Сети NGN

Уровневая архитектура NGN

 

 

Рис. 1.3.2

 

Уровень среды обмена информацией  находится на третьей плоскости. Функции, выполняемые этим уровнем, включают процедуры установления соединений между пользователями сети и межсетевое взаимодействие. Типичным примером оборудования, которое реализует эти функции в сети NGN, служат аппаратно-программные средства Media Gateway (медиа-шлюза).

Уровень доступа и транспорта располагается  на четвертой плоскости. Основные функции  этого уровня - перенос информации между конечными пользователями сети NGN. В качестве средств доступа  в концепции сети NGN рассматриваются  практически все используемые в  настоящее время варианты, основанные на различных технологиях.

Термин «Softswitch» можно перевести  на русский язык как «коммутатор  с программным управлением», что  не отражает его функционального  назначения, поэтому чтобы более  точно определить данный термин лучше воспользоваться нестрогим переводом «Интеллектуальный коммутатор».

В сети NGN предполагается применять  только открытые (стандартные) протоколы, которые позволяют при необходимости  легко менять выполняемые функции. Особенность коммутационных станций  ТфОП состоит в том, что они, как правило, имеют стандартные интерфейсы на входе и выходе. Практически все внутренние процессы в коммутационной станции, как в «черном ящике», поддерживались фирменными (нестандартными) протоколами, разработка которых осуществлялась производителем соответствующих аппаратно-программных средств.

Рисунок 3 иллюстрирует различия в  архитектуре коммутационных станций  ТфОП и Softswitch (NGN). Открытые протоколы и интерфейсы прикладного программирования (API) — неотъемлемая особенность архитектуры Softswitch (NGN).

 

Архитектура коммутационных станций  ТфОП и Softswitch

 

Рис. 1.3.3

 

Для сети NGN определен ряд новых  протоколов, часть из которых была разработана ранее. Целесообразно выделить пять следующих протоколов:

1. Протокол Н.323. Рекомендация МСЭ Н.323 была разработана для обеспечения установления соединения и передачи голосового и видео трафика по пакетным сетям, в частности Интернет и intranet, которые не гарантируют качества обслуживания (QoS). Используется протокол RTP, разработанный IETF (инженерная группа по проблемам Интернет), а также стандартные кодеки, отвечающие требованиям МСЭ, которые изложены в рекомендациях серии G. Протокол Н.323 был первым в технологии IP-телефонии, но сейчас он начал уступать позиции разработанному IETF протоколу SIP (инициирование сеансов связи), который оказался проще и лучше масштабировался.
2. Session Initiation Protocol. Это протокол прикладного уровня, с помощью которого осуществляются такие операции, как установление, изменение и завершение мультимедийных сессий или вызовов по IP-сети. В мультисервисных сетях SIP выполняет функции, аналогичные тем, которые реализованы в протоколе Н.323. Сессии SIP могут включать мультимедийные конференции, дистанционное обучение, Интернет-телефонию и другие подобные приложения. Сегодня SIP рассматривается многими участниками инфокоммуникационного рынка как международный стандарт.
3. Media Gateway Control Protocol. Протокол MGCP используется для управления шлюзами MG. Он разработан для архитектуры, в которой вся логика обработки вызовов располагается вне шлюзов, и управление выполняется внешними устройствами, такими, как MGC или агенты вызовов. Модель вызовов MGCP рассматривает медиа-шлюзы как набор конечных точек, которые можно соединить друг с другом.
4. MEGACO/H.248. Этот протокол, по всей видимости, заменит MGCP в качестве стандарта для управления медиа-шлюзами. MEGACO служит общей платформой для шлюзов, устройств управления многоточечными соединениями, а также устройств интерактивного голосового ответа.
5. Протокол Signalling Transport (SIGTRAN). Это набор протоколов для передачи сигнальной информации по IP-сетям. Он используется как в обоих видах шлюзов, так и в Softswitch. SIGTRAN реализует функции протокола SCTP (Simple ControlTransport Protocol) и уровней адаптации (Adaptation Layers). SCTP отвечает за надежную передачу сигнальной информации, осуществляет управление сигнальным трафиком, обеспечивает безопасность. В функции Adaptation Layers входит передача сигнальной информации от соответствующих сигнальных уровней, использующих услуги SCTP. Эти протоколы ответственны за сегментацию и пакетирование пользовательских данных, защиту от имитации законного пользователя, изменения смысла передаваемой информации и ряд других функций.

Ниже, на рисунке 4 представлен пример обобщенной схемы построения сети NGN:

 

Построение NGN

 

Рис. 1.3.4

 

1.4. Трехуровневая модель NGN

 

По своей архитектуре сеть NGN является трехуровневой и состоит из

следующих уровней:

• транспортного уровня;
• уровня управления коммутацией и передачей информации;
• уровня услуг и управления услугами.

Задачей транспортного уровня являются коммутация и «прозрачная» передача информации пользователя.

Задачей уровня управления коммутацией  и передачей являются 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:

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

Трехуровневая модель сети NGN представлена на рис. 1.2.

Особенностью технологии NGN являются открытые интерфейсы между транспортным уровнем и уровнем управления коммутацией. Применительно к классической АТС это все равно, что разделить оборудование станции на функциональные блоки, когда один блок реализует функции по обработке сигнализации, маршрутизации вызовов, сбору статистической информации и т. д., а второй блок (или группа блоков) обеспечивает собственно коммутацию несущих каналов. При этом взаимодействие между блоками реализуется при помощи стандартизованных протоколов.

 

Трехуровневая модель NGN

 

 

Рис. 1.4.

1.4.1 Транспортный уровень

 

Транспортный уровень сети NGN строится на основе пакетных технологий передачи информации. Основными используемыми технологиями 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. Подробно вопрос использования существующих транспортных сетей рассмотрен в п. 2.5.

Сети, базирующиеся на технологии ATM, имеющие 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).

Типовая структура транспортной сети представлена на рис. 1.4.1.

 

Структура транспортного  уровня фрагмента NGN

 

 

Рис. 1.4.1

 

Описание и функциональные требования к элементам транспортного уровня даны в гл. 2.1. Классификация и определения интерфейсов между элементами транспортного уровня, а также принципы построения пакетных транспортных сетей приведены в гл. 2.5.

 

1.4.2 Уровень управления коммутацией и обслуживанием вызова

 

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.

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

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).

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.

Структура уровня управления коммутацией  мультисервисной сети

представлена на рис. 1.4.

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.

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

 

Структура уровня управления коммутацией

 

 

Рис. 1.4.2

 

1.4.3 Уровень 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 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).

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 гибким коммутатором и серверами услуг  недостаточно проработан на уровне международных  стандартов, в связи с чем возможна несовместимость оборудования различных производителей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТКРА NGN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1. Классификация оборудования

 

Схема классификации оборудования для NGN представлена на рис. 2.1.

 

Классификация типов  оборудования NGN

 

 

Рис. 2.1.1

 

В соответствии с рисунком основными  классами являются:

Гибкий коммутатор (SoftSwitch) - реализует функции по логике обработки вызова, доступу к серверам приложений, доступу к ИСС, сбору статистической информации, тарификации, сигнальному взаимодействию с сетью ТфОП и внутри пакетной сети, управлению установлением соединения и др. Гибкий коммутатор является основным устройством, реализующим функции уровня управления коммутацией и передачей информации.

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 ДВО. Реализуется в оборудовании гибкого коммутатора 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 гибкого  коммутатора 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;
• другие.

Рассмотрим основные характеристики гибкого коммутатора.

Производительность - как максимальное количество обслуживаемых базовых вызовов за единицу времени (как правило, за час). Производительность гибкого коммутатора является одной из главных характеристик, на основе которой должен проводиться выбор оборудования и проектирование сети. Следует понимать, что гибкий коммутатор обслуживает вызовы от различных источников нагрузки, каковыми являются: