Научная статья на тему 'Основные этапы реализации концепции сетей последующего поколения NGN'

Основные этапы реализации концепции сетей последующего поколения NGN Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
1618
170
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СЕТИ ПОСЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ / МУЛЬТИМЕДИЙНАЯ ПОДСИСТЕМА

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Нестеренко И. В., Носов А. Э.

Рассмотрены два этапа реализации сетей последующего поколения. Первый этап канвергенция телефонных сетей с коммутацией каналов и с коммутацией пакетов. Второй этап конвергенция фиксированных сетей и сетей сотовой подвижной связи.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Основные этапы реализации концепции сетей последующего поколения NGN»

21 декабря 2011 r. 16:43

"Инфокоммуниканионно-упровленческие сети. Расчет и оптимизация систем связи"

Основные этапы реализации концепции сетей последующего поколения - NGN

Рассмотрены два этапа реализации сетей последующего поколения. Первый этап - конвергенция телефонных сетей с коммутацией каналов и с коммутацией пакетов. Второй этап - конвергенция фиксированных сетей и сетей сотовой подвижной связи.

Ключевые слова: сети последующего поколения, мультимедийная подсистема.

Нестеренко И.В., Носов А.Э.

Введение

Концепцию NGN (Next Generation Network) Международный союз электросвязи (МСЭ-Т) рассматривает как составную часть Глобального информационного общества (ГИО), технической основой которого является глобальная информационная инфраструктура (ГИИ). Основные положения концепции изложены в рекомендациях МСЭ-Т серии Y.2xxx [1]. Так, в рекомендации Y.2001 указано, что NGN задумана как конкретная реализация ГИИ. Эта рекомендация определяет целевые и фундаментальные характеристики NGN, одной из которых является принцип технологического разделения передачи и коммутации (транспорта), управления вызовами, управления услугами.

В указанной рекомендации регламентированы основные возможности NGN, архитектурные принципы и модели, реализация качества обслуживания по принципу «из конца в конец», управление, безопасность, нумерация и адресация, устойчивость к воздействию дестабилизирующих факторов и др.

В рекомендации Y.2011 определена роль NGN в ГИИ, рассмотрена её взаимосвязь с базовой эталонной моделью взаимодействия открытых систем (G.805,

G.809,Y.l 10), описан принцип отделения транспортного уровня сети от уровня формирования услуг, определена структура функциональной модели, рассмотрено межсетевое взаимодействие NGN с другими сетями.

Достаточно детальное описание принципов построения NGN, а также описание принципов взаимодействия и интеграции приложений, данных и бизнес-процессов в распределенной среде можно найти в отечественной литературе, например, в [2, 3).

Первый этап реализации концепции NGN. На первом этапе реализации концепции NGN решались задачи передачи голоса по сети IP (Internet Protocol) с приемлемым качеством и сопряжения сетей с коммутацией пакетов и с коммутацией каналов. Типовое решение этих задач приведено на рис. 1.

Для решения проблемы качества передачи сообщений реального времени стек протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) дополнен стеком протоколов MPLS (Multiprotocol Label Switching — мультипрото-кольная коммутация по меткам).

Для передачи голоса по сети с коммутацией пакетов организациями МСЭ-Т и IETF (Internet Engineering Task

117

Force) (4] разработано несколько технологий: Н.323 (Packet-based multimedia communication systems, мультимедийные системы связи для сетей с коммутаций пакетов), SIP (Session Initiation Protocol, протокол установления сеанса, RFC 3261) и MGCP (Media Gateway Control Protocol, протокол контроля медиа-шлюзов, RFC 3435), причем при построении сети NGN может использоваться как отдельная технология, так и их сочетание.

Стек протоколов Н.323 на стандартизованной основе предложен МСЭ-Т в рекомендации Н.323. Сети, построенные на базе протоколов Н.323, ориентированы на интеграцию с телефонными сетями с коммутацией каналов.

С учетом опыта эксплуатации стека протоколов Н.323 был разработан стек протоколов SIP. В настоящее время протокол SIP широко применяется для предоставления VoIP-услуг. Одной из важнейших особенностей протокола SIP является его независимость от транспортных технологий.

Следующий шаг в построении сетей NGN связан с принципом декомпозиции шлюзов. При использовании протокола MGCP каждый шлюз разбивается на три функциональных блока:

• транспортный шлюз (Media Gateway, MG) -отвечает за передачу пользовательских данных;

• сигнальный шлюз (Signalling Gateway, SG) -отвечает за передачу сигнальной информации;

• Call Agent - устройство управления, где заключен весь интеллект декомпозированного шлюза.

На первом этапе реализации концепции NGN основным устройством для управления в сетях NGN являлся Softswitch - программный коммутатор, который управляет VoIP-сессиями. Важной функцией программного коммутатора является связь сетей последующего поколения NGN с существующими сетями PSTN (Public Switched Telephone Network), посредством сигнального (SG) и медиа-шлюзов (MG), которые могут быть выполнены в одном устройстве. В терминах сети на базе протокола Н.323 Softswitch выполняет функции Gatekeeper (привратник), в терминах сети на базе MGCP - функции Call Agent.

Softswitch составил альтернативу системам управления обслуживания вызовов в цифровых АТС как по цене и функциональным возможностям, так и по масштабируемости, качеству обслуживания, габаритам, энергопотреблению и стоимости технической эксплуатации. Но основная причина успеха Softswitch на телекоммуникационном рынке - его «умение» согласовывать разные протоколы сигнализации как сетей одного типа, например, при сопряжении сетей Н.323 и SIP, так и при взаимодействии сетей с коммутацией каналов (протоколы ОКС-7) с IP-сетями (протоколы SIP, MGCP, Megaco/H.248, BICC,

Н.323).

Основные типы сигнализации, которые использует Softswitch, это сигнализация для управления соединениями, сигнализация для взаимодействия Softswitch между собой и сигнализация для управления транспортными шлюзами. Основными протоколами сигнализации управления соединениями являются SIP, SIP-T, ОКС-7 и Н.323. В качестве опций используются протокол PRI (Primary Rate Interface), протокол абонентского доступа через интерфейс V5, а также все еще актуальная сигнализация по выделенным сигнальным каналам. Основными протоколами сигнализации управления транспортными шлюзами являются MGCP и Медасо/Н.248, а основными протоколами сигнализации взаимодействия между коммутаторами Softswitch являются SIP-T и BICC.

Согласно разработанной в рамках Консорциума IPCC модели архитектуры Softswitch предусматриваются четыре функциональные плоскости:

• транспортная плоскость — отвечает за транспортировку сообщений по сети связи;

• плоскость управления обслуживанием вызова и сигнализации — управляет основными элементами сети IP-телефонии. Включает в себя функции контроллера медиашлюзов, Call Agent, Gatekeeper;

• плоскость услуг и приложений — реализует управление услугами в сети. Содержит серверы приложений и серверы ДВО.

• плоскость эксплуатационного управления — поддерживает функции активизации абонентов и услуг, техобслуживания, биллинга и другие эксплуатационные задачи.

В настоящее время можно констатировать, что задачи первого этапа реализации концепции NGN успешно решены, в том числе в России: на сетях работают коммутаторы самых разных производителей (от Alcatel-Lucent до Huawei). Качество предоставления услуг определено государственными стандартами с ГОСТ Р 53725-2009 по ГОСТР 53733-2009 [5].

На втором этапе реализации концепции NGN решаются задачи конвергенции фиксированных (стационарных) сетей и сетей сотовой подвижной связи (мобильных). В качестве базовой архитектуры для конвергенции этих сетей рабочими группами 3GPP (3rd Generation Partnership Project) [6] и TISPAN (Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking) [7] рекомендована мультимедийная подсистема на базе протокола IP - IMS (IP Multimedia Subsystem).

Идеей построения мобильной сети на базе IP-технологий первоначально занималась группа 3G.IP. Она разработала технологию GPRS, которая впоследствии положила начало разработке архитектуры IP-сети. В 2001 рабочая группа 3GPP представила релиз 4, в котором появились элементы архитектуры ALL-IP («Все в IP»). В пятом релизе появился первоначальный вариант архитектуры, названной IMS, и добавилась технология высокоскоростной пакетной передачи данных. В шестом релизе в архитектуре IMS появилась поддержка сетей Wireless LAN. Рабочая группа TISPAN доработала архитектуру, предложенную 3GPP, добавив элементы для взаимодействия с широкополосными сетями. Седьмой релиз 3GPP добавил поддержку фиксированных сетей.

IMS - это стандартизированная архитектура сетей следующего поколения NGN, утвержденная Европейским институтом по стандартизации в области телекоммуникаций (ETSI) и рабочей группой 3GPP, Архитектура IMS приведена на рис. 2.

В архитектуре IMS обычно различают три горизонтальных уровня: абонентских устройств и транспорта; управления вызовами и сеансами (функция CSCF и сервер абонентских данных); уровень приложений.

Унифицированная сервисная архитектура IMS поддерживает широкий спектр сервисов, основанных на гибкости протокола SIP. В рамках IMS действует множество серверов приложений, предоставляющих как обычные телефонные услуги, так и новые сервисы (обмен мгновенными сообщениями, мгновенная многоточечная связь, передача видеопотоков, обмен мультимедийными сообщениями и т.д.).

Базовыми элементами опорной сети архитектуры IMS являются [8):

• CSCF (Call Session Control Function) - элемент с функциями управления сеансами и маршрутизацией, состоит из трех функциональных блоков:

- P-CSCF - посредник для взаимодействия с абонентскими терминалами.

Основные задачи - аутентификация абонента и формирование учетной записи;

- I-CSCF - посредник для взаимодействия с внешними сетями. Основные задачи -

определение привилегий внешнего абонента по доступу к услугам, выбор

соответствующего сервера приложений и обеспечение доступа к нему;

- S-CSCF - центральный узел сети IMS, обрабатывает все SIP-сообщения, которыми

обмениваются оконечные устройства.

118

• Голосовые сервисы, такие как голосовая почта, с возможностью отправки полученного сообщения на email и т. л.

• Индикация присутствия (presense).

• Управление групповыми списками.

• Групповое общение (Group Communication).

• Доска для записей (Whiteboard) -услуга, позволяющая двум или нескольким абонентам совместно редактировать рисунки и документы в режиме реального времени. Все, что делается одним участником сеанса, видят в режиме on-line все остальные участники.

• Многопользовательские игры в реальном времени (шахматы и другие игры).

• Голосовые вызовы с усовершенствованными функциями (Enriched Voice Calling). Включают видеотелефонию и возможность добавления к вызовам своего контента.

• Совместное использование файлов в сети (File Sharing) и многие другие услуги.

Основные проблемы внедрения подсистемы IMS в России. Основным фактором, сдерживающим внедрение IMS (и не только IMS) на сетях РФ, является отставание нормативно-правовой базы от уровня развития техники и технологий в телекоммуникациях.

Подсистема IMS - прежде всего объект связи, подлежащий проектированию, государственной экспертизе проекта, строительству и сдачи в эксплуатацию Росском-надзору. Перечень средств, подлежащих обязательной сертификации, определен ПП ГФ32 от 25.06.2009 г. В соответствии с этим перечнем подсистема IMS может быть отнесена к оборудованию средств связи, выполняющих функции систем коммутации. В настоящее время отсутствует утвержденный РД по правилам применения оборудования IMS, существует лишь проект, в котором оборудование IMS применяется в качестве местной телефонной станции. Последнее ограничивает зону применения IMS до муниципального образования (района).

При внедрении IMS на существующей сети согласно Правилам присоединения сетей, утверждённых приказом Мининформсвязи России N$1 от 28.03.2005 г., присоединение между сетью передачи данных (СПД) и ТфОП допустимо на зоновом и местном уровнях, но при этом согласно приказу Мининформсвязи 19$ от 08.08.2005, пропуск голосового трафика не разрешен.

При сертификации оборудования MGCF/MGW в качестве узла ТфОП согласно приказу Мининформсвязи 19S7 от 08.08.2005 необходимо наличие контроллера MGCF в каждом субъекте РФ, если MGCF/MGW выполняет функции зонового узла связи, и наличие контроллера MGCF в каждом муниципальном районе, если MGCF/MGW выполняет функции местной опорно-транзитной станции. Эти документы сдерживают внедрение на сетях Российской Федерации как Softswitch, так и IMS.

Заключение

В настоящее время проблема перехода от традиционных сетей с коммутацией каналов к сетям с коммутацией пакетов (NGN) является одной из наиболее актуальных для операторов связи. Перспективные разработки в области IP-коммуникаций связаны с созданием комплексных решений, позволяющих при развитии сетей следующего поколения сохранять существующие подключения и обеспечить бесперебойную работу в любой сети телефонного доступа: на инфраструктуре медных пар, по оптическим каналам, на беспроводной (WiMAX. WiFi) и проводной (ЕТТН. PLC и тд.) сети.

Подобные решения должны позволять переводить отдельные сегменты сети на новые технологии без кардинальной смены всей структуры сети и отвечать следующим требованиям:

• позволять интегрировать IP-фрагменты в существующую сеть оператора с поддержкой не только новых, но и существующих транспортных технологий;

• иметь модульную и масштабируемую архитектуру с возможностями географического распределения и резервирования;

• позволять гибко увеличивать производительность путем приобретения лицензий и добавления в систему серверов;

• обеспечивать внедрение новых видов услуг в минимальные сроки;

• удовлетворять требованиям нормативноправовых актов Российской Федерации.

Системный подход к развитию инфраструктуры с ориентацией на создание сетей на базе архитектуры IMS позволит операторам повысить свою конкурентоспособность за счет предоставления пользователям высококачественных и надежных услуг, а также обеспечить устойчивое функционирование сети, снижение эксплуатационных расходов и минимизацию затрат на внедрение новых услуг.

Литература

1. Официальный сайт International Telecommunication Union http://www.itu.int/ITU-T.

2. Сети следующего поколения NGN/Под ред. АВ.Рослякова.- М.:Эко-Трендз, 2008.- 424с.

3. Бизнес-процессы и информационные технологии в управлении телекоммуникационными компаниями/К.Е. Со-муйлов, А.В. Чуракин, Н.В. Яркина. - М.: Альпина Пабли-шерз, 2009.-442 с.

4. Официальный сайт Internet Engineering Task Force (IETF) http://www.ietf.org.

5. Федеральное агентство no техническому регулированию и метрологии http://protect.gost.ru.

6. Официальный сайт 3rd Generation Partnership Project (3GPP) www.3gpp.org.

7. Официальный сайт ETSI TISPAN

www.etsi.org/tispan.

8. 3GPP TS 23.002 V9.2.0 (2009-12) 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and Systems Asp. cts; Network architecture (Release 9),

120

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.