Анализконцептуальных подходов к построению современных сетей третьего поколения
ВВЕДЕНИЕ
Сегодня операторы имеют возможность, несталкиваясь с многочисленными трудностями конвергенции, присущими сетям прошлыхлет, 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 этомзаключается ее экономическая продуктивность,
К новым возможностям NGN относятся:
· переходот принципа соединения «точка—точка" к принципу «каждый с каждым»;
· универсальныйхарактер обслуживания разных приложений (Интернет, VPNI);
· гибкостьв получении необходимого набора, объема и качества услуг;
· полнаяпрозрачность взаимоотношений между продавцом услуг и их покупателем.
В основу технологии NGN положенаконцепция перестройки общества па принципах полносвязности, когда всеинформационные ресурсы становятся общедоступными в любой среде и могут бытьдоставлены пользователю независимо от того, где он находится. Концепцияполносвязности обязана своим появлением Интернету, входя в который пользовательполучает доступ к информации в любой точке земного шара.
Потребителю, она позволяет предоставлятьтакие услуги, как широкополосный доступ к Интернет (100 Мбит/е), пакетнаятелефония, VPN, «видео по запросу» и выделенные широкополосные каналы.
NGN — сеть связи следующегопоколении; обеспечивающая передачу всех видов медиатрафика с различнымитребованиями к качеству обслуживания и их поддержкой, а также распределенноепредоставление неограниченного спектра телекоммуникационных услуг свозможностью их добавления, редактирования и тарификации.
Пакетные технологии позволяют предложитьпользователю в такой сети прозрачные автоматизированные принципы расчетов заприсоединение, 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 маршрутизацииRiverstone. В отличии от традиционных сетей, в структуре NGNобразован дополнительный слой — управлении коммутацией транспортной сети. Онорганизуется с помощью программных коммутаторов — Softswitch.— поддерживающихтрансляцию основных протоколов VoIP в протоколы традиционных сетей. Длясопряжения пакетных и традиционных телефонных сетей Softswitch должен отвечатьследующим требованиям:
· взаимодействоватьс медиашлюзами. обеспечивающими передачу голосовой и сигнальной информации,данных. IP-телефонии и других видок трафика;
· поддерживатьвсе разнообразие сигнализаций — ОКС-7, DSS1, ВКС? поскольку с точки зрениятелефонной сети он является транзитным коммутатором и пунктом сигнализацииОКС-7;
· поддерживатьвсе протоколы IP-телефонии (Н.323, MGCP, H.248, SIP) и осуществлять ихконвертацию из одного протокола в другой, поскольку для пакетных сетей онявляется устройством управления медиашлюзами и контроллером сигнализаций.
Таким образом, оборудование программной,коммутации в NGN играет роль универсального программно-аппаратного комплекса.
Программный коммутатор — этопрограммно-аппаратный комплекс для управления обработкой телефонных вызовов,происходящих в различных сетях, в том числе в сетях с коммутацией пакетов.
Применение программных коммутаторов сточки 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 виденабора плоскостей (Рисунок 7.1), то окажется плоскость абонентского доступа,базирующаяся на грех средах передачи — металлическом кабеле, оптоволокне ирадиоканалах. Далее идет плоскость коммутации — коммутации каналов и пакетов. Вэтой же плоскости находится и структура мультисервисных узлов доступа. Выше располагаютсяпрограммные коммутаторы (Softswitch), составляющие плоскость программногоуправления. Выше находится плоскость интеллектуальных услуг и эксплуатационногоуправления.
Такая структура наиболее соответствуетсегодняшним запросам операторов, работающих в условиях, когда 5-10% абонентовжелают получить самые современные услуги широкополосного доступа— и в то жевремя существует очередь на установку обычного телефона.
Транспортная сеть является опорной сетьюв многослойной архитектуре телекоммуникационной сети со свободнонадстраиваемыми слоями услуг, поэтому она должна работать очень надежно.Транспортная сеть должна быть высокопроизводительной и строиться на основеоптико- 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 сетьосновывается на опорных транспортных сетях ATM. Frame Relay и ранее построенныхузлах.
Отрабатываются проекты региональныхсегментов сети Харьковской, Днепропетровской и Донецкой областей.
Таким образом. «Укртелеком» и украинскиеоператоры, понимая неизбежность конвергенции сетей, а также оцениваяэкономическую и практическую перспективность NGN, ориентируются наразрабатываемую архитектуру и принципы функционирования будущей сети.Рассмотрим эти принципы подробнее.
· Какуже отмечалось, ядром сети нового поколения является программный коммутатор, аккумулирующийвесь интеллект сети, а остальные элементы, расположенные на уровнях доступа,шлюзов, транспорта, лишены интеллекта и полностью ему подконтрольны, что ицелом способствует лучшей управляемости сети.
· Вслучае преобладания на сети аналогового оборудования, морально и физическиустаревшего, ее можно модернизировать, используя программный коммутатор икачестве распределенного телефонного концентратора. Это позволит снизитьрасходы на строительство и эксплуатацию сети благодаря тому, что имеет вместодвух раздельных сетей (с коммутацией каналов и пакетов), будет строиться однасеть, а функции узловых (транзитных) АТС будет выполнять программныйкоммутатор, появится возможность более экономичной организации новых услуг.
2. Модернизация сети
При модернизации сети необходимо:
Во-первых, планировать модернизациюустаревшего оборудования, предусматривая возможность предоставления базовогонабора услуг, и начинать внедрение оборудования программной коммутации натранзитном уровне. Группы абонентов, которые сразу попадут на коммутатор NGN,получат базовый набор плюс дополнительные услуги: широкополосный доступ, видеопо запросу, мультимедийные услуги. В этом случае возможно использоватьпрограммный коммутатор в качестве распределенного телефонного концентратора,что, как было сказано ранее, обеспечит сокращение затрат.
Целесообразно не просто увеличиватьномерную емкость, а ставить со стороны абонентского доступа несколькоабонентских концентраторов, имеющих возможность включаться по ИКМ-трактам всеть с коммутацией каналов и по IР-протоколам — в сеть с коммутацией пакетов.Подобный подход позволит на долгое время защитить инвестиции и в то же времяэволюционно развивать свои сети, решая насущные проблемы по увеличению номернойемкости, постепенно заменяя АТС декадно-шагового типа, сосредоточиваяинвестиции преимущественно в сети доступа. Интерфейс V.5.2. по которомуоборудование доступа стыкуется с ТфОП. работающей по принципу коммутацииканалов, позволит тому же самому оборудованию в будущем работать смаршрутизаторами пакетных сетей.
Во-вторых, необходимо заглядывать покрайней мере на пять лет вперед и приобретать оборудование мультисервисногоабонентского доступа, которое сможет работать в будущих сетях с коммутациейпакетов.
Постепенно новая пакетная транспортнаясреда будет расширяться и замещать аналоговые сегменты, так что в результате мыперейдем к NGN на всей сети — от среды передачи до среды услуг, с такиминтерфейсом, который позволит клиенту получать доступ к любым приложениям.
/>
Рисунок 2.1 Топология сети NGN
3. Перспективы применения технологии NGN для построениямультисервисной сети в Харькове
Харьковская дирекция ОАО «Укртелеком»имеет практический опыт построения высокоскоростных сетей передачи данных набазе оптики.
Поэтому существует реальная возможностьвоплощения принципов «технологий нового поколения» на построенной ВОЛС сприменением оборудования электронной коммутации «Softswitch», имеющегораспределенную архитектуру управления выносами. Для этого организуютсявиртуальные каналы между управляющим комплексом и его выносами (шлюзами).
На первом этапе к шлюзам подключаютсядействующие цифровые станции и узлы доступа ADSL. По мере замены аналоговыхстанций на цифровые сеть будет становиться все более мощной и на нее будетпостепенно «перегружаться» голосовой трафик.
Созданная таким образом сетеваяинфраструктура позволит параллельно решать вопросы организации доступа квысокоскоростной сети и осуществлять формирование и продажу цифровых каналов,потребность в которых постоянно растет. При этом увеличится количество точекдоступа к Интернет как по выделенной линии, так и по беспарольному доступу.
На следующем этапе предполагаетсяподключение к выносам сети и телефонных станций координатного типа сиспользованием имеющегося а наличии оборудования ИКМ либо АЦП другого типа.
Таким образом, возможна плавнаямодернизация сети с постепенным подключением всех действующих станций,связываемых в единый узел коммутации на базе оборудования «Softswitch».
ВЫВОДЫ
В ходе выполнения курсовой работыбыли получены следующие основные результаты:
· Рассмотрен пример построенияХарьковской сети на базе технологий NGN. На сегодняшний день практическизначимым является сценарий развития NGN на базе существующей сети ТфОП.Основным элементом сети является транспортная магистральная сеть, основанная натехнологиях SDH, Ethernet, CWDM, DWDM. Также очень важным элементом сетиявляються оптоволоконные кольца, построенные на технологи Gb Ethernet.Такоенестандартное решение позволило реализовать терминирование устаревших пакетов,блуждающих по сети.
· Проанализированы основные моделиNGN. Таким образом, в базовой функциональной модели NGN выделяют два основныхслоя: транспортный и сервисный.
· Выявлены недостатки сетейследующего поколения и определены препятствия на пути к повсеместному внедрениюNGN.
· Произведён анализ принциповпостроения сетей доступа. Был произведен рассчет оборудования.
· Представлены концептуальныеподходы к сетям нового поколения, в часности модернизация сети, перспективыприменения технологий NGN для построения мультисервисной сети в городеХарькове.
При выборе технологий и концепций перспективногоразвития и модернизации сети предприятия связи необходимо руководствоватьсяэкономическими мотивами. В случае сетей следующего поколения основнымиэкономическими преимуществами являются предоставление новых услуг и снижениезатрат на их формирование благодаря уникальной возможности построениятехнологической инфраструктуры с распределенной коммутацией гибкой структуройуправления.
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 andgeneral 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 theGlobal Information Infrastructure standards development. Recommendation Y.100 –Geneva, 1998.
4. IETF: RFC 1889. RTP: A TransportProtocol for Real-Time Applications – Lawrence Berkeley National Laboratory,1996.
5. James Peters. Voice over IPFundamentals. – Cisco Press, 2000.
6. Гольдштейн Б.С. От заката дорассвета. Пути развития АТС. – «Connect! Мир связи», 2003-2004.
7. Гойхман В.Ю., Васильев А.С. Диверсификациягородских АТС. – «Технологии и средства связи», спецвыпуск АТС 2004.
8. Соколов Н.А. Семь аспектовразвития сети доступа. – «Технологии и средства связи», №3, 2005.
9. Соколов Н.А. Сети абонентскогодоступа. Принципы построения. – Научно-техническое издание, 1999.
10. Соколов Н.А. Эволюция местныхтелефонных 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 попостроению мультисервисных сетей на ВСС РФ. – Минсвязи РФ. 2001.
15. Соколов Н.А… Выбор технологиикоммутации 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 развитиямагистральных 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 массовогообслуживания. – Москва, 1979.