· услуги доступа в сети IP по коммутируемому соединению с поддержкой процедур точки доступа и авторизации со стороны ССП - применяются для поддержки WWW, E-mail, FTP-приложений, а также для доступа к сетям IР-телефонии;

· услуги доступа к информационно-справочным ресурсам с поддержкой точки доступа и авторизации доступа со стороны ССП (например, функция Service Node при доступе к внешним ресурсам).

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

ССП поддерживает предоставление следующих видов услуг виртуальных частных сетей:

· виртуальная частная сеть (VPN) на основе коммутируемых соединений поддерживает адресное пространство VPN. В этом случае Softswitch анализирует номера входящего и исходящего абонента с принятием решения о возможности установления соединения в соответствии с политикой VPN. После принятия положительного решения об установлении соединения обрабатывается во фрагменте ССП как обычный вызов;

· виртуальная частная сеть на основе постоянных соединений внутри фрагмента ССП имеет возможность обработать адресную информацию с помощью гибкого коммутатора. В этом случае для виртуальной частной сети изначально резервируется транспортный ресурс. Обслуживание вызовов VPN осуществляется гибким коммутатором в рамках выделенного для VPN транспортного ресурса;

· виртуальная частная сеть на основе постоянных соединений без обработки сигнальной информации вызова гибким коммутатором. В этом случае VPN использует фрагмент NGN только как транспортный ресурс. Обработкой сигнальной информации, относящейся к вызову, занимаются внешние к фрагменту устройства.

Мультимедийные услуги рассматриваются с двух позиций:

· с позиции абонентов услуг связи;

· с позиции поставщика услуг (оператора связи).

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

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

Оператор связи рассматривает мультимедийную услугу связи как перенос комбинации двух или более "единиц " представления аудиовизуальной информации (т. е. видео, звука, текста) между абонентами (группами абонентов) в рамках сетевой инфраструктуры и с учетом состава и возможностей используемого оборудования.

Таким образом, возможность предоставления той или иной мультимедийной услуги полностью зависит от технологической платформы сети.

Под "широкополосными мультимедийными услугами " понимаются услуги связи, предоставление которых осуществляется на базе широкополосных сетей связи, способных обеспечить перенос информации (контента) в виде непрерывных потоков пакетов в режиме реального времени.

1.3 Методы доступа к сервисам ИКС

Поскольку сеть Интернет является "прообразом" сети NGN и даже всей Глобальной информационной инфраструктуры, то технология доступа к базовой сети следующего поколения (доступа к базовой сети NGN) является то же самой, что и технология доступа к сети Интернет.

Поэтому развитие сети Интернет является главным фактором развития технологий доступа к сетям следующего поколения. В общем виде технологию уровня доступа ССП можно классифицировать так, как показано на рис. 2. Ниже приводится краткое описание наиболее популярных технологий.

Рис. 2. Классификация технологий доступа по типу используемых сред передачи

1. Доступ к Интернет (ССП) по каналам телефонной сети общего пользования Этот вид доступа показана на рис. 3.

Рис. 3. Схема доступа к сети Интернет по каналам телефонной сети общего пользования.

Основной недостаток -- очень маленькая скорость передачи данных, продолжительное время ожидания соединения.

В настоящее время он достаточно распространен из-за недостаточности широкополосных линий. В будущем, скорее всего, он исчезнет совсем.

2. Доступ по DSL. Технологию доступа, использующий телефонные абонентские кабели, называют DSL (Digital Subscriber Loop).. На концах телефонной линии устанавливаются модемы DSL, которые преобразуют цифровой поток данных в модулированный сигнал. На выходе системы пользователям предоставляются стандартные интерфейсы передачи данных: El, V.35; V.24; USB или Ethernet.

При таком поверхностном описании абонентская линия складывается, в сущности, из двух проводов, проходящих через множество соединений и заканчиваются на оборудовании АТС. За последние годы разработаны разные технологии уплотнения абонентских линий HDSL, ADSL, RADSL, SHDSL, VDSL, IDSL и др. Все они представляют собой разные способы передачи цифровых потоков (цифровизации) вместе с голосовыми сигналами по абонентской линии.

Система передачи HDSL обеспечивает симметричный режим передачи информации со скоростью около 2 Мбит/с в обоих направлениях по одной или двум парам проводов на расстояние до 10 км.

Оборудование ADSL, обеспечивает асимметричную передачу информации: со скоросттю 6 - 8 Мбит/с -- в направлении к абоненту, и 640 Кбит/с или меньше -- в сторону узла связи. RADSL отличается от упомянутых выше технологий тем, что поддерживает или симметричный режим со скоростью около 1 Мбит/с, или асимметричный -- со скоростью к абоненту до 8 Мбит/с. SDSL обозначает, как правило, симметричную передачу по одной паре, IDSL -- модификацию DSL для сети ISDN.

Доступ по DSL является сравнительно недорогим и потому широко используется.

3. Доступ по сети кабельного телевидения (СКТВ). Для доступа к сети следующего поколения ( к сети Интернет) по домовой коаксиальной сети нужны кабельные модемы, причем у абонента размещается индивидуальный модем, а у провайдера -- станция кабельных модемов (Рис. 4).

Рис. 4. Организации скоростного доступа к сети для каждого пользователя.

Как видно из рисунка, телевизионный сигнал и данные передаются по одному коаксиальному кабелю, но на телевизор и персональный компьютер эти два потока подаются в отдельности, благодаря использованию фильтра.

Доступ является достаточно экономичным и широко используется.

4. Доступ к сети следующего поколения (или к сети Интернет) через Ethernet.

В этом случае к точке доступа подводится сеть Интернет. Дальнейшее распределение происходит уже по сети Ethernet, с делением трафика между пользователями. Такое распределение выгодно тем, что реальный трафик Ethernet обычно ниже, чем суммарная индивидуальная нагрузка от абонентов. Это оказывается возможным вследствие свободного разновременного доступа к сети, чем и отличается Ethernet. В последнее время и доступ по DSL, и доступ по СКТВ часто выполняется через сеть Ethernet.

Последнее время технология локальных вычислительных сетей (ЛВС) Ethernet все шире охватывает местные, городские и даже междугородные сети.

Подобный доступ становится экономичным при большом количестве пользователей.

5. Доступ по силовой проводке. Данный способ проводового доступа к сети следующего поколения (или Интернет) основан на организации передачи информации по сетям электропитания (Power Line Communications, PLC). Передача в сетях PLC основана на разбивку потока данных на несколько более мелких, каждый из которых передается на своей частоте. На входе эти потоки объединяются, и таким способом исходный поток восстанавливается. Новейшее оборудование PLC обеспечивает скорость передачи до 200 Мбит/с на 84 частотах в диапазоне от 4 до 21 Мгц по разветвленным сетям.

В мире реализовано множество проектов сетей PLC. Они развернуты в США, Испании, Китае, Франции и других странах.

Следует отметить, что современные кабельные сети доступа ориентированы на прокладку оптоволоконного кабеля до абонента. Преимуществом оптического кабеля является то, что он фактически не имеет ограничений по скорости передачи данных от абонента.

Недостатки решения - необходимость использовать на уровне клиентов сети дорогие оптоэлсктронные преобразователи и высокая общая стоимость реконструкции абонентской кабельной сети.

6. Радиодоступ к сети следующего поколения (или к сети Интернет). Известно несколько видов радиодоступа.

Преимуществом радиочастотных систем доступа ССП является оперативность развертывания. Поскольку радиочастотные системы не связаны с необходимостью прокладки кабельных сетей до абонента, то начальные затраты на развертывание таких систем невелики. В то же время их развертывание связано с необходимостью получения разрешения па использование определенного диапазона частот. В большинстве случаев у систем радиочастотного доступа имеются ограничения по количеству абонентов в сети и по скорости передачи данных от каждого абонента. Она позволяет быстро развернуть сегменты сетей доступа с широким покрытием территории городов или сельской местности и собрать с этих территорий трафик ССП. В первую очередь, это доступ по сети Wi-Fi. Иногда данную технологию называют "Радио Ethernet", что не совсем корректно: Wi-Fi и Ethernet близкие на канальном уровне, но на физическом довольно сильно отличаются. Если Ethernet функционирует по медным и оптическим кабелям, то Wi-Fi использует радиопередачу, а эта среда неустойчивая из-за непостоянных условий на трассе, отражений и препятствий. Радиотрассы требуют применения более совершенного оборудования, чем проводные, и потому в Wi-Fi закладываются более утонченные алгоритмы работы, чем в Ethernet. Например, протоколом Wi-Fi предполагаются переменные скорости работы на постоянных расстояниях.

При организации радиолинии Wi-Fi желательно для любой дистанции рассчитать баланс мощности и затухания, чего для сети Ethernet не требуется. Аналогичная ситуация и с сетями Wi/MAX, отличающихся от Wi-Fi значительно большим радиусом действия (50 км и более). Если Wi-Fi работает, как правило, на частотах 2,4-2,5 ГГц, то современные сети WiMAX осваивают более высокочастотные диапазоны: 3,5 и 5,5 ГГц.

Сеть создается следующим образом: у провайдера размещается базовая станция (точка доступа -- Access Point). Один блок базовой станции способен поддерживать связь в секторе с 200 пользователями. Сборка (кластер) из шести блоков может обслуживать до 1200 пользователей, обеспечивая круговое покрытие местности. Базовая станция может подключаться к локальной сети или маршрутизатору через порт RJ-45, а питание получать по свободным парам проводов. У пользователя устанавливается абонентский модуль. Для доступа к сети Интернет его можно подключить к домовой сети или устройству Wi-Fi.

Передача сигналов по радиоканалам подвержена к воздействию радиопомех. Поэтому технологии радиодоступа, сегодня совершенствуется.

7. Спутниковый доступ к сети следующего поколения (или К сети Интернет). Этот вид доступа занимает пока довольно скромное место среди других. Исторически первой системой скоростного спутникового доступа была DirecPC, обеспечивающая асимметрический доступ к сети Интернет. В этой системе запросы от пользователей отправляются по наземным линиям, а весь входящий трафик поступает по спутниковому каналу через приемную "тарелку". Комплект DirecPC состоит из приемной спутниковой антенны и конвертора, кабеля снижения и платы PCI.

Технология DirecPC получила развитие в системе NetSat Direct от компании NetSat Express, в которой система асимметричной связи реализована не по наземной линии, а по спутниковой связи. В этой системе применяется микроволновый передатчик, через который запросы к службам DirecPC передаются на спутник -- ретранслятор. При этом пользователь не "привязан" к наземной линии связи, а делает запрос через спутник.

Еще одна модификация NetSat Direct предполагает обслуживание целого кластера пользователей через более мощный приемопередающий пункт, оснащенный антенной большей чувствительности и, соответственно, большего диаметра.

2. Функциональные особенности компонентов ИКС

2.1 Функции транспортной системы ИКС и их компонентов

После рассмотрения обобщенной архитектуры и способов доступа к ССП, перейдём к рассмотрению её основных компонентов.

Транспортная система в архитектуре ССП занимает особое место. Она являясь каркасом современной ССП представляет собой средство для соединения пользователей и всех информационных ресурсов а также приложений, дислоцированных по всей сети.

В транспортной сети формируется канал передачи данных между двумя точками подключения пользователей ССП.

Канал передачи данных в транспортноц сети может быть установлен на основе технологии «виртуального канала», (или «виртуальной трубы») или «дейтаграммного » принципа передачи.

В транспортной сети могут присутствовать как соединения «точка-точка», что может трактоваться как канал, так и соединения «точка-многоточка» и даже «многоточка-многоточка», что нельзя уже рассматривать как канал.

По объему передаваемого трафика «виртуальные трубы» могут быть симметричными и ассиметричными, допускается режим однонаправленной передачи (симплексный канал).

В отличие от сетей доступа, которые разворачиваются «по месту», транспортная сеть строится запланированно, в соответствии со стратегией развития ССП в целом .

На рис. 5 представлена модель функционирования транспортной сети, согласно которой потребителями ресурсов транспортной сети являются сети доступа. Сети доступа собирают трафик от пользователей ССП и взаимодействуют друг с другом через транспортную сеть. Из этой схемы видно, что транспортная сеть играет определяющую роль в транспортировке данных.

Рис. 5. Взаимодействие сетей доступа через транспортную сеть

Основное назначение транспортной сети заключается в обслуживании трафика данных ССП.

Для обслуживания трафика в транспортной сети выполняются сле-дующие процедуры: распределение и маршрутизация трафика, выравнивание нагрузки по связям различной топологии («точка-точка», «точка-многоточка» и пр.), дублирование трафика, мультиплексирование (объединение) и демультиплексирование (разделение) данных и т.д.

В целях обеспечения передачу данных любого формата, поступающие в транспортную сеть данные унифицируются.

Разнородные данные от разных сетей доступа сначала преобразуются в единый формат, а затем начинается процесс передачи их средствами транспортной сети.

Основой современной концепции единой транспортировки данных является IP технология и ее окружение. На рис. 6 приведена схема транспортной сети.

Рис. 6. Современная концепция транспортной сети ССП.

Технология транспортной сети согласно эталонной семиуровневой модели взаимодействия открытых систем (модели OSI) содержит первые четыре уровня.

Ниже с новых позиций приводится краткое описание многоуровневой концепции транспортной сети ССП, охватывающий все технологии современных сетей от физического до транспортного уровня OSI (рис. 6).

Физический уровень представлен волоконно-оптическими системами передачи (ВОСП) на основе волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Поверх него размещается оборудование системы оптического мультиплексирования. Выше этого уровня находятся системы оптической коммутации, где с помощью специальных устройств оптический сигнал коммутируется и в дальнейшем распространяется по другому волокну или в другом диапазоне волн без аналогово-цифровых преобразований, поскольку здесь данные передаются непосредственно в виде цифрового сигнала.

Основной технологией физического уровня являются волоконно-оптические системы передачи (ВОСП).

Современные радиорелейные, спутниковые и традиционные системы передачи входят в состав транспортной сети ССП на уровне доступа. Современные требования по передаче пакетного трафика ориентированы на скорость передачи данных более 10 Гбит/с. Такую скорость передачи может обеспечить только оптоволоконная технология, т.е. ВОСП.

ВОСП оптимизирует использование оптических кабелей за счет системы спектрального мультиплексирования, позволяющей формировать несколько цифровых каналов широкополосной передачи на одном оптическом волокне. Системы оптической коммутации дополняют эту систему, обеспечивая коммутацию сигналов с одной длины волны на другую.

На канальном уровне транспортных сетей применяются различные технологии, которые позволяют загрузить данные по протоколу IP в ВОСП на физическом уровне.

В качестве возможных вариантов могут применяться технологии NGSDH (SDH нового поколения), сети Ethernet и Gigabit Ethernet (GE).

Помимо перечисленных технологий допускается и вариант прямой загрузки дейтаграмм IP в ВОСП, что представлено на рисунке 6 как вертикальный разрез технологией IP всей многоуровневой структуры. Такой вариант в последнее время используется редко, но теоретически он вполне возможен.

Все решения объединяются на сетевом уровне, который включает в себя два подуровня. На нижнем подуровне данные от различных систем канального уровня преобразуются в дейтаграммы единого формата IP. верхний подуровень объединяет различные решения в части организации маршрутизации полученных дейтаграмм.

Завершает модель транспортный уровень, где дейтаграммы IP собираются в кадры TCP или UDP, которые собственно и передаются по транспортной сети.

Дальнейшие уровни модели OSI уже являются уровнями управления и услуг.

Как следует из рис. 6 не существует четкого деления технических решений по уровням OSI, то есть некоторые технологии выполняют функции одновременно нескольких уровней, другие - только отдельных уровней или даже подуровней.

На практике эффективнее классифицировать многовариантные решения, а именно:

процедуры, имеющие место на физическом и канальном уровне, принять как решения подуровня опорных сетей, который включает в себя технологии ВОЛС, WDM, NGSDH, оптической коммутации и магистрального Ethernet. Выше этого подуровня разместить подуровень пакетной коммутации, а над ним подуровень маршрутизации, а выше выделить подуровень транспортной сети, который уже полностью соответствует транспортному уровню модели OSI.

Полученная модель из четырех подуровней является более корректной, поскольку не требует выделения в отдельных технологиях транспортной сети каких-то дополнительных слоев или элементов.

Из рисунка следует не только многослойность современной концепции транспортной сети, но и многовариантность технических решений. В качестве иллюстрации можно рассмотреть пять различных методов загрузки данных коммутируемого IP (на схеме справа) в ВОСП:

IP > Ethernet> ВОСП;

IP > Ethernet > WDM > ВОСП;

IP > Оптическая коммутация > WDM> ВОСП;

IP> WDM > ВОСП;

IP > ВОСП.

Как видно из рисунка 6 технология транспортной сети под уровнем IP представляет собой многовариантную архитектуру, допускающую самые разные технические решения, а сама архитектура транспортной сети оказывается многослойной.

При построении транспортной сети необходимо учитывать взаимное расположение различных технологий на уровнях архитектурной модели OSI. Так, технология NGSDH эффективна в случае, когда решается проблема соединения традиционной первичной сети в транспортную сеть ССП. Если же по условиям развития сети нужно строить новые сегменты, то в них целесообразнее использовать технологию Gigabit Ethernet. Точно также в условиях дефицита свободных волокон целесообразно использовать технологию WDM и т.д.

Конвергенция технологий транспортных сетей имеет ряд отличий от конвергенции сетей доступа. В сетях доступа конвергенция имеет много внешних проявлений - в них технологические компоненты развиваются независимо и объединяются только на завершающем этапе создания ССП в точках подключения оборудования пользователя. Такое направление конвергенции можно рассматривать как внешнюю конвергенцию.

Для транспортной сети характерно явление внутренней конвергенции, которая предусматривает объединение технологий уже на начальном этапе построения сети. Как следует из рис. 6 в рамках единой транспортной сети технологии внедряются независимо только на подуровне опорных сетей. Выше этого подуровня все технологии работают с единым форматом данных (дейтаграммами IP), т.е. их следует рассматривать как единую транспортную сеть.

Таким образом, транспортная сеть IP внешне выглядит как однородная система, а все границы раздела технологий скрываются в се глубине.

В остальном конвергенция технологий в транспортных сетях NGN подчиняется общим принципам.

Принципы построения и динамика роста современных транспортных сетей осуществляется на основе последовательного и целенаправленного перехода от технологий традиционной сети с коммутацией каналов к транспортной сети с коммутацией пакетов (рис. 7).

На первом этапе развития транспортной сети доминировало понятие канала, пришедшее из традиционной первичной сети. Как следствие, сеть рассматривалась как система управления каналами. Именно в таком виде эта технология была представлена в системах WDM, где существуют несколько полос передачи (по сути каналов), и в системах оптической коммутации, которые позволяют переключать оптический сигнал с одной длины волны (канала) WDM на другую.

Рис. 7. Развитие технологий транспортных сетей

Появление концепции мультисервисных сетей привело к развитию транспортных технологий ATM и Frame Relay. Это позволило отказаться от понятия физического канала, сделав его менее строгим. В результате возникло понятие виртуального канала, удобного для передачи пакетного трафика между двумя точками сети. Дальнейшее развитие привело к появлению виртуальных частных сетей (VPN), которые рассматривались как выделенная и закрепленная за пользователем совокупность виртуальных каналов (ATM VPN).

Следующим этапом в развитии транспортных сетей по направлению к полностью пакетной коммутации стало развитие технологии виртуальных сетей в сети IP (IP VPN). В результате понятие канала как двунаправленного обмена между двумя точками сети стало еще менее четким.

Развитие транспортных сетей после технологии IP VPN пошло в направлении полного отказа от понятия канала и перехода к технологии коммутации пакетов. На этом этапе претерпело качественное изменение даже понятие пользователя ССП.

В современной трактовке пользователем ССП является и домашняя сеть. В такой трактовке транспортная сеть превращается в набор механизмов для соединения домашних сетей друг с другом, что логично приводит к технологии соединений LAN-LAN, которая развивается в настоящее время.

Современная транспортная сеть ССП, построенная на основе технологии IP, использует протоколы уровней 2-4 модели OSI, т.е. протоколы канального, сетевого и транспортного уровней. Основные типы протоколов, использующиеся в транспортной сети приведены на рис.8.

В целом все протоколы, используемые в транспортном уровне ССП можно разделить на несколько классов.

1. Протоколы туннелировапия уровня 2, обеспечивающие создание в транспортной сети «виртуальных труб», или туннелей для передачи трафика.

2. Протоколы маршрутизации трафика уровня 3, обеспечивающие различные топологические схемы маршрутизации трафика, в том числе и на основе принципов адаптивной маршрутизации.

3. Протоколы, обеспечивающие определенный уровень качества передачи данных в транспортной сети.

4. Протоколы групповой рассылки, используемые для реализации схем переноса трафика «точка-миоготочка», в том числе и с использованием адаптивных алгоритмов.

Рис. 8. Протоколы современной транспортной сети

5. Управляющие протоколы, поддерживающие различные процедуры управления работой транспортной сети на уровнях 2-3.

6.Протоколы транспортного уровня, обеспечивающие контроль связности передаваемых данных.

В транспортной сети должны быть предусмотрены не только связи «точка--точка», но и «точка-многоточка», «точка-все пользователи», а также «многоточка многоточка» с различными режимами выбора участников связи и компенсацией дубликатов. Поэтому для обеспечения функционирования транспортной сети в разных режимах используются огромное количество различных протоколов и их модификаций протоколы.

2.2 Программно-техническое обеспечение телекоммуникационной сети ССП

Основной программно-технической компонентой телекоммуникационной сети ССП, обеспечивающей управление процессами коммутации и передачи данных является Softswitch. Он реализует функции по логике обработки вызова, доступу к серверам приложения, сбору статистической информации, сигнальному взаимодействию внутри пакетной сети, управлению установлением соединения и др. Поэтому в этом разделе приводится его основные качественные характеристики.

В оборудовании Softswitch реализуются следующие основные функции:

· функция управления базовым вызовом, обеспечивающая прием и обработку сигнальной информации и реализующая действия по установлению соединения в пакетной сети;

· функция аутентификации и авторизации абонентов, подключаемых в пакетную сеть как непосредственно, так и с использованием оборудования доступа к телефонной сети общего пользования;

· функция маршрутизации вызовов в пакетной сети;

· функция тарификации, сбора статистической информации;

· функция управления оборудованием транспортных шлюзов;

· функция предоставления ДВО (дополнительных видов обслуживания). Реализуется в оборудовании Softswitch или совместно с сервером приложений;