1.1 Общая характеристика 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 :

– 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) :

– уровень услуг и эксплуатационного управления;

– уровень управления коммутацией;

– транспортный уровень;

– уровень доступа.

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 .

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

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;

– завершение вызова;

– парковка и перехват вызовов;

– удержание вызова;

– 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 :

– 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 :

– 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) .

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 .

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 .

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 :

– 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 . 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;

– шлюзовое оборудование;

– терминальное оборудование;

– серверы приложений.

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 .

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:

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

– 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:

– 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:

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 :

– 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.

Считается, что самый главный в концепции NGN термин «softswitch» (возможные переводы на русский - «гибкий коммутатор» или «программный коммутатор») был введен компанией Lucent Technologies в 1999 г. как название программно-аппаратного решения для управления вызовами в сетях ATM и IP.

Гибкий коммутатор является главным и обязательным компонентом в любой сети следующего поколения NGN первой версии. По своей сути softswitch - это вычислительное устройство с соответствующим программным обеспечением и высокой степенью доступности. Однако, несмотря на присутствие в названии слова «коммутатор», оно в действительности не выполняет никаких коммутирующих функций. К softswitch перешли многие из задач управления соединениями, ранее выполнявшиеся его предшественником - привратником GK (GateKeeper) в сети стандарта Н.323, который управлял всем оборудованием для обслуживания мультимедийных соединений в зоне своей ответственности. Управление вызовами в сети NGN в типичном случае включает маршрутизацию вызовов, аутентификацию пользователя, установление и разрыв соединения, сигнализацию и другие задачи. В качестве посредника гибкий коммутатор должен «понимать» как протоколы сигнализации в телефонных сетях, так и протоколы управления передачей информации в пакетных сетях. Гибкий коммутатор является основным устройством, реализующим функции уровня управления коммутацией в архитектуре сети NGN (см. рис. 1.3) .

В оборудовании гибкого коммутатора 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 дополнительных видов обслуживания (ДВО) - реализуется в оборудовании гибкого коммутатора или совместно с сервером приложений;
- функция эксплуатации, управления (администрирования), технического обслуживания и предоставления информации ОАМ&Р (Operation, Administration, Maintenance and Provisioning).

Дополнительно в оборудовании гибкого коммутатора могут быть реализованы следующие функции:
- функция оконечного/транзитного пункта сигнализации SP/STP (Signaling Point / Signaling Transfer Point) сети ОКС№7;
- функция взаимодействия с серверами приложений;
- функция узла коммутации услуг SSP (Service Switching Point) интеллектуальной сети и др.

В категорию гибких коммутаторов попадают разные по функциональности решения, поскольку четкой классификации до сих пор нет. Так часть производителей, экспертов и операторов под используемым продуктом «softswitch» понимают контроллер медиашлюзов MGW (Media Gateway Controller) или устройство управления вызовами CA (Call Agent) или сервер вызовов CS (Call Server). Несмотря на все их различия, они выполняют главную функцию гибкого коммутатора: реализованное программным способом управление соединениями для передачи трафика пользователей в сети NGN, поступающего от шлюзов или непосредственно от пакетных абонентских устройств. С другой стороны часто в состав фирменного решения гибкого коммутатора кроме контроллера/устройства управления/сервера входит и различное шлюзовое оборудование: медиашлюзы, сигнальные шлюзы, прокси-серверы SIP, серверы аутентификации, авторизации и учета AAA (Authentication, Authorization, Accounting) и др. Одна из возможных функциональных схем гибкого коммутатора приведена на рис. 1.6.

Независимо от конкретной фирменной реализации любой гибкий коммутатор должен предоставлять базовую часть функциональности при управлении сеансами связи, включающей в том числе: осуществление управления медиа шлюзами посредством протоколов сигнализации, передачу таблиц маршрутизации, преобразование систем нумерации между различными номерными планами и т.д.

Основными техническими характеристиками оборудования гибкого коммутатора являются:

1. Производительность.
Производительность определяется количеством вызовов, обслуживаемых гибким коммутатором в час наибольшей нагрузки (ЧНН) или за 1 секунду или одновременно. Производительность оборудования гибкого коммутатора 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.
Гибкий коммутатор может обслуживать вызовы от следующих источников нагрузки:
- пакетных терминалов, предназначенных для работы в сетях NGN (терминалы SIP и Н.323, а также IP-УПАТС);
- терминалов, не предназначенных для работы в сетях NGN (аналоговые и ISDN терминалы) и подключаемых через оборудование резидентных шлюзов доступа;
- оборудования сети доступа, не предназначенного для работы в сетях NGN (концентраторы с интерфейсом V5) и подключаемого через оборудование шлюзов доступа;
- оборудования, использующего первичный доступ (УПАТС) и подключаемого через оборудование шлюзов доступа;
- сети ТфОП, обслуживаемые с использованием сигнализации ОКС№7 с включением сигнальных звеньев ОКС№7 либо непосредственно в гибкий коммутатор (если коммутатор реализует функции сигнального шлюза), либо через оборудование сигнальных шлюзов;
- других гибких коммутаторов, обслуживаемые с использованием сигнализации SIP-T и SIP-I.

2. Надежность.
Требования по надежности к оборудованию гибкого коммутатора характеризуются средней наработкой на отказ, средним временем восстановления, коэффициентом готовности, сроком службы.

3. Поддерживаемые протоколы.
Оборудование гибкого коммутатора может поддерживать следующие виды протоколов:
1) При взаимодействии с существующими фрагментами сети ТфОП:
- непосредственное взаимодействие: сигнальный протокол ОКС№7 с подсистемами МТР, ISUP и SCCP;
- взаимодействие через сигнальные шлюзы: сигнальный протокол SIGTRAN с уровнями адаптации: M2UA, M3UA, М2РА, SUA - для передачи сигнализации ОКС№7 через пакетную сеть, V5UA - для передачи сигнальной информации интерфейса V5 через пакетную сеть, IUA - для передачи сигнальной информации DSS1 первичного доступа ISDN через пакетную сеть;
- сигнальный протокол MEGACO/H.248 для передачи информации, поступающей по системам сигнализации по выделенным сигнальным каналам (2ВСК).
2) При взаимодействии с терминальным оборудованием:
- непосредственное взаимодействие с терминальным оборудованием пакетных сетей: протоколы SIP и Н.323;
- взаимодействие с оборудованием шлюзов, обеспечивающим подключение терминального оборудования ТфОП: сигнальный протокол MEGACO/H.248 - для передачи сигнальной информации по аналоговым абонентским линиям; сигнальный протокол SIGTRAN с уровнем адаптации IUА для передачи сигнальной информации DSS1 базового доступа ISDN.
3) При взаимодействии с другими гибкими коммутаторами: протоколы SIP-T и SIP-I.
4) При взаимодействии с оборудованием интеллектуальных платформ (SCP): сигнальный протокол ОКС№7 с прикладным протоколом INAP.
5) При взаимодействии с серверами приложений: в настоящее время взаимодействие с серверами приложений, как правило, базируется на внутрифирменных протоколах, в основе которых лежат технологии JAVA, XML, SIP и др.
6) При взаимодействии с оборудованием транспортных шлюзов:
- для шлюзов, поддерживающих транспорт IP или IP/ATM: протоколы H.248, MGCP, IPDC и др.;
для шлюзов, поддерживающих транспорт ATM: протокол BICC.

4. Поддерживаемые интерфейсы.
Оборудование гибкого коммутатора поддерживает следующие виды интерфейсов:
- интерфейс Е1 (2048 кбит/с) для подключения звеньев сигнализации ОКС№7, включаемых непосредственно в гибкий коммутатор;
- интерфейсы семейства Ethernet для подключения гибкого коммутатора к пакетной сети;
- открытые интерфейсы взаимодействия с внешними платформами приложений: JAIN, PARLAY и т.д.

Конструктивно гибкий коммутатор может быть реализован в виде отдельного устройства, выполняющего совместно функции управления вызовами и коммутатора (switching fabric). Часто производители softswitch разделяют его на два и более устройств – контроллер шлюзов, сигнальный шлюз SG (Signalling Gateway) и медиашлюз MGW.

Как правило, большинство выпускаемых гибких коммутаторов имеют модульную архитектуру построения, что обеспечивает высокую масштабируемость системы и позволяет создавать географически распределенные сети, гибко управлять потоками сигнального и медиа трафика, а также осуществлять резервирование системы. Так для обеспечения надежности работы гибкого коммутатора обычно предусматривается возможность установки резервных модулей, реализации механизмов динамического распределения лицензий и балансировки нагрузки. Поэтому в случае аппаратного сбоя одного из компонентов системы его функции передаются другому компоненту в рамках выбранной схемы резервирования. Каждый модуль гибкого коммутатора может быть зарезервирован самостоятельно или в комплексе с другими, причем для критичных модулей предусмотрено применение многократного резервирования, в том числе географического. Выбор схемы резервирования зависит от структуры конкретной сети и потребностей оператора.

Все гибкие коммутаторы (softswitch) в зависимости от выполняемых сетевых функций подразделяются на два класса: класса 4 и класса 5. Такое деление взято по аналогии с исторически сложившейся классификацией узлов коммутации на телефонных сетях связи Северной Америки. На этих сетях транзитные узлы коммутации без прямого подключения абонентских линий (типа международных и междугородных телефонных станций и транзитных узлов коммутации на местных сетях) относятся к узлам класса 4. А все оконечные узлы с абонентским подключением принадлежат к классу 5.

Исходя из данного подхода гибкий коммутатор класса 4 предназначен для организации транзитного узла управления соединениями в операторских сетях с пакетной коммутацией. Он осуществляет маршрутизацию и распределение вызовов в IP-сетях на магистральном (междугородном/международном/местном) уровне, обеспечивая тем самым транзит трафика, получаемого сегментов сети с абонентским подключением.

Фундаментальным отличием гибких коммутаторов 5 класса является возможность работы непосредственно с оконечными абонентами сети и предоставление им как основных телефонных и мультимедийных услуг, так и дополнительных видов обслуживания (ДВО) таких как интеллектуальная маршрутизация вызовов в зависимости от доступности абонента, ожидание вызова, удержание и перевод вызовов, трехсторонние конференции, парковка и перехваты вызовов, многолинейные группы абонентов и т.д.

______________________________________
Материалы, представленные в данном разделе, взяты из книги "Мультисервисные платформы сетей следующего поколения NGN" под ред. А.В. Рослякова

Основной функцией 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 Softswich. Исключением являются АТС с функциями MGC, которые сами выполняют коммутацию на уровне элемента транспортной сети.

В случае использования на сети нескольких Softswich они взаимодействуют по межузловым протоколам (как правило, семейство SIP-T) и обеспечивают совместное управление установлением соединения.

Softswich 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 Softswich 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 H.323J. оборудование других Softswich 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 Softswich, используется протокол MxUA технологии SIGTRAN (в то же время в ряде реализаций Softswich предусмотрен непосредственный ввод сигнализации ОКС7).

На основании анализа принятой информации и решения о последующей маршрутизации вызова оборудование Softswich, 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 Softswich, а замыкаются на уровне транспортной сети.

Структура уровня управления коммутацией мультисервисной сети представлена на рис. 1.5.

Рисунок 1.5 - Структура уровня управления коммутацией

Терминальное оборудование пакетной сети взаимодействует с оборудованием Softswich с использованием протоколов SIP и Н.323. Пользовательская информация от терминального оборудования поступает на уровень узлов доступа пакетной сети и далее маршрутизируется под управлением Softswich.

Вся информация, связанная со статистикой работы мультисервисной сети, учетом стоимости по направлениям и учетом стоимости для пользователей, накапливается и обрабатывается на уровне Softswich для передачи в направлении соответствующих систем (АСР, ТОиЭ).

Описание уровня услуг и 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 Softswich 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 Softswich 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).

Как правило, различные производители оборудования мультисервисных сетей предлагают собственные наборы расширенных услуг связи, что должно учитываться при выборе оборудования.

Следует отметить, что на сегодня вопрос взаимодействия между Softswich и серверами услуг недостаточно проработан на уровне международных стандартов, в связи с чем возможна несовместимость оборудования различных производителей.

Организация доступа к услугам NGN

Для доступа абонентов к услугам NGN используются:

интегрированные сети доступа, подключенные к оконечным узлам мультисервиснои сети и обеспечивающие подключение пользователей как к мультисервиснои сети, так и к традиционным сетям (например ТФОП);

традиционные сети (ТФОП, СПД, СПС), абоненты которых получают доступ к мультисервиснои сети через узлы, подключенные к шлюзам (Media Gateway).

На ТФОП для доступа используется абонентский участок, для увеличения пропускной способности которого может использоваться технология xDSL, а на сетях подвижной связи (2G) может использоваться перспективная технология GPRS

Задачей уровня управления коммутацией и передачей является управление установлением соединения в фрагменте сети NGN. Функция установления соединения реализуется на уровне элементов транспортной сети под внешним управлением оборудования гибкого коммутатора (softswitch). 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 сети (интегрированные устройства доступа (IAD), терминалы SIP и Н.323), оборудование других гибких коммутаторов иАТС с функциями контроллера транспортных шлюзов (MGC). Для передачи информации сигнализации сети ТфОП через пакетную сеть используются специальные протоколы. Так, для пе­редачи информации сигнализации ОКС№7, 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 ОКС№7).

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.

В случае использования на сети нескольких гибких коммутаторов они взаимодействуют по межузловым протоколам (как правило, семейство SIP-T) и обеспечивают совместное управление установлением соединения.

Структура уровня управления сетями доступа NGN представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема включения гибких коммутаторов для управления сетями доступа NGN

Терминальное оборудование пакетной сети взаимодействует с оборудованием гибкого коммутатора с использованием протоколов SIP и Н.323. Пользовательская информация от терминального оборудования поступает на уровень узлов доступа пакетной сети и далее маршрутизируется под управлением гибкого коммутатора.

Сети следующего поколения

Сети следующего поколения (Next Generation Network, NGN) представляют собой новую концепцию сети, комбинирующую в себе голосовые функции, качество обслуживания (QoS) и коммутируемые сети с преимуществами и эффективностью пакетной сети. Сети NGN означают эволюцию существующих телекоммуникационных сетей, отражающуюся в слиянии сетей и технологий. Благодаря этому обеспечивается широкий набор услуг начиная с классических услуг телефонии и кончая различными услугами передачи данных или их комбинацией.

Архитектура NGN. Основные понятия

Главная архитектурная особенность NGN заключается в том, что передача и маршрутизация пакетов и базовые элементы транспортной инфраструктуры (каналы, маршрутизаторы, коммутаторы, шлюзы) физически и логически отделены от устройств и механизмов управления вызовами и доступом к услугам. Данный тезис является общепризнанным и достаточно подробно раскрыт на страницах «Концептуальных положений».

Перспективная архитектура NGN показана на рис. 1, «позаимствованном» из документа . Здесь отчетливо видна иерархия сетевой инфраструктуры: транспортный уровень (плоскость коммутации), уровень управления коммутацией и передачей информации (плоскость программного управления), наконец, уровень управления услугами (плоскость интеллектуальных услуг и эксплуатационного управления).

Плоскость абонентского доступа , базируется на трех средах передачи: металлическом кабеле, оптоволокне и радиоканалах. В плоскости коммутации решается основная задача транспортного уровня - коммутация соединений и прозрачная передача информации.. В указанной плоскости находится и структура мультисервисных узлов доступа. Над ними располагаются программные коммутаторы (Softswitch) , составляющие плоскость программного управления и служащие для обработки сигнальных команд, маршрутизации вызовов и управления потоками. Выше находится плоскость интеллектуальных услуг и эксплуатационного управления . услугами содержащая в себе логику предоставления услуг и доступа к приложениям.

Рис.1. соответствует сегодняшним реалиям операторов, которые работают в условиях, когда 5 - 10 % абонентов желают получить самые современные услуги широкополосного доступа, а некоторая часть абонентов дожидается установки обычного телефона.

Транспортная сеть является опорной сетью в многослойной архитектуре телекоммуникационной сети со свободно надстраиваемыми слоями услуг, поэтому она должна очень надежно работать. Транспортная сеть должна быть высокопроизводительной и строится на основе оптико-волоконных линий связи, что позволяет обеспечить большую скорость обмена и избежать заторов и коллизий при маршрутизации потоков.

Рисунок 1 Архитектура сети следующего поколения

Как отмечается в концептуальных положениях построения сетей NGN , архитектура сетей NGN предполагает создание мультисервисной сети, причем первой фазой этого процесса является развертывание структуры мультипротокольной коммутации (MPLS). Основные преимущества технологии MPLS заключены в возможности легкой организации виртуальных частных сетей второго и третьего уровней (MPLS VPN), в обеспечении эффективного использования пропускной способности каналов связи и гарантированного качества услуг.

Организация VPN третьего уровня - наиболее востребованный способ применения MPLS. В этом случае для создания персональной таблицы маршрутизации каждого клиента используются так называемые виртуальные маршрутизаторы (Virtual Routing Instance). Протокол BGP обеспечивает взаимодействие клиента с пограничным маршрутизатором MPLS-сети и трансляцию меток, идентифицирующих конкретную VPN. Поскольку маршрутизаторы ядра сети, поддерживающие виртуальные каналы передачи, не обращаются к информации о той или иной VPN, данная архитектура имеет высокую масштабируемость.

Подобные услуги, называемые еще BGP VPN, используются теми подписчиками, которые нуждаются в передаче информации на третьем уровне и предпочитают перепоручить процессы маршрутизации внешнему провайдеру. Существенным плюсом модели BGP VPN является независимость типов абонентских интерфейсов на оконечных устройствах виртуальной сети.

Технология VPN второго уровня позволяет операторам заниматься передачей информации второго уровня через ядро IP-MPLS. Вот основные виды услуг, которые можно развернуть в рамках такой структуры: прозрачная передача различных каналов второго уровня поверх MPLS, услуга виртуального частного канала (которая обеспечивает передачу сигнализации и автоматическое обнаружение пользовательских устройств), объединение LAN с помощью виртуальных коммутаторов (Virtual Switch Instance). Поверх VPN второго уровня обычно передаются каналы Ethernet, ATM, frame relay, PPP и HDLC.

В общем виде мультисервисные сети описываются двухуровневой архитектурой, состоящей из региональной и магистральной (включая межрегиональную) составляющих. На региональном уровне мультисервисная сеть призвана обеспечивать подключение абонентов и предоставление им как транспортных, так и прикладных услуг (Value Added Services). Кроме того, она может стыковаться с инфокоммуникационными службами других региональных сетей. На магистральном уровне создаваемая NGN должна отвечать за прозрачный транзит конвергентного трафика, получаемого от региональных сегментов.

Что представляет собой типичная сетевая инфраструктура современного оператора связи? По сведениям представителей Cisco, самой распространенной является такая ситуация: оператор одновременно эксплуатирует раздельные платформы передачи, относящиеся к ядру сети. Передача голосового трафика осуществляется по каналам TDM, соединения уровня L2 и резервные подключения осуществляются с помощью технологий ATM и FR, а корпоративные сервисы VPN и услуги доступа в Internet предоставляются на базе IP-протокола. Правда, для развертывания последних ряд операторов уже применяет мультипротокольную технологию коммутации MPLS. Но для реализации всех остальных сервисов в качестве транспортной основы обычно служит каналообразующая технология SDH.

Таким образом, IP- и TDM-сети этих операторов наложены на единую инфраструктуру SDH, в которой преобладает информация каналов TDM. Однако, по результатам исследований аналитиков компании, в 2006 году объем передаваемых пакетных данных сравнялся с объемом трафика TDM.

В традиционных системах передачи (SDH или ATM) принципиальной проблемой является их ориентированность на канальные архитектуры (виртуальные или физические). В них отсутствует гибкость, способность к расширению, что приводит к перегрузке сети и трудностям с интеграцией современных интеллектуальных IP-сервисов. В NGN подобных «узких мест» пока не выявлено, за исключением стандартных проблем, связанных с вводом в промышленную эксплуатацию и тестированием новых технологий и оборудования.

Элементы и основные протоколы сетей NGN

Несмотря на то, что любая коммуникационная ступень мультисервисной сети может использовать различную технику для обработки потоков данных и каждая стадия процесса передачи и распределения может осуществляться в своем стандарте, способы построения конвергентных мультисервисных сетей достаточно сильно канонизированы.

Единственно важное требование при проектировании – необходимость приведения потоков информации к единому формату на границе функциональных составляющих сетей при объединении потоков.

Данные задачи выполняются шлюзами трех типов:

Медиа-шлюзы (Media Gatways, MG) обеспечивают взаимодействие между гетерогенными участками сети

Шлюзы сигнализации (Signaling Gatways, SG) служат для преобразования сигнализации и обеспечивает ее прозрачную передачу между TDM и пакетной сетью. Они терминируют сигнализацию и передают сообщения через сеть IP контроллеру медиа-шлюза или другим шлюзам сигнализации.

Контроллеры медиа-шлюзов (Media Gatway Controllers, MGC или Softswitchs) обеспечивают координацию между шлюзами в соответствии сигнальной информацией, которую они получают от шлюзов сигнализации.

На нижеприведенной схеме при водится пример мультисервисной сети NGN, включающей в себя все вышеописанные элементы.

Рисунок 2 Пример сети следующего поколения

Рассмотрим функции этих элементов более подробно.

Медиа-шлюз это один из ключевых элементов в инфраструктуре мультисервисных сетей. В его задачу входит обеспечить взаимодействие сетей разных стандартов.

Основные функции, которые выполняетмедиа-шлюз, заключаются в том, что он

· служит мультисервисным терминатором, например, для цифровых каналов Т1/Е1, сетей Ethernet, ATM и т. п.;

· подавляет эхо;

· определяет и генерирует тональную частоту.

Наряду с вышеописанным медиа-шлюз может также включать функциональность для удаленнного доступа, маршрутизации, виртуальных частных сетей, фильтрования трафика TCP/IP и т.п. Все эти функции требуют значительной вычислительной мощности, поэтому такие шлюзы базируются на высокопроизводительных процессорах цифровой обработки сигналов (DSP).

Шлюз сигнализации отвечает за обработку сигнальной информации от сетей с коммутацией каналов (обычно SS7) и передачу ее шлюзуMGC по управляемой IP-сети. Он также позволяет удаленным устройствам в IP-сети обмениваться сообщениями с ТфОП для установки вызова. В дальнейшем преобразованные сигнальным шлюзом потоки могут обрабатываться на MGC, обеспечивая таким образом координацию между шлюзами в соответствии с сигнальной информацией.

Контроллер медиа-шлюза

Еще один ключевой элемент в инфраструктуре мультисервисных сетей. Он служит посредником при обработке сигнальной информации между сетями с коммутацией каналов и коммутацией пакетов. Обрабатывает и управляет вызовами от шлюзов MG, осуществляет управление потоками при передаче голоса и данных. Имя «программный коммутатор» получил потому, что выполняемые им функции реализуются программно. Если говорить об исполнении MGС, то он представляет обычный компьютер серверного типа, на котором функционирует ряд обслуживающих сеть программ. Одной из них является приложение Media Gatway Controller. Не смотря на слово «коммутатор», он в действительности не выполняет никаких коммутирующих функций. Одной из основных функций MGС является управление вызовами которое включает в себя в типичном случае маршрутизацию вызовов, аутентификацию пользователя, установление и разрыв соединения, сигнализацию. В качестве посредника Softswitch должен «понимать» со стороны сетей ТфОП протоколы управления вызовами (SS7, V5, GR-303), со стороны пакетных сетей протоколы H.323, SIP, MGCP, MEGACO.

Каждая сигнальная система имеет свой собственный уникальный набор характеристик, что делает взаимодействие между ними достаточно сложным. Softswitch служит интерфейсом между сетями с разными сигнальными системами, обеспечивая взаимодействие либо прямо, либо с помощью шлюза SG. С точки зрения сети с коммутацией каналов Softswitch заменяет средства управления обслуживанием вызовов АТС. Он может поддерживать протоколы SS7, E-DSS1, R1.5, V5, выполняя функции транзитного пункта сигнализации STP или оконечного пункта SP сети сигнализации ОКС-7. Причем, делать это он может более дешевым, простым и удобным в эксплуатации образом, придуманным рабочей группой SIGTRAN, входящей в IETF. Этой группой разработаны средства транспортировки сообщений SS7 по IP-сетям. Это протокол передачи информации для управления потоками (Stream Control Transmission Protocol, SCTP), поддерживающий перенос сигнальных сообщений между конечными пунктами сигнализации SP в IP-сети; три новых протокола M2UA, M2PA, M3UA для выполнения функций MTP; протокол SUA уровня адаптации для пользователей SCCP, поддерживающий перенос по IP-сети средствами SCTP сигнальных сообщений пользователей SCCP SS7 (например, TCAP или INAP).

Для взаимодействия Softswitch между собой могут применяться два протокола: SIP (IETF) и BICC (ITU-T). Сегодня на роль основного протокола взаимодействия более претендует SIP.

Основными протоколами сигнализации для управления соединениями, используемыми Softswitch, являются SIP, SS7, H.323.

Основными протоколами сигнализации для управления медиа-шлюзами являются MGCP и MEGACO/H.248.

Рисунок 3 Основные протоколы NGN

Литература:

1. В.Михайлов.Шляхи побудови наступного покоління мереж NGN в Україні" (доповідь на науково-технічній раді Держкомзв"язку,УНДІЗ,2003 р.)

2. А.Есауленко. Доказательства в пользу NGN.- Сети # 24 / 2003.

3. Концептуальные положения по построению мультисервисных сетей на ВСС России, Министерство связи России.- (http://www.minsvyaz.ru/img/uploaded/2002020610512757.pdf).

4. Softswitch Научно-исследовательский институт телекоммуникаций. http://www.niits.ru:8100/themes/convergension/convergension.htm

5. NGN сеть в Киеве.- http://siemens-ic.com.ua/news/0302.htm

6. Б.С.Гольдштейн, О.П.Орлов, А.Т.Ошев, Н.А. Соколов. Модернизация сетей в эпоху NGN// Вестник связи - .2003,- №6.

7. Gartner . "В мире телекоммуникаций назрела революционная ситуация".- http://celler.ru/forum/index/forum-22/topic-7420.html

Похожая информация.