Мультисервисные сети

Одним из основных отличий концепции NGN от реализуемых до этого сетевых инфраструктур является переход к принципиально другой функциональной модели. В классической ТфОП основными функциональными элементами являлись узлы доступа и узлы коммутации различного уровня. При этом оборудование узла коммутации решало одновременно несколько задач: коммутацию потоков пользовательской информации, обработка вызова и предоставление услуг. Реализация интерфейсов между этими функциями была внутренним делом производителя системы коммутации и не подлежала регламентации. Развитие классической ТфОП, связанное, прежде всего, с появлением технологии ISDN, позволило несколько разделить функции обработки сигнализации и коммутации потоков пользовательской информации. Как результат, появились новые функциональные элементы, такие как выделенные пункты транзита сигнализации (STP), а топология сигнальной сети стала отличаться от топологии сети коммутации. С другой стороны, сигнальная сеть решила вопросы транзита сигнальных сообщений, но задача обработки информации уровня ISUP, а следовательно, и управления коммутацией, в любом случае решалась в точке совпадения топологий, т.е. в системах коммутации.

Концепция NGN, в первую очередь, характеризуется четким разделением трех уровней соединения в соответствии с их функциональными задачами: для коммутации и передачи речевой информации используется транспортный функциональный уровень, для передачи информации сигнализации - уровень сигнализации, а предоставление услуг, отличных от базовых, осуществляется со стороны уровня услуг. При этом между уровнями определены, интерфейсы, которые являются объектом стандартизации. Получив подобную независимость друг от друга, уровни в дальнейшем могут развиваться самостоятельно. Более того, с точки зрения административного деления сети может ставиться вопрос о том, чтобы услуги различных уровней предоставлялись различными операторами.

Второй особенностью инфраструктуры NGN является использование универсальных технологий транспортной сети, базирующихся на технологиях пакетной коммутации. В классических сетях предоставление услуг ТфОП базировалась на технологии коммутации каналов, а предоставление услуг доступа к сетям передачи данных и передачи данных предполагало либо формирование новой транспортной структуры, либо неэффективное использование существующего транспорта сети с коммутацией каналов. Тогда как в сетях NGN пакетные технологии, определенные для передачи данных используются для предоставления всех видом услуг.

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 является 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 новых услуг.

Трехуровневая модель сети NGN представлена на рис 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.

Рис. 2 Трехуровневая модель сети NGN

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.

Сети, базирующиеся 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 состав транспортной сети NGN могут входить:

1. транзитные узлы, выполняющие функции переноса и коммутации;

2. оконечные (граничные) узлы, обеспечивающие доступ абонентов к мультисервисной сети;

3. контроллеры сигнализации, выполняющие функции обработки информации сигнализации, управления вызовами и соединениями;

4. 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.

Назначением транспортной сети является предоставление услуг переноса.

Реализация инфокоммуникационных услуг осуществляется на базе узлов служб (SN) и узлов управления услугами (SCP). SN является оборудованием поставщиков услуг и может рассматриваться в качестве сервера приложений для инфокоммуникационных услуг, клиентская часть которых реализуется оконечным оборудованием пользователя. SCP является элементом распределённой платформы ИСС и выполняет функции управления логикой и атрибутами услуг. Совокупность нескольких узлов служб или узлов управления услугами, задействованных для предоставления одной и той же услуги, образуют платформу управления услугами. В состав платформы также могут входить узлы административного управления услугами и серверы различных приложений.

Оконечные/оконечно-транзитные узлы транспортной сети могут выполнять функции узлов служб, т.е. состав функций граничных узлов может быть расширен за счет добавления функций предоставления услуг. Для построения таких узлов может использоваться технология гибкой коммутации (Softswitch).

Вышеуказанные базы данных позволяют решить следующие задачи:

? cоздание абонентских справочников;

? автоматизация взаиморасчётов между операторами связи и поставщиками услуг;

? обеспечение взаимодействия между операторами связи в процессе предоставления услуг ИСС;

? обеспечение взаимодействия терминалов с различными функциональными возможностями на разных концах соединения.

Концепция NGN во многом опирается на технические решения, уже разработанные международными организациями стандартизации. Так, взаимодействие серверов в процессе предоставления услуг предполагается осуществлять на базе протоколов, специфицированных IETF (MEGACO), ETSI (TIPHON), Форумом 3GPP2 и т.д. Для управления услугами будут использованы протоколы H.323, SIP и подходы, применяемые в интеллектуальных сетях связи. В качестве технологической основы построения транспортного уровня мультисервисных сетей рассматриваются АТМ и IP с возможным применением в будущем оптической коммутации.

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 является 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 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, 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 МхUA технологии SIGTRAN.

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.

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.

Организация доступа к услугам NGN

Для доступа абонентов к услугам NGN используются:

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

? традиционные сети (ТФОП, СДОП, СПС), абоненты которых получают доступ к мультисервисной сети через узлы, подключенные к шлюзам (Media Gateway).

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

Общие вопросы организации управления NGN

Особенностями NGN, с точки зрения управления, является то, что эти сети будут состоять из большего числа разнотипных компонентов, а не из сравнительно небольшого количества менее разнообразных крупных коммутационных устройств, как сейчас. Кроме того, в NGN будет поддерживаться большее число интерфейсов, чем в существующих сетях, и более высокая пропускная способность. Все это ведет к необходимости пересмотра принципов и подходов к сетевому управлению для NGN.

Система управления NGN должна представлять собой набор решений, обеспечивающих управление сетями, реализованными на базе различных технологий (фиксированные и мобильные телефонные сети, сети передачи данных, сигнализации и т.д.), предоставляющих различные услуги и построенных на оборудовании различных производителей. Система управления будет строиться с использованием объектно-ориентированной распределенной структуры.

Одной из главных особенностей систем управления NGN является открытая модульная архитектура, позволяющая разрабатывать и внедрять новые модули, работать с существующими приложениями и модернизировать существующие модули. Для реализации интегрированного управления системами и сетями независимо от их производителя и технологии могут использоваться разнообразные стандарты и протоколы, такие как, SNMP, OSI, ASCII, CORBA. В частности, стандартом управления де-факто в сетях ПД является протокол SNMP. В модели TMN предполагалось использование протоколов OSI. Однако практическая реализация систем управления на базе TMN оказалась сложной, медленной и дорогостоящей, в ней недостаточно проработаны вопросы управления услугами. В последнее время активно развиваются и реализуются решения по организации управления на базе архитектуры CORBA, которая является весьма перспективной, особенно на верхних уровнях управления.

В сетях NGN системы управления будут в первую очередь нацелены на решение конкретных задач операторов, уровневая архитектура TMN уже не будет иметь первостепенное значение и отойдет на второй план. Большую значимость приобретают вопросы управления услугами.

Интерфейсы систем управления должны быть открытыми. Отличительными чертами подобных интерфейсов являются: стандартизированные протоколы (например, IIOP, CMIP, SNMP, FTP, FTAM и др.), использование формальных языков для описания стандартизированных интерфейсов (например, CORBA IDL, JAVA, GDMO, ASN 1. и др.), стабильность, которая позволяет вносить только те изменения, которые будут обратно совместимы. Например, для посылки аварийных сообщений могут использоваться протоколы CMIP, SNMP или CORBA с использованием объектной модели, определенной в Х.733; для организации услуг могут использоваться интерфейсы CORBA; для пересылки данных о рабочих характеристиках может применяться протокол FTP.

Основными требованиями, предъявляемыми к системам управления NGN, являются:

? подготовленное решение на практике должно реализовываться в краткие сроки;

? структуры открытых систем должны обеспечивать гибкость реализации и совместимость с другими решениями, высокую надежность, и как результат - качество обслуживания;

? оператор должен иметь возможность модифицировать программное обеспечение для реализации специфических функций и вводить новые услуги через изменение конфигурации;

? компонентные решения упростят возможности оператора по введению новых пользователей и функций.

Гибкость и масштабируемость позволят легко адаптироваться к быстро появляющимся новым технологиям и продуктам, а также к изменяющимся потребностям пользователей.

Перспективная архитектура сетей следующего поколения NGN предполагает создание мультисервисной сети c вынесением функциональности услуг в граничные узлы сети, создание специальной подсистемы управления услугами в виде отдельной сетевой подсистемы, а также расширение номенклатуры интерфейсов для подключения оборудования поставщиков услуг.

Мультисервисные сети будут создаваться как новый класс сетей с обеспечением возможности взаимодействия с существующими сетями. С другой стороны требуют изучения вопросы формирования точек присутствия мультисервисной сети на существующих сетях связи, а равно использования существующих сетей доступа для организации подключения к различным сетям связи.

Особенностью услуг, предоставляемых на мультисервисной сети, является их независимость от способа доступа, что предполагает появление сетей доступа как самостоятельного класса сетей связи. Такие сети должны обеспечивать доступ не только к ресурсам мультисервисной сети, но и к ресурсам существующих сетей связи. Такой подход позволит осуществить гибкую политику при переходе от одной сети связи к другой при предоставлении однотипных услуг. Системы управления мультисервисными сетями должны строиться по тем же основным принципам, что и сами сети, т.е. иметь модульную архитектуру с использованием открытых интерфейсов между модулями.

Важную роль должна играть организация взаимодействия различных операторов и поставщиков услуг в обеспечении предоставления услуг и их качества из конца в конец, а также возможность взаимодействия пользователей с системой управления. Расширение числа участников процесса предоставления услуг предполагает появление на рынке поставщиков услуг и поставщиков информации, которые, не обладая собственной инфраструктурой связи, активно участвуют в процессе их предоставления. При этом поставщики услуг предъявляют дополнительные требования к сетям связи, что также должно найти отражение в новой сетевой архитектуре. Для обеспечения равных условий деятельности и соблюдения интересов всех участников бизнес-процессов в новых условиях необходимо осуществить и закрепить в нормативных документах функции и границы ответственности между всеми хозяйствующими субъектами, участвующими в предоставлении услуг.

В качестве первой фазы построения мультисервисной сети рассматривают создание мультипротокольной транспортной сети в виде фиксированного сегмента транспортной инфраструктуры сетей GPRS и 3G, а также возможность поэтапного создания мультисервисных сетей: от параллельного сосуществования NGN с существующими сетями до их поглощения первыми.

Создание мультисервисных сетей требует формирования согласованной технической политики, связанной с наличием большого числа конкурирующих и не до конца разработанных стандартов.

2. Расчет характеристик абонентских концентраторов и транспортных шлюзов мультисервисной пакетной сети