В.Я. Тесля, А.Л. Бабосюк , В.В. Сикорский , А.Е . Рудниченко
Современный рынок связи находится на таком этапе, когда операторы, имеют благоприятную возможность обойти все трудности конвергенции, присущие сетям прошлых лет, и перейти напрямую к сетям следующего поколения на базе технологии которая получила рабочее название "NGN" - New Generation Network[1]. Для того, чтобы совершить этот прорыв и присоединиться к числу высокотехнологичных операторов необходимы новые решения в области создания и предоставления высокопроизводительных услуг. NGN - технология построения сети предназначена для предоставления услуг передачи данных и голосовых сервисов Она снимает целый ряд ограничений и барьеров, существующих сейчас и в этом заключается ее экономическая продуктивность..
К новым возможностям относятся:
· переход от принципа соединения "точка - точка" к принципу "каждый с каждым",
· используется универсальный характер обслуживания разных приложений (мы это видим на примере Интернет, VPN),
· абстрагирование пользователей от технологий реализации услуг связи, ( принцип черного ящика) и беспрецедентная гибкость получении необходимого набора, объема и качества услуг,
· полная прозрачность взаимоотношений между их продавцом и покупателем.
В основу технологии положена концепция перестройки общества на принципах полносвязности, когда все информационные ресурсы становятся общедоступными в любой среде, они могут быть доставлены, независимо от того, где находится человек. Зародыш концепции полносвязности появился в Интернет , что дало толчек огромной популярности Интернет. Пользователь входя в Интернет получает доступ ко всему миру.
NGN с точки зрения потребителя представляется облаком либо "черным ящиком", потому что потребителю не интересно знать стеки, протоколы и т. д. Она позво-ляет предоставлять такие услуги, как широкополосный доступ к Internet (100 Мбит/с), пакетную телефонию, VPN, "видео по запросу" и выделенные широкополосные каналы.
Таким образом, NGN - сеть связи следующего поколения (Next step generation) - гетерогенная мультисервисная сеть, обеспечивающая передачу всех видов медиатрафика и распределенное предоставление неограниченного спектра телекоммуникационных услуг, с возможностью их добавления, редактирования, распределенной тарификации. Сеть поддерживает передачу трафика с различными требованиями к качеству обслуживания и обеспечивает поддержку указанных требований. [2]
Пакетные технологии обработки позволяют предложить пользователю в такой сети прозрачные автоматизированные принципы расчетов за присоединение, расчета за входящий , исходящий трафик, вводить платежи за инициализацию, транзит и терминацию трафика , рассчитывать сигнальный трафик, выделяя составляющую трафика, пропущенного от стороннего оператора .
В новой сети применяется передовая технология маршрутизации Riverstone. В отличие от традиционных сетей в структуре NGN образован дополнительный слой - управления коммутацией транспортной сети. Он организуется с помощью программных коммутаторов - Softswitch , которые должны поддерживать трансляцию основных протоколов VoIP в протоколы традиционных сетей. Поэтому для сопряжения пакетных и традиционных телефонных сетей, Softswitch [3] должен отвечать следующим требованиям:
· работать с протоколами сигнализаций различной архитектуры и взаимодействовать с медиашлюзами, обеспечивающими передачу голосовой, сигнальной информации, данных , IP-телефонии и других видов трафика.
· должен поддерживать все разнообразие сигнализаций - ОКС-7, DSS1, ВКС и др,поскольку с точки зрения телефонной сети он является транзитным коммутатором и пунктом сигнализации ОКС-7. поддерживать все протоколы IP-телефонии (H.323, MGCP, H.248, SIP) и осуществлять их конвертацию из одного протокола в другой так-как для пакетных сетей он является устройством управления медиашлюзами и контроллером сигнализаций .
Таким образом,. оборудование программной коммутации в NGN играет роль универсального программно-аппаратного комплекса, конвертера сигнализации , который преобразует протоколы сигнализации как в сети с коммутацией каналов: ОКС-7, DSS1, V5, CAS, так и в сети пакетной коммутации - протоколы IP-телефонии: H 323, SIP, MGCP, MEGACO/ H.248.
Программный коммутатор - это программно-аппаратный комплекс, "мозг" новой сети, предназначенный для управления обработкой телефонных вызовов, происходящих в различных сетях, в том числе, в сетях с коммутацией пакетов, он аккумулирует весь интеллект сети, а остальные элементы, расположенные на переферии, лишены интеллекта и полностью подконтрольны программному коммутатору, что в целом способствует лучшей управляемости и масштабируемости сети.
Поэтому применение программных коммутаторов с точки зрения построения сети является технологической инвестицией в будушее, так как ОКС-7 поддерживает сегодня работу в ТфОП, и только островки новых пакетных сетей сигнализируются с применением IP-протокола.
Топология сети. Если представить архитектуру NGN в виде набора плоскостей, то внизу окажется плоскость абонентского доступа, базирующаяся 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 находятся плоскости интеллектуальных услуг и эксплуатационного управления.
Такая структура более реалистична и 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, иначе все наложенные услуги "рухнут". Транспортная сеть должна быть высокопроизводительной и строится на основе оптико-волоконных линий связи, что позволяет обеспечить большую скорость обмена (до 100 Мбит в сек.) и избежать заторов и коллизий при маршрутизации потоков. Существует и другое видение топологии сети:
Так Аlcatel [4,5,6] определяет следующие слои архитектуры NGN: доступа, шлюзов (поддерживают стыковку с сетями подвижной связи, ТфОП и другими), транспорта, управления, приложений, эксплуатационного управления.
Базовые принципы построения мультисервисных сетей по технологии NGN.
Необходимо отметить, что нет четко сформулированных требований к сети NGN.Пока сформулированы некоторые базовые принципы, на которые необходимо ориентироваться при мультисервисных сетей следующего поколения.
Попытку сформулировать требования и изложить концептуальные подходы построения таких сетей предприняло Министерство связи и информатизации Российской федерации в 2001 году, сформулировав "Концептуальные положения по построению мультисервисных сетей на ВВС России" ,а в августе 2003 года им совместно с ОАО "Связьинвест"в г. Санкт-Петербурге им проведена Международная конференция "Развитие услуг связи на основе телекоммуникационных технологий нового поколения" (NGN-2003)[7,8].
Для отработки многих технических решений и стратегии применения существующего оборудования мировых производителей ЦНИИС РФ в мае 2003 года создан - Технопарк [9]. на который возложены работы проведения испытаний оборудования Softswitch тринадцати производителей , классифицировать его основные функциональные возможности и проверить на практике вопросы совместимости, производительности, безопасности, СОРМ и ряд других показателей.
Первые результаты этих испытаний будут представлены в ОАО "Связьинвест" во втором квартале 2004 г. Московская фирма "Комстар" уже приступила к строительс-тву NGN cети в г. Москве и инвестировала в ее строительство свыше 5.5 млн долларов [10,11,12].
Проект сети нового поколения, использующая оборудование фирмы "Сisco" разрабатывается и в Украине по заказу ОАО "Телекоминвест"[13].
Как на магистральном ,так и на региональных уровнях она основывается на базе опорной транспортной сети "АТМ", "Frame Relay" и ранее построенных пяти магистральных транспортных узлах .
Отрабатываются и проекты региональных сегментов построения сети для Харьковской , Днепропетровской и Донецкой областей.
Поэтому, "Укртелеком" и украинские операторы, понимая неизбежность конвергенции сетей, их экономическую и практическую перспективность ориентируются на разрабатываемую архитектуру и принципы функционирования будущей сети.
· Как отмечалось выше, ядром сети нового поколения является программный коммутатор - мозг сети, который аккумулирует весь интеллект сети, а остальные элементы, расположенные на уровнях доступа, шлюзов, транспорта, лишены интеллекта и полностью подконтрольны программному коммутатору, что в целом способствует лучшей управляемости и масштабируемости сети.
· В случае преобладания на сети аналогового оборудования, морально и физически устаревшего, возможно модернизировать сеть, используя программный коммутатор в качестве распределенного телефонного концентратора, что позволит добиться снижения расходов на строительство и эксплуатацию сети за счет того, что вместо двух раздельных сетей (с коммутацией каналов и пакетов) будет строиться одна сеть, функции узловых (транзитных) АТС будет выполнять программный коммутатор, появится возможность более экономичной организации новых услуг.
· Узел доступа. Оборудование программной коммутации для обеспечения доступа ( шлюзы) применяются в нескольких случаях:
- Наиболее выгодно применять их в сочетании с технологиями широкополосного доступа АDSL, которые позволяют передавать большие объемы информации по медным линиям, эффективно использовать медную абонентскую инфраструктуру. Вместе технологии NGN и DSL позволяют довести до потребителя по одной медной паре не один телефонный канал, а высокоскоростной канал передачи данных плюс до нескольких десятков телефонных каналов одновременно. Это главное преимущество, которое мы можем сегодня получить на уровне доступа.
При модернизации сети [14] необходимо планировать модернизацию устаревшего парка оборудования, обеспечив его возможностью предоставлять базовый набор услуг, и начать внедрять оборудование программной коммутации на транзитном уровне. Группы абонентов, которые сразу попадут на коммутатор NGN, получат базовый набор плюс дополнительные услуги: широкополосный доступ, видео по запросу, мультимедийные услуги и т. д. В данном случае возможно использовать программный коммутатор в качестве распределенного телефонного концентратора, что позволит добиться снижения расходов на строительство и эксплуатацию сети за счет того, что вместо двух раздельных сетей (с коммутацией каналов и пакетов) будет строиться одна сеть, а функции узловых (транзитных) АТС будет выполнять программный коммутатор, появится возможность более экономичной организации новых услуг
Целесообразно не просто увеличивать номерную емкость, а ставить со стороны абонентского доступа несколько абонентских концентраторов, имеющих возможность включаться по ИКМ-трактам в сеть с коммутацией каналов и по IP-протоколам в сеть с коммутацией пакетов. Подобный подход позволит защитить на долгое время инвестиции и, в то же время аккуратно, эволюционно развивать свои сети: решить насущные проблемы по увеличению номерной емкости, постепенно заменить АТС декадно-шагового типа, сосредотачивая инвестиции преимущественно в сети абонентского доступа. Интерфейс V.5.2, по которому оборудование доступа стыкуется с ТфОП, работающей по принципу коммутации каналов, позволит тому же самому оборудованию в будущем работать в стыке с маршрутизаторами пакетных сетей.
Во-вторых, необходимо заглядывать, по крайней мере, на пять лет вперед и приобретать оборудование мультисервисного абонентского доступа, которое сможет работать в будущих сетях с коммутацией пакетов.
Постепенно новая пакетная транспортная среда будет расширяться и замещать аналоговые сегменты, так что в результате мы перейдем к NGN на всей сети - от среды передачи до среды услуг, с таким интерфейсом, который позволит ему получать клиенту доступ к любым приложениям.: Проведенные нами предварительные расчеты показывают, что затраты на реконструкцию сетей на основе NGN сопоставимы с уровнем затрат, которые бы повлекло последовательное выполнение всех этапов модернизации сети по классической схеме: модернизация SDH-сети, цифровизация сети (строительство новых и модернизация имеющихся узлов коммутации), а потом еще и построение наложенной сети передачи данных, которая бы понадобилась в этом случае для предоставления новых услуг и доступа к сети Интернет.
Перспективы применения NGN технологии для построения мультисервисной сети в г. Донецке
Донецкая дирекция имеет практический опыт построения высокоскорост-ных сетей передачи данных на базе оптики. В частности в 2001-2003 годах построена высокоскоростная сеть высших учебных заведений СПД-ВУЗ на базе АТМ технологии за счет привлеченных средств. Скорость обмена данными между узлами учебных заведений составляет 100 Мбит/сек . Через шлюзы сеть подключена к узлу Интернет Донецкой дирекции ОАО "Укртелеком" и Европейскую сеть научных учреждений "GEANT".
В 2003 году в Донецке завершено строительство оптико-волоконного кольца протяженностью 89 км , имеющего выход на КРОСС всех АТС. Схема построения ВОЛЗ показана на рис.2.
Поэтому имеется реальная возможность применения принципов "технологий нового поколения" на построенной ВОЛЗ с применением оборудования электронной коммутации "Softswitch" с распределенной архитектурой управления выносами. Для этого организуются виртуальные (логические) каналы между управляющим комплексом и его выносами (шлюзами). Он имеет горячее резервирование и расположен на "кольце" в здании одной из АТС (63), что обеспечивает кластерную структуру резервирования основных функций управления сетью. Таким образом ,для построения надежной и гибкой сети города в управлении цифровыми потоками необходимо 2 софтсвича и 7 комплектов оборудования выносов(шлюзов).
На первом этапе к шлюзам подключаются действующие цифровые станции и узлы доступа АDSL. По мере замены аналоговых станций на цифровые, сеть будет умощнятся и, на нее будет постепенно "перегружатся" голосовой трафик
Созданная таким образом сетевая инфраструктура позволит паралельно решить вопросы организации доступа к высокоскоростной сети и осуществить формирование и продажу цифровых ( межрайонных) каналов, потребность в которых постоянно растет, увеличить численность точек доступа к "Интернет" как по выделенной линии , так и беспарольному доступу.
На следующем этапе , возможно подключение к выносам сети и телефонных станций координатного типа , используя для этого имеющееся в наличии ИКМ оборудование , либо другие типы АЦП ныне работающие на МСС города. Таким образом, может быть осуществлена поэтапная, "плавная" модернизация сети и произведено переключение всех действующих станций в единный узел коммутации на базе оборудования "Softswitch".
Выводы:
1. В основе выбора технологии и концепции перспективного развития , модернизации либо развития сети предприятия связи - должны присутствовать экономические мотивы. В мультисервисных сетях эти мотивы выражаются в предоставлении новых услуг и снижении затрат на их формирование ,благодаря уникальной возможности построения технологической инфраструктуры [15] с распределенной коммутацией и гибкой унифицированной структурой управления.
2. Концепция мультисервисной сети довольно сложна и нет никаких ограничений на ее использование. Поэтому, проектирование подобных систем представляет собой высокое "технологическое искусство" системного интегратора.
3. Технология NGN может быть реализована только с помощью механизмов пакетной передачи и технологий программной коммутации, которые являются основными элементами мультисервисной сети.
4. Использование оборудования "Softswitch" предоставляет реальные возможности автоматизации процесса импорта данных о представленных услугах в существующие на предприятиях автоматизированные системы комплексных расчетов (АСКР).
Самое главное в NGN - учет состояния баланса между ее стоимостью , надежностью и качеством предоставляемых услуг.