услуги без вмешательства в функционирование других уровней.

Уровень управления может включать множество независимых подсистем («сетей услуг»), базирующихся на различных технологиях, имеющих своих абонентов и использующих свои, внутренние системы адресации.

Операторам связи требуются механизмы, позволяющие быстро и гибко развертывать, а также изменять услуги в зависимости от индивидуальных потребностей пользователей.

Такие механизмы предусмотрены открытой сервисной архитектурой OSA (Open Services Access) – основной концепцией будущего развития сетей электросвязи в части внедрения и оказания новых дополнительных услуг.

При создании систем на основе OSA должны присутствовать следующие ключевые моменты :

• открытая среда для создания услуг;
• открытая платформа управления услугами .

На протяжении нескольких лет различными организациями предлагалось несколько вариантов реализации концепции OSA, пока в 1998 г. не был сформирован консорциум Parlay Group, который занимается созданием спецификаций открытого API (Application Programming Interface), позволяющего управлять сетевыми ресурсами и получать доступ к сетевой информации.

Архитектура Parlay является одной из практических реализаций концепции OSA.

Как показано на рисунке , разные сети связи имеют различные сетевые элементы, в частности:

• в сети подвижной электросвязи второго поколения входят SGSN (Serving GPRS Support Node) и MSC (Mobile Switching Center);
• в телефонную сеть общего пользования входит SSP (Service Switching Point) коммутатор услуг в ТфОП;
• в сети подвижной электросвязи третьего поколения входит S-CSCF (Serving Call Session Control Function);
• ведомственные АТС.

Каждый из этих элементов выходит на шлюз (Gateway) по своему протоколу, а задача шлюза по концепции OSA/Parlay состоит в том, чтобы свести все протоколы к единым интерфейсам API. Тогда приложения можно писать без учета особенностей нижележащих сетей, и следует только строго придерживаться интерфейсов API.

Рисунок 2.2 – Архитектура Parlay

Оказалось, что концепция Parlay является слишком сложной для массового привлечения сторонних программистов. Выяснилось, что для оказания 80% услуг требуется лишь 20% возможностей Parlay-шлюза. Следовательно, для подавляющего большинства программистов требование освоить весь набор Parlay-интерфейсов является чрезмерно завышенным. По мере уменьшения разнообразия возможностей сети растет число разработчиков приложений, что весьма важно для освоения прибыльного рынка приложений.

Самой перспективной на сегодняшний день объектной технологией является SOAP/XML, так как она наиболее универсальна, основывается на международных стандартах и имеет обширную поддержку со стороны различных производителей программного обеспечения. Эта технология чаще всего используется для создания web-сервисов и для обеспечения их взаимодействия с клиентским процессом.

Задача уровня управления коммутацией – обработка информации сигнализации, маршрутизация вызовов и управление потоками. Данный уровень поддерживает логику управления, которая необходима для обработки и маршрутизации трафика.

Функция установления соединения реализуется на уровне элементов базовой сети под внешним управлением оборудования программного коммутатора (Softswitch). Исключением являются АТС с функциями контроллера шлюзов (MGC – Media Gateway Controller), которые сами выполняют коммутацию на уровне элемента транспортной сети.

В случае использования на сети нескольких Softswitch они взаимодействуют посредством соответствующих протоколов (как правило, семейство SIP-T) и обеспечивают совместное управление установлением соединения.

Softswitch должен осуществлять:

• обработку всех видов сигнализации, используемых в его домене;
• хранение и управление абонентскими данными пользователей, подключаемых к его домену непосредственно или через оборудование шлюзов доступа;
• взаимодействие с серверами приложений для оказания расширенного списка услуг пользователям сети.

Задача транспортного уровня – коммутация и прозрачная передача информации пользователя.

В NGN операторы получат возможность наращивать объемы услуг, что в свою очередь приведет к росту требований к производительности и емкости сетей транспортного уровня. Основными требованиями к таким сетям являются:

• высокая надежность оборудования узлов;
• поддержка функций управления трафиком;
• хорошая масштабируемость.

Надежность выходит на первое место, так как NGN должны обеспечивать передачу разнородного трафика, в том числе чувствительного к задержкам, который ранее передавался с помощью классических систем передачи с временным разделением каналов иерархий SDH или PDH.

В ряде случаев создаваемые транспортные сети будут заменять собой часть инфраструктуры существующих традиционных сетей передачи. Конечно, они должны соответствовать требованиям технических нормативных правовых актов, предъявляемым к заменяемой сети.

МСЭ-Т определяет следующие требования к возможностям транспортного уровня:

• поддержка соединений в реальном времени и соединений, нечувствительных к задержкам;
• поддержка различных моделей соединений: «точка-точка», «точка-многоточие», «многоточие-многоточие», «многоточие-точка»;
• гарантированные уровни производительности, надежности, доступности, масштабируемости.

Транспортный уровень NGN рассматривается как уровень, составными частями которого являются сеть доступа и базовая сеть.

Под сетью доступа понимается системно-сетевая инфраструктура, которая состоит из абонентских линий, узлов доступа и систем передачи, обеспечивающих подключение пользователей к точке агрегации трафика (к сети NGN или к традиционным сетям электросвязи).

Для организации уровня доступа могут использоваться различные среды передачи. Это может быть медная пара, коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель, радиоканал, спутниковые каналы либо любая их комбинация.

Особенностью инфраструктуры NGN является использование универсальной базовой сети, базирующейся на технологиях пакетной коммутации.

Базовая сеть – это универсальная сеть, реализующая функции транспортировки и коммутации. В соответствии с данными функциями базовая сеть представляется в виде трех уровней:

• технология коммутации пакетов;
• технологии формирования тракта;
• среда передачи сигналов.

Нижний уровень модели – среда передачи сигналов. Этот уровень должен быть реализован на кабелях с оптическими волокнами (ОВ) или на цифровых радиорелейных линиях (РРЛ).

Сегодня при выборе технологической основы перспективной считается IP, ввиду того, что:

• использование технологии IP/MPLS в среде Ethernet позволяет повысить масштабируемость и качество обслуживания до уровня, необходимого для транспортных сетей, а спецификации MPLS RSVP-TE Fast Reroute обеспечивает восстанавливаемость трактов в пределах 50 мс. Это означает, что сети Ethernet приобретают характеристики и надежность SDH или ATM;
• количество приложений, использующих протокол IP, будет возрастать, соответственно доля трафика IP будет увеличиваться, и, как следствие, неизбежны проблемы технологии АТМ, связанные с дополнительными накладными расходами полосы пропускания при передаче IP-трафика, вследствие чего происходит увеличение стоимости реализации сетевых решений на базе АТМ.

В состав базовой сети NGN могут входить:

• транзитные узлы, выполняющие функции переноса и коммутации;
• оконечные (граничные) узлы, обеспечивающие доступ абонентов к мультисервисной сети;
• контроллеры сигнализации, выполняющие функции обработки информации сигнализации, управления вызовами и соединениями;
• шлюзы, позволяющие осуществить подключение традиционных сетей электросвязи (ТфОП, СПД, СПС).

Контроллеры сигнализации могут быть вынесены в отдельные устройства, предназначенные для обслуживания нескольких узлов коммутации. Использование общих контроллеров позволяет рассматривать их как единую систему коммутации, распределенную по сети. Такое решение не только упрощает алгоритмы установления соединений, но и является наиболее экономичным для операторов электросвязи, так как позволяет заменить дорогостоящие системы коммутации большой емкости небольшими, гибкими и доступными по стоимости даже мелким операторам электросвязи.

Доступ к ресурсам базовой сети осуществляется через граничные узлы, к которым подключается оборудование сети доступа или осуществляется связь с существующими сетями. В последнем случае граничный узел выполняет функции межсетевого шлюза.

К уровню доступа относятся:

• шлюзы;
• сеть доступа (сеть электросвязи, обеспечивающая подключение оконечных терминальных устройств пользователя к оконечному узлу транспортной сети);
• оконечное абонентское оборудование.

К технологиям построения сетей доступа относятся:

• беспроводные технологии (Wi-Fi, WiMAX);
• технологии на основе систем кабельного телевидения (DOCSIS, DVB);
• технологии xDSL;
• оптоволоконные технологии (пассивные оптические сети (PON)).

Можно отметить, что с развитием технологий электросвязи становится все проблематичней провести четкую грань между транспортным уровнем и уровнем доступа. Так, например, цифровой абонентский мультиплексор доступа (DSLAM) может быть отнесен и к тому, и к другому уровню.

Архитектура сети электросвязи, построенной в соответствии с концепцией NGN, представлена на рисунке ниже (с некоторыми упрощениями).

Рисунок 2.3 – Трехуровневая архитектура NGN

Существует также так называемая шестиуровневая архитектура, по которой в состав NGN должны входить следующие функциональные уровни:

Рисунок 2.4 – Пятиуровневая архитектура NGN

Уровень доступа. На этом уровне находятся такие устройства, как:

• Стандартные терминалы POTS/ISDN;
• Устройства интегрированного доступа IAD;
• Оконечные абонентские терминалы VoIP;
• Мобильные терминалы;
• Программные телефоны; относится;
• …

Уровень агрегации трафика. На этом уровне находятся такие медиа-устройства, как:

• Абонентские концентраторы нового поколения IP-AMG, PON и т.д.;
• Медиа-шлюзы для конвергенции телефонного трафика между традиционной и пакетной сетями;
• Шлюзы сигнализации.

Транспортный уровень. Данный уровень состоит из магистральной сети передачи данных, основанной на технологии IP/MPLS и региональных сетей передачи данных, основанных на технологии Gigabit Ethernet. Транспортный уровень должен обеспечивать достаточную пропускную способность для передачи всех видов телефонного трафика с обеспечением качества сервиса (QoS).

Уровень управления вызовами. Задачей этого уровня является обработка информации сигнализации, маршрутизация вызовов и управление соединениями и тарификация вызовов.

Уровень управления сетью. Задачей данного уровня является управление всеми элементами, входящими в состав NGN.

Уровень управления услугами. Уровень управления услугами содержит функции управления логикой услуг и приложений и представляет собой распределенную вычислительную среду, обеспечивающую:

• предоставление инфокоммуникационных услуг;
• управление услугами;
• создание и внедрение новых услуг;
• взаимодействие различных услуг.

Данный уровень позволяет реализовать специфику услуг, и применять одну и ту же программу логики услуги вне зависимости от типа транспортной сети (IP, АТМ, FR и т.п.) и способа доступа. Наличие этого уровня позволяет также вводить на сети любые новые услуги без вмешательства в функционирование других уровней.

1. Выбор технологии для транспортной сети и сети доступа

Требования, предъявляемые к современным и будущим сетям связи. Сеть оператора связи должна обеспечивать передачу трафика от всех видов услуг в необходимом объеме, с требуемыми уровнями качества и надежности на всех уровнях сети.

Современные и будущие сети связи должны удовлетворять следующим требованиям:

• обладать необходимой пропускной способностью для пропуска трафика всех потребителей услуг;
• обеспечивать требуемые уровни качества всех видов услуг;
• обладать необходимым уровнем надежности;
• обеспечивать возможность централизованного мониторинга и управления работоспособностью сети;
• обладать средствами анализа производительности работы сети и возможностью быстрого масштабирования для удовлетворения возрастающих потребностей пропуска трафика.

Перспективная сеть оптического доступа должна соответствовать следующим требованиям:

• «мультисервисность» – независимость технологий предоставления услуг от транспортных технологий (любая услуга через любой транспорт);
• «широкополосность» – возможность гибкого и динамичного изменения скорости передачи информации в зависимости от потребности пользователя;
• «мультимедийность» – способность сети передавать одновременно многокомпонентную информацию (голос, видео, данные);
• «интеллектуальность» – возможность управления услугой со стороны оператора или пользователя.

Основные преимущества построения ОСД:

• высокая масштабируемость;
• модульное расширение;
• поддержка оборудования разных производителей;
• высокая скорость доступа;
• высокое качество связи;
• независимость от скорости доступа, от расстояния до абонента.

Сравнительный анализ технологий для построения сетей доступа

Технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) – асимметричная цифровая абонентская линия – была разработана для обеспечения высокоскоростного доступа к интерактивным видеослужбам (видео по запросу, видеоигры и т.п.) и не менее быстрой передачи данных (доступ в Интернет, удаленный доступ к ЛВС и другим сетям).

Таблица 2.1 – Преимущества и недостатки ADSL

• Возможность использования существующей медной инфраструктуры;
• Быстрое внедрение;
• Низкая себестоимость;
• Огромный выбор операторского и клиентского оборудования;
• Высокая совместимость;
• Удовлетворительная скорость нисходящего потока

• Низкое качество связи, обусловленное старением кабеля и его повреждениями;
• Асимметричная скорость нисходящего и восходящего потоков;
• Снижение скорости передачи данных в зависимости от протяженности абонентских линий;
• Взаимное влияние абонентских линий при увеличении количества абонентов в кабеле

Технология ADSL является наиболее массовым и дешевым способом предоставления услуг ШПД для абонентов, не предъявляющих высоких требований к скорости доступа к сети Интернет. Сеть ШПД по технологии ADSL может быть развернута практически на любом участке сети связи, где используется медная сеть доступа.

Технология VDSL (Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line) – это стандарт сверхвысокоскоростной цифровой абонентской линии. Стандарт VDSL2 (ITU-T G.993.2) позволяет выпускать совместимое DSL-оборудование, обеспечивающее передачу данных по телефонному кабелю со скоростью до 100 Мбит/с в обоих направлениях на расстояниях до 350 м.

Таблица 2.2 – Преимущества и недостатки VDSL

• Возможность использования существующей медной инфраструктуры;
• Быстрое внедрение;
• Низкая себестоимость;
• Большой выбор операторского и клиентского оборудования;
• Высокая совместимость;
• Высокая скорость нисходящего потока;
• Возможность работы в симметричном режиме;
• Возможность перехода в режим работы ADSL;
• Возможность установки оборудования VDSL в существующие DSLAM

• Низкое качество связи, обусловленное старением кабеля и его повреждениями;
• Ограниченная дальность работы на высоких скоростях передачи данных;
• Снижение скорости передачи данных в зависимости от протяженности абонентских линий;
• Взаимное влияние абонентских линий при увеличении количества абонентов в кабеле;
• Высокая стоимость клиентского оборудования (в сравнении с ETTH и ADSL)

Технология VDSL является хорошей и относительно дешевой альтернативой технологии ADSL, способной предоставить абонентам расширенный спектр услуг ШПД, включая передачу нескольких каналов IPTV (HDTV), и возможность симметричной передачи данных. Сеть ШПД по технологии VDSL может быть развернута практически на любом участке сети связи, где используется медная сеть доступа, в т.ч. в существующие DSLAM и МАД.

Технология PON – распределительная сеть доступа, основанная на древовидной архитектуре с пассивными оптическими разветвителями на узлах, представляет экономичный способ обеспечить широкополосную передачу информации . При этом архитектура PON обладает необходимой эффективностью наращивания и узлов сети, и пропускной способности.

Технология PON позволяет с использованием одного волокна организовать полностью пассивную оптическую сеть доступа для 32 узлов в радиусе 20 км, предоставляя Ethernet и до 4 Е1 в каждом узле

Одна из главных задач, стоящих перед современными телекоммуникационными сетями доступа – так называемая проблема «последней мили», предоставление как можно большей полосы пропускания индивидуальным и корпоративным абонентам при минимальных затратах.

Суть технологии PON заключается в том, что между центральным узлом и удаленными абонентскими узлами создается полностью пассивная оптическая сеть, имеющая топологию дерева. В промежуточных узлах дерева размещаются пассивные оптические разветвители (сплиттеры) – компактные устройства, не требующие питания и обслуживания.

Свойства сети PON

• Древовидная архитектура с передачей по одному волокну на двух длинах волн навстречу друг другу: 1550 нм (от центрального узла к абонентам, нисходящий поток) и 1310 нм (от абонентов к центральному узлу, восходящий поток);
• На промежуточных узлах дерева, размещаются пассивные оптические разветвители;
• Использование метода доступа TDMA позволяет гибко распределять полосу пропускания между абонентами;
• На одно волокно, идущее из центрального узла (OLT), можно подключить до 32 абонентских узлов (ONT);
• Максимальное удаление составляет 20 км.

Абонентский узел рассчитан на обычный жилой дом или офисное здание и может охватывать сотни абонентов. По одному волокну обслуживаются до 32 абонентских узлов.

Рисунок 2.5 – Архитектура PON

DFB лазер (Distributed feedback laser) – лазер с распределенной обратной связью.

Нисходящий поток от центрального узла к абонентам идет на длине волны 1550 нм и имеет скорость 622 Мбит/с (в сумме для всех абонентов).

Рисунок 2.6 – Нисходящий поток

Восходящие потоки от абонентов идут на длине волны 1310 нм с использованием протокола множественного доступа с временным разделением (TDMA).

Рисунок 2.7 – Восходящий поток

Технология PON может быть совмещена с технологией (плотного) волнового мультиплексирования DWDM.

Рисунок 2.7 – Восходящий пото

Основные особенности стандарта G.983

Для выработки стандарта PON был создан консорциум FSAN (Full Services Access Network). В него вошли крупнейшие мировые операторы связи и производители телекоммуникационного оборудования. В 1998 году международной организацией ITU-T принят стандарт G.983, действующий и в настоящий момент.

• Данные по сети передаются в виде ячеек ATM
• Возможен симметричный (155 Мбит/с в обоих направлениях) и асимметричный (622 Мбит/с к абонентам и 155 Мбит/с от абонентов) режимы работы
• Протяженность сети до 20 км и возможность подключения до 32 абонентских узлов к одному порту центрального узла
• Возможность работы по одному или двум волокнам

В чем отличия разных стандартов технологии PON?

Суть технологии PON заключается в том, что между центральным узлом, обеспечивающим подключение к магистрали (SDH/ATM), и абонентскими узлами создается полностью пассивная оптическая сеть древовидной топологии. В промежуточных узлах дерева размещаются компактные пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания.

Специалисты отмечают, что разработка технологии PON началась в 80-х годах прошлого века в лабораториях British Telecom. Спустя несколько лет (в 1987 г.) в Великобритании были проведены тестовые испытания. В 1995 г. несколько производителей учредили консорциум по стандартизации сети доступа с полным набором услуг (Full-Services Access-Network Group). В него вошли более 20 ведущих мировых операторов связи и провайдеров, а также разработчики. Главной задачей для консорциума FSAN стала стандартизация PON.

В 1998 г. Международный союз электросвязи (ITU-T) принял предложенную FSAN спецификацию ATM PON (APON) в виде рекомендаций G.983.x, утвердив вскоре и спецификацию Broadband PON (BPON). Начинается строительство пассивных оптических сетей в Японии и США.

В дальнейшем технология PON активно совершенствуется и развивается. Технология APON (G.983.1) предусматривает передачу в сети PON ячеек ATM со скоростью 155 Мбит/с в каждом направлении. В спецификации BPON скорость передачи увеличена до 622 Мбит/с, появляется возможность реализовать широкополосные сервисы, включая доступ по Ethernet и видео.

Развитие Ethernet привело в 2001 г. к началу работы над спецификацией Ethernet PON (EPON) на основе протокола управления множеством узлов (Multi-Point Control Protocol – MPCP). Появляется еще одна разновидность PON – Gigabit PON (GPON). Стандарт предусматривает номинальную скорость передачи 622 Мбит/c или 1,25 и 2,5 Гбит/с. а различного типа (TDM, SDH, Ethernet, ATM), а также развитые механизмы управления и защита на уровне протоколов.

Таблица 2.3 – Сравнительный анализ трех технологий APON, EPON, GPON

ITU-T SG15 / FSAN

Дата принятия стандарта

Скорость передачи, прямой/обратный поток, Мбит/с

Максимальный радиус сети, км

20(>30 (обсуждается в проекте))

Максимальное число абонентских узлов на одно волокно

Коррекция ошибок FEC

Длины волн прямого/обратного потоков, нм

Динамическое распределение полосы

Поддержка (на более высоких уровнях)

Шифрование открытыми ключами

Шифрование открытыми ключами

Оценка поддержки голосовых приложений и QoS

Принцип действия PON. Основная идея архитектуры PON – использование всего одного приемопередающего модуля в OLT для передачи информации множеству абонентских устройств ONT и приема информации от них.

Число абонентских узлов, подключенных к одному приемопередающему модулю OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приемопередающей аппаратуры. В OLT и ONT встроены мультиплексоры WDM, разделяющие исходящие и входящие потоки. Реализация этого принципа показана на рисунке.

Рисунок 2.7 – Основные элементы архитектуры PON и принцип действия

Прямой поток. Прямой поток на уровне оптических сигналов, является широковещательным. Каждый абонентский узел ONT, читая адресные поля, выделяет из этого общего потока предназначенную только ему часть информации. Фактически, мы имеем дело с распределенным демультиплексором.

Обратный поток. Все абонентские узлы ONT ведут передачу в обратном потоке на одной и той же длине волны, используя концепцию множественного доступа с временным разделением TDMA (time division multiple access). Для того, чтобы исключить возможность пересечения сигналов от разных ONT, для каждого из них устанавливается свое индивидуальное расписание по передаче данных c учетом поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT. Эту задачу решает протокол TDMA MAC.

Топологии сетей доступа. Существуют четыре основные топологии построения оптических сетей доступа: «кольцо», «точка-точка», «дерево с активными узлами», «дерево с пассивными узлами».

Кольцо. Кольцевая топология на основе SDH положительно зарекомендовала себя в городских телекоммуникационных сетях. Однако в сетях доступа не все обстоит также хорошо. Если при построении городской магистрали расположение узлов планируется на этапе проектирования, то в сетях доступа нельзя заранее знать где, когда и сколько абонентских узлов будет установлено. При случайном территориальном и временном подключении пользователей кольцевая топология может превратится в сильно изломанное кольцо со множеством ответвлений, подключение новых абонентов осуществляется путем разрыва кольца и вставки дополнительных сегментов. На практике часто такие петли совмещаются в одном кабеле, что приводит к появлению колец, похожих больше на ломаную – «сжатых» колец (collapsed rings), что значительно снижает надежность сети. Фактически главное преимущество кольцевой топологии сводится к минимуму.

Рисунок 2.8 – Кольцевая топология

Точка-точка (P2P). Топология P2P не накладывает ограничения на используемую сетевую технологию. P2P может быть реализована как для любого сетевого стандарта, так и для нестандартных (proprietary) решений, например, использующих оптические модемы. С точки зрения безопасности и защиты передаваемой информации, при соединении P2P обеспечивается максимальная защищенность абонентских узлов. Поскольку ОК нужно прокладывать индивидуально до абонента, этот подход является наиболее дорогим и привлекателен в основном для крупных абонентов.

Рисунок 2.9 – Топология точка-точка

Дерево с активными узлами. Дерево с активными узлами – это экономичное с точки зрения использования волокна решение. Это решение хорошо вписывается в рамки стандарта Ethernet с иерархией по скоростям от центрального узла к абонентам 1000/100/10 Мбит/с (1000Base-LX, 100Base-FX, 10Base-FL). Однако в каждом узле дерева обязательно должно находиться активное устройство (применительно к IP-сетям, коммутатор или маршрутизатор). Оптические сети доступа Ethernet, преимущественно использующие данную топологию, относительно недороги. К основному недостатку следует отнести наличие на промежуточных узлах активных устройств, требующих индивидуального питания.

Рисунок 2.10 – Дерево с активными узлами

Дерево с пассивным оптическим разветвлением PON (P2MP). Решения на основе архитектуры PON используют логическую топологии «точка-многоточка» P2MP (point-to-multipoint) , которая положена в основу технологии PON, к одному порту центрального узла можно подключать целый волоконно-оптический сегмент древовидной архитектуры, охватывающий десятки абонентов. При этом в промежуточных узлах дерева устанавливаются компактные, полностью пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания.

Общеизвестно, что PON позволяет экономить на кабельной инфраструктуре, за счет сокращения суммарной протяженности оптических волокон, т.к. на участке от центрального узла до разветвителя используется всего одно волокно. В меньшей степени обращают внимание на другой источник экономии – сокращение числа оптических передатчиков и приемников в центральном узле. Между тем экономия о второго фактора в некоторых случаях оказывается даже более существенной. Так по оценкам компании NTT конфигурация PON с разветвителем в центральном офисе в непосредственной близости к центральному узлу оказывается экономичнее, чем сеть точка-точка, хотя сокращение длины оптического волокна практически нет! Более того, если расстояния до абонентов не велики (как в Японии) с учетом затрат на эксплуатацию (в Японии это существенный фактор) оказывается, что PON с разветвителем в центральном офисе экономичнее, чем PON с разветвителем, приближенным к абонентским узлам.

Рисунок 2.11 – Дерево с пассивными узлами

Таблица 2.4 – Преимущества и недостатки PON

• Существенная экономия оптического волокна;
• Высокое качество услуг;
• Достаточная скорость нисходящего и восходящего потоков для удовлетворения текущих потребностей абонентов;

• Высокая цена;
• Недостаточная полоса пропускания в долгосрочной перспективе. Разделяемая полоса пропускания в дереве оптоволоконных линий сети PON используется как можно большим числом абонентов;

• Надежность соединения вследствие наличия только пассивных оптических разветвителей в промежуточных узлах дерева, не требующих обслуживания;
• Масштабируемость. Древовидная структура сети доступа дает возможность подключать новых абонентов экономичным способом;
• Гибкость. Использование современных механизмов обеспечения QoS позволяет предоставлять абонентам именно тот уровень услуг, который им требуется;
• Экономия используемой площади под оборудование и расходов на электропитание на стороне оператора

• Недостаточная информационная безопасность данных в общей среде передачи;
• Повышенная стоимость компонентов из-за необходимости работать на совокупной скорости передачи данных;
• Повышенная мощность оптического сигнала для компенсации потерь в пассивных оптических разветвителях;
• Сложность диагностики неисправностей в пассивных оптических разветвителях. Влияние поврежденной точки терминации оптической сети на работу всех абонентов этой пассивной оптической сети

Технология PON является одной из наиболее перспективных технологий организации доступа к сети Интернет для предоставления услуг Triple Play для «продвинутых» пользователей. Наиболее эффективна в районах с частной застройкой и для точечных применений.

Технология P2P. Организация сети доступа с топологией P2P не накладывает ограничения на используемую сетевую технологию. P2P может быть реализована как для любого сетевого стандарта, так и для нестандартных (proprietary) решений, например, использующих оптические модемы. С точки зрения безопасности и защиты передаваемой информации при соединении P2P обеспечивается максимальная защищенность абонентских узлов. Поскольку ОК нужно прокладывать индивидуально до абонента, этот подход организации сети доступа является более дорогим по сравнению с технологиями PON, но и наиболее гибким с точки зрения отсутствия ограничений на используемые технологии для удовлетворения любых потребностей клиента.

Таблица 2.5 – Преимущества и недостатки P2P

• Высокое качество услуг;
• Высокая надежность соединения;
• Единоличное использование ресурсов оптического волокна абонентом;
• Высокая симметричная скорость доступа для удовлетворения потребностей в долгосрочной перспективе;
• Возможность индивидуального подключения любых портов со стороны оператора и предоставления любых скоростей доступа

• Относительно высокая цена;
• Необходимость предоставления пары оптических волокон для каждого абонента. Громоздкая оптическая инфраструктура (имеется возможность использования WDM);
• Повышенное энергопотребление на стороне оператора;
• Значительное использование площадей и мощностей ЭПУ для оборудования P2P у оператора

Технология P2P является одной из наиболее перспективных технологий организации доступа к сети Интернет для предоставления услуг Tripple Play для продвинутых пользователей. Наиболее эффективна для предоставления услуг при высокой плотности абонентов и для корпоративного сегмента рынка.

Технология ETTH. ETTH – один из способов постоянного подключения к Интернету по протоколу FastEthernet . Скорость подключения составляет 100 Мбит/с или 1 Гбит/c. До каждого подключаемого дома производится прокладка оптического кабеля. В качестве соединительных абонентских линий используется витая пара пятой категории либо оптические соединительные линии.

Таблица 2.6 – Преимущества и недостатки ETTH

• Умеренная стоимость порта;
• Высокая симметричная скорость доступа;
• Возможность построения кольцевых сетей доступа;
• Использование коаксиального кабеля для внутридомовой разводки;
• Экономичное использование магистральных оптических волокон;
• Применение стандартизированных составляющих при организации подключений;
• Доступный инструментарий технического обслуживания на канальном уровне

• Ограниченные возможности диагностики неисправностей на клиентской стороне, сбора статистики и управления качеством обслуживания;
• Проприетарность систем, адаптированных для применения в сетях доступа;
• Ограничение пропускной способности кольца на всех абонентов, подключенных к нему и ограничение количества портов на каждый узел числом портов используемого шасси;
• Необходимость установки активного оборудования в непосредственной близости к абонентам;
• Приспособлена в основном для многоквартирных домов.

Технология Ethernet является более дешевой альтернативой полностью оптических сетей доступа (PON, P2P) для организации доступа к сети Интернет и для предоставления услуг Triple Play для обычных нетребовательных пользователей. Наиболее эффективна для предоставления услуг при высокой плотности абонентов.

Синхронная цифровая иерархия (SDH) – технология широкополосных транспортных сетей, которые являются инфраструктурой для подключения пользователя к широкому спектру услуг. Сети SDH позволяют передавать информационные потоки на скоростях до 10 Гбит/сек, предоставляют широкий диапазон скоростей доступа, в том числе совместимых с плезиохронной цифровой иерархией, прозрачны для трафика любой природы (голос, данные, видео). Заложенная в структуру SDH сигнала служебная информация обеспечивает возможность централизованного управления сетевыми устройствами и сетью в целом, позволяя гибко и оперативно обслуживать сеть и предоставлять пользователям необходимые потоки, а также реализует механизмы защиты информационных потоков в сети от возможных аварий.

Но прежде, чем рассказывать об основах SDH, вкратце рассмотрим методы передачи сигналов, сложившиеся в электросвязи до появления SDH и их недостатки, давшие толчок к созданию новой технологии.

Развитие и состояние коммуникационных технологий до появления SDH. Технологии передачи информационного сигнала развивались параллельно с развитием телефонных сетей. Постоянно растущее число пользователей и рост телефонного трафика привел к появлению систем мультиплексирования сигналов с разделением по частоте (FDM – Frequency Division Multiplex), которые позволяли организовать несколько телефонных соединений по одному кабелю. Идея заключалась в модуляции каждого телефонного канала с различной частотой, для сдвига сигналов в неперекрывающиеся частотные интервалы.

Использование одной линии для передачи нескольких каналов в цифровых системах передачи достигается за счет мультиплексирования с разделением по времени (TDM — Time Division Multiplex). Схематично эта процедура выглядит так: на вход мультиплексора подается n цифровых сигналов, мультиплексор поочередно отбирает из этих входных каналов биты или байты, составляя из них выходной сигнал, скорость которого в n раз превышает скорость входных сигналов. Если каскадно соединить несколько мультиплексоров, то можно сформировать различные иерархические наборы цифровых скоростей передачи.

Наличие в PDH потоках выравнивающих битов, делает невозможным прямое извлечение из потока, составляющих его компонентов. Так, чтобы извлечь из потока 140 Мбит/сек (Е4) поток 2 Мбит/сек (Е1) необходимо демультиплексировать Е4 на четыре потока 34Мбит/сек (Е3), затем один из Е3 на четыре потока 8 Мбит/сек (Е2), и только после этого можно вывести требуемый Е1. А для организации ввода/вывода требуется трехуровневое демультиплексирование, а затем трехуровневое мультиплексирование. Понятно, что использование систем PDH в сетях передачи данных, требует большого количества мультиплексоров, что значительно удорожает сеть и усложняет ее эксплуатацию.

К недостаткам PDH следует, также, отнести слабые возможности в организации служебных каналов для целей контроля и управления потоком в сети и полное отсутствие средств маршрутизации низовых мультиплексированных потоков, что крайне важно для использования в сетях передачи данных.

Цели и задачи разработки SDH. Основные понятия. Желание преодолеть указанные недостатки PDH привели к разработке в США иерархии синхронной оптической сети (SONET), а в Европе аналогичной синхронной цифровой иерархии (SDH), предложенными для использования на волоконно-оптических линиях связи.

Целью разработки, в обоих случаях, было создание иерархии, которая позволила бы:

• вводить/выводить исходные потоки без необходимости производить сборку разборку;
• разработать структуру кадров, позволяющую осуществлять развитую маршрутизацию и управление сетями с произвольной топологией;
• загружать и переносить в кадрах новой иерархии кадры PDH иерархии и других типов трафика (АТМ, IP);
• разработать стандартные интерфейсы для облегчения стыковки оборудования.

Однако, считаясь с необходимостью облегчить процедуру взаимодействия американской и европейской PDH, разработчиками SONET и SDH был принят окончательный вариант, названный SONET/SDH, в котором путем согласования рядов скоростей и схем мультиплексирования каждой из иерархий, стало возможным заключать в оболочки кадров синхронных потоков все форматы кадров американской и европейской PDH (кроме Е2). Три основополагающие рекомендации по SDH были опубликованы в 1989 году – Rec. G.707, G.708 и G.709.

В сетях SDH и SONET, используются синхронные схемы передачи с байт-интерливингом при мультиплексировании. В качестве формата основного сигнала первого уровня в иерархии SDH был принят синхронный транспортный модуль STM-1 с размером кадра 2430 байт и стандартным периодом повторения кадров 125 мксек, что дает скорость передачи 155.52 Мбит/сек. Мультиплексирование с коэффициентом кратности 4 дает следующий ряд скоростей SDH иерархии: STM-4, STM-16, STM-64 или соответственно 622.08, 2488.32, 9953.28 Мбит/сек. Ряд скоростей SONET начинается с сигнала ОС-1, имеющего скорость 51.84 Мбит/сек, а далее сигналы ОС-3, ОС-12, ОС-48 совпадают по скорости с STM-1, STM-4, STM-64.

Модель SDH. Телекоммуникационные технологии обычно объясняют, используя так называемую многоуровневую модель. SDH может быть также представлена в виде транспортных сетевых уровней, которые напрямую соотносятся к топологии сети.

Рисунок 2.12 – Модель SDH

Рисунок 2.13 – Многоуровневая модель SDH

Самый низкий – физический уровень, представляющий передающую среду.

Секционный уровень отвечает за сборку синхронных модулей STM-N и траспортировку их между элементами сети. Он подразделяется на регенераторную и мультиплексорную секции.

Маршрутный уровень отвечает за доставку сигналов, предоставляемых сетью для конечного пользователя (PDH, ATM и др.), и упакованных в полезной нагрузке STM-N. Согласно терминологии SDH, эти сигналы называют компонентными или трибутарными сигналами, а предоставляемые пользователю интерфейсы доступа к сети – трибутарными интерфейсами.

Передача сигнальной информации для каждого уровня в SDH осуществляется при помощи механизма заголовков. Каждый STM-N кадр имеет секционный заголовок SOH (Section OverHead), состоящий из двух частей: заголовка регенераторной секции RSOH (Regenerator Section OverHead) и мультиплексорной секции MSOH (Multiplex Section OverHead).

Для упаковки и транспортировки в STM-N трибутарных сигналов предложена технология виртуальных контейнеров. Виртуальный контейнер состоит из поля полезной нагрузки – контейнера, на которое отображается трибутарный сигнал, и маршрутного заголовка POH (Path OverHead), который указывает тип контейнера и служит для сбора статистики о прохождении контейнера по сети.

Структура кадра STM-N

Кадр STM-1 представляют в виде матрицы байт из 9 строк и 270 столбцов (Рис.4). Передача кадра производится построчно, начиная с байта в левом верхнем углу и кончается правым нижним байтом. Кадр повторяется каждые 125 мксек. Каждый байт кадра эквивалентен 64 Кбит/сек каналу.

Рисунок 2.14 – Формат кадра STM-1

Первые девять столбцов – секционный заголовок. Оставшиеся 261 столбец – байты полезной нагрузки.

Первые три строки секционного заголовка – RSOH, последние пять строк – MSOH. Назначение байт заголовка указано на Рис. 4. Более подробно о некоторых из них будет рассказано ниже.

Мультиплексирование STM-1 в STM-N может осуществляться как каскадно: 4xSTM-1 = STM-4, 4xSTM-4 = STM-16, 4xSTM-16 = STM-64, так и непосредственно: 4xSTM-1 = STM-4, 16xSTM-1 = STM-16, 64xSTM-1 = STM-64. Следовательно, STM-N можно представить, как матрицу из 9 строк и 270xN столбцов, где первые 9xN столбцов – секционный заголовок.

Базовые элементы сетей SDH. Сети SDH строятся из четырех типов функциональных модулей (сетевых элементов): регенераторы, терминальные мультиплексоры, мультиплексоры ввода/вывода и кросс-коннекторы.

Рисунок 2.15 – Регенаратор

Регенератор используется для увеличения допустимого расстояния между узлами сети путем восстановления входящих сигналов SDH. Это расстояние зависит от степени затухания сигнала в передающей среде и параметров приемо-передающего оборудования. Для одномодового оптического кабеля оно составляет 15-40 км для длины волны 1310 нм и 40-110 км для 1550 нм.

Рисунок 2.16 – Терминальный мультиплексор

Терминальный мультиплексор (TM) предназначен для мультиплексирования и демультиплексирования сигналов PDH и STM (в терминологии SDH их называют трибутарными или компонентными интерфейсами) в агрегатный поток STM-N. Он также может осуществлять локальную коммутацию с одного трибутарного интерфейса на другой.

Рисунок 2.17 – Мультиплексор ввода/вывода

Мультиплексор ввода/вывода (ADM) имеет на входе те же наборы интерфейсов, что и ТМ, и, как правило, два агрегатных потока STM-N (условно называемых «восточный» и «западный»). В этих мультиплексорах плезиохронные или синхронные сигналы могут быть извлечены из или добавлены в поток STM-N, при этом часть полезной нагрузки сигнала STM-N проходит через устройство транзитом. Это дает возможность создавать самовосстанавливающиеся кольцевые структуры (Self Healing Ring – SHR), которые, в случае аварии, автоматически коммутируют потоки в обход поврежденных участков или элементов сети.

Рисунок 2.18 – Кросс-коннектор

Кросс-коннектор (DXC) – Распределительный узел сети, осуществляющий неблокируемые перекрестные соединения между любыми его портами. SDH кросс-коннекторы выполняют эти функции на уровне виртуальных контейнеров VC-n, для этого PDH сигналы отображаются на виртуальные контейнеры соответствующего уровня. Следует отметить, что возможность осуществления коммутации заложена, также и в SDH мультиплексоры.

Основные функции, выполняемые сетевыми элементами SDH следующие:

• маршрутизация виртуальных контейнеров, проводимая на основе использования информации в маршрутном заголовке РОН соответствующего контейнера;
• консолидация или объединение виртуальных контейнеров;
• трансляция потока от точки к нескольким точкам (point-to-multipoint);
• сортировка или перегруппировка (grooming) виртуальных контейнеров, осуществляемая с целью создания нескольких упорядоченных, например, по типу переносимого сервиса, потоков;
• ввод/вывод виртуальных контейнеров.

Топология сетей SDH. При построении сетей SDH одной из первых задач, которую необходимо решать, является задача выбора топологии. Рассмотрим набор базовых стандартных топологий из комбинации которых может быть составлена сеть в целом.

Топология «точка-точка» – это простейшая топология, включающая два терминальных мультиплексора, соединенных оптической линией связи с или без регенератора. Каждый из мультиплексоров действует как концентратор трибутарных потоков Е1, Е3 и др.

Эта топология широко используется при передаче больших потоков данных по высокоскоростным магистральным каналам. Она может быть реализована, как по схеме без резервирования канала, так и по схеме со 100% резервированием типа 1+1, использующей основной и резервный агрегатные каналы.

Топология «последовательная линейная цепь» – эта топология используется тогда, когда существует необходимость ответвлений в ряде точек линии, где могут вводится и выводится каналы доступа. Реализуется она путем включения вдоль линии связи мультиплексоров ввода/вывода.

Топология «звезда» – в этой топологии один из узлов сети (кросс-коннектор) играет роль концентратора (или хаба), распределяя часть трафика по другим удаленным узлам, а оставшуюся часть на терминалы пользователей.

Топология «кольцо» – эта топология наиболее широко используется при построении SDH сетей первых двух уровней иерархии (STM-1 и STM-4). Строительными блоками этой архитектуры являются мультиплексоры ввода/вывода, которые соединяются в кольцо с однонаправленной либо двунаправленной передачей трафика.

Широкое использование кольцевой топологии обусловлено тем, что построенные на ее основе сети способны самовосстанавливаться после некоторых достаточно характерных типов отказов.

Механизмы самовосстановления и схемы резервирования. Отказы в телекоммуникационных сетях, вследствие ошибок персонала или поломки оборудования, могут нанести значительный ущерб пользователям и операторам связи. С целью увеличения надежности сетей, в SDH предусмотрены механизмы, позволяющие компенсировать отказы элементов сетевой среды.

Рассмотрим два основных метода, используемых в SDH, для защиты соединений, проложенных через сеть. Это линейная защита и, так называемая, кольцевая защита.

Линейная защита – простейшая форма реализации этой защиты – защита 1+1, используемая в соединениях точка-точка, где на каждую рабочую линию отводится одна резервная. При обнаружении потери сигнала на рабочей линии, оборудование на обоих концах автоматически переключается на резервную.

Более экономичный вариант – защита 1:N, используемый, в основном, на магистральных участках большой протяженности. В этом случае на несколько рабочих линий отводится одна резервная. Резервная линия может быть использована для передачи низкоприоритетного трафика, который просто прерывается, если необходимо подменить вышедшую из строя рабочую линию.

Механизмы защиты 1+1 и 1:N стандартизированы ITU-T в Рекомендации G.783.

Кольцевая защита – топология «кольцо» допускает несколько механизмов защиты, которые описаны в Рекомендации G.841 ITU-T, и различаются для кольцевых структур с однонаправленными и двунаправленными соединениями.

В однонапревленном кольце все данные передаются по одной оптической жиле в одном направлении. Вторая оптическая жила, с противоположным направлением передачи, рассматривается как резервная. В случае аварии на одном из сегментов кольца, передача в направлении поврежденного участка автоматически коммутируется на резервное кольцо.

Рисунок 2.19 – Схема самовосстановления однонаправленного кольца

В двунаправленном кольце обе оптические жилы используются для передачи и приема сигналов между элементами сети. Емкость канала разбивается на несколько двунаправленных рабочих линий. При разрыве кольца, на концах поврежденного сегмента потоки коммутируются на резервную рабочую линию в обход этого сегмента.

Рисунок 2.20 – Схема резервирования в двунаправленном кольце

Еще большую степень защиты обеспечивает двунаправленное кольцо с четырьмя оптическими жилами, однако этот способ является и наиболее дорогим.

Сигнальная информация, необходимая SDH устройствам для реализации механизов защиты, передается в байтах K1 и K2 секционного заголовка STM-N. Время восстановления сети не превышает 50 миллисекунд.

Волновое мультиплексирование (WDM). В последнее время заметного удешевления оптических каналов удалось достичь за счет мультиплексирования с делением по длине волны.

Волновое мультиплексирование (Wave Division Multiplexing, WDM) – это концепция объединения нескольких потоков данных по одному физическому волоконнооптическому кабелю. Такое увеличение емкости кабеля достигается исходя из фундаментального принципа физики. Он состоит в том, что лучи света с разными длинами волн не взаимодействуют между собой. Основная идея систем WDM состоит в использовании нескольких длин волн (или частот) для передачи отдельного потока данных на каждой из них.

За счет этой техники удалось в 16-160 раз увеличить широкополосность канала из расчета на одно волокно. На входе канала сигналы с помощью призмы объединяются в одно общее волокно. На выходе с помощью аналогичной призмы эти сигналы разделяются. Число волокон на входе и выходе может достигать 32 и более (вместо призм в последнее время используются миниатюрные зеркала, где применяется развертка по длине волны).

Рисунок 2.21 – Мультиплексирование с делением по длине волны в оптическом волокне

Это достигается с помощью нескольких компонент. Во-первых, передаваемые данные должны посылаться на определенной несущей длине волны. Обычно волновое мультиплексирование WDM осуществляется в окне прозрачности. Окно прозрачности – область частот, находящаяся между двумя провалами, в которой обеспечиваются лучшие условия распространения радиоволн. 1530-1560 нм, где обеспечивается минимальное затухание сигнала до 0,2 дБ/км. Как правило, волоконнооптические системы используют 3 длины волны – 850, 1310 и 1550 нм. Если входной сигнал является оптическим и передается на одной из этих длин волн, он должен быть преобразован для передачи с длиной волны окна прозрачности WDM. При наличии нескольких независимых входных сигналов каждый из них должен быть преобразован для передачи на своей длине волны в рамках этого диапазона. Затем эти сигналы объединяются с помощью оптической системы таким образом, что большая часть мощности всех сигналов передается по одному оптическому волокну. На другом конце линии световые сигналы разделяются с помощью сплиттера (еще одной системы линз) на несколько каналов. Каждый из этих каналов проходит через фильтры, отделяющие только одну из длин волн. В конце концов, каждая из отделенных длин волн попадает на свой приемник, который преобразует ее в исходный вид (оптический на длинах волн 850, 1310 и 1550 нм или медный).

Существует два типа систем WDM, обеспечивающих грубое (CWDM) мультиплексирование с большим шагом разноса несущих или плотное (DWDM) разделение шкалы длин волн. Системы CWDM обычно обеспечивают передачу от 8 до 16 длин волн с шагом в 20 нм, от 1310 до 1630 нм. Системы DWDM работают с количеством длин волн до 144, обычно с шагом менее 2 нм примерно в том же диапазоне длин волн. WDM (CWDM или DWDM) обычно используется в одном из двух приложений.

Первое и главное состоит в увеличении объема информации, передаваемого по оптическому волокну. В этом случае большое количество потоков данных передаются по небольшому количеству оптических кабелей. Это дает возможность значительно увеличить пропускную способность оптического кабеля. Так, при скорости 10 Гбит/с на канал общая пропускная способность каждого волокна составит 1,25 Тбит/с, (то есть 12 500 000 000 000 бит в секунду). Конечно, в большинстве случаев такой уровень скоростей не требуется, обычной задачей является передача нескольких потоков Gigabit Ethernet по одной паре волокон, когда дополнительных пар уже нет. Во многих случаях проложить новый оптический кабель оказывается слишком дорого или просто невозможно. Тогда использование технологии WDM становится единственной возможностью для увеличения пропускной способности.

Второе приложение WDM появилось сравнительно недавно, когда все большее число заказчиков стали использовать высокоскоростные каналы связи. В этом случае оператор связи предоставляет заказчикам, имеющим офисы в разных точках города, длины волн в своем кабеле для организации каналов «точка-точка». Например, крупная компания, имеющая два здания в разных концах города, может поставить задачу их объединения. Для решения этой проблемы оператор может развернуть сеть. При использовании WDM оператору нет необходимости заботиться о том, какой протокол или технология используется заказчиками, что дает возможность более гибкого предоставления услуг.

Устройства для организации WDM пассивны, т.е. не требуют электропитания. Однако многие из них требуют постоянной температуры. Для этого устанавливаются устройства регулировки температуры, а им необходимо удаленное электропитание. Тогда используется смешанный кабель, который наряду с оптическими волокнами содержит медные жилы.

Для обеспечения норм по затуханию при передаче информации по оптическим кабелям применяются регенераторы и усилители сигналов. При передаче одиночного оптического сигнала каждый регенератор преобразует оптический сигнал в электрический, корректирует временные параметры, выделяет передаваемую информацию и в результате управляет лазерным передатчиком для регенерации сигнала и последовательного ввода информации в оптический кабель для передачи ее по следующему участку.

Рисунок 2.22 – Оптические системы передачи с линейной регенерацией

Рисунок 2.23 – Оптические системы передачи DWDM составной сигнал с одним участком разделения по длине волны

Рисунок 2.24 – Оптические системы передачи DWDM составной сигнал с оптическим усилителем

Преобразование оптического сигнала в электрический сигнал требует больших затрат, поскольку применяет очень дорогие компоненты (лазеры и сверхскоростную электронику).

Схема, показанная на рисунке б, передает составной WDM-сигнал. При этом на каждом регенераторном участке производится разбиение составного сигнала на отдельные сигналы. Далее производится индивидуальное преобразование в электрическую форму и индивидуальная регенерация.

Более предпочтительно применение оптических усилителей, которые могут усиливать сигнал на всех длинах волн, составляющих WDM-сигнал. Оптический усилитель на оптоволконе, легированном эрбием (Erbium-Doped Fiber Amplifier – EDFA) – это отрезок оптоволокна типа EDF и полупроводниковый лазерный диод в качестве источника «накачки». Усилитель принимает ослабленный сигнал и генерирует мощный сигнал в оптический кабель, легированный эрбием. От воздействия мощного сигнала атомы эрбия возбуждаются и генерируют фотоны в той же самой фазе и направлении, что и посылаемый сигнал. В результате получается эффект усиления. Такие усилители могут быть спроектированы на все диапазоны длин волн. Применение усилителей снижает потребность в применении регенераторов, как это показано на рисунке в. При этом имеется ограничение на количество последовательно устанавливаемых усилителей. Тем не менее, установка усилителей позволяет увеличить расстояние между регенераторами и связанное с ними преобразование оптика-электроника до сотен и тысяч километров.

1. Функциональная структура. Классификация оборудования

Softswitch реализует функции по логике обработки вызова, доступу к серверам приложения, сбору статистической информации, сигнальному взаимодействию с сетью ТфОП и внутри пакетной сети, управлению установлением соединения и др.

Softswitch является основным устройством, реализующим функции уровня управления коммутацией и передачей информации.

В оборудовании Softswitch должны быть реализованы следующие основные функции:

• функция управления базовым вызовом, обеспечивающая прием и обработку сигнальной информации и реализацию действий по установлению соединения в пакетной сети;
• функция аутентификации и авторизации абонентов, подключаемых в пакетную сеть как непосредственно, так и с использованием оборудования доступа ТфОП;
• функция маршрутизации вызовов в пакетной сети;
• функция тарификации, сбора статистической информации;
• функция управления оборудованием транспортных шлюзов;
• функция предоставления ДВО (дополнительных видов обслуживания). Реализуется в оборудовании Softswitch или совместно с сервером приложений;
• функция ОАМ&Р: эксплуатация, управление (администрирование), техническое обслуживание и предоставление той информации, которая не нужна непосредственно для управления вызовом и может передаваться к системе управления элементами через логически отдельный интерфейс;
• функция менеджмента: обеспечивает взаимодействие с системой менеджмента сети.

Дополнительно в оборудовании Softswitch могут быть реализованы следующие функции:

• функция SP STP сети ОКС7;
• функция предоставления расширенного списка ДВО. Реализуется самостоятельно или с использованием серверов приложений;
• функция взаимодействия с серверами приложений;
• функция SSP;

Основными характеристики Softswitch являются следующие:

Производительность – максимальное количество обслуживаемых базовых вызовов за единицу времени (как правило, за час). Производительность Softswitch – это одна из главных характеристик, на основе, которой должен проводиться выбор оборудования и проектирование сети. Следует понимать, что Softswitch обслуживает вызовы от различных источников нагрузки, каковыми являются:

• вызовы от терминалов, предназначенных для работы в сетях NGN (терминалы SIP и Н.323, а также IР-УПАТС);
• вызовы от терминалов, не предназначенных для работы в сетях NGN (аналоговые и ISDN-терминалы) и подключаемых через оборудование резидентных шлюзов доступа;
• вызовы от оборудования сети доступа, не предназначенного для работы в сетях NGN (концентраторы с интерфейсом V5) и подключаемого через оборудование шлюзов доступа;
• вызовы от оборудования, использующего первичный доступ (УПАТС) и подключаемого через оборудование шлюзов доступа;
• вызовы от сети ТфОП, обслуживаемые с использованием сигнализации ОКС7, с включением сигнальных каналов ОКС7 либо непосредственно в Softswitch, либо через оборудование сигнальных шлюзов;
• вызовы от других Softswitch, обслуживаемые с использованием сигнализации SIP-T.

Производительность оборудования Softswitch различна при обслуживании вызовов от различных источников, что объясняется как различным объемом и характером поступления сигнальной информации от разных источников, так и заложенными алгоритмами обработки сигнальной информации. При проектировании сети NGN, в части возможностей Softswitch, важно иметь наиболее полную информацию о производительности для различных видов нагрузки, а также для смешанных типов нагрузки при различных долях каждого из видов.

Надежность – свойство объекта сохранять во времени и в установленных пределах значения всех параметров и способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения. Требования по надежности к оборудованию Softswitch характеризуются средней наработкой на отказ, средним временем восстановления, коэффициентом готовности, сроком службы. При проектировании сети следует понимать, что выход из строя Softswitch приведет к пропаже всех видов связи в обслуживаемом сетевом фрагменте (домене); поэтому должны быть предусмотрены меры по обеспечению дублирования и защиты оборудования.

Поддерживаемые протоколы. Оборудование Softswitch может поддерживать следующие виды протоколов.

1. При взаимодействии с существующими фрагментами сети ТфОП:

• непосредственное взаимодействие: ОКС7 в части протоколов МТР, ISUP и SCCP;
• взаимодействие через сигнальные шлюзы,: M2UA, M3UA, М2РА для передачи сигнализации ОКС7 через пакетную сеть;
• V5UA для передачи сигнальной информации V5 через пакетную сеть;
• IUA для передачи сигнальной информации первичного доступа ISDN через пакетную сеть;
• MEGACO (Н.248) для передачи информации, поступающей по системам сигнализации по выделенным сигнальным каналам (2ВСК). В настоящее время известны подобные реализации в части системы сигнализации R1.

1. При взаимодействии с терминальным оборудованием:

• непосредственное взаимодействие с терминальным оборудованием пакетных сетей: SIP и Н.323;
• взаимодействие с оборудованием шлюзов, обеспечивающим подключение терминального оборудования ТфОП: MEGACO (H.248) для передачи сигнализации по аналоговым абонентским линиям; IUA для передачи сигнальной информации базового доступа ISDN.

1. При взаимодействии с другими Softswitch: SIP-T.
2. При взаимодействии с оборудованием интеллектуальных платформ (SCP): INAP.
3. При взаимодействии с серверами приложений: в настоящее время такое взаимодействие, как правило, базируется на внутрифирменных протоколах, в основе которых лежат технологии JAVA, XML, SIP и др.
4. При взаимодействии с оборудованием транспортных шлюзов:

• для шлюзов, поддерживающих транспорт IP или IP/ATM: H.248, MGCP, IPDC и др.;
• для шлюзов, поддерживающих транспорт ATM: BICC.

Поддерживаемые интерфейсы. Как правило, оборудование Softswitch поддерживает следующие виды интерфейсов:

• интерфейс Е1 (2048 Кбит/с) для подключения сигнальных каналов ОКС7, включаемых непосредственно в Softswitch;
• интерфейсы семейства Ethernet для подключения к IP-сети. Через Ethernet-интерфейсы передается сигнальная информация в направлении пакетной сети.

Шлюзы (Gateways) – устройства доступа к сети и сопряжения с существующими сетями. Оборудование шлюзов реализует функции по преобразованию сигнальной информации сетей с коммутацией пакетов в сигнальную информацию пакетных сетей, а также функции по преобразованию информации транспортных каналов в пакеты IP/ячейки ATM и маршрутизации пакетов IP/ячеек ATM. Шлюзы функционируют на транспортном уровне/уровне доступа.

Для реализации возможности подключения к мультисервисной сети различных видов оборудования ТфОП используются различные программные и аппаратные конфигурации шлюзового оборудования:

• транспортный шлюз (Media Gateway (MG)) – реализация функций преобразования речевой информации в пакеты IP/ячейки ATM и маршрутизации пакетов IР/ячеек ATM;
• сигнальные шлюзы (Signalling Gateway (SG)) – реализация функции преобразования систем межстанционной сигнализации сети ОКС7 (квазисвязный режим) в системы сигнализации пакетной сети (SIGTRAN (MxUA));
• транкинговый шлюз (Trunking Gateway (TGW)) – совместная реализация функций MG и SG;
• шлюз доступа (Access Gateway (AGW)) – реализация функции MG и SG для оборудования доступа, подключаемого через интерфейс V5;
• резидентный шлюз доступа (Residential Access Gateway (RAGW)) – реализация функции подключения пользователей, использующих терминальное оборудование ТфОП/ЦСИС к мультисервисной сети.

Оборудование транспортного шлюза должно выполнять функции устройства, производящего обработку информационных потоков среды передачи.

Оборудование транспортного шлюза должно реализовывать следующий перечень обязательных функций:

• функцию адресации: обеспечивает присвоение адресов транспортировки IP для средства приема и передачи;
• функцию транспортировки: обеспечивает согласованную транспортировку потоков среды передачи между доменом IP и доменом сети с коммутацией каналов, включая, например, выполнение процедур преобразования кодировок и эхокомпенсации;
• функцию трансляции кодека: маршрутизирует информационные транспортные потоки между доменом IP и доменом сети с коммутацией каналов;
• функцию обеспечения секретности канала среды передачи: гарантирует секретность транспортировки информации в направлении к шлюзу и от шлюза;
• функцию транспортного окончания сети с коммутацией каналов: включает реализацию процедур всех низкоуровневых аппаратных средств и протоколов сети;
• функцию транспортного окончания сети пакетной коммутации: включает реализацию процедур всех протоколов, задействованных в распределении транспортных ресурсов, на сети пакетной коммутации, в том числе процедуры использования кодеков;
• функцию обработки транспортного потока с пакетной коммутацией/коммутацией каналов: обеспечивает преобразование между каналом передачи аудиоинформации, каналом передачи факсимильной информации или каналом передачи данных на стороне сети с коммутацией каналов и пакетами данных (например, RTP/UDP/IP или ATM) на стороне сети пакетной коммутации;
• функцию предоставления канала для услуги: обеспечивает такие услуги, как передача уведомлений и тональных сигналов в направлении к сети с коммутацией каналов или к сети пакетной коммутации;
• функцию регистрации использования: определяет и/или регистрирует информацию о сигнализации и/или информацию о приеме или передаче сообщений, передаваемых в транспортных потоках;
• функцию информирования об использовании: сообщает внешнему объекту о текущем и/или зарегистрированном использовании (ресурсов);
• функцию ОАМ&Р: эксплуатация, управление (администрирование), техническое обслуживание и предоставление той информации, которая не нужна непосредственно для управления вызовом и может передаваться к системе управления элементами через логически отдельный интерфейс;
• функцию менеджмента: обеспечивает взаимодействие с системой менеджмента сети.

Оборудование сигнального шлюза должно выполнять функции посредника при сигнализации между пакетной сетью и сетью с коммутацией каналов.

Оборудование сигнального шлюза сигнализации должно реализовывать следующий перечень обязательных функций:

• функцию окончания протоколов уровня, располагающегося ниже уровня протокола управления вызовом сети с коммутацией каналов;
• функцию секретности сигнальных сообщений: обеспечивает секретность сигнальных сообщений в направлении к шлюзу и от шлюза;
• функцию ОАМ&Р: эксплуатация, управление (администрирование), техническое обслуживание и предоставление той информации, которая не нужна непосредственно для управления вызовом и может передаваться к системе управления элементами через логически отдельный интерфейс;
• функцию менеджмента: обеспечивает взаимодействие с системой менеджмента сети.

Основными характеристиками шлюзов являются следующие:

Емкость. Определяется как в направлении ТфОП, так и в направлении к пакетной сети.

В первом случае емкость определяется количеством подключаемых потоков Е1 в направлении сети ТфОП для транспортных шлюзов, а также количеством аналоговых абонентских линий и количеством (S,Т) – интерфейсов для подключения абонентов базового доступа ISDN для резидентных шлюзов доступа.

В направлении к пакетной сети емкость определяется количеством и типом интерфейсов. Например, емкость в направлении пакетной сети может составлять один интерфейс Ethernet 100BaseT.

Производительность. Как правило, производительность является достаточной для обслуживания потоков вызовов, определяемых емкостными показателями оборудования.

Протоколы. Оборудование шлюзов может поддерживать следующие протоколы.

1. Для транспортных шлюзов:

• в направлении к Softswitch: Н.248, MGCP, IPDC для управления вызовами при использовании транспортной технологии IP; BICC для управления вызовами при использовании транспортной технологии ATM;
• в направлении к другим шлюзам или терминальному оборудованию пакетной сети: RTP’RTCP при использовании транспортной технологии IP; PNNI или UNI при использовании ATM.

1. Для сигнальных шлюзов:

• в направлении к сети ТфОП: в зависимости от реализации возможна поддержка уровня МТР2 или МТРЗ системы сигнализации ОКС7. В первом случае сигнальный шлюз должен терминировать уровень МТРЗ и передавать всю «вышестоящую» информацию в направлении Softswitch с использованием протокола M2UA. Во втором случае сигнальный шлюз должен терминировать уровень МТРЗ и передавать «вышестоящую» информацию в направлении Softswitch с использованием протокола M3UA;
• в направлении к Softswitch: в зависимости от используемых механизмов обработки ОКС7 могут поддерживаться M2UA или M3UA.

1. Для шлюзов доступа:

• в направлении к Softswitch для передачи сигнальной информации, связанной с обслуживанием вызова: V5UA при подключении оборудования сети доступа: MEGACO (Н.248) при подключении абонентов, использующих сигнализацию по аналоговой абонентской линии; IUA при подключении абонентов, использующих базовый доступа ISDN. Для передачи сигнальной информации управления шлюзами: Н.248, MGCP, IPDC;
• в направлении к другим шлюзам и терминальному оборудованию пакетной сети: RTP, RTCP;
• в направлении к ТфОП: сигнализацию по аналоговым абонентским линиям, сигнализацию базового доступа ISDN в части протоколов уровня 2 (LAP-D), сигнализацию по интерфейсу V5 в части протоколов уровня 2 (LAP-V5).

Поддерживаемые интерфейсы. Как правило, оборудование шлюзов поддерживает следующие интерфейсы:

1. Транспортные шлюзы:

• в направлении к ТфОП поддерживают интерфейсы PDH (E1) и/или SDH (STM1/4). В направлении пакетной сети на основе IP-технологий: интерфейсы Ethernet.

1. Сигнальные шлюзы:

• в направлении ТфОП в основном поддерживают интерфейс PDH (Е1), а в направлении пакетной сети – интерфейс 10Base Ethernet.

1. Шлюзы доступа:

• в направлении ТфОП поддерживают интерфейс по аналоговым абонентским линиям, интерфейсы базового доступа ISDN (U-, S-, S-Т) для резидентных шлюзов и интерфейс PDH (E1) и шлюзов доступа, осуществляющих подключения оборудования интерфейса V5. В направлении пакетной сети на основе IP технологий: интерфейсы 10-100Base Ethernet. В направлении пакетной сети на основе ATM технологий: UNI.

Терминальное оборудование – терминальные устройства, используемые для предоставления голосовых и мультимедийных услуг связи и предназначенные для работы в пакетных сетях. Существует два основных типа терминальных устройств, предназначенных для работы в пакетных сетях: SIP-терминалы и Н.323-терминалы. Данное оборудование может иметь как специализированное аппаратное (standalone), так и программное исполнение (softphone). Также иногда используется терминальное оборудование на основе протокола MEGACO. Такое терминальное оборудование совмещает в себе функции аналогового телефонного аппарата и шлюза доступа в части преобразования сигнализации по аналоговым абонентским линиям. Его функциональные возможности ограничиваются возможностями аналогового аппарата, но оно может непосредственно подключаться к пакетной сети.

Еще одним видом терминального оборудования являются интегрированные устройства доступа (IAD). Как правило, IAD обеспечивает подключение терминального оборудования сетей ТфОП (аналоговые ТА и терминалы ISDN) и терминального оборудования сетей передачи данных. В IAD реализуются функции по преобразованию протоколов сигнализации ТфОП в протоколы пакетных сетей (SIP/H.323) и преобразованию потоков пользовательской информации между сетями с коммутацией каналов и пакетными сетями. Ближайшая аналогия с IAD в сетях ТфОП – оборудование малых УПАТС.

Терминальное оборудование поддерживает протоколы SIP или Н.323 в направлении Softswitch для передачи информации сигнализации и управления коммутацией и протоколы RTP/RTCP для передачи пользовательской информации. Для подключения к сети, как правило, применяется Ethernet-интерфейс.

Сервер приложений – используется для предоставления расширенного списка дополнительных услуг абонентам пакетных сетей или абонентам, получающим доступ в пакетные сети. Серверы приложений предназначены для выполнения функций уровня услуг и управления услугами. Спецификация выполняемых функций зависит от реализуемой с помощью сервера услуги группы услуг и не может быть сформулирована на абстрактном уровне. Серверы приложений, как правило, взаимодействуют с оборудованием Softswitch, где задействованы технологии Java, XML, SOAP. Подключение производится в основном с использованием интерфейсов, базирующихся на Ethernet.

Предварительный просмотр:

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

NGN – сети следующего поколения Раздел 1. Понятие NGN и ее услуги

NGN – сети следующего поколения Раздел 1. Понятие NGN и ее услуги Тема 1.1. Основные тенденции развития современных сетей Тема 1.2. Понятие NGN и ее базовые принципы Тема 1.3. Преимущества NGN Тема 1.4. Классификация услуг для сетей NGN Раздел 2. Общая архитектура сети NGN Тема 2.1.Четырехуровневая и трехуровневая модель NGN Тема 2.2. Выбор технологии для транспортной сети ( IP / MPLS , ATM , GE , SDH , xWDM ) Тема 2.3. Первичные сети. Вторичные сети. Глобальные сети. Метропольные сети. Локальные сети. Тема 2.4. Функциональная структура. Классификация оборудования.

NGN – сети следующего поколения Раздел 3. Программный коммутатор Softswitch Тема 3.1. Понятие и архитектура Softswitch Тема 3.2. Реализация Softswitch Тема 3.3. Функции Softswitch и его взаимодействие с другим оборудованием Раздел 4. П ротоколы сетей NGN Тема 4.1. Базовые протоколы стека TCP / IP Тема 4.2. Сигнальные протоколы Тема 4.3. Транспортные протоколы RTP / RTCP Тема 4.4. Протоколы информационных служб и управления Тема 4.5. Протоколы маршрутизации и управления Тема 4.6. Протоколы сжатия аудиоинформации

NGN – сети следующего поколения Раздел 5. Применение решений NGN для развития сетей связи АО «Казахтелеком» Тема 5.1. Международный уровень сети NGN Тема 5.2. Междугородный уровень Тема 5.3. Местные сети NGN Тема 5.4. Организация управления сетью Раздел 6. Качество обслуживания Тема 6.1. Классификация трафика в современных сетях. Основные характеристики трафика Тема 6.2. Классы служб и их характеристики в мультисервисных сетях. Проблемы обеспечения качества услуг ( QoS ) Соглашение об уровне услуг ( SLA ) Тема 6.3. Факторы, снижающие качество. Методы оценки качества. Тема 6.4. Технологии DiffServ и IntServ . Управление трафиком. Тема 6.5. Механизмы обеспечения качества обслуживания в пакетных сетях

Понятие NGN и ее услуги Основные тенденции развития современных сетей Понятие NGN и ее базовые принципы Преимущества NGN Классификация услуг для сетей NGN

Технические и экономические тенденции развития связи

Глобальная информационная инфраструктура (ГИИ) Демократичный доступ к информационным ресурсам каждого жителя планеты Совокупность баз данных, средств обработки информации, взаимодействующих сетей связи и терминалов пользователя Инфокоммуникационные услуги

Области применения GII должны быть неограниченными при обеспечении непрерывности доступа в пространстве и времени и бесшовности при сетевом взаимодействии. Текущие области применения, как ожидается, включат электронную торговлю, бизнес, телемедицину, интеллектуальные транспортные системы, дистанционное обучение, электронные библиотеки и музеи, игры, развлечения, досуг, телекоммуникации и бытовая электроника удаленное управление … Все эти области подразумевают обмен не только речевой, но и текстовой и в целом – мультимедийной информацией .

Инфокоммуникационные услуги В отличие от услуг связи, предоставляемых на существующих сетях, инфокоммуникационные услуги предполагают: автоматизированную обработку, хранение и предоставление информации по запросу пользователя c использованием средств вычислительной техники, как на входящем, так и на исходящем концах соединения.

Инфокоммуникационные услуги Инфокоммуникационные услуги предоставляются на базе узлов (серверов) служб ( Services Node – SN ), принадлежащих поставщикам услуг (сервис-провайдерам). Данные узлы в процессе предоставления услуги могут выполнять одну или несколько функций, например, функцию аутентификации, функцию выполнения логики услуги, функцию хранения и поиска информации и т.д. В процессе предоставления инфокоммуникационных услуг может потребоваться взаимодействие узлов служб, реализующих разные функции. Как следствие, узлы служб одного поставщика услуг могут образовывать платформы услуг. Платформы услуг разных поставщиков услуг, предоставляющих однотипные услуги, могут объединяться в сети услуг ( Services Networks ). Для этого узлы служб должны иметь стандартные интерфейсы, а услуги должны предоставляться по единому сценарию с использованием общих абонентских данных.

Особенности инфокоммуникационных услуг инфокоммуникационные услуги оказываются на верхних уровнях модели ВОС (в то время как услуги связи предоставляются на третьем, сетевом уровне) следовательно, требуют более высокой квалификации провайдеров ; большинство инфокоммуникационных услуг предполагает наличие клиентской и серверной частей; клиентская часть реализуется в оборудовании пользователя, а серверная – на специальном выделенном узле сети, называемом узлом служб — это значительно меняет подход к проектированию сетей ; инфокоммуникационные услуги, как правило, предполагают передачу информации мультимедиа, которая характеризуется высокими скоростями передачи и несимметричностью входящего и исходящего информационных потоков ; для предоставления инфокоммуникационных услуг зачастую необходимы сложные многоточечные конфигурации соединений ; для инфокоммуникационных услуг характерно разнообразие прикладных протоколов и возможностей по управлению услугами со стороны пользователя; при предоставлении инфокоммуникационных услуг требуется преобразование логического номера , присваиваемого абоненту мультисервисной сети, в физический номер для маршрутизации вызова по многопротокольной транспортной сети; при доступе к инфокоммуникационным услугам должна осуществляться аутентификация пользователя; для идентификации абонентов инфокоммуникационных услуг может использоваться дополнительная адресация в рамках данной инфокоммуникационной услуги.

Важным для инфокоммуникационных услуг является понятие «приложение». Приложение определяется как услуга, функциональность которой распределена между оборудованием поставщика услуги и оконечным оборудованием пользователя. Как следствие, оконечное оборудование должно быть отнесено в состав инфокоммуникационной услуги. Инфокоммуникационные услуги, функционирующие по принципу «клиент-сервер», относятся к категории приложений.

К инфокоммуникационным услугам предъявляются требования: Мобильность услуг; Возможность гибкого и быстрого создания новых услуг; Гарантированное качество услуг.

Инфокоммуникационный рынок Продукция рынка Участники рынка ISO (МОС – Международная организация по стандартизации) определила 4 общие категории продукции: оборудование (средства производства) интеллектуальная продукция перерабатываемые материалы услуги

2. На рынке ИКТ действуют следующие участники , предоставляющие и потребляющие ИК услуги (ИКУ): Операторы связи ( NP ), владеющие средствами производства транспортных телекоммуникационных услуг, т.е. сетями и системами связи, а также средствами управления Поставщики (производители) контента ( CC ) – авторы, разработчики ПО, фильмов, музыки, книг, игр, рекламодатели и т.п. Типичные примеры контента: содержимое Web- и ftp- сайтов, TV -программы , FM , МР3 и другие аудио-треки, рингтоны, различные БД и т.п. Операторы (провайдеры, т.е. продавцы) контента ( CP ). Типичный пример С P – ngs.ru, rbc.ru, citforum.ru, sibsutis.ru, narod.ru , Интернет-магазины. Операторы услуг ( сервис-провайдеры ) ( SP ), владеющие сервисными платформами, например Call- центром, интеллектуальной платформой, системой биллинга, узлом Интернет и т.п. Типичный пример SP – такие ISP как Rambler.ru, Google.com, Skype.com . Клиенты ( Cl ), потребляющие услуги теле- и инфокоммуникаций Поставщики телекоммуникационного оборудования ( Vendor ) Различные регуляторы рынка (например, государственные организации типа АИС) Различные посредники (брокеры — Br )

Эти участники рынка находятся в сложных взаимоотношениях между собой, причем модель этих взаимоотношений в настоящее время претерпевает самые значительные изменения за все время развития телекоммуникаций 2. Отношения между участниками рынка традиционные модели (ТфОП) ( NP — CL ) в мобильной сети и Интернете ( NP — SP — CP — CL ) перспективная бизнес-модель

перспективная бизнес-модель Перспективная модель, предлагаемая ISO-ITU-T в серии рекомендаций по построению глобального информационного общества ( GIS ) предусматривает свободное развитие рынка инфо- и телекоммуникаций, что невозможно без конкуренции на всех этапах от производства контента до доведения его до конечного потребителя. Таким образом, перспективная модель, к которой постепенно движется инфокоммуникационный рынок, будет выглядеть так: Клиенты Cl CP CP CP Br Br SP SP SP Br Br NP NP NP Клиенты Cl Потребление информационного контента Клиенты Cl

Перспективная бизнес-модель имеет следующие преимущества: дает возможность клиентам выбирать сетевых операторов и сервис-провайдеров предполагает конкуренцию между сервис-провайдерами, между сетевыми операторами конкуренция в борьбе за клиента гарантирует качество предоставляемых услуг, расширение спектра этих услуг с целью повышения ARPU – среднего дохода с абонента

Требования к сетям связи мультисервисность , под которой понимается независимость технологий предоставления услуг от транспортных технологий; широкополосность , под которой понимается возможность гибкого и динамического изменения скорости передачи информации в широком диапазоне в зависимости от текущих потребностей пользователя; мультимедийность , под которой понимается способность сети передавать многокомпонентную информацию (речь, данные, видео, аудио) с необходимой синхронизацией этих компонент в реальном времени и использованием сложных конфигураций соединений; интеллектуальность , под которой понимается возможность управления услугой, вызовом и соединением со стороны пользователя или поставщика услуг; инвариантность доступа , под которой понимается возможность организации доступа к услугам независимо от используемой технологии; многооператорность , под которой понимается возможность участия нескольких операторов в процессе предоставления услуги и разделение их ответственности в соответствии с областью деятельности.

К основным требованиям, предъявляемым поставщиками услуг к сетевому окружению, относятся: обеспечение возможности работы оборудования в «мультиоператорской » среде, т.е. увеличение числа интерфейсов для подключения к сетям сразу нескольких операторов связи, в том числе на уровне доступа; обеспечение взаимодействия узлов поставщиков услуг для их совместного предоставления; возможность применения «масштабируемых» технических решений при минимальной стартовой стоимости оборудования.

Существующие сети связи общего пользования с коммутацией каналов (ТфОП) и коммутацией пакетов (СПД) в настоящее время не отвечают перечисленным выше требованиям. Ограниченные возможности традиционных сетей являются сдерживающим фактором на пути внедрения новых инфокоммуникационных услуг. С другой стороны, наращивание объемов предоставляемых инфокоммуникационных услуг может негативно сказаться на показателях качества обслуживания вызовов базовых услуг существующих сетей связи. Все это вынуждает учитывать наличие инфокоммуникационных услуг при планировании способов развития традиционных сетей связи в направлении создания сетей связи следующего поколения.

Концепции построения сетей для обеспечения услуг Для обмена, хранения, обработки, продажи и потребления информации – строятся сети . Принято выделять: Транспортные (коммуникационные) сети , предоставляющие услуги транспортировки (доставки) информации участникам рынка Информационные сети (сети информационных услуг), предоставляющие услуги доступа к информации, хранения, обработки, продажи этой информации и т.п. В настоящее время актуальны два основных подхода (концепции, т.е. системы взглядов) к построению этих сетей: 1 . NGN – Next Generation Network (Сеть следующего поколения) – разрабатывается комитетом ITU-T 2 . IMS – IP Multimedia Subsystem (мультимедийная подсистема на базе протокола IP ) – разрабатывается организациями 3GPP и TISPAN (ETSI)

Понятие NGN и ее услуги Основные тенденции развития современных сетей Понятие NGN и ее базовые принципы Преимущества NGN Классификация услуг для сетей NGN

Сеть связи следующего поколения ( NGN – Next Generation Network) – концепция построения сетей связи, обеспечивающих предоставление неограниченного набора услуг с гибкими возможностями по их управлению, персонализации и созданию новых услуг за счет унификации сетевых решений, предполагающая реализацию универсальной транспортной сети с распределенной коммутацией, вынесение функций предоставления услуг в оконечные сетевые узлы и интеграцию с традиционными сетями связи.

NGN – это… Концепция построения сетей связи Неограниченный набор услуг Гибкие возможности по управлению услугами Персонализация услуг Унификация сетевых решений Интеграция с традиционными сетями связи

Унификация сетевых решений

Базовый принцип концепции NGN Отделение друг от друга: функций транспортировки (переноса и коммутации); функций управления вызовом; функций управления услугами.

NGN обладает следующими характеристиками: сеть на базе коммутации пакетов, которая имеет разделенные функции управления и переноса информации, где функции услуг и приложений отделены от функций сети; сеть компонентного построения с использованием открытых интерфейсов; сеть, поддерживающая широкий спектр услуг, включая услуги в реальном времени и услуги доставки информации (электронная почта), в том числе мультимедийные услуги; сеть, обеспечивающая взаимодействие с традиционными сетями электросвязи; сеть, обладающая общей мобильностью, т.е. позволяющая отдельному абоненту пользоваться и управлять услугами независимо от технологии доступа и типа используемого терминала и предоставляющая абоненту возможность свободного выбора поставщика услуг.

Понятие NGN и ее услуги Основные тенденции развития современных сетей Понятие NGN и ее базовые принципы Преимущества NGN Классификация услуг для сетей NGN

Преимущества NGN : Для оператора Для пользователя

Для оператора: построение одной универсальной сети для оказания различных услуг; повышение среднего дохода с абонента за счет оказания дополнительных мультимедийных услуг; оператор NGN может наиболее оптимально реализовывать полосу пропускания для интеграции различных видов трафика и оказания различных услуг; NGN лучше приспособлена к модернизации и расширению; NGN обладает легкостью в управлении и эксплуатации; оператор NGN располагает возможностью быстрого внедрения новых услуг и приложений с различным требованием к объему передаваемой информации и качеству ее передачи.

Для пользователя: абстрагирование от технологий реализации услуг электросвязи (принцип черного ящика); гибкое получение необходимого набора, объема и качества услуг; мобильность получения услуг.

Одной из основных целей построения NGN является расширение спектра предоставляемых услуг услуги службы телефонной связи (предоставление местного телефонного соединения, междугороднего телефонного соединения, международного телефонного соединения); услуги служб передачи данных (предоставление выделенного канала передачи данных, постоянного и коммутируемого доступа в сеть Интернет, виртуальных частных сетей передачи данных); услуги телематических служб ( «электронная почта «, «голосовая почта», «доступ к информационным ресурсам «, телефония по IP-протоколу, «аудиоконференция » и «видеоконференция «); услуги служб подвижной электросвязи; услуги поставщиков информации: видео и аудио по запросу, «интерактивные новости » (для пользователя реализуется возможность просмотра, прослушивания и чтения информации о произошедших за какое-то время событиях), электронный супермаркет (пользователь выбирает товар в «электронном магазине «, получает подробную информацию о его потребительских свойствах, цене и пр.), дистанционное обучение и др.

Понятие NGN и ее услуги Основные тенденции развития современных сетей Понятие NGN и ее базовые принципы Преимущества NGN Классификация услуг для сетей NGN

Услуги сетей NGN Используют различные способы кодирования и передачи Многоадресная и широковещательная передача сообщений Чувствительный и нечувствительный к задержкам трафик Услуги реального масштаба времени

Классификация услуг NGN базовые; дополнительные виды обслуживания; услуги доступа; информационно-справочные услуги; услуги виртуальных частных сетей; услуги мультимедиа.

Базовые услуги Услуги местной, междугородней, международной телефонной связи Услуги по передаче факсимильных сообщений Услуги по организации модемных соединений между терминальным оборудованием пользователей Задача сетевого фрагмента NGN при предоставлении базовых услуг является установление и поддержание соединения с требуемыми параметрами.

Дополнительные виды обслуживания Идентификация вызывающей линии Запрет идентификации вызывающей линии Переадресация вызова при отсутствии ответа Переадресация вызова при занятости Безусловная переадресация вызова Удержание вызова Конференц-связь с расширением Фрагмент NGN для проходящих через него вызовов должен обеспечивать поддержку ДВО, инициированных в других сетях.

Услуги доступа Услуги доступа в сети IP по коммутируемому соединению ( WWW, e-mail, FTP- приложения, сети IP- телефонии); Услуги доступа к ресурсам Интеллектуальной сети связи с реализацией функции SSP (Service Switching Point – коммутатор услуг ) в сетевом фрагменте NGN.

Услуги VPN Виртуальная частная сеть ( VPN ) на основе коммутируемых соединений с поддержкой адресного пространства VPN со стороны Softswitch. VPN на основе постоянных соединений внутри фрагмента NGN c обработкой адресной информации со стороны гибкого коммутатора. VPN на основе постоянных соединений без обработки сигнальной информации вызова гибким коммутатором.

Услуги мультимедиа Совместная работа с документами и графикой; «Белая доска»; Дистанционное обучение и т.п.

Услуги мультимедиа Европейский институт стандартизации в области связи (ETSI) ввел понятие «широкополосных мультимедийных услуг «. Под такими услугами понимаются услуги связи, предоставление которых осуществляется на базе широкополосных сетей связи, способных обеспечить перенос информации (контента) в виде непрерывных потоков пакетов/ячеек в режиме реального времени.

Совместная работа с документами и графикой Обмен файлами. Пользователи могут обмениваться файлами даже при наличии других активных соединений. Полученные файлы помещаются в заданную пользователем в настройках приложения папку. Совместное использование буфера обмена. Пользователи могут обмениваться содержимым буфера обмена Microsoft Windows. Пользователи могут передавать друг другу через буфер обмена текст, фотографии, рисунки, web-страницы, контакты электронной почты и т.д. Совместное использование холста для рисования. Пользователи могут совместно использовать общее окно рисования для ввода текста и графики. Совместный просмотр web-страниц. Пользователи могут совместно просматривать web-страницы. При получении подтверждения пользователя браузер автоматически загружает полученный URL и отображает содержание web страницы. При установке опции ‘auto web push’ отправитель может наблюдать за тем, что делает и видит получатель URL при переходах по web-страницам.

Что такое Triple Play? Концепция Triple Play – все современные услуги можно разложить на три составляющие

Услуги SIP телефонии Персональная адресная книга Запрет исходящих вызовов Для запрещения исходящих вызовов какому-либо пользователю администратор может поместить его в поддомен, для которого не определена трансляция и маршрутизация исходящих вызовов, либо установить данному пользователю класс услуг, для которого запрещены исходящие вызовы. Запрет вызова Пользователь может установить в одном из используемых приложений локальный статус “Do Not Disturb” («Не беспокоить»), при этом устанавливается запрет на все входящие вызовы для данного приложения. Переадресация вызовов Идентификация звонящего абонента

Услуги SIP телефонии Динамическая фильтрация звонков При получении входящих вызовов пользователь может: Отклонить вызов. Если вызывающая сторона использует программу Multimedia Client, то абонент может сообщить ему причину отказа отсоединения. (Пользователи IP-телефонов могут дополнительно задавать список возможных причин отказа от соединения). Переадресовать вызов. Пользователь может вручную ввести телефонный номер или SIP-адрес либо выбрать его из адресной книги. Игнорировать вызов. Обработка вызова осуществляется в соответствии с дополнительными настройками и правилами, указанными пользователем. Ответить. Для общения пользователь может использовать аудио-, видео- и текстовые сообщения Instant message (последние два средства общения доступны только пользователям Multimedia Clients).

Услуги SIP телефонии Функции доступные во время вызова Переадресация вызова Процедура переадресации звонка во время разговора аналогична автоматической переадресации, но перед ее осуществлением абонент А сначала сообщает абоненту В о предстоящей переадресации вызова. Удержание вызова Пользователь может установить несколько соединений, при этом при установке нового соединения предыдущее автоматически переводится в состояние удержания (on hold) с возможностью последующего переключения на него. Удержание вызова используется также для переключения между несколькими ожидающими вызовами.

Перечень расширенного набора услуг ДВО (27 ед.) Возможность отклонения входящих вызовов c запретом определения номера ( Anonymous Call Rejection) Автодозвон внутри группы (Automatic Callback) Режим «Не беспокоить» (Do Not Disturb) Отображение номера и имени вызывающего абонента (Calling Line ID Delivery) Трехсторонняя аудиоконференцсвязь Ожидание вызова (Call Waiting) Безусловная переадресация входящих вызовов (Call Forwarding Always) Перевод звонка в процессе разговора (Call Transfer) 9. Перадресация вызова, когда абонент не отвечает (Call Forwarding NoAnswer) Переадресация вызова, когда абонент занят (Call Forwarding Busy)

Перечень расширенного набора услуг ДВО (27 ед.) Переадресация вызова, когда абонент недоступен (Call Forwarding Not Reachable) Ограничение на исходящие вызовы для группы (Outgoing Calling Plan) Ограничение на исходящие вызовы индивидуально для каждого внутреннего клиента (Outgoing Calling Plan) Ускоренный набор 100 номеров (Speed Dial 100) Ускоренный набор 8 номеров (Speed Dial 8 ) Выборочный прием входящих вызовов (Selective Call Acceptence) «Парковка» вызовов (Call Park) Музыка во время удержания вызова (Music On Hold) Исходящая связь через голосовой портал (Voice Portal Calling) Создание сценариев, например, «доступен, в офисе», «доступен, вне офиса», «занят», «недоступен» (CommPilot Express)

Перечень расширенного набора услуг ДВО (27 ед.) Приоритетный вызов (Priority Alert) Выборочный отказ от входящей связи (Selective Call Rejection) Подключение к разговору (Directed Call Pickup) Код автоматического доступа (Account Authorization Codes) Подбор вызова (Call Pickup) Одновременная посылка входящего вызова на несколько терминалов (Simultaneous Ring Personal) Универсальная голосовая почта (Voice Messaging User, call notify)

Услуги IP TV video on demand («видео по запросу»); network personal video recorder («управляемая цифровая запись видео»); remote recording capabilities («дистанционное управление видеомагнитофоном»); Система рейтингов

Возможности IP TV прогноз погоды на следующий день; Поиск фильмов по названию, актеру, режиссеру time shifting («отложенный просмотр ТВ-передач»);

Ограничение детей по просмотру определенных фильмов и каналов (определяется родителями) M ultiple camera («поддержка нескольких камер»)

Наиболее яркими примерами перевода сетей на технологии VoIP являются планы крупнейших телекоммуникационных операторов Европы Deutsche Telecom и BT Group . Британский оператор BT сверстал пятилетнюю программу » Сеть XXI века » (21st century network, 21CN). В соответствии с ней к 2009 г. инфраструктура BT переведена на протокол IP с поддержкой MPLS, а имеющиеся сети ATM и TDM выведены из эксплуатации. После завершения процесса перехода услуги высокоскоростной передачи данных по проводным и беспроводным IP-каналам должны стать доступными на всей территории Великобритании.

Основной этап миграции BT с традиционной телефонии на VoIP начался в 2006 г. и завершился в 2008-м. По заявлению BT, переход произошел незаметно для абонентов, а качество связи не ухудшилось или даже улучшилось. Следующая стадия предполагает установку нового оборудования MSAN ( Multiservice Access Node ) на 18 узлах сети BT в юго-восточной части Лондона, в Кенте и Восточной Англии. К 1 января 2005 г. к этим узлам подключены 1000 VoIP-абонентов, а к июню следующего года общее число таких абонентов достигло 3000. Далее — изучение возможностей оптических абонентских линий ( fiber — to — the — home , FTTH), у 1500 клиентов медные абонентские линии заменены на оптические, по которым им предоставляются услуги телефонной связи и доступа в Интернет.

British Telecom осуществляет не просто смену технологической платформы для оказания некоторых сервисов из своего портфеля услуг, а планомерное построение сети NGN , ключевыми элементами которой являются магистральная сеть MPLS , технологии пакетной коммутации голоса и сочетание различных сетей доступа. При этом голосовые услуги для фиксированных и мобильных пользователей будут формироваться на единой технологической платформе, с возможностью оказания расширенных сервисов ( local number portability , i — location , unified messaging ).

Deutsche Telecom определил для перехода на IP более длительный срок — 8 лет. Процесс перехода будет длиться до 2012 г. включительно. Причина задержки объясняется тем, что сеть Deutsche Telecom в бывшей ГДР была цифровизирована только в 1998 г., на что ушли миллиарды немецких марок и поэтому эта техника должна себя окупить, после чего будет списана с баланса без нанесения ущерба акционерам.

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

NGN – сети следующего поколения Раздел 2. Общая архитектура сети NGN

Общая архитектура сети NGN Четырехуровневая и трехуровневая модель NGN Выбор технологии для транспортной сети и сети доступа ( IP / MPLS , ATM , GE , SDH , xWDM , PON, FTTH, ADSL, VDSL ) Первичные сети. Вторичные сети. Глобальные сети. Метропольные сети. Локальные сети. Функциональная структура. Классификация оборудования.

Четырехуровневая модель NGN

Архитектура сети NGN

Уровни архитектуры сети NGN уровень управления услугами; уровень управления коммутацией; транспортный уровень; уровень доступа.

Задачи уровней сети NGN

Уровень управления услугами Предоставление инфокоммуникационных услуг Управление услугами Создание и внедрение новых услуг Взаимодействие различных услуг

Уровень управления услугами позволяет реализовать специфику услуг и применять одну и ту же программу логики услуг вне зависимости от типа транспортной сети и способа доступа; наличие этого уровня позволяет также вводить на сети электросвязи любые новые услуги без вмешательства в функционирование других уровней; может включать множество независимых подсистем («сетей услуг»), базирующихся на различных технологиях, имеющих своих абонентов и использующих свои, внутренние системы адресации.

Уровень управления услугами Операторам связи требуются механизмы, позволяющие быстро и гибко развертывать, а также изменять услуги в зависимости от индивидуальных потребностей пользователей. Такие механизмы предусмотрены открытой сервисной архитектурой OSA (Open Services Access) – основной концепцией будущего развития сетей электросвязи в части внедрения и оказания новых дополнительных услуг. При создании систем на основе OSA должны присутствовать следующие ключевые моменты: открытая среда для создания услуг; открытая платформа управления услугами.

Уровень управления услугами На протяжении нескольких лет различными организациями предлагалось несколько вариантов реализации концепции OSA, пока в 1998 г. не был сформирован консорциум Parlay Group, который занимается созданием спецификаций открытого API (Application Programming Interface), позволяющего управлять сетевыми ресурсами и получать доступ к сетевой информации. Архитектура Parlay является одной из практических реализаций концепции OSA

Архитектура Parlay Как показано на рисунке разные сети связи имеют различные сетевые элементы, в частности: в сети подвижной электросвязи второго поколения входят SGSN (Serving GPRS Support Node) и MSC (Mobile Switching Center); в телефонную сеть общего пользования входит SSP (Service Switching Point) коммутатор услуг в ТфОП; в сети подвижной электросвязи третьего поколения входит S-CSCF (Serving Call Session Control Function); ведомственные АТС. Каждый из этих элементов выходит на шлюз (Gateway) по своему протоколу, а задача шлюза по концепции OSA/Parlay состоит в том, чтобы свести все протоколы к единым интерфейсам API. Тогда приложения можно писать без учета особенностей нижележащих сетей, и следует только строго придерживаться интерфейсов API.

Уровень управления коммутацией Обработка информации сигнализации Маршрутизация вызовов Управление потоками

Уровень управления коммутацией Функция установления соединения реализуется на уровне элементов базовой сети под внешним управлением оборудования программного коммутатора (Softswitch). Исключением являются АТС с функциями контроллера шлюзов (MGC – Media Gateway Controller), которые сами выполняют коммутацию на уровне элемента транспортной сети. В случае использования на сети нескольких Softswitch они взаимодействуют посредством соответствующих протоколов (как правило, семейство SIP-T) и обеспечивают совместное управление установлением соединения. Softswitch должен осуществлять: обработку всех видов сигнализации, используемых в его домене; хранение и управление абонентскими данными пользователей, подключаемых к его домену непосредственно или через оборудование шлюзов доступа; взаимодействие с серверами приложений для оказания расширенного списка услуг пользователям сети.

Транспортный уровень Коммутация Прозрачная передача информации пользователя

Требования к транспортному уровню Поддержка функций управления трафиком; Поддержка соединений в реальном времени и соединений, нечувствительных к задержкам; Различные модели соединений: «точка-точка», «точка-многоточие», «многоточие-многоточие»; Гарантированные уровни производительности, надежности, доступности и масштабируемости.

Транспортный уровень NGN рассматривается как уровень, составными частями которого являются сеть доступа и базовая сеть. Под сетью доступа понимается системно-сетевая инфраструктура, которая состоит из абонентских линий, узлов доступа и систем передачи, обеспечивающих подключение пользователей к точке агрегации трафика (к сети NGN или к традиционным сетям электросвязи). Для организации уровня доступа могут использоваться различные среды передачи. Это может быть медная пара, коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель, радиоканал, спутниковые каналы либо любая их комбинация. Особенностью инфраструктуры NGN является использование универсальной базовой сети, базирующейся на технологиях пакетной коммутации. Базовая сеть – это универсальная сеть, реализующая функции транспортировки и коммутации. В соответствии с данными функциями базовая сеть представляется в виде трех уровней : технология коммутации пакетов; технологии формирования тракта; среда передачи сигналов.

Модель базовой сети Нижний уровень модели – среда передачи сигналов. Этот уровень должен быть реализован на кабелях с оптическими волокнами (ОВ) или на цифровых радиорелейных линиях (РРЛ).

Сегодня при выборе технологической основы перспективной считается IP, ввиду того, что: использование технологии IP/MPLS в среде Ethernet позволяет повысить масштабируемость и качество обслуживания до уровня, необходимого для транспортных сетей, а спецификации MPLS RSVP-TE Fast Reroute обеспечивает восстанавливаемость трактов в пределах 50 мс. Это означает, что сети Ethernet приобретают характеристики и надежность SDH или ATM; количество приложений, использующих протокол IP, будет возрастать, соответственно доля трафика IP будет увеличиваться, и, как следствие, неизбежны проблемы технологии АТМ, связанные с дополнительными накладными расходами полосы пропускания при передаче IP-трафика, вследствие чего происходит увеличение стоимости реализации сетевых решений на базе АТМ.

В состав базовой сети NGN могут входить: транзитные узлы, выполняющие функции переноса и коммутации; оконечные (граничные) узлы, обеспечивающие доступ абонентов к мультисервисной сети; контроллеры сигнализации, выполняющие функции обработки информации сигнализации, управления вызовами и соединениями; шлюзы, позволяющие осуществить подключение традиционных сетей электросвязи (ТфОП, СПД, СПС).

Уровень доступа Шлюзы; Сеть доступа; Оконечное абонентское оборудование

К технологиям построения сетей доступа относятся: беспроводные технологии (Wi-Fi, WiMAX); технологии на основе систем кабельного телевидения (DOCSIS, DVB); технологии xDSL; оптоволоконные технологии (пассивные оптические сети (PON)).

Трехуровневая модель NGN

Еще одна концепция… Сабина Турсунова

Задачи уровней сети NGN Уровень доступа. На этом уровне находятся такие устройства, как: Стандартные терминалы POTS/ISDN ; Устройства интегрированного доступа IAD ; Оконечные абонентские терминалы VoIP ; Мобильные терминалы; Программные телефоны; … Уровень агрегации трафика. На этом уровне находятся такие медиа-устройства, как: Абонентские концентраторы нового поколения IP — AMG , PON и т.д.; Медиа-шлюзы для конверген­ции телефонного трафика между традиционной и пакетной сетями; Шлюзы сигнализации.

Задачи уровней сети NGN Транспортный уровень. Данный уровень состоит из магистральной сети передачи данных, основанной на технологии IP / MPLS и региональных сетей передачи данных, основанных на технологии Gigabit Ethernet . Транспортный уровень должен обеспечивать достаточную пропускную способность для передачи всех видов телефонного трафика с обеспечением качества сервиса ( QoS ). Уровень управления вызовами. Задачей этого уровня является обработка информации сигнализации, маршрутизация вызовов и управление соединениями и тарификация вызовов. Уровень управления сетью. Задачей данного уровня является управление всеми элементами, входящими в состав NGN .

Задачи уровней сети NGN Уровень управления услугами. Уровень управления услугами содержит функции управления логикой услуг и приложений и представляет собой распределенную вычислительную среду, обеспечивающую: предоставление инфокоммуникационных услуг; управление услугами; создание и внедрение новых услуг; взаимодействие различных услуг. Данный уровень позволяет реализовать специфику услуг, и применять одну и ту же программу логики услуги вне зависимости от типа транспортной сети (IP, АТМ, FR и т.п.) и способа доступа. Наличие этого уровня позволяет также вводить на сети любые новые услуги без вмешательства в функционирование других уровней.

Общая архитектура сети NGN Четырехуровневая и трехуровневая модель NGN Выбор технологии для транспортной сети и сети доступа ( IP / MPLS , ATM , GE , SDH , xWDM , PON, FTTH , ADSL, VDSL ) Первичные сети. Вторичные сети. Глобальные сети. Метропольные сети. Локальные сети. Функциональная структура. Классификация оборудования.

Современные и будущие сети связи должны удовлетворять следующим требованиям: обладать необходимой пропускной способностью для пропуска трафика всех потребителей услуг; обеспечивать требуемые уровни качества всех видов услуг; обладать необходимым уровнем надежности; обеспечивать возможность централизованного мониторинга и управления работоспособностью сети; обладать средствами анализа производительности работы сети и возможностью быстрого масштабирования для удовлетворения возрастающих потребностей пропуска трафика.

Уровень доступа является той границей телекоммуникационной сети, где конечным клиентам предоставляются услуги. Следовательно, на этом уровне важно создать максимально удобную для клиентов и наиболее эффективную для оператора структуру, которая удовлетворяла бы следующим требованиям: предоставление наибольшей возможной (по экономическим и техническим показателям) полосы пропускания до клиента; универсальность с точки зрения среды передачи (медь, оптика, радио); возможность централизованного управления; возможность совместной работы с единой системой аутентификации, авторизации и биллинга; возможность удаленного управления абонентским терминалом для исключения человеческого фактора.

Сеть доступа Сеть доступа является тем участком сети связи, на который возлагается функция доставки всех видов услуг, организованных в ядре сети. Сеть доступа может стать самым узким участком сети связи, не позволяющим предоставлять абонентам наиболее востребованные и высокодоходные услуги, а также не позволить на равных конкурировать с другими операторами связи на рынке широкополосного доступа. При этом сеть доступа требует очень больших инвестиций при смене технологии построения и длительного времени для проведения модернизации и смены технологии.

При создании оптических сетей доступа должны соблюдаться следующие основополагающие принципы: сохранение существующих сетей доступа, которые не выработали свой ресурс, с целью защиты инвестиций; строительство фрагментов ОСД методом наложения в объеме, необходимом для предоставления услуг повышенного качества; обеспечение сквозного качества предоставляемых услуг по всей сети; строительство ОСД при реализации проектов по построению новых сетей доступа; комплексный подход при разработке долгосрочной программы развития сетей доступа; клиентоориентированный подход. Тесная связь бизнес-процессов с проектами модернизации сети; применение только проверенных передовых, «открытых» решений операторского класса.

Перспективная сеть оптического доступа должна соответствовать следующим требованиям: «мультисервисность» – независимость технологий предоставления услуг от транспортных технологий (любая услуга через любой транспорт); «широкополосность» – возможность гибкого и динамичного изменения скорости передачи информации в зависимости от потребности пользователя; «мультимедийность» – способность сети передавать одновременно многокомпонентную информацию (голос, видео, данные); «интеллектуальность» – возможность управления услугой со стороны оператора или пользователя.

Основные преимущества построения ОСД: высокая масштабируемость; модульное расширение; поддержка оборудования разных производителей; высокая скорость доступа; высокое качество связи; независимость от скорости доступа, от расстояния до абонента.

Технология ADSL Технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) – асимметричная цифровая абонентская линия – была разработана для обеспечения высокоскоростного доступа к интерактивным видеослужбам (видео по запросу, видеоигры и т.п.) и не менее быстрой передачи данных (доступ в Интернет, удаленный доступ к ЛВС и другим сетям). Технология ADSL является наиболее массовым и дешевым способом предоставления услуг ШПД для абонентов, не предъявляющих высоких требований к скорости доступа к сети Интернет. Сеть ШПД по технологии ADSL может быть развернута практически на любом участке сети связи, где используется медная сеть доступа.

Принцип действия к серверу к абоненту

Основополагающие принципы В технологии предусмотрена организация асимметричного обмена данными. При внедрении ADSL объем работ должен быть минимальным, поскольку технология изначально ориентирована на массовое внедрение. При любых нарушениях в оборудовании или сети NGN традиционная телефонная связь должна работать. В технологии используются существующие абонентские линии телефонной сети, в каком бы состоянии они не были.

Преобразование телефонного соединения в соединение ADSL

Преимущества ADSL Возможность использования существующей медной инфраструктуры; Быстрое внедрение; Низкая себестоимость; Огромный выбор операторского и клиентского оборудования; Высокая совместимость; Удовлетворительная скорость нисходящего потока

Недостатки ADSL Низкое качество связи, обусловленное старением кабеля и его повреждениями; Асимметричная скорость нисходящего и восходящего потоков; Снижение скорости передачи данных в зависимости от протяженности абонентских линий; Взаимное влияние абонентских линий при увеличении количества абонентов в кабеле

Технология VDSL VDSL (Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line) – это стандарт сверхвысокоскоростной цифровой абонентской линии. Стандарт VDSL2 (ITU-T G.993.2) позволяет выпускать совместимое DSL-оборудование, обеспечивающее передачу данных по телефонному кабелю со скоростью до 100 Мбит/с в обоих направлениях на расстояниях до 350 м. Технология V DSL является хорошей и относительно дешевой альтернативой технологии ADSL , способной предоставить абонентам расширенный спектр услуг ШПД, включая передачу нескольких каналов IPTV ( HDTV ), и возможность симметричной передачи данных. Сеть ШПД по технологии V DSL может быть развернута практически на любом участке сети связи, где используется медная сеть доступа, в т.ч. в существующие DSLAM и МАД.

10.04.17 Сабина Турсунова Стандарты для технологии xDSL , применяемые в настоящее время Технология ITU-T Название Год выпуска Максимальная скорость передачи ADSL G .992.1 G.dmt 1999 7 Мбит/с вниз, 800 кбит/с вверх ADSL2 G .992.3 G.dmt.bis 2002 8 Мбит/с вниз, 1 Мбит/с вверх ADSL2+ G .992.5 ADSL2plus 2003 24 Мбит/с вниз, 1 Мбит/с вверх ADSL2-RE G .992.3 Reach Extended 2003 8 Мбит/с вниз, 1 Мбит/с вверх SHDSL G .991.2 G.SHDSL 2001 5. 6 Мбит/с вниз / вверх VDSL G .993.1 Very-high-data-rate DSL 2004 55 Мбит/с вниз, 15 Мбит/с вверх VDSL 2 G .993.2 Very-high-data-rate DSL 2 2005 100 Мбит/с вниз/вверх

Преимущества V DSL Возможность использования существующей медной инфраструктуры; Быстрое внедрение; Низкая себестоимость; Большой выбор операторского и клиентского оборудования; Высокая совместимость; Высокая скорость нисходящего потока; Возможность работы в симметричном режиме; Возможность перехода в режим работы ADSL ; Возможность установки оборудования VDSL в существующие DSLAM

Недостатки V DSL Низкое качество связи, обусловленное старением кабеля и его повреждениями; Ограниченная дальность работы на высоких скоростях передачи данных; Снижение скорости передачи данных в зависимости от протяженности абонентских линий; Взаимное влияние абонентских линий при увеличении количества абонентов в кабеле; Высокая стоимость клиентского оборудования (в сравнении с ETTH и ADSL)

Технология PON PON – распределительная сеть доступа, основанная на древовидной архитектуре с пассивными оптическими разветвителями на узлах, представляет экономичный способ обеспечить широкополосную передачу информации. При этом архитектура PON обладает необходимой эффективностью наращивания и узлов сети, и пропускной способности.

Технология PON Технология PON позволяет с использованием одного волокна организовать полностью пассивную оптическую сеть доступа для 32 узлов в радиусе 20 км, предоставляя Ethernet и до 4 Е1 в каждом узле. Суть технологии PON заключается в том, что между центральным узлом и удаленными абонентскими узлами создается полностью пассивная оптическая сеть, имеющая топологию дерева. В промежуточных узлах дерева размещаются пассивные оптические разветвители (сплиттеры) – компактные устройства, не требующие питания и обслуживания. Технология PON является одной из наиболее перспективных технологий организации доступа к сети Интернет для предоставления услуг Triple Play для «продвинутых» пользователей. Наиболее эффективна в районах с частной застройкой и для точечных применений.

Свойства сети PON Древовидная архитектура с передачей по одному волокну на двух длинах волн навстречу друг другу: 1550 нм (от центрального узла к абонентам, нисходящий поток) и 1310 нм (от абонентов к центральному узлу, восходящий поток); На промежуточных узлах дерева, размещаются пассивные оптические разветвители; Использование метода доступа TDMA позволяет гибко распределять полосу пропускания между абонентами; На одно волокно, идущее из центрального узла (OLT), можно подключить до 32 абонентских узлов (ONT); Максимальное удаление составляет 20 км.

Нисходящий поток от центрального узла к абонентам идет на длине волны 1550 нм и имеет скорость 622 Мбит/с (в сумме для всех абонентов).

Восходящие потоки от абонентов идут на длине волны 1310 нм с использованием протокола множественного доступа с временным разделением (TDMA).

Технология PON может быть совмещена с технологией (плотного) волнового мультиплексирования DWDM.

Развитие технологии PON В 1998 г. Международный союз электросвязи ( ITU-T ) принял предложенную FSAN (Full Services Access Network) спецификацию ATM PON ( APON ) в виде рекомендаций G.983.x , утвердив вскоре и спецификацию Broadband PON (BPON ). Начинается строительство пассивных оптических сетей в Японии и США. Технология APON (G.983.1) предусматривает передачу в сети PON ячеек ATM со скоростью 155 Мбит/с в каждом направлении. В спецификации BPON скорость передачи увеличена до 622 Мбит/с, появляется возможность реализовать широкополосные сервисы, включая доступ по Ethernet и видео.

Развитие технологии PON Развитие Ethernet привело в 2001 г. к началу работы над спецификацией Ethernet PON (EPON) на основе протокола управления множеством узлов ( Multi-Point Control Protocol – MPCP ). Появляется еще одна разновидность PON — Gigabit PON (GPON ). Стандарт предусматривает номинальную скорость передачи 622 Мбит/c или 1,25 и 2,5 Гбит/с, а также развитые механизмы управления и защита на уровне протоколов. На сегодняшний день существует множество примеров успешного построения масштабных коммерческих проектов на базе PON . Это позволяет оценить потенциал EPON (Ethernet PON)/GPON (Gigabit PON ) технологий, которые могут стать в ближайшее время настоящим «мейнстримом» в отрасли.

Сравнительный анализ трех технологий APON, EPON, GPON 10.04.17 Сабина Турсунова Характеристики APON (BPON) EPON GPON Институты стандартизации / альянсы ITU-T SG15 / FSAN IEEE / EFMA ITU-T SG15 / FSAN Дата принятия стандарта октябрь 1998 июль 2004 октябрь 2003 Стандарт ITU-T G.981.x IEEE 802.3ah ITU-T G.984.x Скорость передачи, прямой/обратный поток, Мбит/с 155/155 622/155 622/622 1000/1000 1244/155,622,1244 2488/622,1244, 2488 Базовый протокол ATM Ethernet SDH Линейный код NRZ 8B/10B NRZ Максимальный радиус сети, км 20 20 (>30 (обсуждается в проекте)) 20 Максимальное число абонентских узлов на одно волокно 32 16 64 (128) Приложения Любые IP, данные Любые Коррекция ошибок FEC предусмотрена нет необходима Длины волн прямого/обратного потоков, нм 1550/1310 (1480/1310) 1550/1310 (1310/1310) 1550/1310 (1480/1310) Динамическое распределение полосы есть Поддержка (на более высоких уровнях) есть IP-фрагментация есть нет есть Защита данных Шифрование открытыми ключами нет Шифрование открытыми ключами Резервирование есть нет есть Оценка поддержки голосовых приложений и QoS высока низкая высока

Принцип действия PON Основная идея архитектуры PON – использование всего одного приемопередающего модуля в OLT для передачи информации множеству абонентских устройств ONT и приема информации от них. Число абонентских узлов, подключенных к одному приемопередающему модулю OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приемопередающей аппаратуры. В OLT и ONT встроены мультиплексоры WDM, разделяющие исходящие и входящие потоки.

Принцип действия PON

Прямой и обратный поток Прямой поток на уровне оптических сигналов, является широковещательным. Каждый абонентский узел ONT, читая адресные поля, выделяет из этого общего потока предназначенную только ему часть информации. Фактически, мы имеем дело с распределенным демультиплексором. Все абонентские узлы ONT ведут передачу в обратном потоке на одной и той же длине волны, используя концепцию множественного доступа с временным разделением TDMA (time division multiple access). Для того, чтобы исключить возможность пересечения сигналов от разных ONT, для каждого из них устанавливается свое индивидуальное расписание по передаче данных c учетом поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT. Эту задачу решает протокол TDMA MAC.

Топологии сетей доступа Существуют четыре основные топологии построения оптических сетей доступа: «кольцо», «точка-точка», «дерево с активными узлами», «дерево с пассивными узлами».

Преимущества PON Существенная экономия оптического волокна; Высокое качество услуг; Достаточная скорость нисходящего и восходящего потоков для удовлетворе­ния текущих потребностей абонентов; Надежность соединения вследствие наличия только пассивных оптических разветвителей в промежуточных узлах дерева, не требующих обслуживания; Масштабируемость. Древовидная структура сети доступа дает возможность подключать новых абонентов экономичным способом; Гибкость. Использование современных механизмов обеспечения QoS позволяет предоставлять абонентам именно тот уровень услуг, который им требуется; Экономия используемой площади под оборудование и расходов на электропитание на стороне оператора

Недостатки PON Высокая цена; Недостаточная полоса пропускания в долгосрочной перспективе. Разделяемая полоса пропускания в дереве оптоволо­конных линий сети PON используется как можно большим числом абонентов; Недостаточная информационная безопасность данных в общей среде передачи; Повышенная стоимость компонентов из-за необходимости работать на совокупной скорости передачи данных; Повышенная мощность оптического сигнала для компенсации потерь в пассивных оптических разветвителях; Сложность диагностики неисправностей в пассивных оптических разветвителях. Влияние поврежденной точки терминации оптической сети на работу всех абонентов этой пассивной оптической сети

Технология P 2 P Организация сети доступа с топологией P2P не накладывает ограничения на используемую сетевую технологию. P2P может быть реализована как для любого сетевого стандарта, так и для нестандартных (proprietary) решений, например, использующих оптические модемы. С точки зрения безопасности и защиты передаваемой информации при соединении P2P обеспечивается максимальная защищенность абонентских узлов. Поскольку ОК нужно прокладывать индивидуально до абонента, этот подход организации сети доступа является более дорогим по сравнению с технологиями PON, но и наиболее гибким с точки зрения отсутствия ограничений на используемые технологии для удовлетворения любых потребностей клиента. Технология P2P является одной из наиболее перспективных технологий организации доступа к сети Интернет для предоставления услуг Tripple Play для продвинутых пользователей. Наиболее эффективна для предоставления услуг при высокой плотности абонентов и для корпоративного сегмента рынка.

Преимущества P2P Высокое качество услуг; Высокая надежность соединения; Единоличное использование ресурсов оптического волокна абонентом; Высокая симметричная скорость доступа для удовлетворения потребностей в долгосрочной перспективе; Возможность индивидуального подключения любых портов со стороны оператора и предоставления любых скоростей доступа

Недостатки P2P Относительно высокая цена; Необходимость предоставления пары оптических волокон для каждого абонента. Громоздкая оптическая инфраструктура (имеется возможность использования WDM); Повышенное энергопотребление на стороне оператора; Значительное использование площадей и мощностей ЭПУ для оборудования P2P у оператора

Технология E TTH ETTH – один из способов постоянного подключения к Интернету по протоколу FastEthernet . Скорость подключения составляет 100 Мбит/с или 1 Гбит/c. До каждого подключаемого дома производится прокладка оптического кабеля. В качестве соединительных абонентских линий используется витая пара пятой категории либо оптические соединительные линии. Технология Ethernet является более дешевой альтернативой полностью оптических сетей доступа (PON, P2P) для организации доступа к сети Интернет и для предоставления услуг Triple Play для обычных нетребовательных пользователей. Наиболее эффективна для предоставления услуг при высокой плотности абонентов.

Преимущества ETTH Умеренная стоимость порта; Высокая симметричная скорость доступа; Возможность построения кольцевых сетей доступа; Использование коаксиального кабеля для внутридомовой разводки; Экономичное использование магистральных оптических волокон; Применение стандартизированных составляющих при организации подключений; Доступный инструментарий технического обслуживания на канальном уровне

Недостатки ETTH Ограниченные возможности диагностики неисправностей на клиентской стороне, сбора статистики и управления качеством обслуживания; Проприетарность систем, адаптированных для применения в сетях доступа; Ограничение пропускной способности кольца на всех абонентов, подключенных к нему и ограничение количества портов на каждый узел числом портов используемого шасси; Необходимость установки активного оборудования в непосредственной близости к абонентам; Приспособлена в основном для многоквартирных домов.

Алгоритм принятия решений при выборе технологий строительства Работники служб/отделов маркетинга филиалов определяют степень концентрации высокодоходных сегментов в районах населенного пункта. Работники служб/отделов маркетинга филиалов определяют районы населенного пункта с высоким спросом на услуги FTTx и требуемую емкость сети для 100% обеспечения. Работники технического блока филиала определяют объем требуемых инвестиций для реализации проектов. Определяется перечень проектов филиала с ранжированием по приоритетности и коммерческой целесообразности проектов (приоритетными являются проекты с применением технологии FTTx и направленные на ковровое покрытие наложенной сетью районов населенных пунктов с большой концентрацией высокодоходных сегментов). Инициируются бизнес-планы.

Технология SDH Синхронная цифровая иерархия ( SDH ) — технология широкополосных транспортных сетей, которые являются инфраструктурой для подключения пользователя к широкому спектру услуг. Сети SDH позволяют передавать информационные потоки на скоростях до 10 Гбит/сек, предоставляют широкий диапазон скоростей доступа, в том числе совместимых с плезиохронной цифровой иерархией, прозрачны для трафика любой природы (голос, данные, видео). Заложенная в структуру SDH сигнала служебная информация обеспечивает возможность централизованного управления сетевыми устройствами и сетью в целом, позволяя гибко и оперативно обслуживать сеть и предоставлять пользователям необходимые потоки, а также реализует механизмы защиты информационных потоков в сети от возможных аварий.

Операция ввода/вывода потока в PDH .

PDH Наличие в PDH потоках выравнивающих битов, делает невозможным прямое извлечение из потока, составляющих его компонентов. Так, чтобы извлечь из потока 140 Мбит/сек (Е4) поток 2 Мбит/сек (Е1) необходимо демультиплексировать Е4 на четыре потока 34Мбит/сек (Е3), затем один из Е3 на четыре потока 8 Мбит/сек (Е2), и только после этого можно вывести требуемый Е1. А для организации ввода/вывода требуется трехуровневое демультиплексирование, а затем трехуровневое мультиплексирование. Использование систем PDH в сетях передачи данных, требует большого количества мультиплексоров, что значительно удорожает сеть и усложняет ее эксплуатацию.

Цели и задачи разработки SDH . Желание преодолеть указанные недостатки PDH привели к разработке в США иерархии синхронной оптической сети ( SONET ), а в Европе аналогичной синхронной цифровой иерархии ( SDH ), предложенными для использования на волоконно-оптических линиях связи. Целью разработки, в обоих случаях, было создание иерархии, которая позволила бы: вводить/выводить исходные потоки без необходимости производить сборку разборку; разработать структуру кадров, позволяющую осуществлять развитую маршрутизацию и управление сетями с произвольной топологией; загружать и переносить в кадрах новой иерархии кадры PDH иерархии и других типов трафика (АТМ, IP ); разработать стандартные интерфейсы для облегчения стыковки оборудования.

SDH и SONET В сетях SDH и SONET , используются синхронные схемы передачи с байт-интерливингом при мультиплексировании. В качестве формата основного сигнала первого уровня в иерархии SDH был принят синхронный транспортный модуль STM -1 с размером кадра 2430 байт и стандартным периодом повторения кадров 125 мксек, что дает скорость передачи 155.52 Мбит/сек. Мультиплексирование с коэффициентом кратности 4 дает следующий ряд скоростей SDH иерархии: STM -4, STM -16, STM -64 или соответственно 622.08, 2488.32, 9953.28 Мбит/сек. Ряд скоростей SONET начинается с сигнала ОС-1, имеющего скорость 51.84 Мбит/сек, а далее сигналы ОС-3, ОС-12, ОС-48 совпадают по скорости с STM -1, STM -4, STM -64.

Многоуровневая модель SDH

Многоуровневая модель SDH Самый низкий — физический уровень, представляющий передающую среду. Секционный уровень отвечает за сборку синхронных модулей STM — N и транспортировку их между элементами сети. Он подразделяется на регенераторную и мультиплексорную секции. Маршрутный уровень отвечает за доставку сигналов, предоставляемых сетью для конечного пользователя ( PDH , ATM и др.), и упакованных в полезной нагрузке STM — N . Согласно терминологии SDH , эти сигналы называют компонентными или трибутарными сигналами, а предоставляемые пользователю интерфейсы доступа к сети — трибутарными интерфейсами. Передача сигнальной информации для каждого уровня в SDH осуществляется при помощи механизма заголовков. Каждый STM — N кадр имеет секционный заголовок SOH ( Section OverHead ), состоящий из двух частей: заголовка регенераторной секции RSOH ( Regenerator Section OverHead ) и мультиплексорной секции MSOH ( Multiplex Section OverHead ). Для упаковки и транспортировки в STM — N трибутарных сигналов предложена технология виртуальных контейнеров. Виртуальный контейнер состоит из поля полезной нагрузки — контейнера, на которое отображается трибутарный сигнал, и маршрутного заголовка POH ( Path OverHead ), который указывает тип контейнера и служит для сбора статистики о прохождении контейнера по сети

Структура кадра STM — N

Базовые элементы сетей SDH Сети SDH строятся из четырех типов функциональных модулей (сетевых элементов): регенераторы, терминальные мультиплексоры, мультиплексоры ввода/вывода и кросс-коннекторы.

Регенератор Регенератор используется для увеличения допустимого расстояния между узлами сети путем восстановления входящих сигналов SDH . Это расстояние зависит от степени затухания сигнала в передающей среде и параметров приемо-передающего оборудования. Для одномодового оптического кабеля оно составляет 15-40 км для длины волны 1310 нм и 40-110 км для 1550 нм.

Терминальный мультиплексор Терминальный мультиплексор ( TM ) предназначен для мультиплексирования и демультиплексирования сигналов PDH и STM (в терминологии SDH их называют трибутарными или компонентными интерфейсами) в агрегатный поток STM — N . Он также может осуществлять локальную коммутацию с одного трибутарного интерфейса на другой.

Мультиплексор ввода/вывода Мультиплексор ввода/вывода ( ADM ) имеет на входе те же наборы интерфейсов, что и ТМ, и, как правило, два агрегатных потока STM — N (условно называемых «восточный» и «западный»). В этих мультиплексорах плезиохронные или синхронные сигналы могут быть извлечены из или добавлены в поток STM — N , при этом часть полезной нагрузки сигнала STM — N проходит через устройство транзитом. Это дает возможность создавать самовосстанавливающиеся кольцевые структуры ( Self Healing Ring — SHR ), которые, в случае аварии, автоматически коммутируют потоки в обход поврежденных участков или элементов сети.

SDH кросс-коннектор Кросс-коннектор ( DXC ) — распределительный узел сети, осуществляющий неблокируемые перекрестные соединения между любыми его портами. SDH кросс-коннекторы выполняют эти функции на уровне виртуальных контейнеров VC — n , для этого PDH сигналы отображаются на виртуальные контейнеры соответствующего уровня.

Основные функции, выполняемые сетевыми элементами SDH следующие: маршрутизация виртуальных контейнеров, проводимая на основе использования информации в маршрутном заголовке РОН соответствующего контейнера; консолидация или объединение виртуальных контейнеров; трансляция потока от точки к нескольким точкам ( point — to — multipoint ); сортировка или перегруппировка ( grooming ) виртуальных контейнеров, осуществляемая с целью создания нескольких упорядоченных, например, по типу переносимого сервиса, потоков; ввод/вывод виртуальных контейнеров.

Топология сетей SDH Топология «точка-точка» Это простейшая топология, включающая два терминальных мультиплексора, соединенных оптической линией связи с или без регенератора. Каждый из мультиплексоров действует как концентратор трибутарных потоков Е1, Е3 и др. Эта топология широко используется при передаче больших потоков данных по высокоскоростным магистральным каналам. Она может быть реализована, как по схеме без резервирования канала, так и по схеме со 100% резервированием типа 1+1, использующей основной и резервный агрегатные каналы. Топология «последовательная линейная цепь» Эта топология используется тогда, когда существует необходимость ответвлений в ряде точек линии, где могут вводится и выводится каналы доступа. Реализуется она путем включения вдоль линии связи мультиплексоров ввода/вывода.

Топология сетей SDH Топология «звезда» В этой топологии один из узлов сети (кросс-коннектор) играет роль концентратора (или хаба), распределяя часть трафика по другим удаленным узлам, а оставшуюся часть на терминалы пользователей. Топология «кольцо» Эта топология наиболее широко используется при построении SDH сетей первых двух уровней иерархии ( STM -1 и STM -4). Строительными блоками этой архитектуры являются мультиплексоры ввода/вывода, которые соединяются в кольцо с однонаправленной либо двунаправленной передачей трафика. Широкое использование кольцевой топологии обусловлено тем, что построенные на ее основе сети способны самовосстанавливаться после некоторых достаточно характерных типов отказов.

Механизмы самовосстановления и схемы резервирования Линейная защита. Простейшая форма реализации этой защиты — защита 1+1, используемая в соединениях точка-точка, где на каждую рабочую линию отводится одна резервная. При обнаружении потери сигнала на рабочей линии, оборудование на обоих концах автоматически переключается на резервную. Более экономичный вариант — защита 1: N , используемый, в основном, на магистральных участках большой протяженности. В этом случае на несколько рабочих линий отводится одна резервная. Резервная линия может быть использована для передачи низкоприоритетного трафика, который просто прерывается, если необходимо подменить вышедшую из строя рабочую линию. Механизмы защиты 1+1 и 1: N стандартизированы ITU — T в Рекомендации G .783.

Механизмы самовосстановления и схемы резервирования Кольцевая защита. Различаются для кольцевых структур с однонаправленными и двунаправленными соединениями. В однонаправленном кольце все данные передаются по одной оптической жиле в одном направлении. Вторая оптическая жила, с противоположным направлением передачи, рассматривается как резервная. В случае аварии на одном из сегментов кольца, передача в направлении поврежденного участка автоматически коммутируется на резервное кольцо

Схема самовосстановления однонаправленного кольца

В двунаправленном кольце обе оптические жилы используются для передачи и приема сигналов между элементами сети. Емкость канала разбивается на несколько двунаправленных рабочих линий. При разрыве кольца, на концах поврежденного сегмента потоки коммутируются на резервную рабочую линию в обход этого сегмента.

Схема резервирования в двунаправленном кольце

Волновое мультиплексирование (WDM) Волновое мультиплексирование (Wave Division Multiplexing, WDM) — это концепция объединения нескольких потоков данных по одному физическому волоконно­оптическому кабелю. Такое увеличение емкости кабеля достигается исходя из фундаментального принципа физики. Он состоит в том, что лучи света с разными длинами волн не взаимодействуют между собой. Основная идея систем WDM состоит в использовании нескольких длин волн (или частот) для передачи отдельного потока данных на каждой из них. За счет этой техники удалось в 16-160 раз увеличить широкополосность канала из расчета на одно волокно.

Мультиплексирование с делением по длине волны в оптическом волокне На входе канала сигналы с помощью призмы объединяются в одно общее волокно. На выходе с помощью аналогичной призмы эти сигналы разделяются. Число волокон на входе и выходе может достигать 32 и более (вместо призм в последнее время используются миниатюрные зеркала, где применяется развертка по длине волны).

Мультиплексирование с делением по длине волны в оптическом волокне Передаваемые данные должны посылаться на определенной несущей длине волны. Обычно волновое мультиплексирование WDM осуществляется в окне прозрачности. Окно прозрачности — область частот, находящаяся между двумя провалами, в которой обеспечиваются лучшие условия распространения радиоволн. 1530-1560 нм, где обеспечивается минимальное затухание сигнала до 0,2 дБ/км. Как правило, волоконно­оптические системы используют 3 длины волны — 850, 1310 и 1550 нм. Если входной сигнал является оптическим и передается на одной из этих длин волн, он должен быть преобразован для передачи с длиной волны окна прозрачности WDM.

Мультиплексирование с делением по длине волны в оптическом волокне При наличии нескольких независимых входных сигналов каждый из них должен быть преобразован для передачи на своей длине волны в рамках этого диапазона. Затем эти сигналы объединяются с помощью оптической системы таким образом, что большая часть мощности всех сигналов передается по одному оптическому волокну. На другом конце линии световые сигналы разделяются с помощью сплиттера (еще одной системы линз) на несколько каналов. Каждый из этих каналов проходит через фильтры, отделяющие только одну из длин волн. В конце концов, каждая из отделенных длин волн попадает на свой приемник, который преобразует ее в исходный вид (оптический на длинах волн 850, 1310 и 1550 нм или медный).

Технология WDM Существует два типа систем WDM, обеспечивающих грубое (CWDM) мультиплексирование с большим шагом разноса несущих или плотное (DWDM) разделение шкалы длин волн. Системы CWDM обычно обеспечивают передачу от 8 до 16 длин волн с шагом в 20 нм, от 1310 до 1630 нм. Системы DWDM работают с количеством длин волн до 144, обычно с шагом менее 2 нм примерно в том же диапазоне длин волн. WDM (CWDM или DWDM) обычно используется в одном из двух приложений:

Технология WDM Первое и главное состоит в увеличении объема информации, передаваемого по оптическому волокну. Большое количество потоков данных передаются по небольшому количеству оптических кабелей. Это дает возможность значительно увеличить пропускную способность оптического кабеля. Так, при скорости 10 Гбит/с на канал общая пропускная способность каждого волокна составит 1,25 Тбит/с. Во многих случаях проложить новый оптический кабель оказывается слишком дорого или просто невозможно. Тогда использование технологии WDM становится единственной возможностью для увеличения пропускной способности.

Технология WDM Второе приложение WDM появилось сравнительно недавно, когда все большее число заказчиков стали использовать высокоскоростные каналы связи. В этом случае оператор связи предоставляет заказчикам, имеющим офисы в разных точках города, длины волн в своем кабеле для организации каналов «точка­-точка». Например, крупная компания, имеющая два здания в разных концах города, может поставить задачу их объединения. Для решения этой проблемы оператор может развернуть сеть. При использовании WDM оператору нет необходимости заботиться о том, какой протокол или технология используется заказчиками, что дает возможность более гибкого предоставления услуг.

Технология WDM Устройства для организации WDM пассивны, т.е. не требуют электропитания. Однако многие из них требуют постоянной температуры. Для этого устанавливаются устройства регулировки температуры, а им необходимо удаленное электропитание. Тогда используется смешанный кабель, который наряду с оптическими волокнами содержит медные жилы. Для обеспечения норм по затуханию при передаче информации по оптическим кабелям применяются регенераторы и усилители сигналов.

Оптические системы передачи с линейной регенерацией При передаче одиночного оптического сигнала каждый регенератор преобразует оптический сигнал в электрический, корректирует временные параметры, выделяет передаваемую информацию и в результате управляет лазерным передатчиком для регенерации сигнала и последовательного ввода информации в оптический кабель для передачи ее по следующему участку.

DWDM составной сигнал с одним участком разделения по длине волны Преобразование оптического сигнала в электрический сигнал требует больших затрат, поскольку применяет очень дорогие компоненты (лазеры и сверхскоростную электронику). Схема на следующем слайде передает составной WDM-сигнал. При этом на каждом регенераторном участке производится разбиение составного сигнала на отдельные сигналы. Далее производится индивидуальное преобразование в электрическую форму и индивидуальная регенерация.

DWDM составной сигнал с одним участком разделения по длине волны

DWDM составной сигнал с оптическим усилителем Более предпочтительно применение оптических усилителей, которые могут усиливать сигнал на всех длинах волн, составляющих WDM-сигнал. Оптический усилитель на оптоволконе, легированном эрбием (Erbium-Doped Fiber Amplifier — EDFA) — это отрезок оптоволокна типа EDF и полупроводниковый лазерный диод в качестве источника «накачки». Усилитель принимает ослабленный сигнал и генерирует мощный сигнал в оптический кабель, легированный эрбием. От воздействия мощного сигнала атомы эрбия возбуждаются и генерируют фотоны в той же самой фазе и направлении, что и посылаемый сигнал. В результате получается эффект усиления. Применение усилителей снижает потребность в применении регенераторов. Установка усилителей позволяет увеличить расстояние между регенераторами и связанное с ними преобразование оптика-электроника до сотен и тысяч километров

DWDM составной сигнал с оптическим усилителем

Общая архитектура сети NGN Четырехуровневая и трехуровневая модель NGN Выбор технологии для транспортной сети и сети доступа ( IP / MPLS , ATM , GE , SDH , xWDM , PON, FTTH, ADSL, VDSL ) Первичные сети. Вторичные сети. Глобальные сети. Метропольные сети. Локальные сети. Функциональная структура. Классификация оборудования.

Первичные и вторичные сети Первичные сети состоят только из линий связи, усилительной и каналообразующей аппаратуры на станциях. Линии связи, проложенные между городами и в крупных городах, промежуточные усилительные пункты, оконечные пункты — все это первичная сеть, служащая для получения аналоговых и цифровых типовых каналов и трактов. Вторичные сети содержат, кроме того, узлы коммутации, позволяющие переключать каналы связи на различные направления. На основе вторичных сетей создаются многочисленные службы связи, предоставляющие разные услуги.

Первичные сети делятся на магистральные, зоновые и местные сети

Глобальные сети Глобальная сеть — это объединение компьютеров, расположенных на большом расстоянии, для общего использования мировых информационных ресурсов. В настоящее время для обеспечения связи в глобальных сетях выработаны единые правила — технология Интернет. Эти правила устанавливают: единый способ подключения отдельного компьютера или локальной сети к глобальной; единые правила передачи данных; единую систему идентификации компьютера в сети (сетевой адрес).

Глобальные сети Одной из основных целей было создание сети, устойчивой к частичным повреждениям. Одним из путей достижения этой цели является разработка технологии децентрализованной обработки информации в сети. Децентрализация обработки информации достигается следующим образом. Каркас глобальных сетей составляют хост-компьютеры, являющиеся мощными узлами связи. Они обеспечивают надежный круглосуточный обмен информацией между пользователями сети. Хост-компьютеры соединяются между собой выделенными телефонными каналами связи. Совокупность хост-компьютеров обеспечивает связь с международными телекоммуникационными сетями. При неисправности одного узла (компьютера) в сети сохраняется возможность обмена информацией между другими компьютерами, так как пакеты данных на пути к компьютеру с нужным адресом автоматически направляются по альтернативному маршруту, в обход аварийного участка. Для получателя информации не имеет значения, каким путем пакеты информации будут доставлены на его компьютер.

Локальные сети Локальные сети предназначены для обмена информацией между компьютерами, расположенными на небольшом расстоянии друг от друга, в пределах одного здания. Локальная сеть — это объединение компьютеров, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. Локальные сети позволяют: совместно использовать аппаратные ресурсы (периферийные устройства, накопители); совместно использовать программные ресурсы (сетевые версии прикладного программного обеспечения); создавать и совместно использовать информационные ресурсы для работы пользователей над общими задачами; централизовать усилия по информационной безопасности.

Локальные сети По способу связи компьютеров в локальной сети различают: одноранговые сети; сети с выделенным сервером. В одноранговых сетях используется технология «равный к равному». Любой компьютер может использовать ресурсы другого подключенного к нему компьютера. Иначе говоря, любой компьютер может выступать и как сервер, и как клиент. В одноранговых сетях работа приложений на компьютере ухудшается, когда его ресурсами пользуются другие компьютеры сети. Сети с выделенным сервером гораздо стабильнее и производительнее.

Общая архитектура сети NGN Четырехуровневая и трехуровневая модель NGN Выбор технологии для транспортной сети и сети доступа ( IP / MPLS , ATM , GE , SDH , xWDM , PON, FTTH, ADSL, VDSL ) Первичные сети. Вторичные сети. Глобальные сети. Метропольные сети. Локальные сети. Функциональная структура. Классификация оборудования.

Softswitch Softswitch реализует функции по логике обработки вызова, доступу к серверам приложения, сбору статистической информации, сигнальному взаимодействию с сетью ТфОП и внутри пакетной сети, управлению установлением соединения и др. Softswitch является основным устройством, реализующим функции уровня управления коммутацией и передачей информации. В оборудовании Softswitch должны быть реализованы следующие основные функции: функция управления базовым вызовом, обеспечивающая прием и обработку сигнальной информации и реализацию действий по установлению соединения в пакетной сети; функция аутентификации и авторизации абонентов, подключаемых в пакетную сеть как непосредственно, так и с использованием оборудования доступа ТфОП; функция маршрутизации вызовов в пакетной сети; функция тарификации, сбора статистической информации; функция управления оборудованием транспортных шлюзов; функция предоставления ДВО (дополнительных видов обслуживания). Реализуется в оборудовании Softswitch или совместно с сервером приложений; функция ОАМ&Р: эксплуатация, управление (администрирование), техническое обслуживание и предоставление той информации, которая не нужна непосредственно для управления вызовом и может передаваться к системе управления элементами через логически отдельный интерфейс; функция менеджмента: обеспечивает взаимодействие с системой менеджмента сети.

Softswitch Дополнительно в оборудовании Softswitch могут быть реализованы следующие функции: функция сигнального пункта сети ОКС7; функция предоставления расширенного списка ДВО. Реализуется самостоятельно или с использованием серверов приложений; функция взаимодействия с серверами приложений; функция SSP;

Основные характеристики Softswitch Производительность – максимальное количество обслуживаемых базовых вызовов за единицу времени (как правило, за час). Производительность Softswitch — это одна из главных характеристик, на основе которой должен проводиться выбор оборудования и проектирование сети. Производительность оборудования Softswitch различна при обслуживании вызовов от различных источников, что объясняется как различным объемом и характером поступления сигнальной информации от разных источников, так и заложенными алгоритмами обработки сигнальной информации. При проектировании сети NGN, в части возможностей Softswitch, важно иметь наиболее полную информацию о производительности для различных видов нагрузки, а также для смешанных типов нагрузки при различных долях каждого из видов.

Основные характеристики Softswitch Надежность – свойство объекта сохранять во времени и в установленных пределах значения всех параметров и способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения. Требования по надежности к оборудованию Softswitch характеризуются средней наработкой на отказ, средним временем восстановления, коэффициентом готовности, сроком службы. При проектировании сети следует понимать, что выход из строя Softswitch приведет к пропаже всех видов связи в обслуживаемом сетевом фрагменте (домене); поэтому должны быть предусмотрены меры по обеспечению дублирования и защиты оборудования.

Поддерживаемые протоколы При взаимодействии с существующими фрагментами сети СТОП: непосредственное взаимодействие: ОКС7 в части протоколов МТР, ISUP и SCCP; взаимодействие через сигнальные шлюзы,: M2UA, M3UA, М2РА для передачи сигнализации ОКС7 через пакетную сеть; V5UA для передачи сигнальной информации V5 через пакетную сеть; IUA для передачи сигнальной информации первичного доступа ISDN через пакетную сеть; MEGACO (Н.248) для передачи информации, поступающей по системам сигнализации по выделенным сигнальным каналам (2ВСК). В настоящее время известны подобные реализации в части системы сигнализации R1. При взаимодействии с другими Softswitch: SIP-T.

Поддерживаемые протоколы При взаимодействии с терминальным оборудованием: непосредственное взаимодействие с терминальным оборудованием пакетных сетей: SIP и Н.323; взаимодействие с оборудованием шлюзов, обеспечивающим подключение терминального оборудования СТОП: MEGACO (H.248) для передачи сигнализации по аналоговым абонентским линиям; IUA для передачи сигнальной информации базового доступа ISDN. При взаимодействии с оборудованием интеллектуальных платформ (SCP): INAP. При взаимодействии с серверами приложений: в настоящее время такое взаимодействие, как правило, базируется на внутрифирменных протоколах, в основе которых лежат технологии JAVA, XML, SIP и др. При взаимодействии с оборудованием транспортных шлюзов: для шлюзов, поддерживающих транспорт IP или IP/ATM: H.248, MGCP, IPDC и др.; для шлюзов, поддерживающих транспорт ATM: BICC.

Поддерживаемые интерфейсы интерфейс Е1 (2048 Кбит/с) для подключения сигнальных каналов ОКС7, включаемых непосредственно в Softswitch; интерфейсы семейства Ethernet для подключения к IP-сети. Через Ethernet-интерфейсы передается сигнальная информация в направлении пакетной сети.

Шлюзы (Gateways) Устройства доступа к сети и сопряжения с существующими сетями. Оборудование шлюзов реализует функции по преобразованию сигнальной информации сетей с коммутацией пакетов в сигнальную информацию пакетных сетей, а также функции по преобразованию информации транспортных каналов в пакеты IP / ячейки ATM и маршрутизации пакетов IP / ячеек ATM. Шлюзы функционируют на транспортном уровне / уровне доступа.

Шлюзы транспортный шлюз (Media Gateway (MG)) — реализация функций преобразования речевой информации в пакеты IP/ячейки ATM и маршрутизации пакетов IP/ячеек ATM; сигнальные шлюзы (Signalling Gateway (SG)) — реализация функции преобразования систем межстанционной сигнализации сети ОКС7 в системы сигнализации пакетной сети; транкинговый шлюз (Trunking Gateway (TGW)) — совместная реализация функций MG и SG; шлюз доступа (Access Gateway (AGW)) — реализация функции MG и SG для оборудования доступа;

Транспортный шлюз Оборудование транспортного шлюза должно выполнять функции устройства, производящего обработку информационных потоков среды передачи. Оборудование транспортного шлюза должно реализовывать следующий перечень обязательных функций: функцию адресации: обеспечивает присвоение адресов транспортировки IP для средства приема и передачи; функцию транспортировки: обеспечивает согласованную транспортировку потоков среды передачи между доменом IP и доменом сети с коммутацией каналов, включая, например, выполнение процедур преобразования кодировок и эхокомпенсации;

Транспортный шлюз функцию трансляции кодека: маршрутизирует информационные транспортные потоки между доменом IP и доменом сети с коммутацией каналов; функцию обеспечения секретности канала среды передачи: гарантирует секретность транспортировки информации в направлении к шлюзу и от шлюза; функцию транспортного окончания сети с коммутацией каналов: включает реализацию процедур всех низкоуровневых аппаратных средств и протоколов сети; функцию транспортного окончания сети пакетной коммутации: включает реализацию процедур всех протоколов, задействованных в распределении транспортных ресурсов, на сети пакетной коммутации, в том числе процедуры использования кодеков;

Транспортный шлюз функцию обработки транспортного потока с пакетной коммутацией / коммутацией каналов: обеспечивает преобразование между каналом передачи аудиоинформации, каналом передачи факсимильной информации или каналом передачи данных на стороне сети с коммутацией каналов и пакетами данных (например RTP/UDP/IP или ATM) на стороне сети пакетной коммутации; функцию предоставления канала для услуги: обеспечивает такие услуги, как передача уведомлений и тональных сигналов в направлении к сети с коммутацией каналов или к сети пакетной коммутации; функцию регистрации использования: определяет и/или регистрирует информацию о сигнализации и/или информацию о приеме или передаче сообщений, передаваемых в транспортных потоках;

Транспортный шлюз функцию информирования об использовании: сообщает внешнему объекту о текущем и/или зарегистрированном использовании (ресурсов); функцию ОАМ&Р: эксплуатация, управление (администрирование), техническое обслуживание и предоставление той информации, которая не нужна непосредственно для управления вызовом и может передаваться к системе управления элементами через логически отдельный интерфейс; функцию менеджмента: обеспечивает взаимодействие с системой менеджмента сети.

Сигнальный шлюз Оборудование сигнального шлюза должно выполнять функции посредника при сигнализации между пакетной сетью и сетью с коммутацией каналов. Оборудование сигнального шлюза должно реализовывать следующий перечень обязательных функций: функцию окончания протоколов уровня, располагающегося ниже уровня протокола управления вызовом сети с коммутацией каналов; функцию секретности сигнальных сообщений: обеспечивает секретность сигнальных сообщений в направлении к шлюзу и от шлюза; функцию ОАМ&Р: эксплуатация, управление (администрирование), техническое обслуживание и предоставление той информации, которая не нужна непосредственно для управления вызовом и может передаваться к системе управления элементами через логически отдельный интерфейс; функцию менеджмента: обеспечивает взаимодействие с системой менеджмента сети.

Основные характеристики шлюзов Емкость Определяется как в направлении ТфОП, так и в направлении к пакетной сети. В первом случае емкость определяется количеством подключаемых потоков Е1 в направлении сети ТфОП для транспортных шлюзов, а также количеством аналоговых абонентских линий и количеством (S,Т) — интерфейсов для подключения абонентов базового доступа ISDN для резидентных шлюзов доступа. В направлении к пакетной сети емкость определяется количеством и типом интерфейсов. Например, емкость в направлении пакетной сети может составлять один интерфейс Ethernet 100BaseT. Производительность Как правило, производительность является достаточной для обслуживания потоков вызовов, определяемых емкостными показателями оборудования.

Протоколы Для транспортных шлюзов: в направлении к Softswitch: Н.248, MGCP, IPDC для управления вызовами при использовании транспортной технологии IP; BICC для управления вызовами при использовании транспортной технологии ATM; в направлении к другим шлюзам или терминальному оборудованию пакетной сети: RTP’RTCP при использовании транспортной технологии IP; PNNI или UNI при использовании ATM. Для сигнальных шлюзов: в направлении к сети ТфОП: в зависимости от реализации возможна поддержка уровня МТР2 или МТРЗ системы сигнализации ОКС7. В первом случае сигнальный шлюз должен терминировать уровень МТРЗ и передавать всю «вышестоящую » информацию в направлении Softswitch с использованием протокола M2UA. Во втором случае сигнальный шлюз должен терминировать уровень МТРЗ и передавать «вышестоящую » информацию в направлении Softswitch с использованием протокола M3UA; в направлении к Softswitch: в зависимости от используемых механизмов обработки ОКС7 могут поддерживаться M2UA или M3UA.

Протоколы Для шлюзов доступа: в направлении к Softswitch для передачи сигнальной информации, связанной с обслуживанием вызова: V5UA при подключении оборудования сети доступа: MEGACO (Н.248) при подключении абонентов, использующих сигнализацию по аналоговой абонентской линии; IUA при подключении абонентов, использующих базовый доступа ISDN. Для передачи сигнальной информации управления шлюзами: Н.248, MGCP, IPDC; в направлении к другим шлюзам и терминальному оборудованию пакетной сети: RTP, RTCP; в направлении к ТфОП: сигнализацию по аналоговым абонентским линиям, сигнализацию базового доступа ISDN в части протоколов уровня 2 (LAP-D), сигнализацию по интерфейсу V5 в части протоколов уровня 2 (LAP-V5).

Поддерживаемые интерфейсы Транспортные шлюзы: в направлении к ТфОП поддерживают интерфейсы PDH (E1) и/или SDH (STM1/4). В направлении пакетной сети на основе IP-технологий: интерфейсы Ethernet. Сигнальные шлюзы: в направлении ТфОП в основном поддерживают интерфейс PDH (Е1), а в направлении пакетной сети – интерфейс 10Base Ethernet: Шлюзы доступа: в направлении ТфОП поддерживают интерфейс по аналоговым абонентским линиям, интерфейсы базового доступа ISDN (U-, S-, S-Т) для резидентных шлюзов и интерфейс PDH (E1) и шлюзов доступа, осуществляющих подключения оборудования интерфейса V5. В направлении пакетной сети на основе IP технологий: интерфейсы 10-100Base Ethernet. В направлении пакетной сети на основе ATM технологий: UNI.

Терминальное оборудование Терминальные устройства, используемые для предоставления голосовых и мультимедийных услуг связи и предназначенные для работы в пакетных сетях. Существует два основных типа терминальных устройств, предназначенных для работы в пакетных сетях: SIP-терминалы и Н.323-терминалы. Данное оборудование может иметь как специализированное аппаратное (standalone), так и программное исполнение (softphone). Еще одним видом терминального оборудования являются интегрированные устройства доступа (IAD). Как правило, IAD обеспечивает подключение терминального оборудования сетей ТфОП (аналоговые ТА и терминалы ISDN) и терминального оборудования сетей передачи данных. В IAD реализуются функции по преобразованию протоколов сигнализации ТфОП в протоколы пакетных сетей (SIP/H.323) и преобразованию потоков пользовательской информации между сетями с коммутацией каналов и пакетными сетями. Ближайшая аналогия с IAD в сетях ТфОП — оборудование малых УПАТС. Терминальное оборудование поддерживает протоколы SIP или Н.323 в направлении Softswitch для передачи информации сигнализации и управления коммутацией и протоколы RTP/RTCP для передачи пользовательской информации. Для подключения к сети, как правило, применяется Ethernet-интерфейс.

Сервер приложений Используется для предоставления расширенного списка дополнительных услуг абонентам пакетных сетей или абонентам, получающим доступ в пакетные сети. Серверы приложений предназначены для выполнения функций уровня услуг и управления услугами. Спецификация выполняемых функций зависит от реализуемой с помощью сервера услуги группы услуг и не может быть сформулирована на абстрактном уровне. Серверы приложений, как правило, взаимодействуют с оборудованием Softswitch, где задействованы технологии Java, XML, SOAP. Подключение производится в основном с использованием интерфейсов, базирующихся на Ethernet.

2.18. Основы построения сетей ngn…

Сети следующего поколения NGN (Next Generation Network), предложенная в 2005 году в качестве стандарта институтом ETSI, а в дальнейшем принятая в качестве рекомендаций МСЭ-Т.

NGN – это мультисервисная сеть с коммутацией пакетов, способная предоставлять широкий спектр телекоммуникационных услуг на основе широкополосных транспортных технологий, поддерживающих качество обслуживания (QoS- Quality of Service), в которой обеспечиваемая функциональность не зависит от используемых транспортных технологий. Важным свойством такой сети является отделение функций коммутации от функций предоставления услуг. Такое разделение позволяет гибко добавлять новые услуги по мере их появления.

Сеть NGN основывается на универсальной многопротокольной транспортной сети с распределенной коммутацией, в которую включаются оконечные сетевые узлы, предоставляющие услуги пользователям.

Сети NGN в первую очередь ориентированы на создание современной информационной инфраструктуры разных масштабов, вплоть до глобальной информационной инфраструктуры. В общем случае информационная инфраструктура представляет собой совокупность баз данных, средств обработки информации, взаимодействующих сетей связи и терминалов пользователей. В сети NGN, кроме традиционных услуг, должны предоставляться услуги нового типа, получивших название инфокоммуникационных услуг. Инфокоммуникационная услуга предполагает автоматизированную обработку, хранение или предоставление по запросу информации с использованием средств вычислительной техники, как на входящем, так и на исходящем конце соединения.

В традиционной сети взаимоотношения происх. между оператором и пользоват. (абонентом) сети. Поскольку предоставление большинства услуг отделено от ф-ций переноса инф-ции через сеть NGN, в ней появл. новый участник – поставщик услуг.

На сети общ. пользования к инфокоммуникационным услугам следует отнести услуги по предоставлению контента. Контент представляет собой информацию, хранящуюся в базе данных поставщика услуг. Пользователи на основании договорных отношений с поставщиком услуг могут получить доступ к этой инф-ции.

К инфокоммуникационным услугам предъявляются следующие требования: мобильность услуг, возможность гибкого и быстрого создания новых услуг и гарантированное качество услуг.

В настоящее время наиболее востребованные услуги NGN определены технологией Triple Play. Эта технология предоставляет пользователю широкополосный канал доступа к сети, через кот. он получает набор услуг: IP-телефонию, передачу данных и видео. Передача данных направлена на скоростной доступ к сети Интернет.

Сеть NGN в зависимости от вида и объема предоставляемых услуг может иметь разную структуру. На рис.4.36 показан пример построения сети NGN. Вся информация: пользовательская, сигнальная, мониторинга и администрирования, проходит через пакетную сеть IP/MPLS. Централизованное управление в сети осуществляет коммутатор Softswitch, взаимодействующий со всеми узлами доступа и служб. К узлам доступа относятся: AG (Access Gateway) – шлюз доступа, TG (Trunk Gateway) – шлюз соединительных линий. Узлы служб представлены сервером приложений и медиа сервером.

Шлюзы доступа предназначены для включения в них абонентских терминалов: аналоговых и цифровых аппаратов ISDN, соединительных линий к УАТС (например, к УАТС-ISDN), линий к узлам доступа TDM-сети — AN. Между AG и узлами коммутации TDM-сети применяются системы сигнализации доступа: EDSS1 и V5.2. Пользовательские устройства могут быть включены в интегрированные устройства доступа – IAD.(в него как минимум включаются аналоговые абонентские линии) Сущ устройства IAD, в которые могут вкл устр-ва сети Ethernet: комп-ры, IP-телефоны и софтфоны. Для устр-ва IAD хар-но подкл к сети посредством цифр абонент линии xDSL, например типа SHDSL, тогда для подкл устр-в IAD к пакетной сети необходим мультипл доступа DSLAM. В отношении анал телеф аппаратов устр-во IAD играет роль шлюзаa AG ( на рис AG4)

Шлюзы доступа AG взаимодействуют с коммутатором Softswitch с применением протоколов управления шлюзами: MGCP, Megaco/H.248.

Шлюзы соедин линий TG служит для доступа либо к телефонной сети общего пользования, либо к TDM-сети телефон связи другого оператора связи или др района технолог сети. В шлюзе TG выпол-ся фун-и ранее рассмотр-го сигн шлюза. Со стороны TDM- сети шлюз TG работает с сигнализ-ми ОКС№7 и QSIG. Между шлюзами TG и коммутатором Softswitch примен-ся сигнал-я SIP. Совместно с ней может использ-ся технол переноса сигн-х сообщ-й через IP – сеть-Sigtran(транспортир-е сигн инфор-ии ). Эта технол-я позвол-т пересылать от точки к точке (от TG к Softswitch и обратно) по образованному логическому каналу сигн-е сообщ-я ОКС№7, EDSS1 и V5.2. Для транспорт-ки сигн-х сообщ-й примен-ся протокол трансп-го уровня IP-сети- SCTP.

В сеть NGN вкл-ся SIP-сети и H.323-сети, соедин-я с кот. и между кот. осущ-ся через коммутатор Softswitch с примен-м систем сигнализ-ии SIP и Н.323 соотв.

В IP/MPLS- сеть могут вкл-ся непосредст-но или через сеть LAN терминалы, проход-е регистрацию и обслуживаемые напрямую коммутатором Softswitch.

Для связи с другими сетями NGN происходит взаимодействие между коммутаторами Softswitch этих сетей. Коммутаторы обмениваются сигнальной информацией по протоколам SIP/SIP-T. Протокол SIP-T расширяет возмож-ти протокола SIP при взаимодейст-ии с традиц-ми телеф-ми сетями. Он позвол-т переносить через IP-сеть от точки к точке сообщ-я подсистемы ISUP сигнал-ии ОКС№7. В более ранних коммут-х Softswitch взаимодйст-е может осущ-ся по протоколам H.323 или BICC(протокол управл-я обслуж-м вызова, не зависимый от носителя). Как внутри одной сети NGN, пользовательский трафик проходит между терминалами, минуя коммут-ры Softswitch.

При взаимодейст-ии сетей NGN двух операторов связи на границе сетей ставится контроллер SBC(пограничный контроллер сеансов). Через такой контроллер пропускаются во обоих направлениях соединеий потоки медиа- и сигнал-х пакетов. В первую очередь такой контрол-р необходим для обеспеч-я безопасности соедин-й для каждого опер-ра связи и для возмож-ти тарифик-ии сетевого трафика. Контрол-р SBC также производит: преобраз-е сигн-х потоков

Н.323, преобраз-е медиатрафика, упр-я кач-вом обслуж-я Q0S, упраления допуском принимаемых вызовов в соседнюю сеть. Традиц-но контроллер SBC выполняет преобраз-е сетевых адресов и ф-ции межсетевого экрана – фильтрация пакетов.

Из схемы построения сети NGN видно, что один коммут-р Softswitch выполняет фун-ю управления всей сетью, в первую очередь управление установлением соедин-й и разъедин-й. Речевые и иные пользоват-е потоки пакетов через него не проходят, а это значит, что собственно коммутация в привычном понимании TDM- сети не производ-ся.Перенос процессов коммутации в транспорт-ю сеть позволил заметно уменьшить объём оборуд-я потребл-я энергии програм-м коммут-м.

1 Общая характеристика, особености и архитектурные принципы организации ngn

Термин «сети следующего поколения» (Next Generation Networks, NGN), появился в телекоммуникационной литературе в начале XXI века. Идею разработки NGN, было предложено в 2001 г. Европейским институтом стандартов электросвязи (European Telecommunications Standards, ETSI).

В основе взаимодействия NGN лежат следующие особенности [1]:

– использование технологий передачи информации, которые обусловили рост цифрового трафика, прежде всего, за счет расширения использования Internet;

– увеличение спроса на услуги сетей подвижной связи и на новые мультимедийные службы Triple Play (совместная передача голоса, видео, данных);

– конвергенция сетей электросвязи и информационно–вычислительных сетей. Развитие на ее основе инфокоммуникационных сетей.

Переход к инфокоммуникационным сетям на основе технологии NGN осуществляется путем модернизации существующих телекоммуникационных и информационных сетей связи.

Концептуальной основой построения NGN является отделение функций коммутации от функций предоставления услуг. Ядром сети NGN является универсальная транспортная среда на основе сети с коммутацией пакетов. Такие сети предоставляют широкий перечень услуг и добавляют новые, по мере их разработки.

К достоинством NGN относят: гибкость маршрутизации и построения сетей, возможность более эффективного использования транспортных структур, удобство передачи разнородного трафика по общему каналу.

К недостатком NGN относят: сложность обеспечения качества обслуживания и безопасности доставки.

Рассмотрим базовую модель организации сетей следующего поколения.

1.2 Базовая архитектура NGN

Базовая архитектура NGN описывается четырехуровневой структурой, которая включает (рис. 1.1) [1]:

– уровень услуг и эксплуатационного управления;

– уровень управления коммутацией;

Рисунок 1.1 – Базовая четырехуровневая архитектура NGN

Данная архитектура NGN реализует следующие функциональные особенности:

– поддержка множества технологий доступа за счет гибкой конфигурации сети;

– распределенное управление, которое обеспечивается на основе использования принципа распределенной обработки в пакетных сетях;

– открытое управление, которое обеспечивают сетевые интерфейсы для поддержки процессов создания новых и изменения существующих услуг, а также путем поддержки средств обеспечения логики услуг сторонних поставщиков;

– создание и предоставление услуг, при этом следует помнить, что процесс предоставления услуг разделен между функциями транспортной сети;

– поддержка услуг конвергентных сетей, что необходимо для создания гибких, простых в использовании мультимедийных услуг для замещения технических возможностей конвергентных фиксировано–мобильных сетей с помощью функциональной архитектуры NGN;

– реализация механизмов обеспечения соответствующих уровней безопасности и живучести сети на основе открытой сервисной архитектуры (Open Servies Access, OSA).

Проведем более детальный функциональный анализ уровней архитектуры NGN, приведенной на рис. 1.1.

1.2.1 Уровень услуг и эксплуатационного управления

Первым уровнем, рассматриваемой на рис. 1.1 архитектуры NGN, является уровень услуг и эксплуатационного управления. Назначением данного уровня является передача информации между пользователями сети. Использование пакетных технологий на уровне транспортной сети позволяет обеспечить единые алгоритмы доставки информации для различных видов связи. Для пользователей, использующих терминалы мультимедиа (например, Н.323), может предоставляться расширенный перечень услуг [2].

Серверы приложений NGN, которые располагаются на данном уровне, предоставляют дополнительные коммуникационные и информационные услуги пользователям [3].

Услуги, предоставляемые в рамках NGN, можно классифицировать следующим образом:

– базовые услуги (БУ): услуги, ориентированные на установления соединений между двумя оконечными терминалами с использованием NGN;

– дополнительные виды обслуживания (ДВО): услуги, предоставляемые наряду с базовыми и ориентированные на поддержку дополнительных наборов возможностей (Capability Sets, CS);

– услуги доступа: услуги, ориентированные на организацию доступа к ресурсам и точек присутствия интеллектуальных сетей, а также сетей передачи данных;

– информационно–справочные услуги: услуги, ориентированные на предоставление информации из баз данных, входящих в структуру NGN;

– услуги виртуальных частных сетей (Virtual Private Network, VPN), ориентированные на организацию и поддержание функционирования VPN со стороны элементов NGN;

– услуги мультимедия, ориентированные на обеспечение и поддержку функционирования мультимедийных приложений со стороны NGN;

Задачей NGN при предоставлении БУ является установление и поддержание соединения с требуемыми параметрами. Под базовыми видами услуг понимаются:

– услуги местной, междугородной, международной телефонной связи, предоставляемые с использованием (полным или частичным) сети на основе NGN–технологий. Базовые услуги телефонии в сетях NGN могут использовать технологии компрессии речи, при этом качество предоставления базовых услуг должно соответствовать классам «высший» и «высокий». Базовые услуги телефонии могут быть доступны пользователям, использующим терминалы сетей телефонной сети общего пользования (ТфОП), NGN, Н.323, протокол инициирования сеанса связи (Session Initiation Protocol, SIP);

– услуги по передаче факсимильных сообщений между терминальным оборудованием пользователей. Услуга может предоставляться пользователям, использующим терминалы ТфОП и сетей подвижной связи (СПС);

– услуги по организации модемных соединений между терминальным оборудованием пользователей. Услуга может предоставляться пользователям, использующим терминалы сетей ТфОП и NGN. Услуга доступа в сети IP не относится к данному классу;

– услуга доставки информации «64 кбит/с без ограничений» и базирующиеся на ней услуги предоставления связи, определенные для технологии цифровой сети с интеграцией услуг (Integrated Service Digital Network, ISDN) для установления соединений между терминальным оборудованием пользователей. Услуга может предоставляться пользователям, использующим терминалы ISDN.

Предоставление БУ может сопровождаться ДВО, которые расширяют возможности пользователя по получению информации о соединении, тональных уведомлений, а также позволяют изменять конфигурацию соединения. В сетевом фрагменте NGN пользователям могут быть доступны следующие дополнительные виды обслуживания:

– идентификация вызывающей линии;

– запрет идентификации вызывающей линии;

– предоставление идентификации подключенной линии;

– переадресация вызова при отсутствии ответа;

– переадресация вызова при занятости;

– безусловная переадресация вызова;

– идентификация злонамеренного вызова;

– индикация ожидающего вызова/сообщения;

– парковка и перехват вызовов;

– замкнутая группа пользователей;

– конференцсвязь с расширением, и другие.

Следует отметить, что в зависимости от используемого типа подключения и терминального оборудования, а также с возможностью SoftSwitch, наборы и алгоритмы предоставления услуг могут отличаться.

Также, следует отметить, что NGN для проходящих через нее вызовов должна обеспечивать поддержку ДВО, инициированных в других сетях.

Уровень услуг в сети NGN содержит следующие функции [1]:

– управление услугами, включает поддержку профилей услуг пользователей;

– поддержка приложений и услуг.

Функции управления услугами (Service Control Functions, SCF) включают управление ресурсами, функции регистрации, аутентификации и авторизации для различных услуг, управление медиа ресурсами, такими как специализированные устройства и шлюзы на сигнальном уровне. Функции управления услугами поддерживают профили услуг пользователей.

Функции поддержки приложений (Application Support Functions, ASF) и функции поддержки услуг (Service Support Functions, SSF) включают функции шлюзов, регистрации, аутентификации и авторизации на уровне приложений. Эти функции доступны функциональным группам «приложения» и «конечные пользователи». С помощью интерфейса «пользователь–сеть» (User Network Interface, UNI) ASF и SSF обеспечивают точку доступа к функциям конечных пользователей.

Функции административного управления (Management Functions, MF) обеспечивают возможность управлять сетью NGN для предоставления услуг с заданным уровнем качества, безопасности и надежности. Функции административного управления используются на транспортном уровне и уровне услуг, для каждого этого уровня они реализуют следующие задачи:

– управление процессом устранения отказов;

– управление конфигурацией сети;

– управление расчетами с пользователями и поставщиками услуг;

– контроль производительности сети;

– обеспечение безопасности работы сети.

1.2.2 Уровень управления коммутацией

Вторым уровнем, рассматриваемой на рис. 1.1 модели NGN, является уровень управления коммутацией. В задачи уровня коммутации и передачи входит управление установлением соединения в NGN. Данная функция реализуется на уровне элементов транспортной сети под внешним управлением оборудования SoftSwitch, которое является носителем интеллектуальных возможностей сети. Он координирует управление обслуживанием вызовов, сигнализацию и функции, обеспечивающие установление соединения через одну или несколько сетей.

При использовании в сети нескольких SoftSwitch, они совместно обеспечивают управление установлением соединения, а непосредственное взаимодействие осуществляется по межузловым протоколам сигнализации, например по протоколу SIP.

SoftSwitch реализует следующие функции:

– обработка вех видов сигнализации, используемых в его домене;

– хранение и управление абонентскими данными пользователей, подключенных к его домену непосредственно или через оборудование шлюзов доступа;

– взаимодействие с серверами приложений для предоставления расширенного списка услуг пользователям сети.

При установлении соединения, оборудование SoftSwitch осуществляет сигнальный обмен с функциональными элементами уровня управления коммутацией. Такими элементами являются все шлюзы, терминальное оборудование NGN, оборудование других SoftSwitch и АТС с функциями контроллера транспортных шлюзов (Media Gateway Controller, MGC).

На данном уровне терминальное оборудование пакетной сети взаимодействует с оборудованием SoftSwitch по протоколу SIP и H.323. Пользовательская информация от терминального оборудования поступает на уровень узлов доступа пакетной сети и далее маршрутизируется под управлением SoftSwitch.

Вся информация, связанная со статистикой работы NGN, учетом стоимости по направлениям и учетом стоимости для пользователей, накапливается и обрабатывается на уровне SoftSwitch для передачи в направлении соответствующих систем автоматизированных расчетов (АСР), технического обслуживания и эксплуатации (ТОиЭ).

1.2.3 Транспортный уровень

Транспортный уровень NGN строится на основе пакетных технологий передачи информации. Основой транспортного уровня NGN являются сети АТМ, IP, IP/MPLS, Ethernet и другие.

Сети, базирующиеся на технологии АТМ, имеют встроенные средства обеспечения качества обслуживания и могут использоваться при создании NGN практически без изменений. Использование в качестве транспортного уровня NGN, сетей на базе IP–технологий, требует реализации в них дополнительной функции обеспечения качества обслуживания.

Следует отметить, что транспортная сеть является опорной, поэтому к ней предъявляются высокие требования по обеспечению надежности, производительности и управляемости. В состав оборудования транспортной сети входят [4]:

– транзитные узлы, выполняющие функции переноса и коммутации;

– оконечные (граничные) узлы, обеспечивающие доступ абонентов к NGN;

– контроллеры сигнализации, выполняющие функции обработки информации сигнализации, управление вызовами и соединениями;

– шлюзы, позволяющие осуществить подключение традиционных сетей связи (например ТфОП, сеть передачи данных (СПД), СПС).

Транспортный уровень обеспечивает услуги IP– соединений для пользователей сети NGN с помощью соответствующих функций управления транспортом, включая функции управления сетевыми подключениями (Network Attachment Control Functions, NACF) и функции управления ресурсами и доступом (Resource and Admission Control Functions, RACF) [1,4].

Функции RACF обеспечивают взаимодействие между функцией управления услугами и транспортными функциями для поддержки QoS. Кроме того, они так же связаны с управлением транспортными ресурсами в сети доступа и в магистральной транспортной сети. Решение по управлению основывается на информации о требуемом транспорте, соглашениях о заданном уровне обслуживания (Service Level Agreement, SLA), правилах сетевой политики, приоритетах услуг и информации о состоянии и использовании транспортных ресурсов.

Функции RACF обеспечивают абстрактный подход к инфраструктуре транспортной сети для SCF и так же обеспечивают сервис–провайдерам независимость от сетевой топологии, связности, загрузки ресурсов, механизмов/технологий QoS. Функции RACF взаимодействуют с функциями SCF и транспортными функциями для различных приложений (например, SIP– вызовы, потоковое видео и др.), что требует управления транспортными ресурсами NGN, включая управление QoS, прохождение трансляции сетевых адресов на уровне портов (Nework Address Port Translation, NAPT).

NACF обеспечивают регистрацию на уровне доступа и инициализацию функций конечного пользователя для услуг доступа NGN. Эти функции обеспечивают транспортный уровень идентификации/авторизации, управляя пространством IP– адресов в сети доступа и аутентификацией сессий доступа. Функции NACF включают транспортный профиль пользователя, который храниться в виде функциональной базы данных, которая содержит пользовательскую информацию, а также другие данные управления.

Транспортные функции (Transport Functions, TF) обеспечивают соединение всех компонент и физически разделенных функций внутри NGN. Эти функции поддерживают передачу медиаинформации, а также информации управления (сигнализации), технического обслуживания. Транспортные функции включают функции сети доступа, пограничные функции, функции транспортного ядра (магистрали) и функции шлюзов [1,7].

Функции сети доступа (Access Hetwork Functions, ANF) обеспечивают подключение конечных пользователей к сети, а также сбор и агрегацию трафика, поступающего из сети доступа в транспортную магистраль (ядро). Эти функции также реализуют механизмы управления качеством обслуживания (Quality of Service, QoS), связанные непосредственно с пользовательским трафиком, включая управление буферами, очередями и расписаниями, пакетную фильтрацию, классификацию трафика, маркировку трафика, определение политик обслуживания и формирование профиля передачи трафика.

Пограничные функции (Edge Functions, EF) используются для обработки трафика, который получается путем агрегирования трафика, поступающего из различных сетей доступа, и передается в магистральную транспортную сеть. Они включают функции связанные с поддержкой QoS и управления трафиком.

Магистральные транспортные функции (Core Transport Functions, CTF) отвечают за гарантированную передачу информации через транспортную сеть с различным уровнем качества. Они обеспечивают механизмы реализации заданного уровня QoS для пользовательского трафика, включая управление буферами, очередями и расписанием, фильтрацию пакетов, классификацию, маркирование и формирование трафика, контроль и соблюдения правил обслуживания, управление шлюзами и функции межсетевых экранов.

Функции шлюзов (Gateway Functions, GF) обеспечивают возможность взаимодействовать с функциями конечных пользователей и/или другими сетями, включая другие типы сетей NGN. Функции шлюзов могут управляться непосредственно функциями уровня управления или через функции управления транспортной сетью.

Функции обработки медиаинформации (Media Handling Functions, MHF) обеспечивают при предоставлении услуг, таких как генерация тональных сигналов и перекодирование. Эти функции реализуются специальными ресурсами обработки медиаинформации на транспортном уровне.

1.2.4 Уровень доступа

Нижним уровнем, рассматриваемой на рис. 1.1 архитектуры NGN, является уровень доступа [5].

Данный уровень включает совокупность функций по управлению всеми процессами в телекоммуникационной системе, а также начисление платы за услуги связи и техническую эксплуатацию. Задача сети доступа – подключить терминал пользователя к ресурсам транспортной сети и обеспечить высокую скорость обмена данными и относительно хорошие параметры качества QoS.

Классификация сетей доступа проводиться по ряду характеристик [6]:

– по набору предоставляемых услуг (назначение передаваемой информации, по уровням в соответствии с уровневой моделью);

– по используемым средам передачи (кабели с медными проводниками, оптические кабели, радио– среды в различных диапазонах волн);

– по используемой топологии (точка–точка, звезда, дерево, ячеистая, кольцо);

– по используемым технологиям доставки информации (кабельные, беспроводные, комбинированные);

– по методам разделения среды передачи (статическое, статистическое мультиплексирование).

Следует отметить, что передаваемая информация делится по своему назначению на следующие виды:

– пользовательская: например, данные, видео, речевая информация;

– сигнальная: для поддержания процедур установления и разъединения соединения;

– управления: например, для сбора аварийных сигналов, тестирования, администрирования.

Уровень доступа в соответствии с используемыми функциями можно разделить на следующие подуровни:

– физический: функции синхронизации, мультиплексирования (среда передачи);

– звено данных: защита от ошибок;

– сетевой: маршрутизация сообщений.

С точки зрения вышележащих уровней, в доступе реализуются только услуги сигнализации и управления. Для их поддержки, устройства доступа могут содержать функциональные узлы для обработки всего стека протоколов в плоскости сигнализации или управления.

Как было отмечено, уровень доступа реализует подключение терминального оборудования к ресурсам транспортной сети. Терминальное оборудование не входит в состав сети NGN и может быть любым из набора абонентского оборудования существующих проводных и беспроводных сетей [1,3]. Однако такое терминальное оборудование может быть включено в сеть NGN только через согласующее шлюзовое абонентское оборудование уровня доступа. Непосредственное подключение к сети возможно только с помощью пакетных абонентских терминалов, работающих с использованием протоколов SIP и Н.323.

1.3 Оборудование NGN, его типы и классификации

Типы оборудования NGN и его классификация предоставлены на рис. 1.2. Как видно из рисунка, оборудование NGN бывает 4–х основных типов:

– управление вызовом и коммутацией;

Рассмотрим более подробно назначение данных типов оборудования, входящих в состав NGN.

Рисунок 1.2 – Типы и классификация оборудования NGN

1.3.1 Оборудование NGN уровня управления вызовом и коммутацией

Как изображено на рис. 1.2, основным типом оборудования уровня управления вызовами и коммутацией является SoftSwitch и АТС с функциями контроллера шлюзов [7].

К основным характеристикам SoftSwitch в NGN относят эффективность и максимальное количество обслуживаемых базовых вызовов за единицу времени. Производительность SoftSwitch является одной из главных характеристик, на основе которой должен проводиться выбор оборудования в процессе планирования и проектирования сети.

В дополнение к рассмотренным ранее функциям можно добавить следующие основные функции, которые также поддерживаются оборудованием SoftSwitch[7,8]:

– управления базовым вызовом, обеспечивающие прием и обработку сигнальной информации и реализации действий по установлению соединения в пакетной сети;

– аутентификации и авторизации абонентов, подключаемых в пакетную сеть как непосредственно, так и с использованием оборудования доступа ТфОП;

– маршрутизация вызовов в пакетной сети;

– тарификации и сбора статистической информации;

– управление оборудованием транспортных шлюзов;

– предоставление ДВО (Реализуется в оборудовании SoftSwitch или совместно с сервером приложений).

SoftSwitch обслуживает вызовы от различных источников нагрузки, этими источниками являются[3,7]:

– вызовы от терминалов, не предназначенных для работы в сетях NGN и подключаемых через оборудование резидентных шлюзов доступа;

– вызовы от оборудования сети доступа, не предназначенного для работы в сетях NGN и подключенного через оборудование шлюзов доступа;

– вызовы от оборудования, использующего первичный доступ учрежденческого–производственного АТС (УПАТС) и подключаемого через оборудование шлюзов доступа;

– вызовы от сети телекоммуникаций, обслуживаемые с использованием общеканальной сигнализации ОКС №7, с включением сигнальных каналов либо непосредственно в SoftSwitch, либо через оборудование сигнальных шлюзов;

– вызовы от других SoftSwitch, обслуживаемые с использованием сигнализации SIP.

Оборудование SoftSwitch может поддерживать следующие виды протоколов[4,7]:

1) протоколы взаимодействия с существующими фрагментами сети ТфОП, такие как:

– непосредственное взаимодействие: ОКС №7 в части протоколов подсистемы пользования цифровой сети интеграцией служб (Integrated Service Digital Network User Part, ISUP) и подсистемы управления соединениями сигнализации (Skinny Client Control Protocol, SCCP);

– взаимодействие через сигнальные шлюзы: подсистемы переноса сообщений (Message Transfer Part 2, MTP2), уровень адоптации сигнализации пользователя MTP2 (MTP 2 User Adaptation Layer , M2UA), уровень адаптации сигнализации пользователя MTP3 (Message Transfer Part 3 User Adaptation Layer, M3UA) для передачи сигнализации ОКС №7 через пакетную сеть;

– протокол адаптации сигнализации пользователя ISDN (MEGACO) для передачи информации, поступающей по системам сигнализации по выделенным сигнальным каналам (2ВСК);

2) протоколы взаимодействия с терминальным оборудованием, такие как:

– непосредственное взаимодействие с терминальным оборудованием пакетных сетей (SIP и Н.323);

– взаимодействие с оборудованием шлюзов, обеспечивающим подключение терминальные оборудования ТфОП: MEGACO (H.248) для передачи сигнализации по аналоговым абонентским линиям.

– протоколы взаимодействия с другими SoftSwitch: SIP–технологиями;

– протоколы взаимодействия с оборудованием интеллектуальных платформ (SCP): прикладная часть интеллектуальной сети (Intelligent Network Application Part, INAP);

– протоколы взаимодействия с серверами приложений: в настоящее время взаимодействие с серверами приложений;

3) протоколы взаимодействия с оборудованием транспортных шлюзов, используются:

– для шлюзов, поддерживающий транспорт IP или IP/ATM: H.248, MGCP, IPDC;

– для шлюзов поддерживающие транспорт АТМ: BICC;

4) поддерживаемые интерфейсы в оборудование SoftSwitch:

– интерфейс Е1 (2048 кбит/с) для подключения сигнальных каналов ОКС №7, включаемых непосредственно в SoftSwitch;

– интерфейсы семейства Ethernet для подключения к IP–сети. Через Ethernet– интерфейсы передается сигнальная информация в направлении пакетной сети.

1.3.2 Шлюзовое оборудование NGN

Шлюзы (Gateways) – устройства доступа к сети и сопряжения с существующими сетями. Оборудование шлюзов реализует функции по преобразованию сигнальной информации сетей с коммутацией пакетов в сигнальную информацию пакетных сетей, а также функции по преобразованию информации транспортных каналов в пакеты IP/ячейки ATM и маршрутизации пакетов IP/ячеек ATM. Шлюзы функционируют на транспортном уровне сети.

Для подключения к NGN оборудования различных сетей доступа используются следующие виды шлюзов:

– транспортный шлюз (Media Gateway, MG) – реализация функций преобразования речевой информации в пакеты IP/ячейки ATM и маршрутизации пакетов IP/ячеек ATM;

– сигнальный шлюз (Signalling Gateway, SG) – реализация функции преобразования систем межстанционной сигнализации сети ОКС №7

– транкинговый шлюз (Trunking Gateway, TGW) – совместная реализация функций MG и SG;

– шлюз доступа (Access Gateway, AGW) – реализация функции MG и SG для оборудования доступа, подключаемого через интерфейс V5;

– резидентный шлюз доступа (Residential Access Gateway, RAGW) – реализация функции подключения пользователей, использующих терминальное оборудование телекоммуникации, к мультисервисной сети.

Оборудование транспортного шлюза выполняет функции устройства, производящего обработку информационных потоков среды передачи, а также содержит функции:

– функцию адресации: обеспечивает присвоение адресов транспортировки IP для средства приема и передачи;

– функцию транспортировки: обеспечивает согласованную транспортировку потоков среды передачи между доменом IP и доменом сети с коммутацией каналов;

– функцию трансляции кодека: маршрутизирует информационные транспортные потоки между доменом IP и доменом сети с коммутацией каналов;

– функцию обеспечения секретности канала среды передачи: гарантирует секретность транспортировки информации к направлению шлюза;

– функцию транспортного окончания сети с коммутацией каналов: включает реализацию процедур всех низкоуровневых аппаратных средств и протоколов сети;

– функцию транспортного окончания сети пакетной коммутации: включает реализацию процедур всех протоколов, задействованных в распределении транспортных ресурсов, на сети пакетной коммутации, включая процедуры использования кодеков;

– функцию обработки транспортного потока с пакетной коммутацией/ коммутацией каналов: обеспечивает преобразование между каналом передачи аудио информации, каналом передачи факсимильной информации или каналом передачи данных на стороне сети с коммутацией каналов и пакетами данных на стороне сети пакетной коммутации;

– функцию предоставления канала для услуг: обеспечивает такие услуги, как передача уведомлений и тональных сигналов в направлении к сети с коммутацией каналов или к сети пакетной коммутации;

– функцию регистрации использования: определяет и/или регистрирует информацию о сигнализации, информацию о приеме или передаче сообщений, передаваемых в транспортных потоках;

– функцию информирования об использовании: сообщает внешнему объекту о текущем и/или зарегистрированном использовании (ресурсов);

– функцию менеджмента: обеспечивает взаимодействие с системой менеджмента сети.

АТС с функциями MGC – оборудование АТС, в котором помимо функций коммутации каналов реализованы функции по коммутации пакетов, функции шлюзов и частично функция SoftSwitch. Функционально к такому оборудованию одновременно предъявляются требования, определены как для SoftSwitch, так и для шлюзов.

1.3.3 Терминальное оборудование NGN

Также в оборудование устройств NGN на рис. 1.2 входит терминальное оборудование. Это терминальные устройства, используемые для предоставления голосовых и мультимедийных услуг связи и предназначенные для работы в пакетных сетях.

Существует два основных типа терминальных устройств, предназначенных для работы в пакетных сетях: SIP– терминалы и Н.323– терминалы. Данное оборудование может иметь как специализированное аппаратное (Standalone), так и программное исполнение (Softphonel).

Терминальное оборудование поддерживает протоколы SIP или Н.323 в направлении SoftSwitch для передачи информации сигнализации и управления коммутацией и протоколы RTP/RTCP для передачи пользовательской информации.

Сервер приложений используется для предоставления расширенного списка дополнительных услуг абонентам пакетных сетей или абонентам, получающим доступ в пакетные сети. Сервера приложений предназначены для выполнения функций уровня услуг и управления услугами.

Терминальное оборудование – терминальные устройства, используемые для предоставления голосовых и мультимедийных услуг связи, и предназначенные для работы в пакетных сетях.

Также иногда используется терминальное оборудование на основе протокола MEGACO. Такое терминальное оборудование совмещает в себе функции аналогового телефонного аппарата и шлюза доступа в части преобразования сигнализации по аналоговым абонентским линиям. Его функциональные возможности ограничиваются возможностями аналогового аппарата, но оно может непосредственно подключаться к пакетной сети.

Еще одним видом терминального оборудования являются интегрированные устройства доступа (Integrated Access Device, IAD). Как правило, IAD обеспечивает подключение терминального оборудования сетей ТфОП (аналоговые ТА и терминалы ISDN) и терминального оборудования сетей передачи данных. В IAD реализуются функции по преобразованию протоколов сигнализации ТфОП в протоколы пакетных сетей (SIP/H.323) и преобразование потоков пользовательской информации между сетями с коммутацией каналов и пакетными сетями.

1.3.4 Сервер приложений в NGN

В заключении проводимого анализа оборудования следует уделить внимание описанию сервера приложений (рис. 1.2). Он используется для предоставления расширенного списка дополнительных услуг абонентам пакетных сетей или абонентам, получающим доступ в пакетные сети. Сервера приложений предназначены для выполнения функций уровня услуг и управления услугами.

Возможные услуги сервера приложений можно разделить на [4,8]:

– услуги, подобные дополнительным услугам традиционных сетей связи с коммутацией каналов (извещение о входящем вызове, переадресация, конференция);

– услуги, подобные услугам интеллектуальных сетей связи (вызов по предоплаченным картам, телеголосование, вызов, свободный от оплаты);

– услуги, специфичные для компьютерных сетей (интерактивный обмен сообщениями (Instant Messaging, IM), многопользовательские сетевые игры);

– услуги, специфичные для широкополосных сетей связи (видео по заказу, игры по заказу, интерактивное телевидение).

Данные услуги в сетях NGN могут представлять различные комбинации из вышеперечисленных услуг или быть специфичными (специально описанными) для сетей NGN. Услуга может применяться не к одному типу трафика (аудио, видео, данные), а к любой их комбинации с необходимой синхронизацией информационных потоков и необходимым классом обслуживания для каждого потока.

Помимо предоставления услуги, сервер приложений отвечает за управление/конфигурирование услуги со стороны пользователя в интерактивном режиме. Сервер приложений должен быть способен взаимодействовать с пользователем посредством графического интерфейса.

Взаимодействие между сервером приложения и пользователем сети NGN строится на базе модели «клиент – сервер». При этом приложение делится на клиентский и серверный процессы. В сети, помимо серверов приложения, используются еще следующие типы серверов:

– файловые серверы: неорганизованное хранилище информации с общим доступом;

– информационные серверы или серверы баз данных, используют организованное хранилище информации с определенной логикой доступа;

– узкоспециализированные серверы – выполняют специфические задачи в сети, например коммуникационные (proxy, RAS), специализированные сетевые базы данных (DHCP, DNS, WINS), взаимодействия (транзакций, сообщений, почтовые) и масса других типов (для каждого сетевого протокола и технологии может использоваться свой сервер).

Сервер приложений предназначен для выполнения прикладных процессов. При этом функциональная логика размещается на сервере, а логика представления – на клиенте. Основной задачей сервера приложений является обеспечение максимальной степени доступности того или иного сервиса (услуги), а также универсального интерфейса взаимодействия с клиентом с учетом технических возможностей пользовательского терминала и канала связи.

Преимущества и недостатки ngn

1. Схема 3 уровня

Сети следующего поколения должны предоставлять ресурсы (инфраструктура, протоколы и т.п.) для создания, внедрения и управления всеми видами услуг (существующих и будущих). В рамках NGN основной упор делается на возможность адаптации услуги сервис-провайдерами, многие из которых также обеспечат своим пользователям возможность приспособить свои собственные услуги. Сети нового поколения будут включать в себя API (Application Programming Interfaces), обеспечивающие поддержку разработки, предоставления и управления услугами. Функциональная модель сетей NGN, в общем случае, может быть представлена тремя уровнями:

• транспортный уровень;
• уровень управления коммутацией и передачей информации;
• уровень управления услугами.

Задачей транспортного уровня является коммутация и прозрачная передача информации пользователя. Задачей уровня управления коммутацией и передачей является обработка информации сигнализации, маршрутизация вызовов и управление потоками. Уровень управления услугами содержит функции управления логикой услуг и приложений и представляет собой распределенную вычислительную среду, обеспечивающую следующие потребности:

• предоставление инфокоммуникационных услуг;
• управление услугами;
• создание и внедрение новых услуг;
• взаимодействие различных услуг.

Особенностью технологии NGN являются открытые интерфейсы между транспортным уровнем и уровнем управления коммутацией. Трехуровневая модель сети NGN представлена на рисунке Кроме этих 3 уровня, существует еще один важный уровень –Уровень доступа, который обеспечивает доступ пользователям к ресурсам сети.. Тогда можно считать архитектуру NGN : Если представить топологию сети NGN в виде набора плоскостей, то внизу окажется плоскость абонентского доступа (базирующаяся, например, на трех средах передачи: металлическом кабеле, оптоволокне и радиоканалах), далее идет плоскость коммутации (коммутации каналов и/или коммутации пакетов). В указанной плоскости находится и структура мультисервисных узлов доступа. Над ними располагаются программные коммутаторы SoftSwitch, составляющие плоскость программного управления, выше которой находится плоскость интеллектуальных услуг и эксплуатационного управления услугами.

1. Функции уровней (Рассмотрим на базе Softswitch/NGN)

1. Уровень достипа –Сети доступа

Функции сети доступа (accessnetworkfunctions) обеспечивают подключение конечных пользователей к сети, а также сбор и агрегацию трафика, поступающего из сети доступа в транспортную магистраль (ядро). Эти функции также реализуют механизмы управления качеством обслуживания QoS, связанные непосредственно с пользовательским трафиком, включая управление буферами, очередями и расписаниями, пакетную фильтрацию, классификацию трафика, маркировку трафика, определение политик обслуживания и формирование профиля передачи трафика. Основными услугами сети доступа должно являться обеспечение подключения следующих типов абонентов:

• абоненты аналогового доступа ТФОП;
• абоненты доступа ЦСИС;
• абоненты доступа xDSL;
• абоненты выделенных каналов связи Nx64 кбит/с и 2 Мбит/с;
• абоненты, использующие для доступа оптические кабельные технологии (PON);
• абоненты, использующие для доступа структурированные кабельные системы (HFC);
• абоненты, использующие системы беспроводного доступа и радиодоступа (Wi-Fi).

1. Транспортный уровень – Транстортные сети

Транспортные функции (transportfunctions) обеспечивают соединение всех компонент и физически разделенных функций внутри NGN. Эти функции поддерживают передачу медиаинформации, а также информации управления (сигнализации) и технического обслуживания. Функции управления транспортной сетью (transportcontrolfunctions) включают функции управления ресурсами и доступом и функции управления присоединением к сети. + Функции управления ресурсами и доступомRACFs(ResourceandAdmissionControlFunctions) действуют как арбитр между функциями управления услугами и транспортными функциями для поддержки QoS и связаны с управлением транспортными ресурсами в сети доступа и в магистральной транспортной сети. Решение по управлению основывается на информации о требуемом транспорте, соглашениях о заданном уровне обслуживания SLA, правилах сетевой политики, приоритетах услуг и информации о состоянии и использовании транспортных ресурсов. + Функции управления подключением к сетиNACFs(NetworkAttachmentControlFunctions) обеспечивают регистрацию на уровне доступа и инициализацию функций конечного пользователя для услуг доступа NGN. Транспортный уровень сети NGN строится на основе пакетных тех¬нологий передачи информации. Основными используемыми технологи¬ями являются ATM и IP. Как правило, в основу транспортного уровня мультисервисной сети ложатся существующие сети ATM или IP, т. е. сеть NGN может создаваться как наложенная на существующие транспортные пакетные сети. Сети, базирующаяся на технологии ATM, имеющей встроенные средства обеспечения качества обслуживания, могут использоваться при создании NGN практически без изменений. Использование в качестве транспортного уровня NGN существующих сетей IP потребует реализации в них дополнительной функции обеспечения качества обслуживания. В случае, если на маршрутизаторе/коммутаторе ATM/IP реализуется функция коммутации под внешним управлением, то в них должна быть реализована функция управления со стороны гибкого коммутатора с реализацией протоколов H.248/MGCP (для IP) или BICC (для ATM). В состав транспортной сети NGN могут входить:

• транзитные узлы, выполняющие функции переноса и коммутации;
• оконечные (граничные) узлы, обеспечивающие доступ абонентов к мультисервисной сети;
• контроллеры сигнализации, выполняющие функции обработки информации сигнализации, управления вызовами и соединениями;
• шлюзы, позволяющие осуществить подключение традиционных сетей связи (ТФОП, СПД, СПС).

Контроллеры сигнализации могут быть вынесены в отдельные устройства, предназначенные для обслуживания нескольких узлов коммутации. Использование общих контроллеров позволяет рассматривать их как единую систему коммутации, распределенную по сети. Такое решение не только упрощает алгоритмы установления соединений, но и является наиболее экономичным для операторов и поставщиков услуг, так как позволяет заменить дорогостоящие системы коммутации большой емкости небольшими, гибкими и доступными по стоимости даже мелким поставщикам услуг.

1. Уровень управления коммутацией и передачей информации

Задачей уровня управления коммутацией и передачей является управление установлением соединения в фрагменте NGN. Функция установления соединения реализуется на уровне элементов транспортной сети под внешним управлением оборудования гибкого коммутатора. Исключением являются АТС с функциями MGC, которые сами выполняют коммутацию на уровне элемента транспортной сети. Гибкий коммутатор должен осуществлять: ♦ обработку всех видов сигнализации, используемых в его домене; ♦ хранение и управление абонентскими данными пользователей, подключаемых к его домену непосредственно или через оборудование шлюзов доступа; ♦ взаимодействие с серверами приложений для предоставления расширенного списка услуг пользователям сети. При установлении соединения оборудование гибкого коммутатора осуществляет сигнальный обмен с функциональными элементами уровня управления коммутацией. Такими элементами являются все шлюзы, терминальное оборудование мультисервисной сети [интегрированные устройства доступа (IAD), терминалы SIP и Н.323], оборудование других гибких коммутаторов и АТС с функциями контроллера транспортных шлюзов (MGC). Для передачи информации сигнализации сети ТфОП через пакетную сеть используются специальные протоколы. Так, для передачи информации сигнализации ОКС7. поступающей через сигнальные шлюзы от ТфОП к оборудованию гибкого коммутатора, используется протокол MxUA технологии SIGTRAN (в то же время в ряде реализаций гибкого коммутатора предусмотрен непосредственный ввод сигнализации ОКС7). В случае использования на сети нескольких гибких коммутаторов они взаимодействуют по межузловым протоколам (как правило, семейство SIP-T) и обеспечивают совместное управление установлением соединения. На основании анализа принятой информации и решения о последующей маршрутизации вызова оборудование гибкого коммутатора, используя соответствующие протоколы, осуществляет сигнальный обмен по установлению соединения с сетевым элементом назначения и управляет с использованием протокола Н.248 (для IP коммутации) или BICC (для ATM коммутации) установлением соединения для передачи пользовательской информации. При этом потоки пользовательской информации не проходят через гибкий коммутатор, а замыкаются на уровне транспортной сети.

1. Уровень управления услугами

Основной услугой, предоставляемой как в классических сетях связи, так и в мультисервисной сети, является передача информации между пользователями сети. Использование пакетных технологий на уровне транспортной сети позволяет обеспечить единые алгоритмы доставки информации для различных видов связи. Кроме услуг по доставке информации, в мультисервисных сетях реализована возможность поддержки предоставления расширенных списков услуг. Применительно к услуге телефонии, точкой предоставления дополнительных услуг является оборудование гибкого коммутатора или оборудование серверов приложений. Для пользователей, использующих терминалы мультимедиа (SIP и Н.323 ТЕ), могут предоставляться различные виды мультимедийных услуг. Реализация логики обслуживания вызова в ограниченном числе сетевых точек позволяет оптимизировать структуру доступа к услугам, предоставляемым со стороны интеллектуальных сетей связи. Для этой цели на уровне гибкого коммутатора реализуется функция SSP. Использование пакетных технологий позволяет обеспечивать совместное предоставление расширенного списка услуг вне зависимости от типа доступа, используемого пользователем. В мультисервисных сетях реализуется возможность предоставления однотипных услуг с различными параметрами классов обслуживания (QoS). Следует отметить, что на сегодня вопрос взаимодействия между гибким коммутатором и серверами услуг недостаточно проработан на уровне международных стандартов, в связи с чем возможна несовместимость оборудования различных производителей Пример сети NGN