Модернизация сети передачи данных Витебской области

Четырёхуровневая  архитектура NGN представлена на рисунке 1[2].

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 - Архитектура сети следующего поколения

 

Согласно  рисунка архитектура сети следующего поколения включает четыре функциональных уровня

- уровень  управления услугами;

- уровень  управления коммутацией;

- транспортный  уровень;

- уровень  доступа.

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

- предоставление  инфокоммуникационных услуг;

- управление  услугами;

- создание  и внедрение новых услуг;

- взаимодействие  различных услуг.

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

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

Задача  уровня управления коммутацией —  обработка информации сигнализации, маршрутизация вызовов и управление потоками.

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

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

Softswitch должен осуществлять

— обработку  всех видов сигнализации, используемых в его домене;

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

— взаимодействие с серверами приложений для оказания расширенного списка услуг пользователям  сети.

Задача  транспортного уровня — коммутация и прозрачная передача информации пользователя.

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

— высокая  надежность оборудования узлов;

— поддержка  функций управления трафиком;

— хорошая  масштабируемость.

МСЭ определяет следующие требования к возможностям транспортного уровня

— поддержка  соединений в реальном времени и  соединений, нечувствительных к задержкам;

— поддержка  различных моделей соединений: «точка-точка», «точка-многоточие», «многоточие-многоточие», «многоточие-точка»;

— гарантированные  уровни производительности, надежности, доступности, масштабируемости.

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

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

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

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

—технология коммутации пакетов;

—технологии формирования тракта;

—среда  передачи сигналов.

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

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

— использование  технологии IP/MPLS в среде Ethernet позволяет повысить масштабируемость и качество обслуживания до уровня, необходимого для транспортных сетей. Это означает, что сети Ethernet приобретают характеристики и надежность SDH или ATM;

— количество приложений, использующих протокол IP, будет возрастать, соответственно доля трафика IP будет увеличиваться, и, как следствие, неизбежны проблемы технологии ATM, связанные с дополнительными накладными расходами полосы пропускания при передаче IP-трафика, вследствие чего происходит увеличение стоимости реализации сетевых решений на базе ATM.

В состав базовой сети NGN могут входить

— транзитные узлы, выполняющие функции переноса и коммутации;

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

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

— шлюзы, позволяющие осуществить подключение  традиционных сетей электросвязи (ТфОП, СПД, СПС).

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

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

К уровню доступа относятся

—  шлюзы;

— сеть доступа (сеть электросвязи, обеспечивающая подключение оконечных терминальных устройств пользователя к оконечному узлу транспортной сети);

— оконечное  абонентское оборудование.

К технологиям  построения сетей доступа относятся

— беспроводные технологии (Wi-Fi, WiMAX);

— технологии на основе систем кабельного телевидения (DOCSIS, DVB);

— технологии xDSL;

— оптоволоконные технологии (пассивные оптические сети (PON)).

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

Архитектура сети электросвязи, построенной в соответствии с концепцией NGN[2], представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 -  Обобщенная архитектура сети NGN.

 

Инфокоммуникационные  услуги предполагают взаимодействие поставщиков услуг и операторов связи, которое может обеспечиваться на основе функциональной модели распределенных (региональных) баз данных, реализуемых в соответствии с Рекомендацией МСЭ-ТХ.500[5].

Вышеуказанные базы данных позволяют решить следующие задачи

— создание абонентских справочников;

— автоматизация  взаиморасчетов между операторами  связи и поставщиками услуг;

— обеспечение  взаимодействия между операторами  связи в процессе предоставления услуг интеллектуальной связи;

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

Вышеуказанные базы данных могут использоваться также поставщиками услуг для организации платных информационно-справочных услуг. Концепция ССП во многом опирается на технические решения, уже разработанные международными организациями стандартизации. Так, взаимодействие серверов в процессе предоставления услуг предполагается осуществлять на базе протоколов MEGA-CO, TIPHON, и т.д. Для управления услугами будут использованы протоколы Н.323, SIP и подходы, применяемые в интеллектуальных сетях связи.

В качестве технологической основы построения транспортного уровня сетей связи следующего поколения рассматривается технология IP/MPLS с возможным применением в будущем оптической коммутации.

1.1.3 Протоколы сетей NGN

 

Softswitch управляет обслуживанием вызовов, т.е. установлением и разрушением соединений. Softswitch координирует действия, обеспечивающие соединение с логическими объектами в разных сетях и преобразует информацию в сообщениях таким образом, чтобы они были поняты на обеих сторонах разнородных сетей.

Основные  типы сигнализации, которые использует Softswitch

— сигнализация для управления соединениями;

— сигнализация для взаимодействия различных Softswitch между собой;

— сигнализация для управления транспортными шлюзами.

Основными протоколами сигнализации для управления соединениями сегодня являются SIP, OKC-7, Н.323. Также опционально используются

— абонентская  сигнализация E-DDS-1 первичного доступа  ЦСИС (цифровая сеть с интеграцией  служб, ISDN);

— протокол абонентского доступа через интерфейс V5;

Основными протоколами сигнализации управления транспортными шлюзами являются MGCP и MEGACO/H.24, а основными протоколами  сигнализации взаимодействия между Softswitch — SIPT и BICC. Взаимодействие Softswitch с оборудованием представлен на рисунке 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 - Взаимодействие Softswitch с остальным оборудованием

 

Протоколы RTP, RTCP, UDP

 

Основным  транспортным протоколом для мультимедийных приложений стал протокол реального  времени RTP (Real Time Protocol), предназначенный для организации передачи пакетов с кодированными речевыми сигналами по пакетной сети. Передача пакетов RTP ведется поверх протокола UDP, работающего, в свою очередь, поверх IP[5].

Протокол RTP позволяет компенсировать негативное влияние джиггера на качество речевой  и видеоинформации, но в то же время  он не имеет собственным механизмов, гарантирующих своевременную доставку пакетов или другие параметры качества услуг, — это осуществляют нижележащие протоколы. Он даже не обеспечивает все те функции, которые обычно предоставляют транспортные протоколы, в частности функции исправления ошибок и управления потоком. Обычно протокол RTP базируется на протоколе UDP и использует его функции, но может работать и поверх других транспортных протоколов.

Протокол TCP плохо подходит для передачи чувствительной к задержкам информации. Во-первых, это алгоритм надежной доставки пакетов. Пока отправитель повторно передаст пропавший пакет, получатель будет ждать, результатом чего может быть недопустимое увеличение задержки. Во-вторых, алгоритм управления при перегрузке в протоколе TCP не оптимален для передачи речи и видеоинформации. При обнаружении потерь пакетов протокол TCP уменьшает размер окна, а затем будет его медленно увеличивать, когда как разумнее было бы изменить метод кодирования или размер видеоизображения.

Протокол RTP предусматривает индикацию типа полезной нагрузки и порядкового  номера пакета в потоке, а также применение временных меток. Доставка RTP-пакетов контролируется специальным протоколом RTCP (Real Time Control Protocol).

Протокол  передачи пользовательских дейтаграмм — User Datagram Protocol (UDP) — обеспечивает негарантированную доставку данных, т.е. не требует подтверждения их получения; кроме того, данный протокол не требует установления соединения между источником и приемником информации.

Уровни  протоколов RTP/UDP/IP представлены на рисунке 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4 - Уровни протоколов RTP/UDP/IP

 

Протокол H.323

 

Для построения сетей IP-телефонии первой стала рекомендация Н.323 МСЭ-Т. Сети, построенные на базе протоколов Н.323, ориентированы на интеграцию с телефонными сетями и могут рассматриваться как сети ЦСИС, наложенные на сети передачи данных. При этом рекомендация Н.323 предусматривает применение разнообразных алгоритмов сжатия речевой информации, что позволяет использовать полосу пропускания ресурсов передачи гораздо более эффективно, чем в сетях с коммутацией каналов.

Основными устройствами сети являются: терминал, шлюз, привратник. В отличие от устройств  ТфОП, устройства Н.323 не имеют жестко закрепленного места в сети, а подключаются к любой точке IP-сети. Однако при этом сеть Н.323 разбивается на зоны, а каждой зоной управляет привратник.