Анализ концептуальных подходов к построению современных сетей третьего поколения
ВВЕДЕНИЕ
Сегодня операторы имеют возможность, не сталкиваясь с многочисленными трудностями конвергенции, присущими сетям прошлых лет, напрямую перейти к сетям следующего поколения на базе технологии NGN, предназначенной для предоставления услуг передачи данных и голосовых сервисов. Она устраняет целый ряд существующих ныне ограничений и барьеров, и в этом заключается ее экономическая продуктивность,
К новым возможностям NGN относятся:
· переход от принципа соединения «точка—точка" к принципу «каждый с каждым»;
· универсальный характер обслуживания разных приложений (Интернет, VPNI);
· гибкость в получении необходимого набора, объема и качества услуг;
· полная прозрачность взаимоотношений между продавцом услуг и их покупателем.
В основу технологии NGN положена концепция перестройки общества па принципах полносвязности, когда все информационные ресурсы становятся общедоступными в любой среде и могут быть доставлены пользователю независимо от того, где он находится. Концепция полносвязности обязана своим появлением Интернету, входя в который пользователь получает доступ к информации в любой точке земного шара.
Потребителю, она позволяет предоставлять такие услуги, как широкополосный доступ к Интернет (100 Мбит/е), пакетная телефония, VPN, «видео по запросу» и выделенные широкополосные каналы.
NGN — сеть связи следующего поколении; обеспечивающая передачу всех видов медиатрафика с различными требованиями к качеству обслуживания и их поддержкой, а также распределенное предоставление неограниченного спектра телекоммуникационных услуг с возможностью их добавления, редактирования и тарификации.
Пакетные технологии позволяют предложить пользователю в такой сети прозрачные автоматизированные принципы расчетов за присоединение, входящий и исходящий трафик, вводить платежи за инициализацию, транзит трафика, рассчитывать сигнальный трафик, выделяя его составляющую, пропущенную от другого оператора.
В NGN применяется новая технология маршрутизации Riverstone. В отличии от традиционных сетей, в структуре NGN образован дополнительный слой — управлении коммутацией транспортной сети. Он организуется с помощью программных коммутаторов — Softswitch.— поддерживающих трансляцию основных протоколов VoIP в протоколы традиционных сетей. Для сопряжения пакетных и традиционных телефонных сетей Softswitch должен отвечать следующим требованиям:
· взаимодействовать с медиашлюзами. обеспечивающими передачу голосовой и сигнальной информации, данных. IP-телефонии и других видок трафика;
· поддерживать все разнообразие сигнализаций — ОКС-7, DSS1, ВКС? поскольку с точки зрения телефонной сети он является транзитным коммутатором и пунктом сигнализации ОКС-7;
· поддерживать все протоколы IP-телефонии (Н.323, MGCP, H.248, SIP) и осуществлять их конвертацию из одного протокола в другой, поскольку для пакетных сетей он является устройством управления медиашлюзами и контроллером сигнализаций.
Таким образом, оборудование программной, коммутации в NGN играет роль универсального программно-аппаратного комплекса.
Программный коммутатор — это программно-аппаратный комплекс для управления обработкой телефонных вызовов, происходящих в различных сетях, в том числе в сетях с коммутацией пакетов.
Применение программных коммутаторов с точки зрения построения сети является технологической инвестицией в будущее, так как ОКС-7 поддерживает сегодня работу в ТфОП.
1. Топология сети
Если представить архитектуру NGN в виде набора плоскостей (Рисунок 7.1), то окажется плоскость абонентского доступа, базирующаяся на грех средах передачи - металлическом кабеле, оптоволокне и радиоканалах. Далее идет плоскость коммутации — коммутации каналов и пакетов. В этой же плоскости находится и структура мультисервисных узлов доступа. Выше располагаются программные коммутаторы (Softswitch), составляющие плоскость программного управления. Выше находится плоскость интеллектуальных услуг и эксплуатационного управления.
Такая структура наиболее соответствует сегодняшним запросам операторов, работающих в условиях, когда 5-10% абонентов желают получить самые современные услуги широкополосного доступа— и в то же время существует очередь на установку обычного телефона.
Транспортная сеть является опорной сетью в многослойной архитектуре телекоммуникационной сети со свободно надстраиваемыми слоями услуг, поэтому она должна работать очень надежно. Транспортная сеть должна быть высокопроизводительной и строиться на основе оптико- волоконных линий связи, что позволит обеспечить большую скорость обмена (до 100 Мбит/с), избежав заторов при маршрутизации потоков.
Проект сети нового поколения, использующей оборудование фирмы «Cisco» разрабатывается в Украине по заказу ОАО «Укртелеком». На магистральном и региональных уровнях. Указанная сеть основывается на опорных транспортных сетях ATM. Frame Relay и ранее построенных узлах.
Отрабатываются проекты региональных сегментов сети Харьковской, Днепропетровской и Донецкой областей.
Таким образом. «Укртелеком» и украинские операторы, понимая неизбежность конвергенции сетей, а также оценивая экономическую и практическую перспективность NGN, ориентируются на разрабатываемую архитектуру и принципы функционирования будущей сети. Рассмотрим эти принципы подробнее.
· Как уже отмечалось, ядром сети нового поколения является программный коммутатор, аккумулирующий весь интеллект сети, а остальные элементы, расположенные на уровнях доступа, шлюзов, транспорта, лишены интеллекта и полностью ему подконтрольны, что и целом способствует лучшей управляемости сети.
· В случае преобладания на сети аналогового оборудования, морально и физически устаревшего, ее можно модернизировать, используя программный коммутатор и качестве распределенного телефонного концентратора. Это позволит снизить расходы на строительство и эксплуатацию сети благодаря тому, что имеет вместо двух раздельных сетей (с коммутацией каналов и пакетов), будет строиться одна сеть, а функции узловых (транзитных) АТС будет выполнять программный коммутатор, появится возможность более экономичной организации новых услуг.
2. Модернизация сети
При модернизации сети необходимо:
Во-первых, планировать модернизацию устаревшего оборудования, предусматривая возможность предоставления базового набора услуг, и начинать внедрение оборудования программной коммутации на транзитном уровне. Группы абонентов, которые сразу попадут на коммутатор NGN, получат базовый набор плюс дополнительные услуги: широкополосный доступ, видео по запросу, мультимедийные услуги. В этом случае возможно использовать программный коммутатор в качестве распределенного телефонного концентратора, что, как было сказано ранее, обеспечит сокращение затрат.
Целесообразно не просто увеличивать номерную емкость, а ставить со стороны абонентского доступа несколько абонентских концентраторов, имеющих возможность включаться по ИКМ-трактам в сеть с коммутацией каналов и по IР-протоколам — в сеть с коммутацией пакетов. Подобный подход позволит на долгое время защитить инвестиции и в то же время эволюционно развивать свои сети, решая насущные проблемы по увеличению номерной емкости, постепенно заменяя АТС декадно-шагового типа, сосредоточивая инвестиции преимущественно в сети доступа. Интерфейс V.5.2. по которому оборудование доступа стыкуется с ТфОП. работающей по принципу коммутации каналов, позволит тому же самому оборудованию в будущем работать с маршрутизаторами пакетных сетей.
Во-вторых, необходимо заглядывать по крайней мере на пять лет вперед и приобретать оборудование мультисервисного абонентского доступа, которое сможет работать в будущих сетях с коммутацией пакетов.
Постепенно новая пакетная транспортная среда будет расширяться и замещать аналоговые сегменты, так что в результате мы перейдем к NGN на всей сети — от среды передачи до среды услуг, с таким интерфейсом, который позволит клиенту получать доступ к любым приложениям.
Рисунок 2.1 Топология сети NGN
3. Перспективы применения технологии NGN для построения мультисервисной сети в Харькове
Харьковская дирекция ОАО «Укртелеком» имеет практический опыт построения высокоскоростных сетей передачи данных на базе оптики.
Поэтому существует реальная возможность воплощения принципов «технологий нового поколения» на построенной ВОЛС с применением оборудования электронной коммутации «Softswitch», имеющего распределенную архитектуру управления выносами. Для этого организуются виртуальные каналы между управляющим комплексом и его выносами (шлюзами).
На первом этапе к шлюзам подключаются действующие цифровые станции и узлы доступа ADSL. По мере замены аналоговых станций на цифровые сеть будет становиться все более мощной и на нее будет постепенно «перегружаться» голосовой трафик.
Созданная таким образом сетевая инфраструктура позволит параллельно решать вопросы организации доступа к высокоскоростной сети и осуществлять формирование и продажу цифровых каналов, потребность в которых постоянно растет. При этом увеличится количество точек доступа к Интернет как по выделенной линии, так и по беспарольному доступу.
На следующем этапе предполагается подключение к выносам сети и телефонных станций координатного типа с использованием имеющегося а наличии оборудования ИКМ либо АЦП другого типа.
Таким образом, возможна плавная модернизация сети с постепенным подключением всех действующих станций, связываемых в единый узел коммутации на базе оборудования «Softswitch».
ВЫВОДЫ
В ходе выполнения курсовой работы были получены следующие основные результаты:
· Рассмотрен пример построения Харьковской сети на базе технологий NGN. На сегодняшний день практически значимым явл
· Проанализированы основные модели NGN. Таким образом, в базовой функциональной модели NGN выделяют два основных слоя: транспортный и сервисный.
· Выявлены недостатки сетей следующего поколения и определены препятствия на пути к повсеместному внедрению NGN.
· Произведён анализ принципов построения сетей доступа. Был произведен рассчет оборудования.
· Представлены концептуальные подходы к сетям нового поколения, в часности модернизация сети, перспективы применения технологий NGN для построения мультисервисной сети в городе Харькове.
При выборе технологий и концепций перспективного развития и модернизации сети предприятия связи необходимо руководствоваться экономическими мотивами. В случае сетей следующего поколения основными экономическими преимуществами являются предоставление новых услуг и снижение затрат на их формирование благодаря уникальной возможности построения технологической инфраструктуры с распределенной коммутацией гибкой структурой управления.
ТЕХНИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ
| 3GPP2 |
Third generation partnership Project – партнёрский проект развития сетей третьего поколения |
| API |
Application program interface – программируемый программный интерфейс. |
| ATM |
Asynchronous transfer mode – асинхронный режим передачи. |
| BWA |
Broadband Wireless Access – беспроводный широкополосный доступ. |
| CE |
Customer Equipment – оборудование в помещении пользователя. |
| CLPS |
Connectionless packet-switched - неориентированная на соединение коммутация пакетов. |
| CO-CS |
Connection-oriented circuit-switched - ориентированная на соединение коммутация каналов. |
| CO-PS |
Connection-oriented packet-switched – ориентированная на соединение коммутация пакетов. |
| CS1 |
Capability set 1 – основной набор услуг интеллектуальной сети. |
| DWDM |
Dense Wavelength Division Multiplexing – мультиплексирование по длине волны высокой плотности. |
| ETSI |
European telecommunications standardization institute – европейский институт стандартизации в области телекоммуникаций. |
| FSO |
Free Space Optics - атмосферные оптические линии связи. |
| GII |
Global information infrastructure – глобальная информационная инфраструктура. |
| HFC |
Hybrid fiber-coax - комбинированная оптокоаксиальная кабельная система. |
| IETF |
Internet Explorer Task Force – группа разработчиков интернет. |
| IP |
Internet protocol – протокол межсетевого взаимодействия. |
| ISDN |
Integrated Services Digital Network – цифровая сеть интегрального обслуживания, ЦСИО. |
| LMDS |
Local Multipoint Distribution Service - многоточечная распределенная служба. |
| MG |
Media Gateway – транспортный шлюз. |
| MPLS |
Multi protocol label switching – многопротокольная коммутация по меткам. |
| PLC |
Power Line Communications – связь с использованием линий электропередач. |
| PON |
Passive optical network - пассивная оптическая сеть. |
| QoS |
Quality of service - качество обслуживания. |
| RPR |
Resilient Packet Ring - устойчивое кольцо. |
| SCP |
Service control point – узел управления услугами. |
| SDH |
Synchronous digital hierarchy – синхронная цифровая иерархия. Это система передачи (протокол, который определяет характеристики цифровых сигналов, включая структуру фрейма, метод мультиплексирования, иерархию цифровых скоростей и кодовый шаблон интерфейса). |
| SG |
Signalling Gateway – шлюз сигнализации. |
| SIP |
Session Initiation Protocol – протокол инициирования сеансов связи. |
| SN |
Service node – узел служб. |
| SONET |
Synchronous Optical Network – синхронная оптическая сеть. |
| TMN |
Telecommunication management network – сеть управления телекоммуникациями. |
| VoATM |
Voice over ATM - передача голоса поверх ATM. |
| VoD |
Video on demand – видео по запросу. |
| VoIP |
Voice over IP – IP-телефония – система связи, при которой аналоговый звуковой сигнал от одного абонента кодируется в цифровой вид, компрессируется и пересылается по цифровым каналам связи до второго абонента, где производится обратная операция – декомпрессия, декодирование, воспроизведение аналогового сигнала. Основным преимуществом технологии VoIP является сокращение полосы пропускания. |
| VPN VLAN |
Virtual private network – виртуальная частная сеть. Virtual Local Area Network – виртуальная локальная сеть. |
| WLL |
Wireless local loop – технологии беспроводных абонентских линий. |
| МАК |
Мультисервисный абонентский концентратор. |
| МВК |
Мультиплексор с выделением каналов. |
| МСЭ |
Международный союз электросвязи. |
| ОК |
Оптический кабель. |
| ОКС |
Общеканальная сигнализация. |
| ТфОП |
Телефонная сеть общего пользования. |
| Х.25 |
Протокол сетевого уровня OSI. |
| ЭМВОС Н.323 |
Эталонная модель взаимосвязи открытых систем. Это протокол упаковки голосовых пакетов в пакеты сетей передачи данных. |
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. ITU-T: General principles and general reference model for Next Generation Networks. Recommendation Y.2011 – Geneva, 2004.
2. ITU-T: General overview of NGN. Recommendation Y.2001 – Geneva, 2004.
3. ITU-T: General overview of the Global Information Infrastructure standards development. Recommendation Y.100 – Geneva, 1998.
4. IETF: RFC 1889. RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications – Lawrence Berkeley National Laboratory, 1996.
5. James Peters. Voice over IP Fundamentals. – Cisco Press, 2000.
6. Гольдштейн Б.С. От заката до рассвета. Пути развития АТС. – «Connect! Мир связи», 2003-2004.
7. Гойхман В.Ю., Васильев А.С. Диверсификация городских АТС. – «Технологии и средства связи», спецвыпуск АТС 2004.
8. Соколов Н.А. Семь аспектов развития сети доступа. – «Технологии и средства связи», №3, 2005.
9. Соколов Н.А. Сети абонентского доступа. Принципы построения. – Научно-техническое издание, 1999.
10. Соколов Н.А. Эволюция местных телефонных сетей. – Издательство ТОО Типография “Книга”, Пермь, 1994
11. Пинчук А.В. Соколов Н.А. Модернизация ГТС без узлов. – Вестник связи, 2005, №12.
12. Пинчук А.В. Соколов Н.А. Модернизация ГТС с узлами входящего сообщения. – Вестник связи, 2006, №1.
13. РТМ «Модернизация сетей доступа». – НТЦ Протей, 2005.
14. Концептуальные положения по построению мультисервисных сетей на ВСС РФ. – Минсвязи РФ. 2001.
15. Соколов Н.А.. Выбор технологии коммутации для сетей следующего поколения – htpp://www.nicksokolov.ru
16. Гургенидзе А.Т., Кореш В.И. Мультисервисные сети и услуги широкополосного доступа – Наука и техника, 2003.
17. http://www.erlang.org
18. http://www.teletraffic.ru
19. А.М. Меккель. Перспективы развития магистральных транспортных сетей. – Информ Курьер Связь, 2005, №6
20. И. М. Жданов, Е. И. Кучерявый. Построение городских телефонных сетей. – Москва.: Связь, 1972.
21. Л.Клейнрок. Теория массового обслуживания. – Москва, 1979.