С развитием инфокоммуникационных услуг стали весьма популярны обсуждения различных вариантов архитектуры NGN, которые в рамках единой инфраструктуры объединяют сети ТфОП, мобильную связь, ресурсы сети Интернет, телефонию по IP-протоколу. В настоящее время наибольшее распространение получила четырехуровневая архитектура NGN:

Архитектура сети следующего поколения

• 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.

Операторам связи требуются механизмы, позволяющие быстро и гибко развертывать, а также изменять услуги в зависимости от индивидуальных потребностей пользователей.

Такие механизмы предусмотрены открытой сервисной архитектурой OSA (Open Services Access) – основной концепцией будущего развития сетей электросвязи в части внедрения и оказания новых дополнительных услуг.

При создании систем на основе OSA должны присутствовать следующие ключевые моменты:

• открытая среда для создания услуг;
• открытая платформа управления услугами.

На протяжении нескольких лет различными организациями предлагалось несколько вариантов реализации концепции OSA, пока в 1998 г. не был сформирован консорциум Parlay Group, который занимается созданием спецификаций открытого API (Application Programming Interface), позволяющего управлять сетевыми ресурсами и получать доступ к сетевой информации.

Архитектура Parlay является одной из практических реализаций концепции OSA.

Как показано на рисунке, разные сети связи имеют различные сетевые элементы, в частности:

• в сети подвижной электросвязи второго поколения входят SGSN (Serving GPRS Support Node) и MSC (Mobile Switching Center);
• в телефонную сеть общего пользования входит SSP (Service Switching Point) коммутатор услуг в ТфОП;
• в сети подвижной электросвязи третьего поколения входит S-CSCF (Serving Call Session Control Function);
• ведомственные АТС.

Каждый из этих элементов выходит на шлюз (Gateway) по своему протоколу, а задача шлюза по концепции OSA/Parlay состоит в том, чтобы свести все протоколы к единым интерфейсам API. Тогда приложения можно писать без учета особенностей нижележащих сетей, и следует только строго придерживаться интерфейсов API.

Архитектура Parlay

Оказалось, что концепция Parlay является слишком сложной для массового привлечения сторонних программистов. Выяснилось, что для оказания 80% услуг требуется лишь 20% возможностей Parlay-шлюза. Следовательно, для подавляющего большинства программистов требование освоить весь набор Parlay-интерфейсов является чрезмерно завышенным. По мере уменьшения разнообразия возможностей сети растет число разработчиков приложений, что весьма важно для освоения прибыльного рынка приложений.

Самой перспективной на сегодняшний день объектной технологией является SOAP/XML, так как она наиболее универсальна, основывается на международных стандартах и имеет обширную поддержку со стороны различных производителей программного обеспечения. Эта технология чаще всего используется для создания web-сервисов и для обеспечения их взаимодействия с клиентским процессом.

Задача уровня управления коммутацией - обработка информации сигнализации, маршрутизация вызовов и управление потоками. Данный уровень поддерживает логику управления, которая необходима для обработки и маршрутизации трафика.

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.

Надежность выходит на первое место, так как NGN должны обеспечивать передачу разнородного трафика, в том числе чувствительного к задержкам, который ранее передавался с помощью классических систем передачи с временным разделением каналов иерархий SDH или PDH.

В ряде случаев создаваемые транспортные сети будут заменять собой часть инфраструктуры существующих традиционных сетей передачи. Конечно, они должны соответствовать требованиям технических нормативных правовых актов, предъявляемым к заменяемой сети.

МСЭ-Т 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.

Под сетью доступа понимается системно-сетевая инфраструктура, которая состоит из абонентских линий, узлов доступа и систем передачи, обеспечивающих подключение пользователей к точке агрегации трафика (к сети NGN или к традиционным сетям электросвязи).

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, а спецификации MPLS RSVP-TE Fast Reroute обеспечивает восстанавливаемость трактов в пределах 50 мс. 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 АТМ, связанные с дополнительными накладными расходами полосы пропускания при передаче IP-трафика, вследствие чего происходит увеличение стоимости реализации сетевых решений на базе АТМ.

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, представлена на рисунке ниже (с некоторыми упрощениями).

Архитектура сети электросвязи

Существует также так называемая шестиуровневая архитектура, по которой в состав NGN должны входить следующие функциональные уровни:

· Уровень доступа. На этом уровне находятся такие устройства, как:

o Стандартные терминалы POTS/ISDN;

o Устройства интегрированного доступа IAD;

o Оконечные абонентские терминалы VoIP;

o Мобильные терминалы;

o Программные телефоны;

· Уровень агрегации трафика. На этом уровне находятся такие медиа-устройства, как:

o Абонентские концентраторы нового поколения IP-AMG, PON и т.д.;

o Медиа-шлюзы для конверген­ции телефонного трафика между традицион­ной и пакетной сетями;

o Шлюзы сигнализации.

· Транспортный уровень. Данный уровень состоит из магистральной сети передачи данных, основанной на технологии IP/MPLS и региональных сетей передачи данных, основанных на технологии Gigabit Ethernet. Транспортный уровень должен обеспечивать достаточную пропускную способность для передачи всех видов телефонного трафика с обеспечением качества сервиса (QoS).

· Уровень управления вызовами. Задачей этого уровня является обработка информации сигнализа­ции, маршрутизация вызовов и управление соединениями и тарификация вызовов.

· Уровень управления сетью. Задачей данного уровня является управление всеми элементами, входящими в состав NGN.

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

o предоставление инфокомму­никационных услуг;

o управление услугами;

o создание и внедрение новых услуг;

o взаимодействие различных услуг.

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

Сети следующего поколения

Сети следующего поколения (Next Generation Network, NGN) представляют собой новую концепцию сети, комбинирующую в себе голосовые функции, качество обслуживания (QoS) и коммутируемые сети с преимуществами и эффективностью пакетной сети. Сети NGN означают эволюцию существующих телекоммуникационных сетей, отражающуюся в слиянии сетей и технологий. Благодаря этому обеспечивается широкий набор услуг начиная с классических услуг телефонии и кончая различными услугами передачи данных или их комбинацией.

Архитектура NGN. Основные понятия

Главная архитектурная особенность NGN заключается в том, что передача и маршрутизация пакетов и базовые элементы транспортной инфраструктуры (каналы, маршрутизаторы, коммутаторы, шлюзы) физически и логически отделены от устройств и механизмов управления вызовами и доступом к услугам. Данный тезис является общепризнанным и достаточно подробно раскрыт на страницах «Концептуальных положений».

Перспективная архитектура NGN показана на рис. 1, «позаимствованном» из документа . Здесь отчетливо видна иерархия сетевой инфраструктуры: транспортный уровень (плоскость коммутации), уровень управления коммутацией и передачей информации (плоскость программного управления), наконец, уровень управления услугами (плоскость интеллектуальных услуг и эксплуатационного управления).

Плоскость абонентского доступа , базируется на трех средах передачи: металлическом кабеле, оптоволокне и радиоканалах. В плоскости коммутации решается основная задача транспортного уровня - коммутация соединений и прозрачная передача информации.. В указанной плоскости находится и структура мультисервисных узлов доступа. Над ними располагаются программные коммутаторы (Softswitch) , составляющие плоскость программного управления и служащие для обработки сигнальных команд, маршрутизации вызовов и управления потоками. Выше находится плоскость интеллектуальных услуг и эксплуатационного управления . услугами содержащая в себе логику предоставления услуг и доступа к приложениям.

Рис.1. соответствует сегодняшним реалиям операторов, которые работают в условиях, когда 5 - 10 % абонентов желают получить самые современные услуги широкополосного доступа, а некоторая часть абонентов дожидается установки обычного телефона.

Транспортная сеть является опорной сетью в многослойной архитектуре телекоммуникационной сети со свободно надстраиваемыми слоями услуг, поэтому она должна очень надежно работать. Транспортная сеть должна быть высокопроизводительной и строится на основе оптико-волоконных линий связи, что позволяет обеспечить большую скорость обмена и избежать заторов и коллизий при маршрутизации потоков.

Рисунок 1 Архитектура сети следующего поколения

Как отмечается в концептуальных положениях построения сетей NGN , архитектура сетей NGN предполагает создание мультисервисной сети, причем первой фазой этого процесса является развертывание структуры мультипротокольной коммутации (MPLS). Основные преимущества технологии MPLS заключены в возможности легкой организации виртуальных частных сетей второго и третьего уровней (MPLS VPN), в обеспечении эффективного использования пропускной способности каналов связи и гарантированного качества услуг.

Организация VPN третьего уровня - наиболее востребованный способ применения MPLS. В этом случае для создания персональной таблицы маршрутизации каждого клиента используются так называемые виртуальные маршрутизаторы (Virtual Routing Instance). Протокол BGP обеспечивает взаимодействие клиента с пограничным маршрутизатором MPLS-сети и трансляцию меток, идентифицирующих конкретную VPN. Поскольку маршрутизаторы ядра сети, поддерживающие виртуальные каналы передачи, не обращаются к информации о той или иной VPN, данная архитектура имеет высокую масштабируемость.

Подобные услуги, называемые еще BGP VPN, используются теми подписчиками, которые нуждаются в передаче информации на третьем уровне и предпочитают перепоручить процессы маршрутизации внешнему провайдеру. Существенным плюсом модели BGP VPN является независимость типов абонентских интерфейсов на оконечных устройствах виртуальной сети.

Технология VPN второго уровня позволяет операторам заниматься передачей информации второго уровня через ядро IP-MPLS. Вот основные виды услуг, которые можно развернуть в рамках такой структуры: прозрачная передача различных каналов второго уровня поверх MPLS, услуга виртуального частного канала (которая обеспечивает передачу сигнализации и автоматическое обнаружение пользовательских устройств), объединение LAN с помощью виртуальных коммутаторов (Virtual Switch Instance). Поверх VPN второго уровня обычно передаются каналы Ethernet, ATM, frame relay, PPP и HDLC.

В общем виде мультисервисные сети описываются двухуровневой архитектурой, состоящей из региональной и магистральной (включая межрегиональную) составляющих. На региональном уровне мультисервисная сеть призвана обеспечивать подключение абонентов и предоставление им как транспортных, так и прикладных услуг (Value Added Services). Кроме того, она может стыковаться с инфокоммуникационными службами других региональных сетей. На магистральном уровне создаваемая NGN должна отвечать за прозрачный транзит конвергентного трафика, получаемого от региональных сегментов.

Что представляет собой типичная сетевая инфраструктура современного оператора связи? По сведениям представителей Cisco, самой распространенной является такая ситуация: оператор одновременно эксплуатирует раздельные платформы передачи, относящиеся к ядру сети. Передача голосового трафика осуществляется по каналам TDM, соединения уровня L2 и резервные подключения осуществляются с помощью технологий ATM и FR, а корпоративные сервисы VPN и услуги доступа в Internet предоставляются на базе IP-протокола. Правда, для развертывания последних ряд операторов уже применяет мультипротокольную технологию коммутации MPLS. Но для реализации всех остальных сервисов в качестве транспортной основы обычно служит каналообразующая технология SDH.

Таким образом, IP- и TDM-сети этих операторов наложены на единую инфраструктуру SDH, в которой преобладает информация каналов TDM. Однако, по результатам исследований аналитиков компании, в 2006 году объем передаваемых пакетных данных сравнялся с объемом трафика TDM.

В традиционных системах передачи (SDH или ATM) принципиальной проблемой является их ориентированность на канальные архитектуры (виртуальные или физические). В них отсутствует гибкость, способность к расширению, что приводит к перегрузке сети и трудностям с интеграцией современных интеллектуальных IP-сервисов. В NGN подобных «узких мест» пока не выявлено, за исключением стандартных проблем, связанных с вводом в промышленную эксплуатацию и тестированием новых технологий и оборудования.

Элементы и основные протоколы сетей NGN

Несмотря на то, что любая коммуникационная ступень мультисервисной сети может использовать различную технику для обработки потоков данных и каждая стадия процесса передачи и распределения может осуществляться в своем стандарте, способы построения конвергентных мультисервисных сетей достаточно сильно канонизированы.

Единственно важное требование при проектировании – необходимость приведения потоков информации к единому формату на границе функциональных составляющих сетей при объединении потоков.

Данные задачи выполняются шлюзами трех типов:

Медиа-шлюзы (Media Gatways, MG) обеспечивают взаимодействие между гетерогенными участками сети

Шлюзы сигнализации (Signaling Gatways, SG) служат для преобразования сигнализации и обеспечивает ее прозрачную передачу между TDM и пакетной сетью. Они терминируют сигнализацию и передают сообщения через сеть IP контроллеру медиа-шлюза или другим шлюзам сигнализации.

Контроллеры медиа-шлюзов (Media Gatway Controllers, MGC или Softswitchs) обеспечивают координацию между шлюзами в соответствии сигнальной информацией, которую они получают от шлюзов сигнализации.

На нижеприведенной схеме при водится пример мультисервисной сети NGN, включающей в себя все вышеописанные элементы.

Рисунок 2 Пример сети следующего поколения

Рассмотрим функции этих элементов более подробно.

Медиа-шлюз это один из ключевых элементов в инфраструктуре мультисервисных сетей. В его задачу входит обеспечить взаимодействие сетей разных стандартов.

Основные функции, которые выполняетмедиа-шлюз, заключаются в том, что он

· служит мультисервисным терминатором, например, для цифровых каналов Т1/Е1, сетей Ethernet, ATM и т. п.;

· подавляет эхо;

· определяет и генерирует тональную частоту.

Наряду с вышеописанным медиа-шлюз может также включать функциональность для удаленнного доступа, маршрутизации, виртуальных частных сетей, фильтрования трафика TCP/IP и т.п. Все эти функции требуют значительной вычислительной мощности, поэтому такие шлюзы базируются на высокопроизводительных процессорах цифровой обработки сигналов (DSP).

Шлюз сигнализации отвечает за обработку сигнальной информации от сетей с коммутацией каналов (обычно SS7) и передачу ее шлюзуMGC по управляемой IP-сети. Он также позволяет удаленным устройствам в IP-сети обмениваться сообщениями с ТфОП для установки вызова. В дальнейшем преобразованные сигнальным шлюзом потоки могут обрабатываться на MGC, обеспечивая таким образом координацию между шлюзами в соответствии с сигнальной информацией.

Контроллер медиа-шлюза

Еще один ключевой элемент в инфраструктуре мультисервисных сетей. Он служит посредником при обработке сигнальной информации между сетями с коммутацией каналов и коммутацией пакетов. Обрабатывает и управляет вызовами от шлюзов MG, осуществляет управление потоками при передаче голоса и данных. Имя «программный коммутатор» получил потому, что выполняемые им функции реализуются программно. Если говорить об исполнении MGС, то он представляет обычный компьютер серверного типа, на котором функционирует ряд обслуживающих сеть программ. Одной из них является приложение Media Gatway Controller. Не смотря на слово «коммутатор», он в действительности не выполняет никаких коммутирующих функций. Одной из основных функций MGС является управление вызовами которое включает в себя в типичном случае маршрутизацию вызовов, аутентификацию пользователя, установление и разрыв соединения, сигнализацию. В качестве посредника Softswitch должен «понимать» со стороны сетей ТфОП протоколы управления вызовами (SS7, V5, GR-303), со стороны пакетных сетей протоколы H.323, SIP, MGCP, MEGACO.

Каждая сигнальная система имеет свой собственный уникальный набор характеристик, что делает взаимодействие между ними достаточно сложным. Softswitch служит интерфейсом между сетями с разными сигнальными системами, обеспечивая взаимодействие либо прямо, либо с помощью шлюза SG. С точки зрения сети с коммутацией каналов Softswitch заменяет средства управления обслуживанием вызовов АТС. Он может поддерживать протоколы SS7, E-DSS1, R1.5, V5, выполняя функции транзитного пункта сигнализации STP или оконечного пункта SP сети сигнализации ОКС-7. Причем, делать это он может более дешевым, простым и удобным в эксплуатации образом, придуманным рабочей группой SIGTRAN, входящей в IETF. Этой группой разработаны средства транспортировки сообщений SS7 по IP-сетям. Это протокол передачи информации для управления потоками (Stream Control Transmission Protocol, SCTP), поддерживающий перенос сигнальных сообщений между конечными пунктами сигнализации SP в IP-сети; три новых протокола M2UA, M2PA, M3UA для выполнения функций MTP; протокол SUA уровня адаптации для пользователей SCCP, поддерживающий перенос по IP-сети средствами SCTP сигнальных сообщений пользователей SCCP SS7 (например, TCAP или INAP).

Для взаимодействия Softswitch между собой могут применяться два протокола: SIP (IETF) и BICC (ITU-T). Сегодня на роль основного протокола взаимодействия более претендует SIP.

Основными протоколами сигнализации для управления соединениями, используемыми Softswitch, являются SIP, SS7, H.323.

Основными протоколами сигнализации для управления медиа-шлюзами являются MGCP и MEGACO/H.248.

Рисунок 3 Основные протоколы NGN

Литература:

1. В.Михайлов.Шляхи побудови наступного покоління мереж NGN в Україні" (доповідь на науково-технічній раді Держкомзв"язку,УНДІЗ,2003 р.)

2. А.Есауленко. Доказательства в пользу NGN.- Сети # 24 / 2003.

3. Концептуальные положения по построению мультисервисных сетей на ВСС России, Министерство связи России.- (http://www.minsvyaz.ru/img/uploaded/2002020610512757.pdf).

4. Softswitch Научно-исследовательский институт телекоммуникаций. http://www.niits.ru:8100/themes/convergension/convergension.htm

5. NGN сеть в Киеве.- http://siemens-ic.com.ua/news/0302.htm

6. Б.С.Гольдштейн, О.П.Орлов, А.Т.Ошев, Н.А. Соколов. Модернизация сетей в эпоху NGN// Вестник связи - .2003,- №6.

7. Gartner . "В мире телекоммуникаций назрела революционная ситуация".- http://celler.ru/forum/index/forum-22/topic-7420.html

Похожая информация.

Основной функцией 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 Softswich. Исключением являются АТС с функциями MGC, которые сами выполняют коммутацию на уровне элемента транспортной сети.

В случае использования на сети нескольких Softswich они взаимодействуют по межузловым протоколам (как правило, семейство SIP-T) и обеспечивают совместное управление установлением соединения.

Softswich 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 Softswich осуществляет сигнальный обмен с функциональными элементами уровня управления коммутацией. Такими элементами являются все шлюзы, терминальное оборудование мультисервисной сети интегрированные устройства доступа (IAD). терминалы SIP и H.323J. оборудование других Softswich 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 Softswich, используется протокол MxUA технологии SIGTRAN (в то же время в ряде реализаций Softswich предусмотрен непосредственный ввод сигнализации ОКС7).

На основании анализа принятой информации и решения о последующей маршрутизации вызова оборудование Softswich, используя соответствующие протоколы, осуществляет сигнальный обмен по установлению соединения с сетевым элементом назначения и управляет с использованием протокола Н.248 (для IP коммутации) или BICC (для ATM коммутации) установлением соединения для передачи пользовательской информации. При этом потоки пользовательской информации не проходят через Softswich, а замыкаются на уровне транспортной сети.

Структура уровня управления коммутацией мультисервисной сети представлена на рис. 1.5.

Рисунок 1.5 - Структура уровня управления коммутацией

Терминальное оборудование пакетной сети взаимодействует с оборудованием Softswich с использованием протоколов SIP и Н.323. Пользовательская информация от терминального оборудования поступает на уровень узлов доступа пакетной сети и далее маршрутизируется под управлением Softswich.

Вся информация, связанная со статистикой работы мультисервисной сети, учетом стоимости по направлениям и учетом стоимости для пользователей, накапливается и обрабатывается на уровне Softswich для передачи в направлении соответствующих систем (АСР, ТОиЭ).

Описание уровня 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.

Применительно к услуге телефонии, точкой предоставления дополнительных услуг является оборудование Softswich или оборудование серверов приложений.

Для пользователей, использующих терминалы мультимедиа (SIP и Н.323 ТЕ), могут предоставляться различные виды мультимедийных услуг.

Реализация логики обслуживания вызова в ограниченном числе сетевых точек позволяет оптимизировать структуру доступа к услугам, предоставляемым со стороны интеллектуальных сетей связи. Для этой цели на уровне Softswich реализуется функция SSP.

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.

Следует отметить, что на сегодня вопрос взаимодействия между Softswich и серверами услуг недостаточно проработан на уровне международных стандартов, в связи с чем возможна несовместимость оборудования различных производителей.

Организация доступа к услугам NGN

Для доступа абонентов к услугам NGN используются:

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

традиционные сети (ТФОП, СПД, СПС), абоненты которых получают доступ к мультисервиснои сети через узлы, подключенные к шлюзам (Media Gateway).

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

РЕФЕРАТ

“NGN – СЕТЬ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ

МОЕ ПЕРВОЕ ВПЕЧАТЛЕНИЕ”

Выполнил: Ле Чан Дык

Группа: Мт-95

Санкт-Петербург

1. Что такое NGN

2. Архитектура NGN

2.1 Схема 3 уровня

2.2 Функции уровней

3.1 На основе Softswitch

3.2 На основе IMS

4. Протоколы (на основе Softswitch)

4.2 Основные протоколы

5. Услуги в NGN

1. Что такое NGN

1.1 Откуда появилось понятие NGN или почему нужно NGN

Сегодняшним клиентам рынка инфокоммуникационных услуг требуется широкий класс разных служб и приложений, предполагающий большое разнообразие протоколов, технологий и скоростей передачи. При этом пользователи преимущественно выбирают поставщика служб в зависимости от цены и надежности продукта.

В существующей ситуации на рынке инфокоммуникационных услуг сети перегружены: они переполнены многочисленными интерфейсами клиентов, сетевыми слоями и контролируются слишком большим числом систем управления. Более того, каждая служба стремится создать свою собственную сеть, вызывая эксплуатационные расходы по каждой службе, что не способствует общему успеху и приводит к созданию сложной сети с тонкими слоями и низкой экономичностью. При эволюции к прозрачной сети главной задачей является упрощение сети – это требование рынка и технологии. Большие эксплуатационные затраты подталкивают операторов к поиску решений, упрощающих функционирование, при сохранении возможности создания новых служб и обеспечении стабильности существующих источников доходов, подобных речевым службам.

Указанные нюансы и проблемы, а также возрастающая конкуренция требует от компаний повышения эффективности бизнеса и гибкости управления, что предполагает следующие действия:

• Создание единой информационной среды предприятия.
• Формирование распределенных прозрачных и гибких мультисервисных корпоративных сетей.
• Оптимизация управления IT-инфраструктурой.
• Использование современных сервисов управления вызовами.
• Предоставление мультисервисных услуг.
• Управление услугами в реальном времени.
• Поддержка мобильных пользователей.
• Мониторинг качества предоставляемых услуг и работы сетевого оборудования.

Потребность операторов сетей связи получать все новые прибыли заставляет их задуматься над созданием сети, которая позволяла бы реализовывать потенциальные возможности:

• Как можно быстрее и дешевле создавать новые услуги с тем, чтобы постоянно привлекать новых абонентов.
• Уменьшать затраты на обслуживание сети и поддержку пользователей.
• Независимость от поставщиков телекоммуникационного оборудования.
• Быть конкурентоспособными: либерализация в инфокоммуникационной отрасли и достижения в новейших технологиях привели к появлению новых операторов связи и сервис-провайдеров, предлагающих более дешевый и широкий спектр услуг.

Здесь и появляется первый раз понятие «сеть следующего/нового поколения» (NGN), т.е. сеть, которая оптимально удовлетворяла бы требованиям операторов в повышении прибыли.

Тогда что такое сеть следующего поколения NGN ?

Сети следующего поколения – концепция построения сетей связи, обеспечивающих:

Представление неограниченого набора услуг с гибкими возможностями по их управлению, персонализации и созданию новых услуг.

Унификацию сетевых решений, предполагающая реализацию универсальной транспортной основы с распределенной пакетной коммутацией.

- Вынесение функций предоставления услуг в оконечные сетевые узлы

- Интеграцию с традиционными сетями связи.

В чем суть идеи сети NGN ?

Общая идея сети NGN – это предоставление:

Ø Любой инфокоммуникационной услуги

Ø В любое время

Ø В любой точке пространства

1.2 Фундаментальные признаки-характеристики

Сеть NGN характеризуется следующими фундаментальными признаками:

Построена на принципах коммутации пакетов;
- отделение функции управления соединением от среды передачи, вызова от сессии, приложения от сервиса;
- отделение плоскости управления сервисами от транспортной инфраструктуры, предоставление открытых интерфейсов;
- поддержка широкого спектра сервисов, приложений и механизмов на основе унифицированных элементов (включая сервисы реального времени, с задержками, потоковые и мультимедийные сервисы);
- широкополосные возможности со сквозной реализацией QoS;
- взаимодействие с существующими сетями с помощью открытых интерфейсов;
- мобильность в широком смысле;
- неограниченный доступ пользователей к разным поставщикам сервисов;
- разнообразие схем идентификации;
- единообразные характеристики для сервисов, ощущаемых пользователем как одни и те же;
- конвергенция фиксированных и мобильных сетей;
независимость функций, связанных с сервисом, от нижележащих (в смысле 7-й уровневой модели OSI) транспортных технологий;
- поддержка различных технологий "последней мили";
- выполнение всех регламентных требований, например, для аварийной связи, защиты информации, конфиденциальности, и т. д.

1.3 NGN: принципы, требования, возможности

В основу концепции NGN заложена идея о создании универсальной сети, которая бы позволяла переносить любые виды информации, такие как: речь, видео, аудио, графику и т.д., а также обеспечивать возможность предоставления неограниченного спектра инфокоммуникационных услуг. Базовым принципом концепции NGN является отделение друг от друга функций переноса и коммутации, функций управления вызовом и функций управления услугами.

Идеологические принципы построения сети нового поколения следующие:

• во-первых, подключение к сети должно быть максимально простым и удобным, без использования промежуточных систем, при этом использование традиционно применяемых протоколов и сервисов должно быть доступно в прежнем объеме;
• во-вторых, сначала строится базовая пакетная транспортная сеть на базе компьютерных технологий, обеспечивающих соответствующее качество, надежность, гибкость и масштабируемость, а потом поверх этой сети строится мощный комплекс сервисов.

В итоге все информационные потоки интегрируются в единую сеть.

Требования к перспективным сетям связи:

• “мультисервисность”, под которой понимается независимость технологий предоставления услуг от транспортных технологий;
• “широкополосность”, под которой понимается возможность гибкого и динамического изменения скорости передачи информации в широком диапазоне в зависимости от текущих потребностей пользователя;
• “мультимедийность”, под которой понимается способность сети передавать многокомпонентную информацию (речь, данные, видео, аудио и др.) с необходимой синхронизацией этих компонент в реальном времени и использованием сложных конфигураций соединений;
• “интеллектуальность”, под которой понимается возможность управления услугой, вызовом и соединением со стороны пользователя или поставщика услуг;
• “инвариантность доступа”, под которой понимается возможность организации доступа к услугам независимо от используемой технологии;
• “многооператорность”, под которой понимается возможность участия нескольких операторов в процессе предоставления услуги и разделение их ответственности в соответствии с их областью деятельности.

Возможности сетей NGN:

• Обеспечение создания, развертывания и управления любого вида служб (известных и еще неизвестных). Это включает службы, использующие любого рода среду с любыми схемами кодирования и сервисами (данных, диалоговыми, одноадресными, многоадресными и широковещательными, передачи сообщений, простой службой передачи данных), в реальном времени и вне реального времени, чувствительные к задержке и допускающие задержку, требующие различной ширины полосы пропускания, гарантированные и нет.
• Четкое разделение между функциями служб и транспортными функциями, с тем, чтобы обеспечить разъединение служб и сетей, являющееся одной из основных характеристик NGN.
• Предоставление как существующих, так и новых служб, независимо от типа используемых сети и доступа.
• Функциональные элементы политики управления, сеансов, медиа, ресурсов, доставки служб, безопасности и т.д. должны быть распределены по инфраструктуре, включая как существующие, так и новые сети.
• Осуществление межсетевого взаимодействия (interworking) между NGN и существующими сетями, такими как ТфОП, ЦСИС, СПС посредством шлюзов.
• Поддержка существующих и «предназначенных для работы на NGN» оконечных устройств.
• Решение проблем миграции речевых служб в инфраструктуру NGN, качества обслуживания (QoS), безопасности.

Обобщенная подвижность, которая позволит обеспечить совместимое предоставление услуг пользователям, то есть пользователь будет рассматриваться как единственное лицо при использовании им различных технологий доступа, вне зависимости от того, какими устройствами он располагает.

1.4 Преимущества и недостатки NGN

Преимущества сети следующего поколения:

• Предоставление современных высокоскоростных сервисов.
• Масштабируемость.
• Совместимость с международными стандартами, доступ по общепринятым интерфейсам (таким, как Ethernet), поддержка традиционных сетевых технологий (ATM, FR и др.).
• Мультипротокольная поддержка (прозрачность и гибкость).
• Управление трафиком (Traffic Engineering).
• Резервирование полосы пропускания.
• Классификация видов трафика.
• Управление качеством обслуживания (QoS).
• Совершенные механизмы защиты (например, MPLS Fast Reroute).

Недостатки сети следующего поколения

• Отсутствие четкой нормативной базы
• Взаимодействие оборудования разных поставщиков

2. Архитектура NGN

2.1 Схема 3 уровня

Сети следующего поколения должны предоставлять ресурсы (инфраструктура, протоколы и т.п.) для создания, внедрения и управления всеми видами услуг (существующих и будущих). В рамках NGN основной упор делается на возможность адаптации услуги сервис-провайдерами, многие из которых также обеспечат своим пользователям возможность приспособить свои собственные услуги. Сети нового поколения будут включать в себя API (Application Programming Interfaces), обеспечивающие поддержку разработки, предоставления и управления услугами.

Функциональная модель сетей NGN, в общем случае, может быть представлена тремя уровнями:

• транспортный уровень;
• уровень управления коммутацией и передачей информации;
• уровень управления услугами.

Задачей транспортного уровня является коммутация и прозрачная передача информации пользователя.

Задачей уровня управления коммутацией и передачей является 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 следующие потребности:

• предоставление инфокоммуникационных услуг;
• управление услугами;
• создание и внедрение новых услуг;
• взаимодействие различных услуг.

Особенностью технологии NGN являются открытые интерфейсы между транспортным уровнем и уровнем управления коммутацией.
Трехуровневая модель сети NGN представлена на рисунке

Кроме этих 3 уровня, существует еще один важный уровень –Уровень доступа, который обеспечивает доступ пользователям к ресурсам сети.. Тогда можно считать архитектуру NGN:

Если представить топологию сети NGN в виде набора плоскостей, то внизу окажется плоскость абонентского доступа (базирующаяся, например, на трех средах передачи: металлическом кабеле, оптоволокне и радиоканалах), далее идет плоскость коммутации (коммутации каналов и/или коммутации пакетов). В указанной плоскости находится и структура мультисервисных узлов доступа. Над ними располагаются программные коммутаторы SoftSwitch, составляющие плоскость программного управления, выше которой находится плоскость интеллектуальных услуг и эксплуатационного управления услугами.

2.2 Функции уровней (Рассмотрим на базе Softswitch/NGN)

2.2.1 Уровень достипа –Сети доступа

Функции сети доступа (access network functions) обеспечивают подключение конечных пользователей к сети, а также сбор и агрегацию трафика, поступающего из сети доступа в транспортную магистраль (ядро). Эти функции также реализуют механизмы управления качеством обслуживания QoS, связанные непосредственно с пользовательским трафиком, включая управление буферами, очередями и расписаниями, пакетную фильтрацию, классификацию трафика, маркировку трафика, определение политик обслуживания и формирование профиля передачи трафика.

Основными услугами сети доступа должно являться обеспечение подключения следующих типов абонентов:

• абоненты аналогового доступа ТФОП;
• абоненты доступа ЦСИС;
• абоненты доступа xDSL;
• абоненты выделенных каналов связи Nx64 кбит/с и 2 Мбит/с;
• абоненты, использующие для доступа оптические кабельные технологии (PON);
• абоненты, использующие для доступа структурированные кабельные системы (HFC);
• абоненты, использующие системы беспроводного доступа и радиодоступа (Wi-Fi).

2.2.2 Транспортный уровень – Транстортные сети

Транспортные функции (transport functions) обеспечивают соединение всех компонент и физически разделенных функций внутри NGN. Эти функции поддерживают передачу медиаинформации, а также информации управления (сигнализации) и технического обслуживания.

Функции управления транспортной сетью (transport control functions) включают функции управления ресурсами и доступом и функции управления присоединением к сети.

+ Функции управления ресурсами и доступом RACFs (Resource and Admission Control Functions) действуют как арбитр между функциями управления услугами и транспортными функциями для поддержки QoS и связаны с управлением транспортными ресурсами в сети доступа и в магистральной транспортной сети. Решение по управлению основывается на информации о требуемом транспорте, соглашениях о заданном уровне обслуживания SLA, правилах сетевой политики, приоритетах услуг и информации о состоянии и использовании транспортных ресурсов.

+ Функции управления подключением к сети NACFs (Network Attachment Control Functions) обеспечивают регистрацию на уровне доступа и инициализацию функций конечного пользователя для услуг доступа NGN.

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, базирующаяся 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 случае, если на маршрутизаторе/коммутаторе ATM/IP реализуется функция коммутации под внешним управлением, то в них должна быть реализована функция управления со стороны гибкого коммутатора с реализацией протоколов H.248/MGCP (для IP) или BICC (для ATM).

В состав транспортной 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 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.

2.2.3 Уровень управления коммутацией и передачей информации

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 являются АТС с функциями MGC, которые сами выполняют коммутацию на уровне элемента транспортной сети.
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 [интегрированные устройства доступа (IAD), терминалы SIP и Н.323], 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 MxUA технологии SIGTRAN (в то же время в ряде реализаций гибкого коммутатора предусмотрен непосредственный ввод сигнализации ОКС7).
В случае использования на сети нескольких гибких коммутаторов они взаимодействуют по межузловым протоколам (как правило, семейство SIP-T) и обеспечивают совместное управление установлением соединения.
На основании анализа принятой информации и решения о последующей маршрутизации вызова оборудование гибкого коммутатора, используя соответствующие протоколы, осуществляет сигнальный обмен по установлению соединения с сетевым элементом назначения и управляет с использованием протокола Н.248 (для IP коммутации) или BICC (для ATM коммутации) установлением соединения для передачи пользовательской информации. При этом потоки пользовательской информации не проходят через гибкий коммутатор, а замыкаются на уровне транспортной сети.

2.2.4 Уровень 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.
Применительно к услуге телефонии, точкой предоставления дополнительных услуг является оборудование гибкого коммутатора или оборудование серверов приложений.
Для пользователей, использующих терминалы мультимедиа (SIP и Н.323 ТЕ), могут предоставляться различные виды мультимедийных услуг.
Реализация логики обслуживания вызова в ограниченном числе сетевых точек позволяет оптимизировать структуру доступа к услугам, предоставляемым со стороны интеллектуальных сетей связи. Для этой цели на уровне гибкого коммутатора реализуется функция SSP.
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).
Следует отметить, что на сегодня вопрос взаимодействия между гибким коммутатором и серверами услуг недостаточно проработан на уровне международных стандартов, в связи с чем возможна несовместимость оборудования различных производителей

Пример сети NGN

3. Разные варианты конвергенции NGN

Сети следующего поколения имеют две парадигмы построения: с использованием либо програм-мных коммутаторов (Softswitch) и медиашлюзов (MGW), либо про-граммно-аппаратного комплекса – IMS.

Архитектуры Softswitch и IMS имеют известное уровневое деление (абонентских устройств и транспор-та, управления вызовами и сеансами, серверов приложений), причем границы этих логических уровней проходят в обеих концепциях/архитектурах практически одних и тех же местах. Просто в архитектуре Softswitch обычно изображают сетевые устройства, а архитектура IMS определяется на уровне функций. Идентичны также идея предоставления всех услуг на базе IP-сети и разделение функций управления вызовом и коммутации.

Прежде всего, Softswitch – это оборудование конвергентных сетей. Функция управления шлюзами является здесь доминирующей. В свою очередь, IMS проектировалась в рамках мобильного сообщества 3GPP, полностью базирующегося на IP. Основным ее протоколом является SIP, позволяющий устанавливать одноранговые сессии между абонентами и использовать IMS лишь как систему, предоставляющую сервисные функции по безопасности, авторизации, доступу к услугам и т. д. Функция управления шлюзами и сам медиашлюз здесь лишь средство для связи абонентов 3G с абонентами фиксированных сетей. Причем имеется в виду только телефонная сеть общего пользования.

Протокол SIP, как известно, имеет модификации. Для использования в IMS он был частично доработан и изменен, поэтому может возникнуть ситуация, когда при получении запросов SIP или отправке их во внешние сети в них может обнаружиться отсутствие поддержки соответствующих расширений протокола SIP, что может привести либо к отказу в обслуживании, либо к некорректной обработке вызова.

Зато в IMS частично сглаживаются проблемы совместимости оборудования, присущие «пулу» решений Softswitch, поскольку взаимодействие функциональных модулей регулируется стандартами.

3.1 Softswitch - гибкий программный коммутатор

Softswitch - это устройство управления сетью NGN, призванное отделить функции управления соединениями от функций коммутации, способное обслуживать большое число абонентов и взаимодействовать с серверами приложений, поддерживая открытые стандарты.

SoftSwitch является носителем интеллектуальных возможностей IP-сети, он координирует управление обслуживанием вызовов, сигнализацию и функции, обеспечивающие установление соединения через одну или несколько сетей.

Термин "Softswitch" используется не только для идентификации одного из элементов сети. С ним связаны и сетевая архитектура, и даже в определенной степени сама идеология построения сети. Для нас же важны выполняемые коммутатором Softswitch функции и его способность решить ряд задач, присущих узлам с коммутацией каналов.

В первую очередь коммутатор Softswitch управляет обслуживанием вызовов, то есть установлением и разрушением соединений. Точно так, как это имеет место в традиционных АТС с коммутацией каналов, если соединение установлено, то эти функции гарантируют, что оно сохранится (с установленной вероятностью) до тех пор, пока не даст отбой вызвавший или вызванный абонент. В этом смысле коммутатор Softswitch можно рассматривать как управляющую систему.

В число функций управления обслуживанием вызова входят распознавание и обработка цифр номера для определения пункта назначения; а также распознавание момента ответа, момента, когда один из абонентов кладет трубку, и регистрация этих действий для начисления платы. Таким образом, Softswitch фактически остается все тем же привычным коммутационным узлом, только без цифрового коммутационного поля и абонентских комплектов, что позволяет легко интерпретировать его функции в различных сценариях модернизации телефонной сети общего пользования (ТФОП). Ответственность за перечисленные выше операции Softswitch возложена на входящий в его состав функциональный элемент Call Agent.

Другой термин, часто ассоциируемый с Softswitch, - контроллер транспортного шлюза MGC. Это название подчеркивает факт управления транспортными шлюзами и шлюзами доступа по протоколу H.248 или другому. Softswitch координирует обмен сигнальными сообщениями между сетями, то есть поддерживает функциональность шлюза сигнализации - Signalling Gateway (SG). Он координирует действия, обеспечивающие соединение с логическими объектами в разных сетях, и преобразует информацию в сообщениях. Подобное преобразование необходимо, чтобы сигнальные сообщения были одинаково интерпретированы на обеих сторонах несходных сетей, обеспечивая с первого этапа модернизации работу с автоматическими телефонными станциями (АТС).

Эталонная архитектура Softswitch

Модели архитектуры Softswitch предусматриваются четыре функциональные плоскости:

• транспортная плоскость - отвечает за транспортировку сообщений по сети связи. Включает в себя Домен IP-транспортировки, Домен взаимодействия и Домен доступа, отличного от IP.
• плоскость управления обслуживанием вызова и сигнализации - управляет основными элементами сети IP-телефонии. Включает в себя контроллер 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.

Системы сигнализации

Основная задача Softswitch - согласовывать разные протоколы сигнализации как сетей одного типа, например, при сопряжении сетей H.323 и SIP, так и при взаимодействии сетей коммутации каналов с IP-сетями.

Основные типы сигнализации, которые использует SoftSwitch, - это сигнализация для управления соединениями, сигнализация для взаимодействия разных SoftSwitch между собой и сигнализация для управления транспортными шлюзами. Основными протоколами сигнализации управления соединениями сегодня являются SIP-T, ОКС-7 и H.323. В качестве опций используются протокол E-DSS1 первичного доступа ISDN, протокол абонентского доступа через интерфейс V5, а также все еще актуальная сигнализация по выделенным сигнальным каналам CAS.

Основными протоколами сигнализации управления транспортными шлюзами являются MGCP и Megaco/H.248, а основными протоколами сигнализации взаимодействия между коммутаторами SoftSwitch являются SIP-T и BICC.

3.2 IMS (IP Multimedia Subsystem ) - Мультимедийная IP-подсистема

Исторически к IMS вели два направления. Эту технологию можно воспринимать как продолжение эволюции интеллектуальных платформ, которая началась более десяти лет назад, когда были утверждены первые стандарты в этой области.

Второй вариант развития событий берет начало в технологии Softswitch. Технология IMS стала продолжением эволюции устройств управления NGN, но теперь к фиксированным сетям присоединились подвижные, и был сделан акцент на 3G.

Для чего это нужно:
Технология IMS, стандарты которой являются базовыми для большинства производителей оборудования, позволяет создать однородную среду предоставления широкого спектра мультимедийных услуг, создавая основу конвергенции фиксированных и мобильных сетей.
IMS позволяет разрабатывать и предоставлять абонентам сетей фиксированной и мобильной связи персонализированные услуги, основанные на различных комбинациях голоса, текста, графики и видео (чат на экране мобильного телефона, электронная почта, игры и многое другое). Решения IMS значительно расширяют возможности конечного пользователя за счет предоставления расширенного набора услуг, в том числе тех, которые были невозможны или экономически неэффективны в сетях TDM.

IMS обеспечивает архитектуру, в которой многие функции могут быть использованы с различными приложениями и у разных провайдеров. Это позволяет быстро и эффективно создавать новые услуги и непосредственно предоставлять их. В основе концепции этого стандарта лежит способность IMS передавать сигнальный трафик и трафик в канале через IP-уровень, а также выполнять функции маршрутизатора или механизма управления сессиями абонентов с использованием информации об их состоянии.

Архитектура IMS обычно делится на три горизонтальных уровня: транспорта и абонентских устройств; управления вызовами и сеансами (функция CSCF и сервер абонентских данных); уровень приложений. Базовые компоненты включают в себя программные коммутаторы, распределенный абонентский регистр (S-DHLR), медиа-шлюзы и серверы SIP. Унифицированная сервисная архитектура IMS поддерживает широкий спектр сервисов, основанных на гибкости протокола SIP (Session Initiation Protocol). 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:

• CSCF (Call Session Control Function) - элемент с функциями управления сеансами и маршрутизацией, состоит из трех функциональных блоков:
• P-CSCF (Proxy CSCF) - посредник для взаимодействия с абонентскими терминалами. Основные задачи - аутентификация абонента и формирование учётной записи;
• I-CSCF (Interrogating 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 (Serving CSCF) - центральный узел сети IMS, обрабатывает все SIP-сообщения, которыми обмениваются оконечные устройства.
• HSS (Home Subscriber Server) - сервер домашних абонентов, является базой пользовательских данных и обеспечивает доступ к индивидуальным данным пользователя, связанными с услугами. В случае если в сети IMS используется несколько серверов HSS, необходимо добавление SLF (Subscriber Locator Function) который занимается поиском HSS с данными конкретного пользователя.
• BGCF - элемент управляющий пересылкой вызовов между доменом коммутации каналов и сетью IMS. Осуществляет маршрутизацию на основе телефонных номеров и выбирает шлюз в домене коммутации каналов, через который сеть IMS будет взаимодействовать с ТфОП или GSM.
• MGCF - управляет транспортными шлюзами.
• MRFC - управляет процессором мультимедиа ресурсов, обеспечивая реализацию таких услуг, как конференц-связь, оповещение, перекодирование передаваемого сигнала.

Услуги в сетях IMS

• Индикация присутствия (presense)
• Управление групповыми списками
• Групповое общение (Group Communication)
• Push-To-Talk
• Push-To-Show
• 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 видео-телефонию и возможность добавления к вызовам своего контента.
• Совместное использование файлов в сети (File Sharing)

3.3 Softswitch и IMS: сходства и различия

Softswitch и IMS: сходства...

Если сравнить архитектуры Softswitch и IMS, то из приведенных рисунков видно, что и та и другая архитектуры имеют трехуровневое деление, причем границы уровней проходят на одних и тех же местах. Для архитектуры Softswitch изображены в первую очередь устройства сети, а архитектура IMS определена на уровне функций. Идентичны также идея предоставления всех услуг на базе IP-сети и разделение функций управления вызовом и коммутации. По сути, к уже известным функциям Softswitch добавляются функции шлюза OSA и сервер абонентских данных.

... и различия

Посмотрев на приведенные выше списки функций в обеих архитектурах, можно заметить, что состав функций практически не отличается. Можно было бы заключить, что обе архитектуры почти тождественны. Это верно, но только отчасти: они идентичны в архитектурном смысле. Если же разобрать содержание каждой из функций, то обнаружатся значительные различия в системах Softswitch и IMS. Например, функция CSCF: из ее описания уже видно отличие от аналогичных функций в Softswitch. К тому же если в архитектуре Softswitch функции имеют довольно условное деление и описание, то в документах IMS дается довольно жесткое описание функций и процедур их взаимодействия, а также определены и стандартизированы интерфейсы между функциями системы.

Различие начинается с основной концепции систем. Softswitch - это в первую очередь оборудование конвергентных сетей. Функция управления шлюзами (и соответственно протоколы MGCP/MEGACO) является в нем доминирующей (протокол SIP для взаимодействия двух Softswitch/ MGC). IMS проектировалась в рамках сети 3G, полностью базирующейся на IP. Основным ее протоколом является SIP, позволяющий устанавливать одноранговые сессии между абонентами и использовать IMS лишь как систему, предоставляющую сервисные функции по безопасности, авторизации, доступа к услугам и т.д. Функция управления шлюзами и сам медиа-шлюз здесь лишь средство для связи абонентов 3G с абонентами фиксированных сетей. Причем имеются в виду лишь ТФОП. Для общения абонентов 3G с абонентами фиксированных VoIP-сетей и абонентами других 3G-сетей архитектура IMS предусматривает использование функции Security Gateway Function, которую реализуют граничные контроллеры SBC.

Также к особенностям IMS относится ориентированность на протокол IPv6: многие специалисты считают, что популярность IMS послужит толчком к затянувшемуся внедрению шестой версии протокола IP. Но пока это представляет некоторую проблему: сети UMTS поддерживают как IPv4, так и IPv6, в то время как IMS -только IPv6. Поэтому на входе в IMS-сеть необходимо наличие шлюзов, преобразующих формат заголовков и адресную информацию. Эта проблема присуща не только IMS, но и всем сетям IPv6.