Описать услуги сетей нового поколения ngn. NGN: от концепции к проектам (PCWeek)

Классификация оборудования для NGN

Схема классификации оборудования для NGN представлена на рисунке

Каждый из перечисленных видов технических средств NGN должен реализовывать в своем составе как обязательную долю функциональности, без которой не возможно выполнение основных функций системы, так и ряд дополнительных функций, предоставляющих пользователям различные специальные возможности. Реализуемая с помощью технических средств NGN функциональность может включать функции различных уровней (уровня доступа, уровня транспорта и уровня услуг).
Рассмотрим более подробно назначение и функциональность основных технических средств NGN, применяемых на сетях общего пользования

Система управления соединениями (Call Session Control System)
контроллер управления шлюзами (MGC)
Гибкий коммутатор (SoftSwithc)
Proxy Server SIP (PS)
система передачи голосовой e сигнализационной нагрузки
медиа шлюз (GW)
шлюз сигнализации (SG)
транспортное оборудование связи, использующееся для передачи речевых, сигнализационных e сигналов системы мониторинга e конфигурирования a подсистеме транспорта (TNE)
сервера услуг
сервер приложений (AS)
медиа сервер (MS)
сервер сообщений (MeS)
оборудование создания приложений (ACE)
оборудование мультимедийной подсистемы NGN (IMS)
система управления e взаиморасчетов
системы мониторинга e конфигурации (MS)
системы биллинга (BS)
устройства доступа
универсальное устройство доступа, использующееся для подключения терминалов NGN (NGN-AD)
абонентские терминалы (существующее аналоговое терминальное оборудование (legacy terminal), IAD , оборудование NGN и т.д.) (TE)

Контроллер управления шлюзами (MGC)

Основной задачей MGC является управление одним или большим количеством медиа шлюзов (Trunk Media Gateway).
MGC осуществляет управление вызовами между абонентами сети. MGC имеет прямой интерфейс для взаимодействия с серверами приложений и способен управлять предоставляемыми AS услугами.
Каждый MGC должен предоставлять базовую часть функциональности при управлении сеансами связи, включающих в том числе: передачу таблиц маршрутизации, преобразование систем нумерации между различными номерными планами, осуществление управления MG посредством протоколов сигнализации (MGCP, H.248/Megaco, H.323, SIP) и т.д.
MGC является основным элементом Softswitch (Оборудования гибкой коммутации) и применяется в сетях NGN в качестве главного коммутационного устройства, управляющего различными сеансами связи. Применение в решениях Softswitch различных элементов, входящих в состав NGN, позволяет использовать Softswitch в качестве разнообразных типов оборудования, от распределенных УПАТС, до центрального элемента мультисервисных сетей связи.

Гибкий коммутатор (Softswitch)

Реализует функции по логике обработки вызова, доступу к серверам приложений, доступу к ИСС, сбору статистической информации, тарификации, сигнальному взаимо¬действию с сетью ТфОП и внутри пакетной сети, управлению установ¬лением соединения и др. Гибкий коммутатор является основным уст¬ройством, реализующим функции уровня управления коммутацией и передачей информации.
В оборудовании гибкого коммутатора должны быть реализованы следующие основные функции:
¦ функция управления базовым вызовом, обеспечивающая прием и
обработку сигнальной информации и реализацию действий по установлению соединения в пакетной сети;
¦ функция аутентификации и авторизации абонентов, подключае¬мых в пакетную сеть как непосредственно, так и с использовани¬ем оборудования доступа ТфОП;
¦ функция маршрутизации вызовов в пакетной сети;
¦ функция тарификации, сбора статистической информации;
¦ функция управления оборудованием транспортных шлюзов;
¦ функция предоставления ДВО. Реализуется в оборудовании гиб¬
кого коммутатора или совместно с сервером приложений;
¦ функция ОАМ&Р: эксплуатация, управление (администрирова¬ние), техническое обслуживание и предоставление той информа¬ции, которая не нужна непосредственно для управления вызовом
и может передаваться к системе управления элементами через
логически отдельный интерфейс;
функция менеджмента: обеспечивает взаимодействие с системой
менеджмента сети.
Дополнительно в оборудовании гибкого коммутатора могут быть ре¬ализованы следующие функции:
функция SP/STP сети ОКС7;
функция предоставления расширенного списка ДВО. Реализует¬ся самостоятельно или с использованием серверов приложений;
функция взаимодействия с серверами приложений;
функция SSP;
другие.
Основные характеристики гибкого коммутатора:
1) Производительность. Гибкий коммутатор обслу¬живает вызовы от различных источников нагрузки, каковыми являются:
вызовы от терминалов, предназначенных для работы в сетях NGN
(терминалы SIP и Н.323, а также 1Р-УПАТС);
вызовы от терминалов, не предназначенных для работы в сетях
NGN (аналоговые и ISDN терминалы) и подключаемых через обо¬рудование резидентных шлюзов доступа;
вызовы от оборудования сети доступа, не предназначенного для
работы в сетях NGN (концентраторы с интерфейсом V5) и под¬ключаемого через оборудование шлюзов доступа;
вызовы от оборудования, использующего первичный доступ
(УПАТС) и подключаемого через оборудование шлюзов доступа;
вызовы от сети ТфОП. обслуживаемые с использованием сигна¬лизации ОКС7 с включением сигнальных каналов ОКС7 либо
непосредственно в гибкий коммутатор, либо через оборудование
сигнальных шлюзов;
вызовы от других гибких коммутаторов, обслуживаемые с исполь¬зованием сигнализации SIP-T.
Производительность оборудования гибкого коммутатора различна при обслуживании вызовов от различных источников, что объясняется как различным объемом и характером поступления сигнальной инфор¬мации от разных источников, так и заложенными алгоритмами обработ¬ки сигнальной информации.
2) Надежность. Требования по надежности к оборудованию гибкого коммутатора характери¬зуются средней наработкой на отказ, средним временем восстановления, коэффициентом готовности, сроком службы.
3) Поддерживаемые протоколы. Оборудование гибкого коммутатора может поддерживать следующие виды протоколов.
При взаимодействии с существующими фрагментами сети ТфОП:
а) непосредственное взаимодействие: ОКС7 в части протоко¬лов МТР, ISUP и SCCP;
б)взаимодействие через сигнальные шлюзы: M2UA,M3UA,
М2РА для передачи сигнализации ОКС7 через пакетную сеть,
V5UA для передачи сигнальной информации V5 через пакетную сеть, IUA для передачи сигнальной информации первичного доступа ISDN через пакетную сеть;
в)MEGACO (H.248) для передачи информации, поступающей
по системам сигнализации по выделенным сигнальным кана¬лам (2ВСК).
При взаимодействии с терминальным оборудованием:
а)непосредственное взаимодействие с терминальным оборудованием пакетных сетей: SIP и Н.323;
б)взаимодействие с оборудованием шлюзов, обеспечивающим
подключение терминального оборудования ТфОП:
MEGACO (H.248) для передачи сигнализации по аналого¬вым абонентским линиям; IUА для передачи сигнальной
информации базового доступа ISDN.
При взаимодействии с другими гибкими коммутаторами: SIP-T.
При взаимодействии с оборудованием интеллектуальных плат¬форм (SCP): INAP.
При взаимодействии с серверами приложений: в настоящее вре¬мя взаимодействие с серверами приложений, как правило, бази¬руется на внутрифирменных протоколах, в основе которых лежат
технологии JAVA, XML, SIP и др.
При взаимодействии с оборудованием транспортных шлюзов:
а)для шлюзов, поддерживающих транспорт IP или IP/ATM:
H.248, MGCP, IPDC и др.;
б)для шлюзов, поддерживающих транспорт ATM: BICC.
4)Поддерживаемые интерфейсы. Оборудование гибкого коммутатора поддерживает следующие виды интерфейсов:
a) интерфейс Е1 (2048 кбит/с) для подключения сигнальных каналов ОКС7. включаемых непосредственно в гибкий коммутатор;
б) интерфейсы семейства Ethernet для подключения к IP сети. Через Ethernet-интерфейсы передается сигнальная информа¬ция в направлении пакетной сети.

Сервер приложений (AS)

AS представляет собой программный сервер, предоставляющий пользователям новые услуги.
AS предоставляет возможность получения ряда новых услуг, например электронная коммерция (e-commerce) и электронная торговля (e-market).
В сетях NGN, AS имеет важнейшее значение. AS может выполнять функции большинства элементов сети NGN в области «ОБЛАСТЬ УПРАВЛЕНИЯ СЕАНСАМИ СВЯЗИ И УСЛУГАМИ», а именно: MGC, Медиа сервер, Сервер сообщений и т.д. Использование AS позволит более гибко управлять сетевыми возможностями и создавать новые и перспективные сетевые сценарии.

Медиа сервер (MS)
MS предоставляет услуги по взаимодействию пользователя, посредством голосовых и DTMF команд, с приложениями и другими дополнительными услугами связи.
MS по своей архитектуре делится на:
Блок управления медиа ресурсами, обеспечивающий: DTMF распознавание, синтез речи, распознавание речи и т.д.
Блок управления услугами, обеспечивающий: выдачу в линию сообщений, запись сообщений, передачу факсимильных услуг, организацию конференций и т.д.)
Реализация MS возможна на различных программно-аппаратных платформах с использованием языков VoiceXML и других.
Сервер сообщений (MeS)
MeS отвечает за сохранение и передачу сообщений пользователям. Также, MeS позволяет обеспечить пользователей дополнительными услугами связи. MeS, также, как и MS может быть выполнен на различных программно-аппаратных платформах с использованием разнообразных языков программирования.
Оборудование создания приложений в области связи (ACE)
ACE предоставляет возможность разработки и создания законченных приложений и услуг, импортируемых в AS. При создании приложений необходимо обеспечить: анализ требований, создание приложений, тестирование, развитие приложений.
ACE может быть реализована на различных программно-аппаратных платформах с использованием разнообразных языков программирования.

Шлюзы (Gateways)
Шлюзы (Gateways) — устройства доступа к сети и сопряжения с су¬ществующими сетями. Оборудование шлюзов реализует функции по преобразованию сигнальной информации сетей с коммутацией пакетов в сигнальную информацию пакетных сетей, а также функции по преоб¬разованию информации транспортных канатов в пакеты IP/ячейки ATM и маршрутизации пакетов IP/ячеек ATM. Шлюзы функционируют на транспортном уровне сети.
Для реализации возможности подключения к мультисервисной сети различных видов оборудования ТфОП используются различные про¬граммные и аппаратные конфигурации шлюзового оборудования:
¦ транспортный шлюз — реализация функ¬ций преобразования речевой информации в пакеты IP/ячейки
ATM и маршрутизации пакетов IP/ячеек ATM;
¦ сигнальные шлюзы — реализация функ¬ции преобразования систем межстанционной сигнализации сети
ОКС7 (квазисвязный режим) в системы сигнализации пакетной
сети ;
¦ транкинговый шлюз — совместная реа¬лизация функций MG и SG;
¦ шлюз доступа — реализация функции
MG и SG для оборудования доступа, подключаемого через интерфейс V5;
¦ резидентный шлюз доступа —
реализация функции подключения пользователей, использующих
терминальное оборудование ТфОП/ЦСИС к мультисервисной сети.
Оборудование транспортного шлюза должно выполнять функции устройства, производящего обработку информационных потоков среды передачи.
Оборудование сигнального шлюза должно выполнять функции по¬средника при сигнализации между пакетной сетью и сетью с коммутаци¬ей каналов.
Основными характеристиками шлюзов являются следующие:
Емкость, определяемая как в направлении ТфОП, так и в направле¬нии к пакетной сети.
В направлении к ТфОП емкость определяется количеством подклю¬чаемых потоков Е1 в направлении сети ТфОП для транспортных шлю¬зов, а также количеством аналоговых абонентских линий и количеством и (S/Т)-интерфейсов для подключения абонентов базового доступа ISDN для резидентных шлюзов доступа.
В направлении к пакетной сети емкость определяется количеством и типом интерфейсов.
Протоколы. Оборудование шлюзов может поддерживать следующие протоколы.
Для транспортных шлюзов:
¦ в направлении к гибкому коммутатору: Н.248, MGCP, IPDC для управления вызовами при использовании транспортной технологии IP; BICC для управления вызовами при исполь¬зовании транспортной технологии ATM;
¦ в направлении к другим шлюзам или терминальному обору¬дованию пакетной сети: RTP/RTCP при использовании транс¬портной технологии IP; PNNI или UNI при использовании транспортной технологии ATM.
Для сигнальных шлюзов:
¦ в направлении к сети ТфОП: в зависимости от реализации
возможна поддержка уровня МТР2 или МТРЗ системы сиг¬нализации ОКС7.
¦ в направлении к гибкому коммутатору: в зависимости от ис¬пользуемых механизмов обработки ОКС7 могут поддержи¬ваться M2UA или M3UA.
Для шлюзов доступа:
¦ в направлении к гибкому коммутатору: для передачи сигнальной информации, связанной с обслуживанием вызова: V5UA
при подключении оборудования сети доступа; MEGACO
(Н.248) при подключении абонентов, использующих сигна¬лизацию по аналоговой абонентской линии; IUA при под¬ключении абонентов, использующих базовый доступа ISDN.
Для передачи сигнальной информации управления шлюза¬
ми: Н.248. MGCP, IPDC;
в направлении к другим шлюзам и терминальному оборудо¬ванию пакетной сети: RTP/RTCP;
¦ в направлении к ТфОП: сигнализацию по аналоговым або¬нентским линиям, сигнализацию базового доступа ISDN в
части протоков уровня 2 (LAP-D), сигнализацию по интерфейсу V5 в части протоколов уровня 2 (LAP-V5).
Поддерживаемые интерфейсы. Как правило, оборудование шлюзов поддерживает следующие интерфейсы:
транспортные шлюзы: в направлении к ТфОП поддерживаются интерфейсы PDH (E1) и/или SDH (STM1/4). В направлении па¬кетной сети на основе IP технологий: интерфейсы семейства Ethernet от l0 Base до Gigabit Ethernet (l000 Base), причем используемая среда передачи специфицируется отдельно. В направлении пакетной сети на основе ATM технологий: от IMA до NNI 4.0:
сигнальные шлюзы в направлении ТфОП в основном поддержи¬вают интерфейс PDH (E1), а в направлении пакетной сети —
интерфейс l0 Base Ethernet;
шлюзы доступа в направлении ТфОП поддерживают интерфейс по
аналоговым абонентским линиям и интерфейсы базового доступа
ISDN (U-, S-. S/T) для резидентных шлюзов и интерфейс PDH (E1)
для шлюзов доступа, осуществляющих подключения оборудования
интерфейса V5. В направлении пакетной сети на основе IP техно¬логий: интерфейсы 10-l00 Base Ethernet. В направлении пакетной
сети на основе ATM технологий: интерфейсы IMA или UNI.

Система мониторинга и конфигурирования (MS)

Система мониторинга и конфигурирования должна обеспечивать контроль и управление всеми техническими средствами NGN. Подобные системы должны строиться с использованием распределенной, объектно-ориентированной структуры и должны быть мультипротокольными. Интерфейсы систем управления должны быть открытыми. Основным Отличительными чертами подобных интерфейсов должны являться: стандартизированные протоколы (IIOP, CMIP, SNMP, FTP, FTAM и др..), использование формальных языков для описания стандартизированных интерфейсов (CORBA IDL, JAVA, GDMO, ASN.1 и др.), стабильность, которая позволяет вносить только те изменения, которые будут обратно совместимы.

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.

В NGN деление систем связи проводится по линии «пользователь – сеть», в результате появилось понятие транспортной сети и сети доступа . Транспортная сеть NGN – это совокупность сетевых элементов, которые обеспечивают передачу трафика. Сеть доступа – это совокупность сетевых элементов, обеспечивающих доступ абонентов к ресурсам транспортной сети с целью получения услуг.

Рис. 14. Структура сети NGN

В модели NGN нашли отображение современные тенденции развития систем связи. В дополнение к рассмотренным в предыдущем разделе уровням транспортной сети и сетей доступа в современной модели NGN добавлены еще два уровня: уровень управления или уровень коммутации и уровень услуг.

Таким образом, сеть NGN может представлена четырьмя уровнями:

· Уровень доступа А (Access) обеспечивает доступ пользователям к ресурсам сети;

· Уровень транспорта Т (Transport) представляет собой основной ресурс сети, обеспечивающий передачу информации от пользователя к пользователю;

· Уровень управления С (Control) представляет собой новую концепцию коммутации, основанную на применении технологии компьютерной телефонии и Softswitch;

· Уровень услуг S (Service) определяет состав информационного наполнения сети. Здесь находится полезная нагрузка сети в виде услуг по доступу пользователей к информации.

Рис. 15. Архитектура современной сети NGN

Разделение систем NGN на четыре уровня оправдано с методической точки зрения, посколько на разных уровнях модели NGN решаются независимые друг от друга задачи.

Уровень управления или уровень коммутации, появился в связи с развитием концепции выделенных систем сигнальзации. Эта концепция восходит к системе ОКС №7, в которой впервые в истории развитии систем связи предусматривалось разделение речевого и сигнального трафиков.

Дальнейшее развитие этой концепции пошло в направлении компьютерной телефонии. Необходимо отметить, что понятие компьютерной телефонии принципиально отличается от телефонии VoIP. Компьютерная телефония связана с преобразованием сигнальных сообщений, тогда как телефония VoIP предусматривает использование компьютера или VoIP-терминала в качестве телефона.

Развитие компьютерной телефонии привело к концепции Softswitch, а затем к концепции объединения на уровне управления мобильных и проводных сетей (концепции IMS).

Революция NGN сводится не только к технологиям Softswitch (программный коммутатор) и IMS (IP Multimedia Subsystem), поэтому в NGN вынесли проблемы коммутации на отдельный уровень. Одним из важнейших требований к транспортным сетям NGN является возможность передачи разнородного трафика.

Появления уровня услуг было обусловлено глубоким проникновением в сферу телекоммуникаций современных маркетинговых идей. NGN сместила вектор развития систем связи на путь наращивания спектра услуг.

Softswitch

Softswitch (программный коммутатор)- гибкий программный коммутатор, один из основных элементов уровня управления сети связи следующего поколения NGN

Рис. 15. Softswitch в составе Сети Связи Общего Пользования

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.

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.

Но в конце XX века из-за различных причин (дороговизна ISDN-оборудования, бурное развитие IP-сетей , появление новых приложений и услуг) идея формирования глобальной сети ISDN потерпела неудачу. На смену концепции сетей ISDN, пришла концепция Сетей Следующего Поколения, NGN. В отличие от сети ISDN, сеть NGN опирается на сеть передачи данных на базе -протокола.

Согласно простейшему определению, сеть NGN - это открытая, стандартная пакетная инфраструктура, которая способна эффективно поддерживать всю гамму существующих приложений и услуг, обеспечивая необходимую масштабируемость и гибкость, позволяя реагировать на новые требования по функциональности и пропускной способности.

Принципы NGN

Основное отличие сетей следующего поколения от традиционных сетей в том, что вся информация, циркулирующая в сети, разбита на две составляющие. Это сигнальная информация, обеспечивающая коммутацию абонентов и предоставление услуг, и непосредственно пользовательские данные, содержащие полезную нагрузку, предназначенную абоненту (голос, видео, данные). Пути прохождения сигнальных сообщений и пользовательской нагрузки могут не совпадать.

Сети NGN базируются на интернет технологиях включающих в себя протокол и технологию MPLS . На сегодняшний день разработано несколько подходов к построению сетей IP-телефонии, предложенных организациями ITU-T и IETF : H.323 , SIP и MGCP

H.323

Первый в истории подход к построению сети IP-телефонии на стандартизованной основе предложен Международным союзом электросвязи в рекомендации Н.323 . Сети, построенные на базе протоколов H.323 , ориентированы на интеграцию с телефонными сетями и могут рассматриваться как наложенные на сети передачи данных сети ISDN . Например, процедура установления соединения в данных сетях базируется на Рекомендации ITU-T Q.931 .

SIP

Изначально предпочтение отдавалось протоколу H.323 , но после выявления ряда проблем с NAT traversal и «local loop», более широкое применение стал получать протокол SIP . На данный момент протокол SIP широко применяется для предоставления VoIP услуг.

Одной из важнейших особенностей протокола SIP является именно его независимость от транспортных технологий.

MGCP

Третий метод построения сетей NGN связан с принципом декомпозиции шлюзов. При использовании протокола MGCP , каждый шлюз разбивается на три функциональных блока:

Media Gateway - отвечает за передачу пользовательских данных
Signalling Gateway - отвечает за передачу сигнальной информации
Call Agent - устройство управления, где заключен весь интеллект декомпозированного шлюза.

При построении сети NGN, может использоваться как отдельный подход, так и их сочетание.

SoftSwitch

На сегодняшний день, основным устройством для голосовых услуг в сетях NGN является Softswitch - так называется программный коммутатор, который управляет VoIP сессиями. Также немаловажной функцией программного коммутатора является связь сетей следующего поколения NGN с существующими традиционными сетями ТфОП , посредством сигнального(SG) и медиа-шлюзов(MG) , которые могут быть выполнены в одном устройстве. В терминах сети на базе протокола H323, Softswitch выполняет функции gatekeeper, в терминах сети на базе MGCP, он выполняет функции Call Agent.

В архитектуре IMS программный коммутатор имеет название MGCF и выполняет функцию взаимодействия сетей пакетной коммутации с сетями канальной коммутации .

Переход к NGN

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 (ETTH , PLC и т. д.) сети. Согласно концепции «неразрушающего» перехода к NGN , подобные решения должны позволять точечно переводить отдельные сегменты на новые технологии без кардинальной смены всей структуры сети. В частности, решения для «неразрушающего» перехода к NGN должны отвечать следующим требованиям:

интеграция в существующую сеть оператора, поддержка не только новой транспортной технологии, но и привычной модели управления;
полностью модульная архитектура с возможностями географического распределения и резервирования;
возможность гибкого увеличения производительности путем приобретения лицензий и добавления в систему серверов;
возможность внедрения новых видов услуг в минимальные сроки;
соответствие требованиям законодательства об архитектуре сети.

Но в целом, концепция перехода от сетей с коммутацией каналов к сетям с коммутацией пакетов на базе программного коммутатора , а в дальнейшем к сети на базе архитектуры IMS , - ясна.

Производители оборудования

В числе производителей оборудования для сетей связи следующего поколения (NGN) такие крупные мировые вендоры как: Alcatel-Lucent , Avaya , Cisco Systems , Huawei , Siemens и др.

Одним из крупнейших российских производителей NGN-решений является компания МФИ Софт .

Ссылки

Дмитрий Чижиков Мультисервисные сети следующего поколения: потребности рынка, принципы, мониторинг . www.iksmedia.ru (13 марта 2008). Архивировано из первоисточника 6 августа 2012. Проверено 5 июля 2012. (рус.)
Краткий обзор архитектуры IMS (англ.)
IMS форум (англ.)
Полный список спецификаций 3GPP IMS (англ.)

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Анно, Жан-Жак
Сравнение BitTorrent-программ

Смотреть что такое "NGN" в других словарях:

NGN - puede referirse a: Las siglas de Next Generation Networking (Red de la próxima generación). El código ISO 4217 para la divisa de Nigeria, el naira. El código IATA para el aeropuerto civil de Narganá, en Panamá. Esta … Wikipedia Español

NGN - Cette page d’homonymie répertorie les différents sujets et articles partageant un même nom. Sigles d’une seule lettre Sigles de deux lettres > Sigles de trois lettres Sigles de quatre lettres … Wikipédia en Français

NGN - This disambiguation page lists articles associated with the same title. If an internal link led you here, you may wish to change the link to point directly to the intended article. NGN can mean multiple things: Next Generation Networking, b … Wikipedia

NGN - Die Abkürzung NGN steht für: Naira, Währung Nigerias, als Währungscode nach ISO 4217 Netz gegen Nazis, ein Internetportal der Amadeu Antonio Stiftung Next Generation Network, Begriff aus der Telekommunikation Nouvelle Guinée Néerlandaise,… … Deutsch Wikipedia

NGN - In currencies, this is the abbreviation for the Nigerian Naira. The currency market, also known as the Foreign Exchange market, is the largest financial market in the world, with a daily average volume of over US $1 trillion … Investment dictionary

NGN - Next Generation Network (Computing » Telecom) **** Nigerian Naira (Regional » Currencies) * National Golf Network (Community » Sports) * Non Geographical Numbers (Governmental » US Government) * Nargana, Panama (Regional » Airport Codes) *… … Abbreviations dictionary