/
Автор: Семенов Ю.В.
Теги: электрические сети информационные технологии телекоммуникации линии связи
Год: 2005
Текст
Содержание
Введение 5
ЧАСТЬ I. АРХИТЕКТУРА, ТЕХНОЛОГИИ И СЕТЕВЫЕ АСПЕКТЫ ^ 7
Глава 1. Общая архитектура сети NGN 9
1.1. Общая архитектура 10
1.2 Трехуровневая модель NGN ... 11
1.2.1. Транспортный уровень 12
1.2.2. Уровень управления коммутацией и обслуживанием вызова 13
1.2.3. Уровень услуг и управления услугами 15
Глава 2. функциональная структура 17
2.1. Классификация оборудования 17
2.2. Построение транспортных пакетных сетей 27
2.2.1. Использование технологии ATM для построения транспортного уровня 28
2.2.2. Использование технологии IP для построения транспортного уровня 35
2.2.3. Сравнение ATM и IP 38
2.2.4. Технологии передачи трафика IP по сетям ATM 40
2.3. Протоколы сетей NGN 45
2.3.1. Базовые протоколы стека TCP/IP 45
2.3 2. Сигнальные протоколы 47
2.3.3. Транспортные протоколы RTP/RTCP 56
2.3.4. Протоколы информационных служб и управления 57
2.3.5. Протоколы маршрутизации и управления 59
2.4. Применение серверов приложений в сетях NGN 63
Глава 3. Качество обслуживания 72
3.1. Оценка качества обслуживания 72
3.1.1. Классы качества обслуживания 72
3.1.2. Показатели оценки качества услуги 74
3.1.3. Итоговые нормы по качеству предоставления услуги телефонии
в пакетных сетях 78
3.2. Механизмы обеспечения качества обслуживания в пакетных !етях 79
3.2.1. Классификация сетевых механизмов QoS 79
3.2.2. Механизмы обеспечения QoS в IP-сетях 81
3.2.3. Обеспечение качества обслуживания в сетях ATM 90
3.3. Кодеки 98
3.3.1. Характеристики кодеков 99
3.3.2. Описание кодеков 99
Глава 4. Применение решений NGN для развития сетей связи 106
4.1. Условия применения решений NGN 106
4.1.1 Применение технологий NGN для организации подключения
оконечных пользователей ТфОП 107
4.1.2. Применение технологий NGN для создания транзитного уровня ТфОП 110
4 1.3. Построение узла телематических служб 112
4.1.4. Организация доступа к услугам Интеллектуальных сетей 115
4.1.5. Создание виртуальных частных сетей 118
4.2. Стратегии внедрения технологий NGN при развитии сети ТфОП 120
4.2.1. Построение сети NGN без изменения существующей структуры ТфОП 121
4 2.2 Построение мультисервисной сети с поглощением
сетевой структуры существующей ТфОП 124
4.2.3. Комбинированный вариант 125
4.2.4. Применение технологий NGN при развитии сельских сетей связи 126
3
Глава 5. Услуги в сетях NGN
136
Глава 6. Примеры использования 142
6.1. Применение технологий NGN для развития сети ТфОП ]42
6.1.1. Решение задачи в ISDN технологии ,43
6.1.2. Решение задачи в рамках технологии NGN ^
6.2. Применение технологий NGN для организации доступа к ресурсам ИСС ]50
6.2.1. Решение задачи в технологии «классической» интеллектуальной сети 150
6.2.2. Решение задачи в рамках технологии NGN I5Q
ЧАСТЬ II. ПРОЕКТИРОВАНИЕ 153
Глава 7. Методология проектирования сетей связи 155
7.1 Общие по"жения 155
7.2. Содержание рабочего проекта 156
Глава 8. Методика проектирования сетей NGN 169
8.1. Проектирование распределенного абонентского концентратора 169
8.1.1. Расчет оборудования шлюзов 172
8.1.2. Расчет оборудования гибкого коммутатора 176
8.1.3. Расчет оборудования транспортной пакетной сеги 180
8.1.4. Организация взаимодействия с существующими фрагментами ТфОП 182
8.1.5. Размещение оборудования и схема организации связи 182
8.2. Проектирование распределенного транзитного коммутатора 183
8.2.1. Исходные данные 183
8.2.2. Расчет оборудования шлюзов 184
8.2.3. Расчет оборудования гибкого коммутатора 187
8.2.4. Расчет оборудования транспортной пакетной сети 189
8.3. Проектирование распределенного SSP 190
8.3.1. Исходные данные 190
8.3.2. Расчет оборудования шлюзов 192
8.3.3. Расчет оборудования гибкого коммутатора 195
8.3.4. Расчет оборудования пакетной транспортной сети ?.^ 196
Глава 9. Пример проектирования сетевой конфигурации на основе NGN-решений 199
9.1. Условия задачи 199
9.2. Исходные данные 199
9.3. Расчет оборудования 204
9.3.1. Распределение нагрузок 204
9.3.2. Расчет транспортного ресурса взаимодействия коммутаторов пакетной сети 207
9.3.3. Расчет производительнее™ гибкого коммутатора 211
9.3.4. Расчет производительности коммутаторов пакетной сети 211
9.3.5. Определение емкостных параметров подключения 212
9.3.6. Результаты расчета 213
9.4. Проектирование сигнальной сети 213
Глава 10. Проектирование сельских сетей связи
на основе мультисервисных узлов доступа 218
Заключение 224
Определения 226
Сокращения... 229
Литература .... 236
4
Введение
Уже более 20 лет прошло с тех пор, как на сетях связи России
массово появились цифровые системы коммутации. Технологический ше-
тевр для своего времени в начале XXI века все больше начинает
напоминать увешанную игрушками рождественскую елку. Постоянно
появляющиеся в течение последнего времени новые требования
заставляют разработчиков цифровых АТС оснащать их все новыми и
новыми модулями. И если модуль ОКС7 в свое время органично вошел в
архитектуру цифровых АТС, то модули IPOP (Internet Point of
Presence). СОРМ (система оперативно-розыскных мероприятий) и т.п.
являются для этой архитектуры уже обременительным грузом.
Действительно, технологический ресурс цифровых АТС практически
исчерпан. Мало того, в условиях поступления на сети связи нового по
своему характеру трафика системы коммутации, разработанные для
условий телефонной сети связи обшего пользования (ТфОП), вряд ли
могут функционировать эффективно.
Теория конвергенции, разработанная в конце XX века,
предусматривает дальнейшее развитие сетей на основе консолидированного
ресурса ТфОП, сотовых сетей связи и Интернет. При этом поступающий на
конвергентную сеть трафик действительно является многомерным? и
для его обслуживания требуются не только усовершенствованные
принципы построения сети, но и новые технологические средства, прежде
всего для интеллекта сети — систем коммутации.
Реальный импульс в деле построения новых сетей связи нашей
страны дало изобретение российскими учеными во главе с доктором
технических наук А.Е. Кучерявым и кандидатом технических наук Л.З. Гиль-
ченко в начале XXI века системы коммутации 5-го поколения САПФИР
(Система Автоматической коммутации Пакетов для Фиксирован-ных.
Интернет и Радиосетей). За рубежом такие системы получили название
SIP-enabled PSTN switches (SIP — системы коммутации для сетей связи
общего пользования). Протокол SIP (Session Initiation Protocol —
протокол инициализации сеансов) в настоящее время является признанным
мультимедийным протоколом, обеспечивающим передачу речи, данных.
"=;
Введение
изображений и т. д. в новых сетях связи общего пользования, заменяя
существующий ОКС7.
Наличие технологических и алгоритмических новшеств в виде
систем коммутации 5-го поколения и протокола SIP соответственно вкупе
с дальнейшим развитием сети Интернет и новых услуг
телекоммуникаций реально поставило вопрос о возможности модернизации сетей
связи общего пользования на основе концепции NGN (Next Generation
Network) — сетей связи следующего поколения, чему и посвящена па-
стоящая книга.
В первой части рассматриваются классические решения по
построению NGN и их применение для развития сетей связи страны. Особое
внимание уделяется архитектурным вопросам использования технологии
NGN для модернизации сетей связи общего пользования, вопросам,
ранее мало освещенным в отечественной литературе.
Вторая часть посвящена непосредственно вопросам
проектирования новых технологий. Имея честь возглавлять в последние годы
проектную организацию ООО «Связь — Электро Проект», могу не
понаслышке заверить читателей в том, что проектирование сетей NGN — уже
задача сегодняшнего дня. Нами выполнен ряд проектов таких сетей для
операторов как фиксированной, так и мобильной связи.
При написании книги полезные консультации мне оказали
профессор, д. т. н. А. Е. Кучерявый и к. т. н. А. Л. Цуприков, а также ведущие
специалисты моего проектного предприятия Е. В. Комарова. В. А.
Просвирина. Е. А. Юрина и другие, которым я искренне благодарен.
Особую благодарность выражаю Генеральному директору ЗАО
«Связь-электро» Ханину Геннадию Григорьевичу за поддержку в
работе над этой книгой.
С.Петербург, 2005.
6
ЧАСТЬ I
АРХИТЕКТУРА,
ТЕХНОЛОГИИ
И СЕТЕВЫЕ АСПЕКТЫ
Глава 1
Общая архитектура
сети NGN
Одним из основных отличий концепции NGN от реализуемых до
этого сетевых инфраструктур является переход к принципиально другой
функциональной модели. В классической ТфОП основными
функциональными элементами являлись узлы доступа и узлы коммутации
различного уровня. При этом оборудование узла коммутации решало
одновременно несколько задач: коммутацию потоков пользовательской у
информации, обработка вызова и предоставление услуг. Реализация
интерфейсов между этими функциями была внутренним делом
производителя системы коммутации и не подлежала регламентации. Развитие
классической ТфОП, связанное, прежде всего, с появлением технологии
ISDN, позволило несколько разделить функции обработки сигнализации
и коммутации потоков пользовательской информации. Как результат,
появились новые функциональные элементы, такие как выделенные
пункты транзита сигнализации (STP), а топология сигнальной сети
стала отличаться от топологии сети коммутации. С другой стороны,
сигнальная сеть решала вопросы транзита сигнальны*сообщений, но
задача обработки информации уровня ISUP. а, следовательно, и управления
коммутацией, в любом случае решалась в точке совпадения топологий,
т. е. в системах коммутации.
Концепция \'GN, в первую очередь, характеризуется четким
разделением трех уровней соединения в соответствии с их
функциональными задачами: для коммутации и передачи речевой информации
используется транспортный функциональный уровень, для передачи
информации сигнализации — уровень сигнализации, а предоставление
услуг, отличных от базовых, осуществляется со стороны уровня услуг.
При этом между уровнями определены интерфейсы, которые
являются объектом стандартизации. Получив подобную независи.мость друг от
яруга, уровни в дальнейшем могут развиваться самостоятельно. Более
того, с точки зрения административного деления сети может
ставиться вопрос о том, чтобы услуги различных уровней предоставлялись
различными операторами.
9
Часть 1, Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Второй особенностью инфраструктуры NGN является
использование универсальных телно.юшй транспортной сет", базирующихся на
технологиях пакетной коммутации. В классических сетях
предоставление устутТфОП базировалось на технологии коммутации каналов, а
предоставление услуг доступа к сетям передачи данных и передачи
данных предполагало либо формирование новой транспортной структуры.
1ибо неэффективное использование существующего транспорта сети с
коммутацией каналов. Тогда как в сетях NGN пикетные технологии,
определенные для передачи данных, исиолыуются для предоставления
Rcex видов услуг.
1.1. Общая архитектура
Обтая архитектура сети NGN представлена на рис. I.I.
Рис. 1.1. Общая архитектура сети на основе решений NCN
10
Глава 1. Общая архшекгура
Основными элементами сети NGN являются:
♦ шбкие коммутаторы (SottSuiteh):
♦ ЛТС с функциями контроллера шлю юн сигнализации (MGC);
♦ шлюзы (Gateways):
♦ транспортная пакетная сеть:
♦ сервера приложении:
♦ терминальное оборудование.
К 1ассификаиия и функциональные характеристики элементов сети
NGN представлены в и. 2.
1.2. Трехуровневая модель NGN
По своей архитектуре сеть NGN является трехуровневой и состоит
из следующих уровней:
♦ транспортного уровня:
♦ уровня управления коммутацией и передачей информации;
♦ уровня услуг и управления услугами.
Задачей транспортного уровня являются коммутация и
«прозрачная» передача информации пользователя.
Задачей уровня управления коммутацией и передачей являются
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:
♦ предоставление инфокоммуниканионных услуг:
♦ управление услугами:
♦ создание и внедрение новых услуг:
♦ взаимодействие различных услуг.
Трехуровневая модель сети NGN представлена на рис. 1.2.
Особенностью технологии NGN являются открытые интерфейсы
между транспортным уровнем и уровнем управления коммутацией.
Применительно к классической АТС эго все равно, что разделить
оборудование станции на функциональные блоки, когда один блок
реализует функции по обработке сигнализации, маршрутизации вызовов, сбору
статистической информации и т. д.. а второй блок (или группа блоков)
11
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Сервер
приложений
Уровень услуг и управления услугами
Физическое соединение
Логическое соединение
Рис. 1.2. Трехуровневая модель NGN
обеспечивает собственно коммутацию несущих каналов. При этом
взаимодействие между блоками реализуется при помощи
стандартизованных протоколов.
1.2.1. Транспортный уровень
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.
Подробно вопрос использования существующих транспортных сетей
рассмотрен в п. 2.5.
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.
12
Глава 1. Общая архитектура
ОКС№7/Е1
-I -я ISDN ТЕ
. а/Ь. LU= POTS/ISDN
■Ч ТЕ
POTS ТЕ
§/bJ—POTSTE
U(S/T)
К другим |phardphone |p soft phone
пакетным
Рис. 1.3. Структура транспортного уровня фрагмента NGN
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).
Типовая структура транспортной сети представлена на рис. 1.3.
Описание и функциональные требования к элементам
транспортного уровня даны в гл. 2.1. Классификация и определения интерфейсов
между элементами транспортного уровня, а также принципы
построения пакетных транспортных сетей приведены в гл. 2.5.
1.2.2. Уровень управления коммутацией
и обслуживанием вызова
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,
13
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
которые сами выполняют коммутацию на уровне элемента
транспортной сети.
В случае использования на сети нескольких гибких коммутаторов
они взаимодействуют по межузловым протоколам (как правило,
семейство SIP-T) и обеспечивают совместное управление установлением
соединения.
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 H.323J. 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).
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.
Структура уровня управления коммутацией мультисервисной сети
представлена на рис. 1.4.
Терминальное оборудование пакетной сети взаимодействует с
оборудованием гибкого коммутатора с использованием протоколов SIP и
14
Глава 1. Общая архитектура
Домен 1
Домен 2
Уровень коммутации
Домен 3
,™ POTS/ ISDN
/■31 ТЕ
Транспортный уровень
L3( POTS ТЕ
j\j_3 ISDN ТЕ
U(S/T)
Рис. 1.4. Структура уровня управления коммутацией
Н.323. Пользовательская информация от терминального оборудования
поступает на уровень узлов доступа пакетной сети и далее
маршрутизируется под управлением гибкого коммутатора.
Вся информация, связанная со статистикой работы мультисервисной
сети, учетом стоимости по направлениям и учетом стоимости для
пользователей, накапливается и обрабатывается на уровне гибкого
коммутатора для передачи в направлении соответствующих систем (АСР,
ТОиЭ).
1.2.3. Уровень услуг и управления услугами
Основной услугой, предоставляемой как в классических сетях связи,
так и в мультисервисной сети, является передача информации между
пользователями сети. Использование пакетных технологий на уровне
транспортной сети позволяет обеспечить единые а.тгоритмы доставки
информации для различных видов связи.
Кроме услуг по доставке информации, в мультисервисных сетях
реализована возможность поддержки предоставления расширенных
списков услуг.
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
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).
Как правило, различные производители оборудования
мультисервисных сетей предлагают собственные наборы расширенных услуг
связи, что должно учитываться при выборе оборудования.
Следует отметить, что на сегодня вопрос взаимодействия между
гибким коммутатором и серверами услуг недостаточно проработан на
уровне международных стандартов, в связи с чем возможна несовместимость
оборудования различных производителей.
16
Глава 2
Функциональная структура
2.1. Классификация оборудования
Схема классификации оборудования для NGN предста1лена на
рис. 2.1.
АТС с функциями
конгроллеон |^
шпюзсв |
Тоанспортньй
медиа ыпюз
Media Gateway/ MG
н 323-герминал
Шлюз оступа
(AccessGateway AGW)
-*". MEGACO- терминал
Резидентный
шлюз доступа
Residental Access
Gateway RAGW)
1
Интегрированное
устройство доступа
(Integrated Access
Device IAD)
Рис. 2.1. Классификация типов оборудования NGN
17
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
В соответствии с рисунком основными классами являются:
Гибкий коммутатор (Softswitch) — реализует функции по логике
обработки вызова, доступу к серверам приложений, доступу к ИСС.
сбору статистической информации, тарификации, сигнальному
взаимодействию с сетью ТфОП и внутри пакетной сети, управлению
установлением соединения и др. Гибкий коммутатор является основным
устройством, 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,
подключаемых в пакетную сеть как непосредственно, так и с
использованием оборудования доступа ТфОП;
♦ функция маршрутизации вызовов в пакетной сети;
♦ функция тарификации, сбора статистической информации:
♦ функция управления оборудованием транспортных шлюзов;
♦ фчнкция предоставления ДВО. Реализуется в оборудовании
гибкого коммутатора или совместно с сервером приложений:
♦ функция ОЛМ&Р: эксплуатация, управление
(администрирование), техническое обслуживание и предоставление той
информации, 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
реализованы следующие функции:
♦ функция SP STP сети ОК.С7;
♦ функция предоставления расширенного списка ДВО.
Реализуется самостоятельно или с использованием серверов приложений;
» функция взаимодействия с серверами приложений;
♦ функция SSP;
♦ другие.
18
Глава 2. Функциональная структура
Рассмотрим основные характеристики гибкого коммутатора.
Производительность — как максимальное количество
обслуживаемых базовых вызовов за единицу времени (как правило, за час).
Производительность гибкого коммутатора является одной из главных
характеристик, па основе которой должен проводиться выбор оборудования и
проектирование сети. Следует понимать, что гибкий коммутатор
обслуживает 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
оборудование резидентных шлюзов доступа:
♦ вызовы от оборудования сети доступа, не предназначенного для
работы в сетях NGN (концентраторы с интерфейсом V5) и
подключаемого через оборудование шлюзов доступа:
♦ вызовы от оборудования, использующего первичный доступ
(УПАТС) и подключаемого через оборудование шлюзов доступа:
♦ вызовы от сети ТфОП. обслуживаемые с использованием
сигнализации ОКС7. с включением сигнальных каналов ОКС7 либо
непосредственно в гибкий коммутатор, либо через оборудование
сигнальных шлюзов:
♦ вызовы от других гибких коммутаторов, обслуживаемые с
использованием сигнализации SIP-T. т
Функциональная схема гибкого коммутатора представлена на
рис. 2.2.
Производительность оборудования гибкого коммутатора различна
при обслуживании вызовов от различных источников, что объясняется
как различным объемом и характером поступления сигнальной
информации от разных источников, так и заложенными алгоритмами
обработки сигнальной информации.
При проектировании сети NGN в части возможностей гибкого
коммутатора важно иметь наиболее полную информацию о
производительности для различных видов нагрузки, а также для смешанных типов
нагрузки при различных долях каждого из видов.
Надежность —■ свойство объекта сохранять во времени и в
установленных пределах значения всех параметров и способность выполнять
требуемые функции в заданных режимах и условиях применения. Требо-
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Сервера j
приложении I
Внешние GK
и АДА сервер
Гибкий коммутатор
Е1
ports
Н323
Gatekeeper
AAA Server
SIP
proxy
Call control
H.323 interface
function
MxUA/V5UA/
lUA function
MGC
SIP interface function
Ethernet ports
<^7 Пакетная сеть ~_^э
Рис. 2.2. Функциональная схема гибкого коммутатора
вания по надежности к оборудованию гибкого коммутатора
характеризуются средней наработкой на отказ, средним временем восстановления,
коэффициентом готовности, сроком службы. При проектировании сети
следует понимать, что выход из строя гибкого коммутатора приведет к
пропаже всех видов связи в обслуживаемом сетевом фрагменте
(домене); поэтому должны быть предусмотрены меры по обеспечению
дублирования и защиты оборудования.
Поддерживаемые протоколы. Оборудование гибкого коммутатора
может поддерживать следующие виды протоколов.
♦ При взаимодействии с существующими фрагментами сети ТфОП:
♦ непосредственное взаимодействие: ОКС7 в части
протоколов МТР, ISUP и SCCP;
20
Глава 2. Функциональная структура
♦ взаимодействие через сигнальные шлюзы: V12UA. 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:
♦ MEGACO (Н.248) для передачи информации, поступающей
по системам сигнализации по выделенным сигнальным
каналам (2ВСК). В настоящее время известны подобные
реализации в части системы сигнализации R1; требований и
примеров реализации MEGACO для поддержки российской
системы сигнализации R1.5 не существует.
♦ При взаимодействии с терминальным оборудованием:
♦ непосредственное взаимодействие с терминальным
оборудованием пакетных сетей: SIP и Н.323;
♦ взаимодействие с оборудованием шлюзов, обеспечивающим
подключение терминального оборудования ТфОП:
MEGACO (Ы.248) лля передачи сигнализации по
аналоговым абонентским линиям: IUA для передачи сигнальной
информации базового доступа ISDN.
♦ При взаимодействии с другими гибкими коммутаторами: SIP-T.
♦ При взаимодействии с оборудованием интеллектуальных
платформ (SCP): INAP.
♦ При взаимодействии с серверами приложений: в настоящее
время взаимодействие с серверами приложений, как правило,
базируется на внутрифирменных протоколах, в основе которых лежат
технологии JAVA, XVIL, SIP и др.
♦ При взаимодействии с оборудованием транспортных шлюзов:
♦ для шлюзов, поддерживающих транспорт IP или IP/ATM:
Н.248. MGCP, IPDC и др.:
♦ для шлюзов, поддерживающих транспорт ATM: BICC.
Подробно характеристики и особенности используемых протоколов
определены в п. 2.6.
Поддерживаемые интерфейсы. Как правило, оборудование гибкого
коммутатора поддерживает следующие виды интерфейсов:
♦ интерфейс EI (2048 кбит'с) для подключения сигнальных
каналов ОКС7. включаемых непосредственно в гибкий
коммутатор:
21
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
• интерфейсы семейства Ethernet ля подключения к IP сети.
Через Ethernet-интерфейсы перелается сигнальная
информация в направлении пакетной сети.
Шлюзы (Gateways) — устройства доступа к сети и сопряжения с
существующими сетями. Оборудование шлюзов реализует функции по
преобразованию сигнальной информации сетей с коммутацией пакетов
в сигнальную информацию пакетных сетей, а также функции по
преобразованию информации транспортных каналов в пакеты IP ячейки ATM
и маршрутизации пакетов 1Р'ячеек ЛТМ. Шлюзы функционируют на
транспортном уровне сети.
Для реализации возможности подключения к мультисервисной сети
различных видов оборудования ТфОП используются различные
программные и аппаратные конфигурации шлюзового оборудования:
♦ транспортный шлюз [Media Gateway (MG)] — реализация функ-
uni'i преобразования речевой информации в пакеты IP/ячейки
ATM и маршрутизации пакетов 1Р'ячеек ATM:
♦ сигнальные шлюзы [Signalling Gateway (SG)] — реализация
функции преобразования систем межстанционной сигнализации сети
ОКС7 (квазисвязный режим) в системы сигнализации пакетной
сети [SIGTRAN (MxL'A)];
♦ транкинговый шлюз [Trunking Gateway (TGW)] — совместная
реализация функций MG и SG;
♦ шлюз доступа [Access Gateway (AGW)] — реализация функции
MG и SG для оборудования доступа, подключаемого через
интерфейс V5:
♦ резидентный шлюз доступа [Residential Access Gateway (RAGW)) —
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 транспортного шлюза должно реализовывать
следующий перечень обязательных функций:
♦ функцию адресации: обеспечивает присвоение адресов
транспортировки IP для средства приема и передачи:
22
Глава 2. Функциональная структура
* функцию транспортировки: обеспечивает согласованную
транспортировку потоков среды передачи между доменом IP и
доменом сети с коммутацией каналов, включая, например,
выполнение процедур преобразования кодировок и эчокомпенсации;
* функцию трансляции кодека: маршрутизирует информационные
транспортные потоки между доменом IP и доменом сети с
коммутацией каналов:
* функцию обеспечения секретности канала среды передачи:
гарантирует секретность транспортировки информации в
направлении к шлюзу и от шлюза:
* функцию транспортного окончания сети с коммутацией каналов:
включает реализацию процедур всех низкоуровневых аппаратных
средств и протоколов сети;
* функцию транспортного окончания сети пакетной коммутации:
включает реализацию процедур всех протоколов,
задействованных в распределении транспортных ресурсов, на сети пакетной
коммутации, включая процедуры использования кодеков;
* функцию обработки транспортного потока с пакетной
коммутацией/коммутацией каналов: обеспечивает преобразование между
каналом передачи аудио информации, каналом передачи
факсимильной информации или каналом передачи данных на стороне
сети с коммутацией каналов и пакетами данных (например.
RTP'UDP IP или ЛТМ) на стороне сети пакетной коммутации;
* функцию предоставления канала для услуги: обеспечивает такие
услуги, как передача уведомлении и тональных сигналов в
направлении к сети с коммутацией каналов или к сети пакетной коммутации;
* функцию регистрации использовании: определяет и/или
регистрирует информацию о сигнализации и/пли информацию о приеме
или передаче сообщений, передаваемых в транспортных потоках:
* функцию информировании об использовании: сообщает
внешнему объекту о текущем и/или зарегистрированном использовании
(ресурсов):
* функцию ОАМ&Р: .эксплуатация, управление
(администрирование), техническое обслуживание и предоставление той
информации, которая не нужна непосредственно для управлении вызовом
и может передаваться к системе управления элементами через
логически отдельный интерфейс:
* функцию менеджмента: обеспечивает взаимодействие с системой
менеджмента сети.
23
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Оборудование сигнального шлюза должно выполнять функции
посредника при сигнализации между пакетной сетью и сетью с
коммутацией каналов.
Оборудование сигнального шлюза сигнализации должно реализовы-
вать следующий перечень обязательных функций:
* функцию окончания протоколов уровня, располагаюшегося ниже
уровня протокола управления вызовом сети с коммутацией каналов;
* функцию секретности сигнальных сообщений: обеспечивает
секретность сигнальных сообщений в направлении к шлюзу и от шлюза;
* функцию ОАМ&Р: эксплуатация, управление
(администрирование), техническое обслуживание и предоставление той
информации, которая не нужна непосредственно для управления вызовом
и может передаваться к системе управления элементами через
логически отдельный интерфейс:
* функцию менеджмента: обеспечивает взаимодействие с системой
менеджмента сети.
Основными характеристиками шлюзов являются следующие:
Емкость, определяемая как в направлении ТфОП, так и в
направлении к пакетной сети.
В направлении к ТфОП емкость определяется количеством
подключаемых потоков Е1 в направлении сети ТфОП для транспортных
шлюзов, а также количеством аналоговых абонентских линий и количеством
Ь'(5Т)-интерфейсов хтя подключения абонентов базового доступа ISDN
для резидентных шлюзов доступа.
В направлении к пакетной сети емкость определяется количеством
и типом интерфейсов. Например, емкость в направлении пакетной сети
может составлять один интерфейс Ethernet 100BaseT или пять
интерфейсов IMA с использованием потоков ЕЗ.
Производительность. Как правило, производительность является
достаточной хтя обслуживания потоков вызовов, определяемых
емкостными показателями оборудования.
Протоколы. Оборудование шлюзов может поддерживать следующие
протоколы.
* Для транспортных шлюзов:
♦ в направлении к гибкому коммутатору: Н.248, MGCP, IPDC
хтя управления вызовами при использовании транспортной
технологии IP; BICC для управления вызовами при
использовании транспортной технологии ATM;
24
Глава 2. Функциональная структура
♦ в направлении к другим шлюзам или терминальному
оборудованию пакетной сети: RTP'RTCP при использовании
транспортной технологии IP: PNNI или UNI при использовании
транспортной технологии ATM.
* Дли сигнальных шлюзов:
♦ в направлении к сети ТфОП: в зависимости от реализации
возможна поддержка уровня МТР2 или МТРЗ системы
сигнализации ОКС7. В первом случае сигнальный шлюз должен
терминировать уровень МТРЗ и передавать всю
«вышестоящую» информацию в направлении гибкого коммутатора с
использованием протокола M2UA. Во втором случае
сигнальный шлюз должен терминировать уровень МТРЗ и передавать
«вышестоящую» информацию в направлении гибкого
коммутатора с использованием протокола M3UA;
♦ в направлении к гибкому коммутатору: в зависимости от
используемых механизмов обработки ОК.С7 могут
поддерживаться 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
сигнализацию по аналоговой абонентской линии; IUA при
подключении абонентов, использующих базовый доступа ISDN.
Для передачи сигнальной информации- управления
шлюзами: Н.248. MGCP, IPDC;
♦ в направлении к другим шлюзам и терминальному
оборудованию пакетной сети: RTP RTCP;
♦ в направлении к ТфОП: сигнализацию по аналоговым
абонентским 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 (Е1) и,или SDH (STM1.4). В направлении
пакетной сети на основе IP технологий: интерфейсы семейства
Ethernet от 10Ba.se до GigabitEthernet (lOOOBase). причем использу-
25
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
емая среда передачи специфицируется отдельно. В направлении
пакетной сети на основе ATM технологии: от 1МА до NNI 4.0:
♦ сигнальные шлюзы в направлении ТфОП в основном
поддерживают интерфейс PDH (E1). а в направлении пакетной сети —
интерфейс 1 DBase Ethernet:
* шлюзы доступа в направлении ТфОП поддерживают интерфейс по
аналоговым абонентским линиям и интерфейсы базового доступа
ISDN (U-, S-. ST) для резидентных шлюзов и интерфейс PDH (E1)
Х1Я шлюзов доступа, осуществляющих подключения оборудования
интерфейса V5. В направлении пакетной сети на основе IP
технологий: интерфейсы 10-100Base Ethernet. В направлении пакетной
сети на основе ЛТМ технологий: интерфеисы IMA или LNI.
А ТС с функциями MGC — оборудование АТС. в котором помимо
функций коммутации канатов реализованы функции по коммутации пакетов,
т. е. функции шлюзов и частично функция гибкого коммутатора.
Функционально к такому оборудованию одновременно предъявляются требования,
определенные как для гибкого коммутатора, так и для шлюзов.
С точки зрения технических характеристик (в пакетной части) для
такого оборудования определяются требования по емкости,
производительности, надежности, поддерживаемым протоколам и реализованным
интерфейсам к пакетной сети.
Терминальное оборудование — терминальные устройства,
используемые it я предоставления голосовых и мультимедийных услуг связи и
предназначенные для работы в пакетных сетях.
Существует два основных типа терминальных устройств,
предназначенных для работы в пакетных сетях: SIP-терминалы и Н.323-термина-
лы. Данное оборудование может иметь как специализированное
аппаратное (standalone), так и программное исполнение (softphone)..
Также иногда используется терминальное оборудование на основе
протокола MEGACO. Такое терминальное оборудование совмешает в
себе функции аналогового телефонного аппарата и шлюза доступа в
части преобразования сигнализации по аналоговым абонентским линиям.
Его функциональные возможности ограничиваются возможностями
аналогового аппарата, но оно может непосредственно подключаться к
пакетной сети.
Еше одним видом терминального оборудования являются
интегрированные устройства доступа (IAD). Как правило. IAD обеспечивает
26
Глава 2. Функциональная структура
подключение терминального оборудования сетей ТфОП (аналоговые
ТА и терминалы ISDN) и терминального оборудования сетей передачи
данных. В IAD реализуются функции но преобразованию протоколов
сигнализации ТфОП в протоколы пакетных сетей (SIP/ H.323) и
преобразованию потоков пользовательской информации между сетями с
коммутацией каналов и пакетными сетями. Ближайшей аналогией к IAD в
сетяч ТфОП является оборудование малых УПАТС.
Терминальное оборудование поддерживает протоколы SIP или
Н.323 в направлении гибкого коммутатора для передачи информации
сигнализации и управления коммутацией и протоколы RTP/RTCP для
передачи пользовательской информации. Для подключения к сети, как
правило, используется Ethernet интерфейс.
Сервер приложений. Используется для предоставления
расширенного списка дополнительных услуг абонентам пакетных сетей или
абонентам, получающим доступ в пакетные сети. Сервера приложений
предназначены для выполнении функций уровня услуг и управления услугами.
Спецификация выполняемых функций зависит от реализуемой с
помощью сервера услуги группы услуг и не может быть сформулирована на
абстрактном уровне.
Серверы приложений, как правило, взаимодействуют с
оборудованием гибкого коммутатора с использованием технологий JAVA. XML.
OSP. Подключение производится в основном с использованием
интерфейсов, базирующихся на Ethernet.
2.2. Построение транспортных пакетных сетей
Транспортная сеть является опорной, поэтому к ней
предъявляются высокие требовании по обеспечению надежности,
производительности и управляемости. В состав транспортной сети NGN могут входить:
1 Транзитные узлы, выполняющие функции переноса и
коммутации:
2) оконечные (граничные) узлы, обеспечивающие доступ абонентов
к мультисервпсной сети:
3) контроллеры сигнализации, выполняющие функции обработки
информации сигнализации, управления вызовами и соединениями;
4) шлюзы, позволяющие осуществить подключение традиционных
сетей связи (ТфОП. СПД. СПС).
27
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Рассмотрим использование различных технологий с точки зрения
возможности обеспечения качества передачи разнородного графика.
2.2.1. Использование технологии ATM
для построения транспортного уровня
ATM (Asynchronous Transfer Mode — асинхронный режим
передачи) является технологией универсальной транспортной сети,
предназначенной для предоставления услуг прозрачной передачи различных типов
информации. При этом обеспечивается достаточная пропускная
способность для каждого из них и гарантируется своевременная доставка
чувствительных к задержкам типов трафика. В основе технологии лежит
передача данных в виде ячеек фиксированной длины для любого типа
трафика, ск прости передачи и способа кадрирования. Длина ячейки
составляет 53 байта, 4Я из которых отводится под передачу
пользовательской информации, остальные 5 — под заголовок, используемый для
адресации, контроля ошибок и управления сетью.
В технологии ATM поддерживается передача трафика четырех
видов:
* CBR (Constant Bit Rate — с постоянной битовой скоростью) —
синхронный, чувствительный к задержкам;
♦ VBR (Variable Bit Rate — с переменной битовой скоростью).
Разделен на два подкласса: rtVBR — в режиме реального времени
(чувствительный к задержкам) и nrtVBR — без использования
режима реального времени (задержки допустимы):
* ABR (Available Bit Rate — с доступной битовой скоростью) —
трафик приложении, нечувствительных к задержкам. Скорость
передачи изменяется в зависимости от нагрузки:
♦ UBR (Unspecified Bit Rate — с неопределенной битовой
скоростью) — трафик, передача которого может вестись без
обеспечения каких-либо гарантии производительности.
Основу эталонной модели протокола ATM составляют три уровня
архитектуры ATM: физический, уровень ATM и уровень адаптации
ATM. соответствующие трем нижним уровням модели OSI (рис. 2.3).
На физическом уровне осуществляется физическая передача
информации по сети ATM. Стандарты ATM для физического уровня
описывают, какие кабельные системы должны использоваться в сетях ATM и с
какими скоростями может работать ATM при каждом типе кабеля.
Наиболее часто используются скорости передачи 155 Мбит/с (кабели «витая
28
Глава 2. Функциональная структура
3
2
Модель OSI
Сетевой уровень
Канальный уровень
1 ! Физический уровень
Модель ATM
Уровень адаптации ATM
Уровень ATM
Физический уровень
Рис. 2.3. Сетевые модели ATM и OSI
пара» категории :>. экранированная «витая пара» гипа 1,
оптоволоконный кабель) и 622 Мбит, с (оптоволоконный кабель).
Уровень ATM предназначен для пересылки ячеек с физического
уровня на уровень адаптации ATM и обратно с генерацией или
отделением заголовка ячеек, а также для управления трафиком и установления
соединений.
Уровень адаптации ATM (AAL — ATM Adaptation Layer)
обеспечивает интерфейс между уровнем ATM и протоколами более высокого
уровня. Основной функцией уровня AAL является преобразование
форматов данных в соответствии с требованиями различных
приложении. Он гакже обеспечивает синхронизацию, упорядочивание,
тактирование и обнаружение, исправление ошибок. В табл. 2.1 приведены
основные характеристики четырех основных уровней адаптации ATM.
Все протоколы, за исключением AAL 5, добавляют служебную
информацию к 48 байтам данных в ячейке ATM. Служебная информация
включает в себя специальные команды обработки ячеек, которые
используются для обеспечения различных скоростей передачи трафика, в
результате чего размер ячейки для передачи пользовательских данных
уменьшается.
Уровень AAL1 используется для пересылки аудио- и
видеоинформации в режиме реального времени и определяет метод передачи
непрерывного сигнала ячейками ATM.
Уровень AAL2 обеспечивает передачу данных с переменной
скоростью в реальном времени. В передаваемые ячейки вместе с данными
Таблица 2.1
Уровень адаптации | AAL1 | AAL2
Ориентация
на соединение
AAL5 | AAL3/4
Ориентированы на соединение
Задержка Чувствительны к задержке
Скорость передачи Постоянная
Тип трафика
Голос
не ориентированы
на соединение
нечувствительны к задержке
Переменная
Пакетное видео
IP
Независящие от времени
данные с переменной
скоростью
29
Часть 1. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
включается информация синхронизации. Размер полезных данных
пользователя составляет 45 байтов.
Уровень AAL3 4 поддерживает передачу информации с переменной
скоростью как при ориентированной на соединение, так и при не
ориентированной на соединение модели обмена данными. Размер полезной
информации составляет 44 байта.
Уровень АЛ1.5 обеспечивает максимальную эффективность
передачи данных различных протоколов, в частности, протоколов IP и FR.
Размер полезной информации составляет 48 байтов.
Основной транспортной единицей ATM является виртуальный
канал (VC). выделяемый логически. Виртуальный канал ATM — это
соединение между двумя конечными станциями ATM, которое
устанавливается на время их взаимодействия. Виртуальный канал
является двунаправленным. Объединение группы виртуальных каналов,
следующих на каком-то участке сети в общем направлении, называется
виртуальным путем (VP). Виртуальный путь существует постоянно,
независимо от гого. установлено ли соединение. Физический тракт
передачи может содержать несколько виртуальных путей и каналов.
Различают постоянные и коммутируемые виртуальные соединения.
Постоянные соединения являются аналогами традиционных
арендованных каналов и трактов. Коммутатор может осуществлять
коммутацию виртуальных путей и каналов или только коммутацию
виртуальных путей (кроссовый коммутатор).
Имеются три типа виртуальных каналов:
* постоянные виртуальные каналы (permanent virtual circuit — PVC);
* коммутируемые виртуальные каналы (switched virtual circuit — SVC);
* интеллектуальные постоянные виртуальные каналы (smart
permanent virtual circuits — SPVC).
PVC — это постоянное соединение между двумя конечными
станциями, которое устанавливается вручную в процессе конфигурирования
сети. PVC включает в себя конечные станции, среду передачи и все
коммутаторы, расположенные между конечными станциями. После
установки PVC для него резервируется опредетенная часть полосы
пропускания, и двум конечным станциям не требуется устанавливать или
сбрасывать соединение.
SVC устанавливается по мере необходимости всякий раз, когда
конечная станция пытается передать данные другой конечной станции.
Через произвольный промежуток времени SVC сбрасывается. SVC уста-
30
Глава 2. Функциональная структура
навлпвается динамически. Стандарты передачи сигналов уровня ATM
определяют процесс установки, полдержания и сбрасывания
соединения, использование конечной станцией при установлении соединения
параметров QoS. а также способ управления трафиком.
SPVC — это гибрид PVC и SVC. Подобно PVC. SPVC
устанавливается вручную на этапе конфигурирования сети. При этом задаются
только конечные станции. Для каждой передачи сеть определяет, через
какие коммутаторы будут передаваться ячейки.
Перед установлением соединения конечная станция запрашивает
одну из четырех категорий сервиса. Сеть ATM устанавливает
соединение, используя соответствующие параметры трафика и QoS дли
предотвращения перегрузки сети. Установленные соединения не должны
превышать предоставленной им полосы пропускания. Если во время
соединения полоса пропускания превышается, то ячейки
отбрасываются. При этом в соответствии с установленным коэффициентом потерь
определяется, какие ячейки можно отбрасывать. Сеть отказывает в
установлении соединении, которые не могут поддерживаться.
Для передачи речи через сеть ATM могут использоваться два метода:
♦ соединение на сервисном уровне. В этом случае ATM
рассматривается как мультисервпсная сеть, в которой форматы передачи
трафика и сигнализации преобразуются в среду ATM:
* соединение на сетевом уровне. В этом случае сеть ATM
применяется как эффективная транспортная среда между узлами сети для
прозрачной передачи трафика и сигнализации.
В ATM различают следующие типы интерфейсов:
♦ «пользователь-сеть» (L'ser-to-Network Interface — UNI),
определяющий взаимодействие между конечной станцией и
коммутатором. Для интерфейса UNI определены скорости передачи
155 520 Мбит с при использовании коаксиального кабеля (до
100 м). а также 622 080 Мбит/С и 2 4X8 320 Мбит с при
использовании оптического волокна (до 2 км). Варианты реализации
интерфейса UNI определены в Рекомендации МСЭ-Т 1.361,
Спецификациях Форума ATM UNI 3.1. а также в Спецификациях
Форума ATM UM 4.0:
* интерфейс «сеть-сеть» (Network-to-Neuvork Interface),
определяющий взаимодействие между коммутаторами ATM сети либо
между сетями ATM. Функцией интерфейса является сбор, об-
31
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
новление и синхронизация информации о топологии сети ATM
и адресах конечных узлов ATM. Для интерфейса NNI
определены скорости передачи 155 520 Мбит/с. 622 080 Мбит/с и
2 488 320 Мбит/с. Варианты реализации интерфейса NNI
определены в Рекомендации МСЭ-Т 1.361, Спецификации Форума ATM
PNNI версии 1.0. а также в Спецификации Форума ATM B-ICI.
На рис. 2.4 приведена схема взаимодействия оконечной станции сети
ATM с коммутатором и место интерфейсов ATM в этом взаимодействии.
Данные пользователя поступают на уровень адаптации ATM. В
соответствии с типом данных какой-либо из четырех протоколов AAL разбивает
их на ячейки. Ячейки передаются на уровень ATM. который добавляет
к ним информацию, необходимую для маршрутизации. После этого
ячейки передаются на физический уровень, разбивающий их на биты и
посылающий через среду передачи коммутатору.
Станция
Уровень
адаптации
ATM
Уровень
ATM
Физический
уровень
Коммутатор
ATM
Уровень
ATM
Физический
уровень
Коммутатор
ATM
Станция
Уровень
адаптации
ATM
1
Уровень
ATM
Уровень
ATM
—z—
Физический
уровень
Физический
уровень
UNI NNI UNI
Рис. 2.4. Взаимодействие рабочей станции с коммутатором
Ядро АТМ-сетн строится на основе ATM-коммутаторов. Для
организации соединений между узлами сети могут использоваться тракты
STM-1 и STM-4 сетей SDH. а также тракты Е1 или ЕЗ систем PDH. В
качестве оборудования доступа используются ATM мультиплексоры, в
функции которых входит концентрация информационных потоков и
перенаправление их в ядро сети (примером мультиплексора ATM
может служить DSLAM). Дли организации доступа пользователей
применяются сетевые окончания, содержащие необходимые
пользовательские интерфейсы. Пример построения сети ATM приведен на рис. 2.5.
32
Глава 2. Функциональная структура
User User User
equipment equipment equipment
Рис. 2.5. Архитектура сети ATM
Взаимодействие узлов сети может осушествляться одним из двух
способов (интерфейс L1):
♦ в соответствии с требованиями протокола ATM для интерфейса
NNI. определенными в Рекомендации МСЭ-Т 1.361. При этом для
организации коммутируемых соединений должна использоваться
сигнализация B-ISUP в соответствии с Рекомендациями МСЭ-Т
серии 0.27х.х;
♦ в соответствии с требованиями протокола ATM, определенными
в Спецификации Форума ATM PNNI версии 1.0. При этом для
организации коммутируемых соединений должна использоваться
сигнализация, определенная в указанной спецификации.
33
Часть 1. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Подключение абонентов сети ATM должно осуществляться в точкад
сети, реализующих функции сетевого окончания. Функция сетевого
окончания может быть либо реализована в оборудовании оконечного
или оконечно-транзитного узла сети ATM. либо вынесена в
оборудование, устанавливаемое у абонента.
Сетевое окончание может включать следующие типы интерфейсов
для взаимодействия с оконечным оборудованием пользователя
(интерфейс U2):
* интерфейс L'NI в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Т 1.361.
При этом хзя организации коммутируемых соединении должна
использоваться сигнализация DSS2 в соответствии с
Рекомендациями МС'З-Т серии Q.29vx:
* интерфейс 1'Мв соответствии со Спецификациями Форума ATM
UNI 3.1. При этом допускается использование интерфейса UNI.
требования к которому определены в Спецификации Форума
ATM UM 4.0.
Для взаимодействия с другими сетями электросвязи (интерфейс LI3)
сетевое окончание должно поддерживать специализированный интер,-
фейс пользователя, соответствующий стандартному интерфейсу для
конкретного протокола передачи информации (например, Ethernet, X.25.
Frame Relay и т. п.). реализующий функцию преобразования формата
передаваемой информации и сигнализации в формат протокола ATM.
В частности, оборудование ATM может использоваться для
организации постоянных и коммутируемых соединительных линий vie
ждуузлами ТфОП. В качестве интерфейса физического уровня для
взаимодействия оборудования ЛТМ и оборудования ТфОП.-ЦСИС могут
использоваться каналы Е1. Функции преобразования сигнализации
должны быть реализованы в соответствующих сетевых окончаниях.
Процесс маршрутизации делится на два этапа: выбор оптимальных
маршрутов и непосредственное управление пакетами, осуществляемые
раздельно. Выбор маршрутов осуществляется маршрутными серверами
в ядре сети, использующими традиционные протоколы маршрутизации
(например. OSPF и RIP). Вычисленные маршруты передаются
устройствам доступа, поддерживающим распределенную маршрутизацию и
осуществляющим непосредственное управление пакетами.
В настоящее время технология ATM более распространена в
качестве транспортной технологии, предоставляющей механизмы
обеспечения качества передачи на канальном уровне.
34
Глава 2. Функциональная структура
2.2.2. Использование технологии IP
для построения транспортного уровня
Протокол IP является протоколом сетевого уровня, не
ориентированным на соединения и предоставляющим данные для протоколов
транспортного уровни TCP (ориентированный на соединения) и UDP
(не ориентированный на соединения).
Протокол IP доставляет блоки данных (дейтаграммы) от одного
IP-адреса к другому. IP-адрес является уникальным 32-битным
идентификатором сетевого интерфейса компьютера. В функции протокола IP
входит определение маршрута для каждой дейтаграммы, при
необходимости сборка и раюорка дейтаграммы на фрагменты, а также отправка
источнику дейтаграммы сообщения об ошибке в случае невозможности
доставки. Средства контроля корректности данных, подтверждения их
доставки, обеспечения правильного порядка следования дейтаграмм, а
также функции предварительного установления соединения между
компьютерами в IP-протоколе не предусмотрены.
При транспортировке IP-пакетов их порядок может нарушаться. Для
обеспечения требуемого качества обслуживания графика реального
времени необходимо сохранение порядка следования пакетов, а также
минимизация задержки пакетов и колебаний длительности задержек. Для
обеспечения приемлемого голосового потока время задержки должно
составлять менее 300-600 мс.
Для реализации механизмов QoS в заголовке IP-пакета
предусмотрено пате типа сервиса размером 8 бит (Type of Service — ToS), которое
задает характер обработки пакета в процессе его транспортировки.
IP-протокол не подразумевает использования каких-либо
определенных протоколов уровня доступа к среде передачи и физическим средам
передачи данных. Требования к канальному уровню ограничиваются
наличием интерфейса с модулем IP и обеспечением преобразования IP-
адреса узла сети, на который перелается дейтаграмма, в МАС-адрес.
В качестве уровня доступа к среде передачи могут выступать целые
протокольные стеки, например, ATM. IPX. X.25 и т.п.
Сеть IP рассматривается как объединение автономных независимых
локальных и глобальных сетей, в каждой из которых может
использоваться теоретически любая технологии канального уровня. Как и в
любой сети, в сети IP можно выделить магистральную сеть и сеть доступа.
«Границей» магистральной сети являются точки подключения
локальных сетей к глобальным. Среди используемых в настоящее время
технологий локальных сетей следует выделить следующие:
35
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
* Ethernet:
* Fast Ethernet:
* Gigabit Ethernet;
* Token Ring;
* 100VG-ANYLAN:
* FDDICDDI.
Граничные маршрутизаторы должны поддерживать любое
подмножество из перечисленных выше интерфейсов. В табл. 2.2 приведены
характеристики используемых интерфейсов канального уровня локальных
сетей.
Таблица 2.2
Технология
Ethernet lOBaseT
Fast Ethernet
100BaseTX
100BaseFX
Gigabit Ethernet
Token Ring
100VG-ANYLAN
FDDI CDDI
Спецификация
FEE S02 3
IEEE 802
IEEE 802 3z
IEEF 802 5
IEEE 802.12
ISO 9314
Среда передачи
Неэкранированная витая пара 3 каг
Две экранированных витых пары
Два оптово оконных кабеля
Экранированная или неэкранированная
витая пара или оптоволоконный кабель
Экранированная или неэкранированная
витая пара
Четыре неэкранированные витые пары
■1ли оптоволоконный кабель
Оптоволокно Экранированная или
неэкранированная витая пара
Скорость
передачи
10 Мбит с
100 Мбит с
1 Гбит с
4/16 Мбит с
100 Мбит/с
100 Мбит с
Для соединения сетей используется один из протоколов
маршрутизации OSPF или ВОР.
Архитектура [Р-сети приведена на рис. 2.6.
В настоящее время существуют два основных способа создания
магистральных IP-сетей: с помощью IP-маршрутизаторов, соединенных
каналами «точка-точка», либо на базе транспортной сети ATM, поверх
которой работают IP-маршрутизаторы. В первом варианте в качестве
транспорта дли передачи IP-пакетов может использоваться один из
протоколов канального уровня (SLIP или РРР). во втором — ячейки ATM
AAL5. В последнем случае необходимо использование дополнительных
управляющих функций для контроля совместной работы IP и ATM.
Структура доступа к IP-сети приведена на рис. 2.7. Сервер доступа
используется для идентификации, аутентификации и учета трафика
пользователей, а также для назначения временных IP-адресов и
маршрутизации.
36
Глава 2. Функциональная структура
Gateway
Рис. 2.6. Архитектура сети IP
Modem
Рис. 2.7. Структура доступа к IP-сети
37
Часть 1. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
IP-протокол изначально не предназначался для передачи голоса,
однако его широкая распространенность, возможность наложения
практически на любую транспортную сеть, а также высокая степень
совместимости решений различных поставщиков привели к тому, что IP-сети
стали испотьзоваться как универсальная среда для передачи всех видов
трафика. Основным недостатком сетей на основе протокола IP
является отсутствие механизмов, которые бы обеспечивали передачу трафика
реального времени. Обеспечение качества передачи чувствительного к
задержке трафика достигается путем реализации соответствующих
механизмов на канальном или транспортном уровне. Реализация услуг
мультисервисной сети на базе IP-технологии требует внедрения
дополнительной поддержки качества обслуживания, повышения надежности
и рационализации использования ресурсов.
Управление качеством обслуживания на уровне IP-протокола
реализуется преимушественно в корпоративных сетях, где администратор может
контролировать все устройства сети. К методам управления относятся:
* выделение отдельных каналов для передачи голоса:
* настройка маршрутизатора на первоочередное обслуживание
пакетов с определенным номером порта UDP;
* ограничение максимально допустимого размера пакета.
2.2.3. Сравнение ATM и IP
ATM — сеть коммутации ячеек,
IP — сеть коммутации пакетов
Коммутация ячеек в ATM является более простым и более
однородным процессом по сравнению с традиционной маршрутизацией,
используемой в сетях IP. Поскольку ячейки ATM всегда имеют одну и ту же
длину, значительно меньшую длины кадра IP. они требуют меньшей
буферизации. Кроме того, они предсказуемы, поскольку их заголовки
всегда находятся на одном и том же месте. В сетях IP маршрутизаторы
должны использовать программное обеспечение для правильной
обработки ряда изменений в потоке передачи, в частности, для измерения
длины пакета, для фрагментпрования пакета, для передачи пакетов в
правильном порядке и хтя пересборки пакетов, В результате коммутатор
ATM автоматически обнаруживает заголовки ячеек, и их обработка
происходит быстрее.
38
Глава 2. Функциональная структура
С дру гон стороны, поскольку длина пакета IP больше длины ячейки
ATM. процент передаваемой полезно» нагрузки в сети ATM
оказывается значительно меньше, чем в IP. что снижает эффективность работы
сети.
ATM — сеть с установлением соединения,
IP- без установления соединения
Сети с установлением соединения также могут гарантировать
определенное качество обслуживания, поэтому они могут использоваться для
передачи различных видов трафика — звука, видео и данных — через
одни и те же коммутаторы. Кроме того, сети с установлением
соединения могут лучше управлять сетевым трафиком и предотвращать
перегрузку сети, поскольку коммутаторы могут просто сбрасывать те
соединения, которые они не способны поддерживать.
Возможность передачи данных разных типов
по одному соединению
В ATM все типы информации могут надежно передаваться через
единое сетевое подключение. ATM использует концепцию категории
обслуживания между конечными пользователями ATM и
коммутаторами лля того, чтобы получить надежную службу передачи данных.
В сети IP для обеспечения качественной передачи различных типов
информации, а также для обеспечения различных категорий
обслуживания необходимо использовать дополнительные механизмы на более
высоких уровнях.
Возможности масштабирования сети
Теоретически расширение IP-сети ограничено разрядностью IP-
адреса. Максимальная скорость магистрали при использовании
технологии Gigabit F.thernet составляет 10 Гбит с. На практике обеспечение
качества обслуживания в сети IP требует создания управляемой сети
с определенной пропускной способностью и производительностью
маршрутизаторов, что накладывает ограничения на
масштабируемость.
Существующие стандарты ATM предусматривают скорости
передачи до 2.4 Гбпт/с. ATM поддерживает единый способ передачи данных,
позволяющий связывать сети любых размеров и масштабировать их в
будущем. Масштабируемость сетей ATM ограничивается
производительностью коммутаторов и возможностью управления сетью.
39
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Распространенность сетей
Развертывание IP-сетей осуществляется, прежде всего, для
передачи данных (а не мультисервисного трафика). Благодаря появлению сети
Интернет технология IP в настоящее время — наиболее
распространенная и быстроразвиваюшаяся технология сетей передачи данных. Это
является основной причиной стремления разработчиков создать на базе
IP-протокола му.тьтисервнсную сеть, используя для этого уже
существующие сети.
Технология ATM специально создавалась для того, чтобы служить
основой широкополосной мультисервнсной сети: ее распространение
напрямую связано со стремлением создать подобные сети. Поскольку в
настоящее время рынок широкополосных услуг развит в меньшей степени, чем
рынок услуг ПД, сети на основе ATM распространены не столь широко.
Стоимость сети
Цены на оборудование AIM существенно выше цен на
оборудование IP. В то же время качество услуг, предоставляемых ATM-сетью,
также существенно выше аналогичных показателей IP-сетей. Применение
же на сети IP разнообразных средств повышения качества сервиса
приводит к существенному удорожанию строительства и эксплуатации сети.
Аналогичные рассуждения касаются и сложности протоколов и
управления сетью. Протоколы маршрутизации ATM значительно сложнее,
чем в IP, однако внедрение механизмов резервирования полосы
пропускания, многоуровневой коммутации, дифференцированного
обслуживания приводит к значительному усложнению стека протоколов IP-сети, и
его простота перестает быть достоинством.
Отсюда следует сделать вывод, что у каждой технологии
существует своя сфера применения, в которой ее качества используются
наилучшим образом. Кроме того, возможно, что наилучший результат может
дать совместное применение ATM и IP. сочетаюшее достоинства этих
технологий.
2.2.4. Технологии передачи трафика IP
по сетям ATM
В разное время было разработано несколько технологий передачи IP
поверх ATM: классический IP поверх ATM (RFC 2225). мультипрото-
кольная коммутация поверх ATM (МРОА), мудьтипротокольная
коммутация меток MPLS (технология MPLS описана в п. 3.2.2.4).
40
Глава 2. Функциональная структура
Во всех перечисленных технологиях предполагается передача пакета
IP в поле блока данных ячеек AAL5. Данный метод инкапсуляции
описан в документе IETF RFC 26<S4 «Мультипротокольная инкапсуляция
поверх ATM AAL5».
RFC 2684 определяет два метода, применяемых для передачи
данных коммутируемых и маршрутизируемых протоколов.
1. Использование одного виртуального соединения несколькими
протоколами. Инкапсуляция осу шествляется с использованием
заголовка уровня управления шеном данных LLC и заголовка
протокола доступа подсети SNAP. Таким образом реализуется свойство
самоплентификапии протокола. Применяется при необходимости
передачи информации различных протоколов в одном
виртуальном канале. При этом в поле полезной нагрузки необходимо
передавать информацию о передаваемом протоколе. Инкапсуляция
LLC'SNAP применяется в случаях использования постоянных
виртуальных каналов или м случае, когда установка отдельных
виртуальных каналов для каждого соединения является нерентабельно».
2. Выделение отдельного соединения виртуального канала каждому
протоколу. Инкапсуляция осу шествляется без использования
заголовков уровня LLC и SNAP. В данном методе отсутствует
необходимость помещения дополнительной информации о
передаваемом протоколе в поле полезной нагрузки, что приводит к
уменьшению требуемой полосы пропускания и загрузки
процессора коммутатора. Выбор данного метода оправдан в тех случаях,
когда установка виртуальных каналов происходит быстро и
экономично (в небольших сетях). Данный метод инкапсуляции
применяется для коммутируемых соединений ATM.
Выбор способа инкапсуляции определяется способом
мультиплексирования и может быть реализован при конфигурации (для постоянных
соединений) иди посредством процедур сигнализации B-ISDN (для
коммутируемых соединений).
Classical IP over ATM
Технология регламентируется документом IETF RFC 2225.
описывающим как инкапсуляцию IP-трафика в ячейки ATM на уровне AAL5, так
и функции преобразования адресов для постоянных и коммутируемых
виртуальных соединений. При реализации данного метода обязательно
должна поддерживаться инкапсуляция LLC/SNAP. Спецификация не
указывает параметры трафика, качества обслуживания и требуемую
категорию услуг CBR. rtVBR. nrtVBR или UBR.
41
Часть 1. Архитектура, технологии и сетевые аспек ь
Данная технология предназначена для поддержки протокола IP в
одной логической подсети (Logical IP Subnet. LIS) сети ATM.
Логическая подсеть представляет собой группу устройств, подключенных к
одной сети ATM и использующих единый номер сети подсети и маску
подсети.
В качестве протокола распознавания адреса используются
протоколы распознавания адресов ATM ATMARP и InATMARP (инверсный
ATMARP). Протокол ATMARP базируется на протоколе ARP. но
включает ряд дополнении, необходимых для работы в нешироковешательной
сети. Каждая LIS имеет один сервер ATMARP. Основная задача
сервера заключается в управлении специальной таблицей, записи которой
содержат пары соответствующих IP- и .ЛТМ-адресов устройств. Каждое
устройство (клиент LIS) в логической подсети настраивается на
уникальный ATM-адрес лого сервера.
У каждой конечной станции есть адрес ATMARP-сервера. В какой-
то момент клиент посылает ему запрос, и в ответ сервер, послав свой
запрос, узнает ею IP- и ATM-адреса и добавляет их в свою таблицу, после
чего обрабатывается запрос клиента. (В отличие от стандартною ARP.
в случае, если адрес не найден, посылается явный отрицательный ответ.)
Затем конечная станпия (А), получив ATM адрес соседа (конечной
станции В), по логической сети устанавливает с ним коммутируемое
виртуальное соединение и пере.чает данные. Схема взаимодействия узлов по
протоколу Classical IP o\er ATM приведена па рис. 2.8.
Classical IP over ATM имеет ряд недостатков. Поскольку серверу
ATMARP доступна только одна IP-подсеть, узлы IP могут напрямую
взаимодействовать только с узлами IP. расположенными в той же подсети.
Чтобы посылать пакеты узлу IP. находящемуся в другой виртуальной
подсети, передающий узел IP должен направлять их через маршрутиза-
Рис. 2.8. Схема работы протокола Classical IP over ATM
42
Глава 2. Функциональная структура
тор. Передающий узел IP использует для соединения с
маршрутизатором один виртуальным канал, а маршрутизатор применяет ля
соединения с узлом IP. являющимся адресатом, другой виртуальный капал. В
лой цепи маршрутизаторы создают «узкое место», поскольку, как
правило, работают медленнее коммутаторов. Кроме того. Classical IP over
ATM может маршрутизировать только IP-пакеты. Он не решает проблем
задержек и перегрузки сети, поскольку не может использовать
преимущества качества сервиса сетей ATM. И. наконец. Classical IP over ATM
не поддерживает многоадресную рассылку.
Основным достоинством данного стандарта является гибкая
конфигурация сети благодаря возможности объединения в одну виртуальную
подсеть конечных станций из физически независимых локальных сетей.
МРОА
На основе технологи LANE ATM Forum была разработана
технология Multiprotocol over ATM — МРОА ( ЛЕ-МРОА-01 l-ШЮ).
позволяющая более эффективно работать коммутаторам 3-го уровня различных
протоколов (в том числе IP) через ATM. МРОА дает возможность
маршрутизировать протоколы типа IP из традиционных ЛВС по
коммутируемой ATM-магистрали. Подход МРОА в основном заключается в
разделении традиционной роли маршрутизатора па две функции, одна из
которых обслуживает непосредственную связь с пользовательскими
устройствами, а другая отвечает за сетевой сервис, такой, как определение
маршрута. МРОА отделяет пересылку пакетов от других функций
маршрутизатора, определяя для пакетов кратчайшие пути, что
существенно ускоряет IP-трафик в сети ATM.
МРОА состоит из следующих компонентов:
♦ серверов маршрутизации (Route Servers), которые также
называют серверами МРОА. Они поддерживают таблицы
маршрутизации и вычисляют маршруты для оконечных устройств, а также
взаимодействуют с традиционными маршрутизаторами и другими
серверами маршрутизации. Серверы маршрутизации
необязательно выполнены в виде единого устройства, их функции могут
встраиваться в существующие маршрутизаторы и коммутаторы;
♦ оконечных устройств (Edge Devices), иначе называемых
клиентами МРОА. Ими могут служить интеллектуальные коммутаторы,
которые пересылают пакеты и ячейки между ЛВС и ATM. или
сетевые интерфейсные платы, передающие пакеты и ячейки
между подключенными к ATM устройствами и сетями ATM.
43
Часть I. Аохитектура, технологии и сетевые аспекты
Вместе серверы маршрутизации и оконечные устройства действуют
как распределенные маршрутизаторы: серверы маршрутизации
определяют, куда необходимо посылать пакеты, а оконечные устройства их
передают.
Когда конечной станции в ЛВС необходимо связаться с
подключенным к ATM устройством, она посылает пакет клиенту МРОА
(оконечному устройству), которое запрашивает соответствующий ATM-адрес у
сервера маршрутизации. Если сервер маршрутизации знает АТМ-адрес.
то просто пылает запрошенную информацию: п противном случае для
определения итого адреса он может, используя один из протоколов
маршрутизации, связаться с другими маршрутизаторами — как с
традиционными, так и с остальными серверами маршрутизации. Узнав АТМ-
адрес. оконечное устройство устанавливает виртуальный канал с
соответствующей конечной станцией получателя. На рис. 2.9 приведена
схема взаимодействия устройств МРОА.
Сервер
маршрутизации
ffl МРОА
Подсеть 2
Рис. 2.9. Схема работы МРОА
Стандарты МРОА рассчитаны на максимальное использование
преимуществ ATM. в том числе на возможность динамического изменения
полосы пропускания сети с использованием прямых коммутируемых
виртуальных каналов и гарантированного качества обслуживания.
Поскольку МРОЛ — это технология сетевого уровня, она имеет
доступ к информации сетевого уровня, такой, как характеристики
трафика и параметры качества сервиса ЛТМ. При установлении соединения
оконечное устройство может использовать эту информацию для
определения оптимального маршрута к конечной станции адресата в
зависимости от уровня QoS. запрашиваемого передающей конечной станцией.
Кроме того. МРОА предоставляет дополнительные возможности
маршрутизации. С помощью МРОА можно осуществлять маршрутизацию
44
Глава 2. Функциональная структура
между традиционными ЛВС. соединенными ЛТМ-магистралью.
создавая таким образом высокоскоростное межсетевое соединение без «узких
мест» в виде традиционных маршрутизаторов. Можно также
использовать маршрутизацию типа «one-hop» иди «hop-by-hop» для оптимизации
коротких и длинных передач.
МРОА позволяет использовать разработанные для IP механизмы,
обеспечивающие гарантиропанное качество услуг, такие как RSVP. в
базовой коммутирующей структуре ATVI. Технология МРОА позволяет
объединить существующие подсети с магистралями ATM без назначения
новых адресов IP.
2.3. Протоколы сетей NGN
Сети NGN можно рассматривать в качестве сетевых решений,
объединяющих фрагменты различных существующих сетей (Интернет и ТфОП)
с применением свойственных этим сетям технологий. Соответственно, в
NGN применяются как протоколы Интернет (например. IP. TCP. UDP,
FTP. HTTP, SMTP и другие протоколы стека TCP/IP), так и протоколы
ТфОП (например, ОКС7, EDSS1, протоколы интерфейса V5). Кроме
того, некоторые протоколы NGN являются перспективными, прямо или
косвенно затрагивая принципы взаимодействия сетей Интернет и ТфОП
в рамках создания мультисервиспой сети. Протоколы NGN с некоторой
долей условности можно классифицировать следующим образом:
♦ базовые протоколы сети Интернет: IP, ICMC- TCP, UDP.
♦ транспортные протоколы: RTP. RTCP.
♦ сигнальные протоколы: SIP. Н.323. SIGTRAN. MEGACO/H.248,
MGCP. RSVP. SCTP. ISUP. BICC. SCCP. INAP.
♦ протоколы маршрутизации: RIP. IGRP. OSPF. IS-IS. EGP. BGP.
IDRP. TRIP.
♦ протоколы информационных служб и управления: SLP. OSP.
l.DAP. SNMP.
♦ протоколы услуг: FTP. SMTP. HTTP, кодеки G.xxx. H.xxx. факс
Т.37, Т.38. IRP! NNTP.
2.3.1. Базовые протоколы стека TCP/IP
Протоколы Интернет можно использовать для передачи сообщений
через любой набор объединенных между собой сетей. Они в равной мере
пригодны для связи как в локальных, так и в глобальных сетях. Комплект
45
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
протоколов Интернет включает в себя не только спецификации низших
уровней (например. TCP и IP), по также спецификации для таких обшич
применений, как почта (SMTP), приложения гипертекстовых
терминалов (HTTP) и передача файлов (FTP).
Протокол IP
Маршрутизация по протоколу IP (Internet Protocol) определяет
формат, адресацию и характер перемещения дейтаграмм IP через
объединенные сети (по одной пересылке за раз). В начале следования дейтаграмм
весь их маршрут не известен. Вместо этого на каждом промежуточном
узле вычисляется следующий пункт назначения путем сопоставления
адреса пункта назначения, содержащегося в дейтаграмме, с записью данных
в маршрутной таблице текущею узла. Участие каждого узла в процессе
маршрутизации заключается в продвижении пакетов, базирующемся
лишь на внутренней информации, вне зависимости от того, насколько
успешным будет процесс, и того, достигнет или пет пакет конечного
пункта назначения. Другими словами. IP не обеспечивает отправку па узел—
источник сообщений о неисправностях, когда имеют место аномалии
маршрутизации. Выполнение этой задачи предоставлено другому протоколу
Интернет, а именно протоколу управляющих сообщений Интернет
(Internet Control Message Protocol — ICMP).
Протокол ICMP
1С VIP выполняет ряд задач в пределах объединенной сети IP. В
дополнение к основной задаче, для выполнения которой он был создан
(сообщение источнику об отказах маршрутизации), ICVIP обеспечивает
также:
♦ метод проверки способности узлов образовывать в объединенной
сети повторное эхо (сообщения Echo и Reply ICMP):
♦ метод стимулирования более эффективной маршрутизации
(сообщение Redirect ICMP — переадреса!шя ICMP);
♦ метод информирования источника о гом. что какая-то
дейтаграмма превысила назначенное ей время существования в пределах
данной объединенной сети [ICMP-сообшение Time L:\ceeded
(время превышено)]:
♦ метод передачи прочих полезных сообщений.
Сделанное недавно дополнение к ICMP обеспечивает для новых
узлов возможность нахождения маски подсети, используемой па
промежуточной сети в данный момент. В целом. ICMP является интегральной
46
Глава 2. Функциональная структура
частью любых реализаций IP. особенно таких, которые используются в
маршрутизаторах.
Протокол TCP
Transmission Control Protocol (TCP) обеспечивает полностью
гарантированные, с подтверждением н управлением потоком данных, услуги
доставки для протоколов высших уровней. Он перемешает .чанные в
непрерывном неструктурированном потоке, в котором байты
идентифицируются по номерам последовательностей. TCP может также
поддерживать многочисленные одновременные диалоги высших уровней.
Протокол UDP
Протокол L DP намного проше. чем TCP. Он по чечен в ситуациях,
когда мощные механизмы обеспечения надежности протокола TCP не
обязательны. Заголовок LDP имеет всего четыре поля: поле порта
источника (source port), поле порта пункта назначения (destination port),
поле длины (length) и поле контрольной суммы L'DP (checksum UDP).
Поля порта источника и порта назначения выполняют те же функции,
что и в заголовке TCP. Поле длины обозначает длину заголовка L'DP
и данных; поле контрольной суммы обеспечивает проверку
целостности пакета. Контрольная сумма UDP является факультативной
возможностью.
Комплект протоколов Интернет включает в себя большое число
протоколов высших уровней, представляющих самые разнообразные
применения, в том числе управление сетью, передача файлов,
распределенные услуги пользования файлами, эмуляция терминалов и электрон-
пая почта.
2.3.2. Сигнальные протоколы
Протоколы SIP и Н.323
В настоящее время для установления мультимедийных вызовов че-
реч сети IP создано несколько протоколов, например SIP (Session
Initiation Protocol) [RFC 2543] и Н.323. Появление данных стандартов
открывает широкие возможности децентрализации обеспечения услуг
телефонии, причем услуги могут управляться со стороны пользователя.
Протокол инициирования сеансов связи (SIP) предназначен для
организации, модификации и завершения мультимедийных сеансов или
47
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
вызовов. Мультимедийные сеансы включают в себя мультимедийные
конференции, интернет-телефонию и другие аналогичные приложения.
SIP является одним из ключевых протоколов, используемых для
реализации передачи речи по сетям IP (Voice over IP — VoIP). Таким образом.
SIP есть упрошенный протокол сигнализации, имеющий широкое
применение в Интернет-телефонии.
SIP представляет собой простой протокол сигнализации для
установления, модифицирования и разрушения речевых и мультимедийных
соединений в сеансах IP-телефонии (VoIP) и мультимедийной конфе-
репп-связи. SIP является протоколом типа «клиент-сервер» и подобен
протоколу передачи гипертекста (HyperText Transfer Protocol —
HTTP) как с синтаксической, так и с семантической точек зрения.
Имеет текстовые запросы и отклики, содержащие поля заголовков, в
которых передается информация об обслуживании и характеристиках
соединения.
Если для управления ресурсами среды передачи MG между MGC и
шлюзами среды передачи (то есть транспортными пли медиа-шлюзами)
используется протокол H.24K/MEGACO (MGCP), то SIP или Н.323
могут применяться для установления речевого соединения па участке
между V1GC и клиентом VoIP.
В случае необходимости установления телефонного соединения
между транспортными шлюзами среды передачи, не связанными с одним
и тем же контроллером, связь сигнализации вызова устанавливается
между MGC, управляющим первым шлюзом, и MGC, управляющим
вторым шлюзом среды передачи.
Хотя и Н.323, и SIP могут использоваться для осуществления такой
сигнализации, необходимо отметить, что ни один, ни другой из них не
разрабатывался в расчете на поддержку услуг этого типа.
Следовательно, можно ожидать, что для поддержки связи между MGC в целях
предоставления услуг VoIP тот и/или другой будут соответственно
оптимизированы.
Протокол SIP-T (SIP for Telephones, RFC 3372) предоставляет
возможности интеграции сообщений традиционной телефонной
сигнализации в сообщения протокола SIP. SIP-T. таким образом, не является
новым протоколом, а представляет собой набор механизмов согласования
традиционной телефонной сигнализации с сигнализацией SIP. Задачей
SIP-T является выполнение трансляции сообщений протокола и
обеспечения прозрачности транспортировки их свойств через точки
взаимосвязи ТфОПТР. Протокол предназначен для использования там, где сеть
VoIP имеет интерфейс с ТфОП.
48
Глава 2. Функциональная структура
Несмотря на то. что SIP в типоном варианте применяется поверх
протоколов L'DP пли TCP. без внесения каких-либо технических
изменений o\i может использовать также возможности протоколов IPX.
Frame Relay. AAL5 ЛТМ или Х.25.
Протокол MGCP
Протокол управления транспортным шлюзом (Media Gateway Control
Protocol — MGCP) используется между элементами распределенного
мультимедийного шлюза. Распределенный мультимедийный шлюз включает в
себя агента вызова (Call Agent), который содержит «интеллект» по
управлению вызовом, и транспортный шлюз, который содержит транспортные
функции (например, преобразование речевого канала ИКМ в VoIP).
Транспортные шлюзы содержат оконечные точки, во
взаимодействии с которыми агент вызова может создать, изменить и уничтожить
соединение для установления и управления транспортным сеансом связи
с другими оконечными точками. Также агент вызова может поручить
оконечным точкам выполнение функций обнаружения некоторых
событий и генерирования конкретных сигналов. Оконечные точки
автоматически сообщают агенту вызова об изменениях в состоянии
обслуживания. Кроме того, агент вызова может выполнять проверку как
оконечных точек, так и соединений между ними.
Базовый протокол MGCP может расширяться дополнительными
функциональпостями. определяемыми в так называемых пакетах
(package) — точно описанных расширениях MGGP. Например, можно
упомянуть пакеты различного назначения под общим названием
«MGCP-пакеты 2ВСК». Эти пакеты расширений предназначены для
работы с соединительными линиями, па которых могут использоваться
системы телефонной сигнализации с многочастотным или импульсным
набором, интерфейсы с учрежденческими АТС и т. п.
Протокол управления
транспортным шлюзом H.248/MEGACO
Протокол управления транспортным шлюзом H.248/MEGACO
является дальнейшим развитием протокола MGCP и ряда других разработок
как IETF, так и ITL'-T.
Протокол управления транспортным шлюзом H.248/MEGACO
используется на интерфейсе между контроллером MGC и шлюзом MG, то
есть между элементами физической декомпозиции шлюза мультимедиа
согласно архитектуре, определенной в рекомендации FI.323. Управле-
49
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
ние транспортным шлюзом (MG) осуществляется специальным
устройством управления транспортными шлюзами или их контроллером
(MGC).
Интерфейс пакетной сети может задействовать IP. ATM и другие
технологии. Интерфейс .юлжен будет поддерживать большое количество
систем сигнализации сети с коммутацией каналов, включая тональную
сигнализацию, сигнализацию ISDN. ISL'P. QSIG и GSM.
Для переноса сигнальных сообщений MEGACO'H.248 могут
использоваться следующие транспортные протоколы: LDP. TCP, SCTP
(Stream Control Transport Protocol) и технология ATM. Поддержка
протокола UDP является обязательным требованием для
контроллера шлюзов MGC. Протокол TCP должен поддерживаться как
контроллером, так и шлюзом. Поддержка протокола SCTP и технологии
ATM для обоих устройств опциональна. Сообщения протокола
MEGACO'H.248 могут кодироваться двумя способами. Комитетом
IHTF предложен текстовый способ кодирования сигнальной
информации, причем для описания сеансов связи используется протокол
SDP. МСЭ-Т предусматривает двоичный способ представления
сигнальной информации по спецификациям абстрактного синтаксиса
ASN.1, а для описания сеансов связи рекомендует специальный
инструмент формата Tag-Length-Value (TLV). Контроллер MGC должен
поддерживать оба способа кодирования, а шлюз MG — только один
из них.
Протокол MEGACO является внутренним протоколом, который
работает между функциональными блоками распределенного шлюза,
а именно между MGC и MG. Принцип действия этого протокола —
master'slave. то есть, ведущий, ведомый. Устройство управления MGC
является ведущим, а транспортный шлюз MG — ведомым, который
выполняет команды, поступающие к нему от устройства управления.
Протокол BICC
Протокол BICC, определяемый Рекомендацией Q.1901.
представляет собой протокол управления вызовом, предполагаемый к
использованию между «обслуживающими узлами» (Serving Nodes — SN). Данный
протокол получил название «Bearer Independent Call Control», или
протокол управления вызовом, независимый от услуг доставки информации.
Управление транспортными возможностями между SN
предусматривается со стороны других протоколов.
50
Глава 2. Функциональная структура
Определены три типа SN:
♦ узел обслуживания интерфейса (ISN) — обеспечивает интерфейс
к сетям с коммутацией каналов;
♦ транзитный узел (TSN) — обеспечивает выполнение функций
транзита для информации вызова и транспортировки в пределах
сети, использующей протокол BICC:
♦ шлюзовой узел (GSN) — обеспечивает выполнение функций
межсетевого шлюза для информации вызова и транспортировки с
использованием протокола BICC.
Процедуры взаимодействия BICC с другими протоколами, в том
числе на промежуточных узлах, где могут выполняться функции
управления вызовом без реализации какого-либо управления транспортными
возможностями, определены соответствующими спецификациями.
Транспортировка информации сигнализации (SIGTRAN)
Транспортировка информации сигнализации по технологии
SIGTRAN предназначена для передачи сообщений протокола
сигнализации сети с коммутацией каналов через сеть с коммутацией
пакетов и должна обеспечивать:
1) передачу сообщений разнообразных протоколов сигнализации,
обслуживающих соединения сетей с коммутацией каналов (CSN),
например протоколов прикладных и пользовательских подсистем
ОКС7 (включая уровень 3 МТР, ISUP. SCCP. TCAP. MAP, INAP.
и т. л.), а также сообщений уровня 3 протоколов DSS1/PSS1 (т. е.
Q.931 и QSIG);
2)средства идентификации конкретного транспортируемого
протокола сигнализации сети с коммутацией каналов:
3) общий базовый протокол, определяющий форматы заголовков,
расширения в целях информационной безопасности и
процедуры для транспортировки сигнальной информации, а также
(при необходимости) расширения для введения конкретных
индивидуальных протоколов сигнализации сети с коммутацией
каналов;
4)вместе с нижележащим сетевым протоколом (например, IP)
обеспечивать функциональные возможности, соответствующие
нижнему уровню конкретной сети с коммутацией каналов.
51
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
При транспортировке сигнальной информации через
инфраструктуру сети Интернет используемым промежуточным средством считается
протокол передачи информации управления потоком (Stream Control
Transmission Protocol — SCTP).
Протокол передачи информации управления потоком (SCTP)
Протокол передачи информации управления потоком (SCTP)
обеспечивает транспортировку сообщений сигнализации через сеть IP между
двумя оконечными пунктами с избыточностью доставки информации и
повышенной степенью надежности. Для этого применяется
стандартизованный метод, отличаюшийся встраиванием в протокол возможностей
повышенной надежности доставки в реальном времени информации от
нескольких источников по нескольким информационным потокам.
Также обеспечивается самоотключение в случае перегрузки
соединения Интернет, по которому функционирует этот протокол. Интерфейс
между SCTP и его сигнальными приложениями управляется через
адаптационные уровни, которые образуют промежуточный уровень таким
образом, чтобы сигнальные протоколы высших уровней конкретной
архитектуры стека протоколов не меняли свой интерфейс с
транспортной средой и внутренние функциональные возможности, когда
начинают использовать SCTP вместо другого транспортного протокола. Другой
аспект состоит в том. что поддерживаемая архитектура стека
протоколов согласована с архитектурой Интернет без нарушения собственных
правил.
Протокол SCTP может в различных целях использоваться
разнообразными приложениями — от передачи файлов средствами HTTP до
транспортировки сигнальной информации, от замещения возможностей
функционирования МТР до замещения транспортировки информации
сигнализации SCCP. Для некоторых приложений может быть
желательным сохранить па связи с нижележащим уровнем (в данном случае
SCTP) уже существующий интерфейс, для других приложений vrro не
является необходимым.
Пользовательский уровень адаптации ISDN (IUA)
Существует необходимость доставки сообщений сигнальных
протоколов сети с коммутацией каналов (Circuit Switched Network — CSN) от
сигнального шлюза (SG) ISDN к контроллеру шлюза среды передачи
(MGC). Механизм доставки должен поддерживать:
♦ транспортировку пограничных примитивов Q.921/Q.931:
52
Глава 2. функциональная структура
♦ связь между модулями управления уровнями SG и MGC:
♦ управление активными связями между SG и MGC.
Данным уровнем предусматривается поддержка первичного и
базового доступов ISDN (РКЛ и BRA) как для режима «точка — точка», так
и для разветвленного режима «точка — несколько точек». Процедуры
уровня адаптации QSIG не отличаются от аналогичных процедур 0.931.
Пользовательский уровень адаптации МТР уровня 2 (M2UA)
Пользовательский уровень адаптации МТР уровня 2 обеспечивает
эмуляцию одного звена МТР между двумя узлами ОКС7.
Избыточность звеньев достигается посредством многоточечного
подключения собственно в пределах SCTP. В направлении к DPG может
иметься несколько звеньев. Избыточность приложений поддерживается
на пользовательских уровнях адаптации посредством переключения с
одного соединения на другое при необходимости.
При необходимости доставки сообщений сигнальных протоколов
CSN от сигнального шлюза (SG) к контроллеру шлюза среды передачи
(MGC) или пункту сигнализации IP (IPSP) механизм доставки должен
поддерживать:
♦ интерфейс на границе МТР уровня 2 и МТР уровня 3;
♦ связь между модулями управления уровнями SG и MGC;
♦ управление активными связями между SG u.MGC.
Другими словами. SG будет иметь возможность транспортировать
сообщении МТР уровня 3 к MGC или IPSP. В случае доставки от SG к
IPSP. SG и IPSP функционируют как традиционные узлы ОКС7.
используя сеть IP в качестве нового типа звена ОКС7. Этим обеспечивается
полномасштабная обработка сообщений МТР уровня 3 и
соответствующие возможности управлении сетью.
Пользовательский уровень адаптации МТР уровня 3 (M3UA)
Пользовательский уровень адаптации МТР уровня 3 обеспечивает
эмуляцию уровня 3 МТР в направлении его пользователей. В число его
функции входят трансляция и отображение адреса, отображение
потоков, управление перегрузками и управление сетью.
Для выхода па нужный сервер приложений (Application Server —
AS) в SG должна осуществляться строгая процедура присвоения
(например. CIC ISL'P должны соответствовать группам магистральных линий).
53
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Входя в состав прикладного сервера, процесс обработки прикладного
сервера (ASP) должен иметь возможность общего распределения
состояний. Каждый ASP одного и того же AS может являться отдельным
прикладным узлом (Application Node — AN). Каждое приложение
является физическим блоком или хостом. Способ распределения состояний
зависит от конкретной реализации.
Уровень \I3L'A должен обслуживать несколько соединений SCTP
(или по крайней мере одно). Выбор соединения SCTP может
производиться по одной или нескольким частям полей DPC. ОРС, SLS. CIC
ярлыка маршрутизации МТР. Если соединение переходит в аварийное
состояние, возможно выполнение альтернативных отображений.
Равноуровневые объекты M3UA для изменения и обновления
состояний узлов «ОКС7 через IP» обмениваются сообщениями управления.
На маршрутизацию сообщений уровня M3UA и SCTP влияют
особенности функционирования внутридоменных и междоменных
протоколов маршрутизации RIP. OSPF. BGMP.
Пользовательский уровень адаптации SCCP (SUA)
Средствами сети IP возможна доставка сообщении подсистем-
пользователей SCCP (MAP и САР через ТСАР. RANAP и т. д.).
Архитектура такой доставки может представлять собой связь от SG OKC7 к
сигнальному узлу IP (например, резидентной базе данных IP) или связь
между двумя оконечными точками, расположенными в пределах сети IP.
Механизм доставки должен поддерживать:
♦ передачу сообщений пользователей SCCP (TCAP, RANAP и т.д.):
♦ услугу SCCP, не ориентированную на соединение:
♦ услугу SCCP. ориентированную на соединение:
♦ взаимодействие равноуровневых объектов пользователей SCCP в
полном объеме:
♦ управление транспортными связями SCTP между SG и одним или
несколькими сигнальными узлами IP:
♦ функционирование сигнальных узлов IP с распределенной
структурой:
♦ в целях управления выдачу отчетов об изменении состояний
конфигурации в асинхронном режиме.
54
Глава 2. Функциональная структура
SCTP для MEGACO
Направленные на достижение высокой пропускной способности
и доступности, реализации протокола VIEGACO могут особенно
эффективно использоваться в сочетании с теми возможностями
образования информационных потоков, избыточности сетевой
поддержки, исключения перегрузок и обеспечения высоких характеристик
информационной безопасности, которые предоставляются
протоколом SCTP.
Реализациями MEGACO могут использоваться следующие
предоставляемые SCTP возможности:
♦ транспортировка, основанная на передаче дейтаграмм:
♦ надежность доставки информации: как транспортный протокол
повышенной надежности, SCTP обеспечивает механизмы
восстановления пакетов информации при ее потере или дублировании.
Указанное свойство позволяет упростить разработку уровня
приложений, а также управление таймерами:
♦ надежность доставки сообщений при обеспечении очередности и
без таковой: при необходимости ускоренного обслуживания
приложения для каждого сообщения может устанавливаться высший
по сравнению с не нуждающимися в обеспечении очередности
приоритет транзакций:
♦ передача потоков информации: SCTP в состоянии обеспечить до
65536 однонаправленных потоков в каждом направлении связи
MGC-MG. SCTP передает сообщения и обрабатывает
принимаемые сообщения одного потока независимо от порядка или статуса
сообщении других потоков. Приложение имеет возможность
эффективно избегать возникновения блокировок линии посредством
передачи информации независимых друг от друга транзакций по
разным потокам:
♦ защита против столкновений сообщений: встроенный в
SCTP механизм шифрования обеспечивает защиту на узле
MGC или MG:
♦ управление сетевыми перегрузками: средствами SCTP для
обнаружения и обработки случаев перегрузки сети обеспечены
эффективные средства:
♦ управление резервным маршрутом: для крупного MG на сетевом
уровне может требоваться наличие с MGC связи, имеющей
повышенную устойчивость к отказам.
55
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
В целях предоставления резервных маршрутов SCTP поддерживает
функционирование нескольких находящихся в разных местах (multi-
homed) узлов IP. SCTP обеспечивает проверку доступности, функции
ускоренного переключения в аварийных ситуациях (switch-over/fail-
over) и (потенциально) балансирование нагрузки между резервными
маршрутами.
В ориентированном на транзакции (диалоговом) протоколе, каким,
например, является МЕСЛСО, вероятна потеря диалоговых запросов
или откликов, вызываемая неисправностью объекта или компонента.
Таким образом, рекомендуется, чтобы те объекты, которые при
транспортировке пользуются средствами SCTP, для каждого запроса
обеспечивали реализацию таймеров уровня приложений.
2.3.3. Транспортные протоколы RTP/RTCP
Решение проблемы передачи мультимедийного трафика через сеть
Интернет, не предоставляющую никаких гарантий по доставке пакетов
или их задержке, является нетривиальным. Наиболее доступное место
реализации дополнительных функций, связанных с контролем потоков
мультимедийного трафика — прикладной уровень. Как правило,
алгоритмы повышения достоверности доставки информации строятся на
принципах внесения избыточности и перестановки в
последовательности информационных сегментов.
Протокол реального времени (Real-Time Transfer Protocol — RTP)
является стандарта зацией такого подхода и, в отличие от
внутрифирменных протоколов, может работать с приложениями других разработчиков.
Обычно RTP на транспортном уровне использует возможности
протокола U DP.
Сам протокол RTP не обладает никакими дополнительными
функциями по обеспечению качества обслуживания. Протокол RTP
функционирует по принципу «из копна в конец», а его пакеты в
маршрутизаторах на сетевом уровне обрабатываются таким же образом, как
остальные IP-пакеты. Дополнительные возможности могут быть
реализованы в оконечных пунктах на базе информации статистики,
собранной при помоши протоколов RTP и RTCP (RTP Control Protocol).
Такая информация, как правило, содержит сведения о количестве
отправленных/принятых пакетов RTP. количестве потерянных пакетов,
значении джиттера задержки пакета и т. п. Спецификация протокола
RTP не регламентирует конкретный способ использования указанной
статистической информации приложением.
56
Глава 2. Функциональная структура
2.3.4. Протоколы информационных служб
и управления
Информационная база шлю job (Gateway Information Base — GIB)
может быть доступна разнообразным объектам в пределах данного
административного домена сети. Способ организации доступа к такой
информации из других доменов называется «front-end» и представляет
собой средство жеплуатации услуг протокола маршрутизации вызовов.
К числу протоколов front-end можно отнести следующие протоколы.
Протокол определения местонахождения услуги (SLP)
Протокол определения местонахождения услуги (Service Location
Protocol — SLP) разработан специально для выполнения функций
доступа к услугам и идеален для определения местонахождения серверов,
описываемых набором атрибутов. В данном случае сервером является
шлюз (иди следующее по направлению к шлюзу устройство), а
атрибутами — политика оконечного пользователя. Для обращения к шлюзу с
конкретным набором атрибутов используется процедура запроса
услуги (Service Query).
Протокол открытого урегулирования (OSP)
Протокол открытого урегулирования (Open Settlements Protocol —
OSP) является протоколом типа «клиент-сервер». Позволяет клиенту
обратиться к серверу по его телефонному номеру и подучить ответ с
адресом следующего устройства на маршруте при авторизации маркеров
эстафетной передачи (token), используемых для данного соединения. В
этом случае сервер может являться сервером местонахождения. Для
ответа на запросы OSP он использует таблицу маршрутизации,
построенную с помощью средств маршрутизации через сеть IP (TRIP).
Протокол упрощенного доступа к директориям (LDAP)
Протокол упрошенного доступа к директориям (Lightweight
Directory .Access Protocol — I.DAP) исполыуется для доступа к
распределенным базам данных. Так как сервер местонахождения (LS) имеет
свою базу данных. I.DAP может применяться и для обращения к ней.
Пользователь директории баз данных получает доступ к директории
через клиента [или агента пользователя директории (Directory User
Agent — DUA)]. Для этого клиент взаимодействует с одним или
несколькими серверами [или системными агентами директории — Directory
57
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
System Agents (DSA)]. Клиенты взаимолемствуют с серверами, используя
протокол доступа к директории.
Общая модель, принятая в данном протоколе, представляет собой
одного из клиентов, выполняющих функции протокола с помощью
серверов. В этой модели клиент передает серверу для исполнения
протокольный запрос с описанием операции. После этого сервер отвечает за
исполнение необходимых операций в директории. По выполнении
операций сервер выдает запрашивавшему клиенту ответ с результатами или
сообщениями об ошибках.
Хотя серверы обязаны выдавать ответы, когда последние
определены в протоколе, требование по синхронизации работы как клиентов, так
и серверов отсутствует. Запросы и ответы множества операций могут
проходить между клиентом и сервером в любом порядке при условии,
что клиент со временем получает ответ на каждый запрос, требующий
ответа.
Web-страница
На LS должна обеспечиваться поддержка услуг «front-end» типа
web. Пользователи могут вводить запрос в определенной форме, по-
тучая ответ с информацией о соответствующем шлюзе. Данный
механизм наиболее удобен лля использования при запросе доступа
человеком. Организация доступа к возможностям «front-end» посредством
web page со стороны серверов сигнализации технически
нецелесообразна.
Маршрутизация телефонных вызовов через сеть IP (TRIP)
Упомянутые выше протоколы относятся к типу «запрос-отклик».
Доступ к LS не обязательно должен выполняться по такому алгоритму.
Полностью приемлемым для доступа является такое
синхронизирование баз данных, при котором объект, запрашивающий доступ к базе
данных I.S. в результате получает ее копию. В этом варианте
подходящим средством можно считать протокол TRIP (Telephony Routing over
IP).
Таким образом, имеется ряд протоколов, которые можно
использовать для доступа к базе данных I.S в случае реализации «front-end».
Вопрос о необходимости или даже лишь желательности единого стандарта
для «front-end» остается открытым, так как разные протоколы имеют
свои сильные и слабые стороны.
58
Глава 2. Функциональная структура
2.3.5. Протоколы маршрутизации и управления
Сеть NGN отличается гетерогенностью и динамикой
функционирования. Поэтому в сети NGN особое значение приобретают протоколы
маршрутизации и управления.
Протокол маршрутизации внутреннего шлюза (IGRP)
Главной целью разработки IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)
было обеспечение надежного протокола для выполнения задач
маршрутизации в пределах автономной системы (AS), имеющей произвольно
сложную топологию и включающую в себя средства транспортировки с
разнообразными характеристиками ширины полосы пропускания и
задержек. AS фактически является набором сетей, которые находятся под
единым управлением и совместно используют обшую стратегию
маршрутизации.
Ранее самым популярным протоколом маршрутизации в пределах
AS считался протокол информации маршрутизации (RIP). Хотя он был
вполне пригоден для маршрутизации в пределах относительно
однородных объединенных сетей небольшою или среднего масштаба, его
ограничения сдерживали рост покрытия сетей. В частности, небольшая
допустимая величина числа пересылок (15) RIP ограничивала масштаб
объединенной сети и не обеспечивала достаточную гибкость в сложных
сетевых конфигурациях.
IGRP является протоколом, использующим информацию вектора
расстояния. Протоколы маршрутизации по вектору'расстояния требуют
от каждого маршрутизатора отправления через определенные
интервалы времени всем соседним маршрутизаторам всей информации своей
маршрутной таблицы или ее части в сообщениях о корректировке
маршрута. По мере того, как маршрутная информация распространяется по
сети, маршрутизаторы получают возможность вычислять расстояния до
всех узлов объединенной сети.
Протоколы маршрутизации с вектором расстояния часто
противопоставляют протоколам маршрутизации с указанием состояния канала,
которые отправляют информацию о локальном соединении участков
соединений во все узлы объединенной сети. Примерами протоколов,
испо.тьзуюших алгоритм .маршрутизации с указанием состояния канала,
являются протокол установления соединения с алгоритмом поиска
наикратчайшего пути (Open Shortest Path First — OSPF) и протокол типа
«Промежуточная система — Промежуточная система» (Intermediate
Svstem to Intermediate Svstem — IS-IS).
59
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Для обеспечения дополнительной гибкости IGRP разрешает
многотрактовую маршрутизацию. Дублированные линии с одинаковой
шириной полосы могут пропускать отдельный поток трафика
циклическим способом с автоматическим переключением на вторую линию,
если первая линия выхолит из строя. Несколько трактов могут также
использоваться даже в том случае, если характеристики зтих трактов
различны. Например, если один тракт в три раза лучше другого
благодаря тому, что его показатели в три раза выше, то лучший тракт будет
использоваться в три раза чаше. Для многотрактовои маршрутизации
могут использоваться только маршруты с характеристиками, которые
находятся в пределах определенного диапазона показателен
наилучшего маршрута.
Протокол OSPF
Протокол OSPF7 является протоколом маршрутизации с
объявлением состояния о канале (I.ink-State). Это значит, что он требует
отправки информации о состоянии канала (Link-State Advertisement — LSA) во
все маршрутизаторы, которые находятся в пределах одной и той же
иерархической области. В объявления LSA протокола OSPF
включается информация о подключенных интерфейсах, об использованных
ресурсах и других переменных. По мере накопления маршрутизаторами OSPF
информации о состоянии канала, они для расчета наикратчайшего пути
к каждому узлу получают возможность применить алгоритм «поиска
наикратчайшего пути» (Shortest Path First — SPF).
В отличие от RIP OSPF может работать в пределах некоторой
иерархическом системы. Самым крупным объектом этой иерархии является
автономная система (AS). AS представляет собой набор сетей, которые
находятся под единым управлением и совместно используют обшую
стратегию маршрутизации. OSPF является протоколом маршрутизации
внутри AS, хотя он и способен принимать маршруты из других AS и
направлять маршруты в другие AS.
Протокол внешних шлюзов (EGP)
11есмотря на то, что EGP (Exterior Gateway Protocol) является
динамическим протоколом маршрутизации, он использует очень простую
схему. Протокол не учитывает показатели характеристик и,
следовательно, не может принимать по-пастояшему интеллектуальных решений о
маршрутизации. Сообщения корректировки маршрутизации EGP
содержат информацию о доступности сетей. Другими словами, они
указывают, что доступ к определенным сетям организуется через определенные
60
Глава 2. Функциональная структура
маршрутизаторы. Протокол EGP в настоящее время заменяется
другими протоколами, к которым относятся протокол граничных шлюзов
(Border Gateway Protocol — BGP) и протокол междоменной
маршрутизации (Inter-Domain Routing Protocol — IDRP).
Протокол граничных шлюзов (BGP)
Протокол граничных шлюзов (Border Gateway Protocol — BGP)
является следствием попытки решить самую серьезную проблему EG Р.
BGP является протоколом маршрутизации между AS. созданным для
применения в сети Интернет. В отличие от EGP BGP предназначен и
для обнаружения маршрутных петель. Его можно назвать следующим
поколением протокола EG Р.
Хотя BGP разработан как протокол маршрутизации между AS.
он может использоваться для маршрутизации также в пределах
одной AS. Два смежных объекта BGP, сообщающиеся из различных
AS, должны находиться в пределах одной и тон же физической сети.
Маршрутизаторы ВОР. находящиеся в пределах одной и той же AS.
общаются друг с другом в порядке выработки согласованного
представления о конфигурации данной AS и определения того, какой из
маршрутизаторов BGP данной AS будет служить в качестве точки
соединения при передаче сообщении в конкретные внешние AS или
при приеме сообщений.
Некоторые AS являются просто каналами для прохождения через
них сетевого трафика. Другими словами, такие ASTpancnopTupytOT
трафик, источник которого не находится в их пределах и который не
предназначен для расположенных в них объектов. Протокол BGP должен
обеспечивать взаимодействие с любыми протоколами маршрутизации,
которые применяются в пределах этих транзитных AS.
Сообщения о корректировках маршрутов BGP состоят из пар
информации «сетевой номер тракт AS». Тракт AS состоит из
последовательности AS. через которые может быть организован доступ к нужной сети.
Упомянутые сообщения о корректировке для обеспечения надежности
доставки отправляются с помошью механизма транспортировки TCP.
Содержанием маршрутной таблицы BGP является результат обмена
исходной информацией между двумя маршрутизаторами. При каждом
изменении .маршрутной таблицы отправляются инкрементные
коррекции. В отличие от некоторых других протоколов маршрутизации,
протокол BGP не требует периодического обновления всей маршрутной
таблицы. Вместо этого маршрутизаторы BGP хранят новейшую версию
61
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
маршрутной таблицы всех одноуровневых объектов. Хотя BGP
поддерживает ведение маршрутной таблицы по всем возможным трактам к
какой-либо конкретной сети, в своих сообщениях о корректировке он
выдает информацию только об основных (оптимальных) маршрутах.
Характеристики маршрутов по протоколу BGP представляют собой
произвольное число единиц, характеризующее степень предпочтения
какого-нибудь конкретного маршрута. Эти показатели обычно
устанавливаются администратором сети с помошью конфигурационных файлов.
Степень предпочтительности может базироваться на любом числе
критериев, включая число AS (тракты с меньшим числом AS. как правило,
лучше), тип канала (стабильность, быстродействие и надежность
канала) и другие факторы.
Протокол TBGP
Протокол пограничного шлюза IP-телефонии (IP Telephony Border
Gateway Protocol — TBGP) является междоменным протоколом для
маршрутизации речевых вызовов через сеть IP по направлению к их
пунктам назначения, которые могут нахолиться пли в пределах сети IP
и быть пунктами назначения IP. пли вне этой сети, являясь пунктами па-
значения ТфОП. Возможности эксплуатации TBGP не зависят от каких-
либо протоколов сигнализации вызовов VoIP (H.323, SIP и т.д.), но этот
протокол может служить протоколом маршрутизации вызовов для
любого из этих сигнальных протоколов.
TBGP работает поверх протокола TCP, который обеспечивает для
TBGP надежность на транспортном уровне. Механизмы подтверждения
и управления потоком TCP считаются 2ЮСтаточными для
удовлетворения требовании TBGP к надежности. Помимо факта функционирования
поверх TCP, когда передатчик TBGP обнаруживает ошибку, связанную
пли с проблемой автомата конечных состояний протокола, или с
получением поврежденного сообщения, он направляет равному по уровню
объекту извещение об ошибке и немедленно разрывает соединение с
этим объектом.
Протокол SNMP
Простой протокол управления сетью (Simple Network Management
Protocol — SNMP) является протоколом прикладного уровня,
предназначенным для упрощения обмена информацией управления между
сетевыми устройствами. Пользуясь информацией SNMP (например, такой,
как показатель числа пакетов в секунду и вероятность сетевых отказов).
62
Глава 2. Функциональная структура
сетевые администраторы получают возможность оптимальным образом
управлять производительностью ресурсов сети, а также обнаруживать и
разрешать сетевые проблемы.
Агентами в конфигурации SNMP являются программные модули,
которые работают в управляемых устройствах. Агентами выполняется
сбор информации об этих устройствах, а также ее выдача системам
управления сетями (Network Management Systems — NMS) с помошью
протокола SNMP.
В настоящее время протокол SNMP является широко
распространенным протоколом управления различными коммерческими,
университетскими и исследовательскими объединенными сетями связи.
2.4. Применение серверов приложений
в сетях NGN
В сетях NGN серверы приложении принимают участие в
предоставлении различных дополнительных коммуникационных и
информационных услуг пользователям эгих сетей и применяются для управления со
стороны пользователя предоставлением услуги. Условно весь спектр
возможных услуг можно разделить на четыре класса:
♦ услуги, подобные дополнительным услугам традиционных сетей
связи с коммутацией каналов (извещение о входящем вызове,
переадресация, конференция и т. п.);
♦ услуги, подооные услугам интеллектуальных сетей связи (вызов
по предоплаченным картам, телеголосование, вызов, свободный
от оплаты, и т. п.):
♦ услуги, специфичные для компьютерных сетей [интерактивный
обмен сообщениями (Instant messaging), многопользовательские
сетевые игры и т. п.];
♦ услуги, специфичные для широкополосных сетей связи (видео по
заказу, игры по заказу, интерактивное телевидение и т. п.).
Но эго только условное деление; в реальности услуга в сетях NGN
может представлять собой какую-либо комбинацию из
вышеперечисленных услуг или быть специфичной (специально описанной) для сетей
NGN. При этом надо учитывать, что \ слуга может применяться не к
одному типу трафика (аудио, видео, данные), а к любой их комбинации с
необходимой синхронизацией информационных потоков и
необходимым классом обслуживания для каждого потока.
63
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Помимо предоставления услуги, сервер приложений отвечает за
управление конфигурирование услуги со стороны пользователя в
интерактивном режиме. Учитывая, что современные пользовательские
терминалы сетей NGN обладают графическим пользовательским
интерфейсом (SIP-телефоны) и что с сервером приложений может
взаимодействовать любой компьютерный терминал (ПК. КПК.
смартфон и т.п.). сервер приложений должен быть способен
взаимодействовать с польювателем посредством графического интерфейса.
Взаимодействие между сервером приложения и пользователем сети
NGN строится на базе модели «клиент—сервер», широко используемой
в компьютерных сетях. В соответствии с этой моделью приложение
выполняется в распределенном (по сети) вычислительной системе. При
этом приложение делится на клиентский и серверный процессы. В сети,
помимо серверов приложения, используются еще следующие типы
серверов:
♦ фанзовые серверы — неорганизованное хранилище информации
с общим доступом:
♦ информационные или серверы баз данных — организованное
хранилище информации с определенной логикой доступа;
♦ узкоспециализированные серверы — выполняют специфические
задачи в сети, например коммуникационные (proxy, RAS),
специализированные сетевые базы данных (DHCP. DNS. WINS),
взаимодействия (транзакций, сообщений, почтовые) и масса других
типов (для каждого сетевого протокола и технологии может
использоваться свой сервер).
Сервер приложений предназначен хзя выполнения прикладных
процессов. При этом функциональная логика размещается на сервере, а
логика представления — на клиенте. Основной задачей сервера
приложений является максимальное абстрагирование клиента от следующих
вопросов:
♦ где и как хранится информация:
♦ где и как обрабатывается информация:
♦ как и между каким оборудованием в сети происходит
взаимодействие при выполнении приложения.
Помимо этой задачи сервер приложений должен стремиться
обеспечить максимальную степень доступности того или иного сервиса
(услуги), т.е. должен обеспечивать универсальный интерфейс
взаимодействия с клиентом с учетом технических возможностей
пользовательского терминала и канала связи.
64
Глава 2. Функциональная структура
Клиенты сервера приложения в зависимости от их
функциональности делятся на «тонких» п «толстых» (в терминах модели
«клиент—сервер»). Функциональность клиента определяется степенью
обработки пользовательского ввода, степенью обработки
информационного контента и правилами формирования пользовательского
интерфейса (интерфейса отображения пли представления
информации). Каждый из зтих факторов, определяющих функциональность
клиента, можно условно разделить на несколько градаций (методов
реализации). Для упрощения ссылок этим градациям будут
даваться условные названия. Пользовательский ввод может
обрабатываться следующим образом:
♦ последовательно — после каждого действия пользователя
серверу передается информация об этом действии (например, какая
клавиша была задействована, где находится курсор).
Преимуществом является то. что к возможностям клиентского терминала
предъявляются минимальные требования, а недостатком — то.
что имеется повышенная чувствительность к задержкам в сети и
большая нагру жа на сервер:
♦ групповым образом — вводимая информация накапливается до
тех пор. пока пользователь не выполнит специальное действие
для отправки эгои информации на сервер приложении.
Преимущество по сравнению с последовательным режимом заключается
в том, что последовательность действии может редактироваться
или отменяться, и создается меньшая нагрузка на сервер. Но при
этом предъявляется больше требовании к клиентскому
терминалу, так как он должен уметь накапливать ввод и отображать его
пользователю:
♦ групповым образом с обработкой — накопленная информация во
время ввода и или перед отправкой на сервер обрабатывается,
например, проверяется на корректность, непротиворечивость,
соблюдение последовательности ввода и может также
группироваться. vnaKOBbrBaTbCH, конвертироваться и г. п. Преимуществом по
сравнению с предыдущим режимом является то. что в этом
случае создаются более комфортные условия для пользовательского
ввода и обеспечивается минимальная нагрузка на сервер. Но за
эго приходится расплачиваться большей нагрузкой на клиентский
терминал и повышенными требованиями к его
функциональности за счет того, что он должен реализовывать дополнительно
логику обработки ввода.
65
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Пользовательским ввол может быть акустическим, символьным
(алфавитно-цифровым), координатным (обрабатываются
пространственные координаты пнструмента ввода) и смешанным. Также есть псевдо-
или командный ввол. который получается только после обработки или
конвертирования реального пользовательского ввода.
В свою очередь, пользовательский интерфейс может быть
акустическим, символьным, графическим или смешанным. Формпрование
пользовательского интерфейса может производиться следующими методами:
♦ физическим отображеним — за формирование пользовательского
интерфейса отвечает сервер приложения, а клиент его только
физически отображает (например, попиксельное или посимвольное
отображение). Преимуществом является то. что к возможностям клиентского
термшгала предъявляются минимальные требования, а недостатком —
то. что создается большая нагрузка на сервер и канал передачи.
Помимо этого, имеется очень высокая чувствительность к задержкам в
сети с точки зрения восприятия интерфейса пользователем;
♦ компиляцией по инструкциям — сервер динамически формирует
инструкции по созданию и отображению пользовательского
интерфейса, а клиент по данным инструкциям формирует
физическое представление интерфейса. Обычно инструкции пишутся на
каком-нибудь стандартном языке описания пользовательского
интерфейса (например. HTML). Преимуществом по сравнению с
предыдущим методом является то. что нагрузка на сервер и канал
передачи значительно уменьшается. Но при тгом значительно
возрастают требования к функциональности клиентского
терминала. Из-за того, что язык описания пользовательского
интерфейса имеет определенные ограничения, сам интерфейс тоже имеет
ограничения. По этой же причине в некоторых случаях возможно
некорректное отображение пользовательского интерфейса:
♦ компиляцией на клиенте — за формирование пользовательского
интерфейса полностью отвечает клиентский терминал.
Преимуществом по сравнению с предыдущим метолом является то. что
нагрузка на сервер в данной части отсутствует, а также то, что
возможности по созданию и отображению пользовательского
интерфейса ограничиваются только возможностями клиентского
терминала, т. е. интерфейс может быть богаче и более
функциональным. Недостатком является то. что отсутствует гибкость при смене
версии приложения или внедрении нового приложения, так как
необходимо заново создавать интерфейс для каждого типа
терминала. Для предыдущих методов данная проблема полностью от-
66
Глава 2. Функциональная структура
сутствует. так как за формирование пользовательского
интерфейса отгзечает сервер приложений:
♦ компиляцией на сервере — на сервере формируется программа
(пакет инструкции), учитывающая функциональные возможности
клиентского терминала и отвечающая за формирование
пользовательского интерфейса на клиенте, которая единожды загружается
на клиентский термина.] и в дальнейшем запускается в
специальной универсальной (стандартной) среде исполнения. Данный
метод по преимуществам и недостаткам занимает промежуточное
положение между методом компиляции на клиенте и методом
компиляции по инструкциям: нагрузка на сервер практически
отсутствует: гибкость при смене версий сохраняется, так как надо
только загрузить новую версию с сервера; функциональность
интерфейса приближается к функциональности, достижимой при
использовании метола компиляции на клиенте. Основным
недостатком является то. что требуется специальная среда исполнения,
работающая поверх клиентской операционной системы, т. е.
имеются повышенные требования к ресурсам клиентского терминала.
Информационный контент — это информация, с которой по запросу
клиента необходимо произвести какие-либо действия (предоставить,
обновить, удалить и т. п.) на стороне сервера. Информационный контент
порождается из той информации, которую вводит пользователь, и
порождает ту информацию, которая отображается пользователю с
помощью пользовательского интерфейса. При этом контент может сильно
отличаться от пользовательской информации — псе зависит от степени
обработки информации.
Под обработкой в данном случае понимаются достаточно сложные
ресурсоемкие вычислительные действия, проводимые над информацией
(например, сортировка, выборка, математические вычисления и
преобразования, конвертирование в другой тип информации или в другое
представление и т. п.). Подобная обработка может производиться либо
на стороне клиента, либо по запросу клиента на стороне сервера.
Соответственно, где обработка происходит, там и большие функциональные
и ресурсные требования к оборудованию. При этом объем передаваемой
информации может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от
вида обработки и типа информации. Поэтому хзя оптимизации
трафика, если это позволяет тип клиентского терминала, может
использоваться распределенная обработка между клиентом и сервером.
Функциональность клиента определяется сочетанием
классифицированных выше факторов. В соответствии с этим сочетанием клиент
67
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
приобретает те или иные плюсы и минусы. Условно клиентов по функ-
ционазьностгг можно разделить на следующие основные типы:
♦ терминальный — для обработки пользовательского вво2Ш нсполь-
з\ется последовательный метод: пользовательски» интерфейс
формируется методом физического отображения, и никакая обработка
информационного контента на стороне клиента не производится:
♦ web-клиент — пользовательский ввод обрабатывается групповым
образом, формирование пользовательского интерфейса
выполняется методом компиляции по инструкциям, и обработка
информационного контента на стороне клиента не производится;
♦ апплет (Applet) — для польювательского ввода может
использоваться метод обработки групповым образом или же метод с
дополнительной обработкой: пользовательский интерфейс формируется
методом компиляции на сервере. По степени обработки
информационного контента на стороне клиента ограничений нет. Она
обычно определяется типом приложения, но обшей практикой является
использование ограниченной обработки на стороне клиента:
♦ программный — пользовательский ввод обрабатывается
групповым методом с дополнительной обработкой; формирование
пользовательского интерфейса выполняется по методу
компиляции на клиенте: информационный контент обычно подвергается
значительной обработке.
Наиболее перспективными на сегодняшний день типами клиентов
считаются web-клиент и апплет, а также их переходные формы
(например, «активный» web-клиент — часть пользовательского интерфейса
которого реализована посредством апп.тетов). Их перспективность
определяется тем. что они достаточно универсальны и обеспечивают
необходимую гибкость при создании и эксплуатации, а достаточно
высокие требования к ресурсам клиентского терминала нивелируются
прогрессом в области аппаратного обеспечения.
Взаимодействие между клиентом и сервером приложений может
осуществляться посредством любого стандартного протокола
информационного обмена в компьютерных сетях (Telnet. SNMP. LDAP. FTP,
HTTP. RPC п т. п.) пли специального (специфичного для приложения
или технологии разработки) протокола поверх транспортного уровня
(например, поверх TCP/IP или UDP IP), или поверх вышеуказанных
стандартных протоколов, пли посредством группы протоколов, а не
одного какого-либо протокола. Выбор протоколов взаимодействия
определяется потребностями конкретного приложения, т. е. зависит от типа
клиента, вида информационного контента, используемых технологий
68
Глава 2. Функциональная структура
разработки приложении и т. п. Сегодня наиболее часто в качестве
базового протокола взаимодействия используется HTTP, так как он обладает
достаточной функциональностью для приложении «клиент—сервер» и
при этом обеспечивает прозрачную (беспрепятственную) передачу
пользовательского трафика поверх любых сетей.
Лотка в тп.модепствня между серверным и клиентским процессами
приложения обычно строится на базе модели «вызова удаленной проце-
д\ры» (RPC). гак как это значительно облегчает процесс разработки
приложения и у прошае г логическое представление приложения в виде
единого полого, выполняющего в единой среде исполнения.
Современные приложения разрабатываются на 6a.se объектных
молелен программирования, поскольку сами операционные системы строятся на
базе объектных моделей, дополнительно упрощается логическая модель
приложения и облегчается формирование пользовательского интерфейса.
Сегодня наиболее широко используются следующие объектные технологии:
♦ COM,DCOM,OLE;
♦ CORBA:
♦ SOAP XML UDDI WSDL.
Самой перспективной на сегодняшний день объектном технологией
является SOAP XML, так как она наиболее универсальна,
основывается на между народных стандартах и имеет обширную поддержку со
стороны различных производителей программного обеспечения. Эта
технология чаще всего используется для создания web-сервисов (серверный
промесс) и для обеспечения их взаимодействия с клиентским процессом.
В качестве клиента в этом случае обычно выступает" апплет или
«активный» web-клиент. Как говорилось ранее, для работы данных клиентов
требуется специальная среда исполнения. В основном используются
только .I2LE (Java Sl'N) и «.NET Framework» (Microsoft) среды
исполнения, так как они базируются на открытых стандартах и
поддерживаются большинством производителей программного обеспечения.
В компьютерных сетях взаимодействие между клиентом и сервером
происходит напрямую или при посредничестве специализированных
серверов (proxy и т.п.). В сетях MGN такое взаимодействие
осуществляется при участии программного коммутатора (SX — SoftSwitch).
Программный коммутатор в этом случае выполняет следующие функции:
♦ аутентификации и авторизации, как клиента, так и сервера
приложений (AS — Application Server):
♦ учета (accounting) предоставленных услуг, трафика, времени
соединения и т. п.;
69
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
♦ управления соединением между клиентом и сервером, а также
другими соединениями, предусмотренными логикой приложения (услуги);
♦ управления сетевыми экранами (FW — FireWall) при
взаимодействии с другими сетями, например, когда сервер приложений и
клиент находятся в разных сетях:
♦ управления шлюзами, например, когда осуществляется
взаимодействие сервера приложений с абонентом сети с коммутацией
каналов. Такое взаимодействие возможно, если сервер приложения
поддерживает акустический интерфейс, символьный или специальный
командный (например. Generic Functional Protocol н ISDN сетях).
На рис. 2.10 представлена возможная логическая схема информационных
потоков между различным оборудованием NGN сети при взаимодействии
клиента сети с сервером приложений. Через программный коммутатор
обычно проходят только потоки управления, а потоки, связанные с передачей
информационного контента приложения, проходят помимо него. В качестве
протокола взаимодействия между программным коммутатором и сервером
приложении, а также между коммутатором и абонентом сети NGN наиболее
перспективным считается использование протокола SIP и его расширения.
При предоставлении дополнительных услуг, связанных с
соединением, посредством программного коммутатора возможны следующие
сценарии его взаимодействия с сервером приложения:
♦ сервер приложений обрабатывает запросы клиента и.
взаимодействуя с сервером баз данных (DB), ассоциированным с
программным коммутатором, вносит необходимые изменения в базы
данных. Коммутатор, в свою очередь, взаимодействует с сервером
баз данных (обычно посредством протокола LDAP) и
предоставляет клиенту сети запрошенную услугу с заданными
параметрами. Недостатком данного сценария является то. что структура
базы данных должна быть известна обоим устройствам, г. е.
теряется универсальность и гибкость взаимодействия;
♦ сервер приложений обрабатывает запросы клиента и. взаимодействуя
с сервером баз данных (DB). ассоциированным с ним. вносит
необходимые изменения в базы данных. Коммутатор, в свою очередь,
взаимодействуя с сервером приложений, запрашивает необходимую
информацию у сервера приложении и предоставляет клиенту сети
запрошенную услугу с заданными параметрами. В этом сценарии
роль сервера исполняет сервер приложений, а программный
коммутатор исполняет роль клиента. Данный сценарий лишен недостатков
первого сценария, но имеет свой недостаток, связанный с
неоправданной повышенной нагрузкой на сервер приложений;
Глава 2. Функциональная структура
PSTN; ISDN "*■__, RAGW
Phone
SIP/H.323"™
Phone 5Г
Рис. 2.10. Организация уровня предоставления услуг и управления услугами
♦ сервер приложений оорабатывает запросы клиента и,
взаимодействуя с программным коммутатором, вносит изменения в базы
данных, расположенные на сервере баз данных, ассоциированном с
коммутатором. Коммутатор, в свою очередь, взаимодействует с
сервером баз данных и предоставляет клиенту сети запрошенную
услугу с заданными параметрами. В этом сценарии роль сервера
исполняет программный коммутатор, а роль клиента исполняет сервер
приложений. Данный сценарий лишен недостатков предыдущего
сценария, но программный коммутатор должен быть способен
исполнять роль сервера приложении, хотя и в ограниченных рамках;
♦ сервер приложений обрабатывает запросы клиента и управляет
программным коммутатором в процессе предоставления услуги.
Подобное взаимодействие аналогично взаимодействию SSP с SCP
в интеллектуальных сетях связи. В этом случае в качестве
протокола взаимодействия может использоваться протокол INAP.
Все сценарии, где при предоставлении услуги непосредственно
используется сервер базы данных (первые три сценария), больше полходят
для предоставления статических услуг, т. е. таких услуг, которые
требуют предварительного заказа услуги. Последний сценарий больше
подходит для предоставления интерактивных или динамических услуг, т. е.
таких услуг, которым требуется управление в процессе их
предоставления со стороны пользователя, абонента или провайдера услуги.
71
Глава 3
Качество обслуживания
Одним из основных аспектов, который должен приниматься во
внимание при проектировании сетей NGN. является обеспечение
качества обслуживания. Специфика пакетных сетей состоит в том. что, в от-
шчие от сетей с коммутацией каналов, в одном и том же
информационном потоке может передаваться разнородный трафггк. При этом
каждый из типов трафика характеризуется рядом критичных и
некритичных параметров. Для передачи голосового трафика через пакетные
сети вводится понятие классов обслуживания, позволяющих оценить
качество предоставления услуги в пакетной сети. Определение
качества обслуживания в настоящий момент является субъективным и
базируется на методе экспертных опенок, т. е. априори невозможно
абсолютно гарантировать, что при проектировании сети будут заложены
сетевые характеристики, позволяющие однозначно обеспечить
требуемое качество. С другой стороны, пакетные сети имеют развитые
механизмы обеспечения качества обслуживания, использование которых
позволяет влиять на предоставление услуг связи в процессе
эксплуатации. При этом имеется в виду, что технические характеристики сети
позволяют использовать такие механизмы.
3.1. Оценка качества обслуживания
3.1.1. Классы качества обслуживания
В обшем случае могут быть определены четыре класса сквозного (из
конца в коней) OoS. Принимаются во внимание как сетевые, так и
терминальные характеристики.
♦ Высший. Это гип услуги телефонии с потенциалом, достаточным
для того, чтобы предоставить польювателям услуги качество,
эквивалентное или превышающее предоставляемое ТфОП. Вне-
72
Глава 3. Качество обслуживания
трение подразумевает использование широкополосных
(обрабатывающих аналоговые сигналы с полосой более 3.1 кГц) кодеков,
а также наличие разработанных в соответствии с требованиями
QoS сетей IF5 в окружении локальных вычислительных сетей (ЛВС.
Ингранет). Данный класс обслуживания следует считать
желательным для предоставления услуг телефонии.
♦ Высокий. Это тип услуги телефонии с потенциалом, достаточным
для того, чтобы предоставить пользователям услуги качество,
подобное претоставляемому ТфОП (или самыми совершенными
системами беспроводной подвижном телефонии в хороших
условиях передачи радиосигнала, например, сетями GSM с кодеками
EFR. либо соответствующими Рекомендации МСЭ-Т G.726).
Внедрение подразумевает наличие разработанных в соответствии с
требованиями QoS сетей IP с оптимизацией использования
полосы пропускания (Ингранет). Данный класс обслуживания следует
считать минимально допустимым для предоставления услуг
телефонии подавляющему большинству пользователем (не менее S5 с'(
общего количества обслуживаемых пакетной сетью телефонных
соединений).
♦ Средний. Это тип услуги телефонии с потенциалом, достаточным
для того, чтобы предоставить пользователям услуги качество,
подобное общепринятому для услуг беспроводной подвижной
телефонии, например, подобное качеству услуг сети GSM с
использованием кодеков FR. Внедрение подразумевает наличие
разработанных в соответствии с требованиями QoS сетей IP, в
которых потери пли задержки из конпа в коней не могут
контролироваться достаточно жестко. Данный класс обслуживания
следует считать допустимым для предоставления услуг телефонии
ограниченному числу пользователей по индивидуальным
договорам или соглашениям (не более 10 ' t обшего количества
обслуживаемых пакетной сетью телефонных соединений).
♦ Доступный. Этот тип услуги обеспечивает приемлемое для
использования качество, но без гарантии характеристик
соединения. Могут наличествовать периоды значительного
ухудшения качества речевой связи и увеличения задержек из конца в
конец, которые отрицательно влияют на диалоговую пнтерак-
тпвность в целом. Внедрение подразумевается на базе сетей IP.
разработанных без учета требовании QoS. например Интернет
(обшего пользования). Данный класс обслуживания следует
считать допустимым для предоставления услуг телефонии в псклю-
73
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
чительных случаях при обязательном предварительном
согласовании с пользователем и в экстренных ситуациях (не более 5 е?
обшего количества обслуживаемых пакетной сетью телефонных
соединений).
3.1.2. Показатели оценки качества услуги
Для оценки качества надлежит использовать следующие основные
показатели оценки качества услуги: качество услуги передачи речи и
качество услуги доставки информации.
Основными качественными характеристиками являются:
♦ суммарная задержка передачи речевой информации (из конца в
конец);
♦ время установления соединения:
♦ вероятность потери пакетов;
♦ субъективная опенка качества речи пользователем по
пятибалльной системе (Mean Opinion Score — MOS) в соответствии с
Рекомендацией МСЭ Р.800 и Р.830.
В целях обеспечения требуемого качества передачи речевой
информации каждый из вышеупомянутых классов определяется тремя
количественными характеристиками:
♦ общей оценки качества передачи (R);
♦ качеством речи, воспринимаемым слушателем (качеством
односторонней неинтерактивной передачи речи из конца в конец):
♦ задержкой из конца в конец (односторонней).
Системы, которые считаются удовлетворяющими определенному
классу QoS. должны соответствовать всем трем определенным для
конкретного класса характеристикам на ()5 ас соединений.
Определение не относящихся к речевому качеству количественных
характеристик, например, времени установления соединения, следует
считать предметом дальнейших исследований.
На рис. 3.1 показана связь между классами QoS и категориями
качества передачи речи, определенными Рекомендацией МСЭ-Т G.I09.
74
Глава 3. Качество обслуживания
Классы QoS
?&л5' Г
Высокий
Средний
Доступный
высшая
высокая
средняя
низкая
плохая
С\ммарная
оценка качества
передачи(R)
G. 109: Категории качества передачи речи
Рис. 3.1. Отображение между классами QoS и категориями качества передачи речи
Взаимосвязь между обшей оценкой качества передачи (R.) и
восприятием качества пользователем определяется в соответствии с табл. 3.1
(Рекомендация МСЭ-Т G.109).
Таблица 3.1
Категории качества передачи речи согласно МСЭ-Т С 109
Общая
оценка
качества
передачи
Сетпень
удовлетворения
пользователя
90 R 100
Высокая
80 R 90
Удовлетворительная
70 R 80
Некоторые
пользователи
не
удовлетворены
60 R 70
Многие
пользователи
не
удовлетворены
50 . R <- 60
Почти все
пользователи
не
удовлетворены
75
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Спецификации задержек из копна в коней (в одном направлении)
для классов QoS приведены в табл. 3.2.
Таблица 3 2
Задержка из конца в конец
ка. QS
Задержка
4 высший)
10 мс
3 высокий
2 средний)
100 мс ■ < 150 мс
1 (доступный)
< 400 мс
Время установления соединения (Call Set-up Time) определяется как
«Задержка после набора» (Post Dial Delay). Подробные спецификации
для времени установления соединения еше являются предметом
исследовании, но в качестве стартовой точки для их определения может
использоваться ссылка на Рекомендацию МСЭ-Т Е.721.
Указанная Рекомендация для задержки после набора определяет
следующие средние значения:
♦ местный вызов — менее 3 с:
♦ междугородный вызов — менее 5 с;
♦ международный вызов — менее 8 с.
Далее определяется распределение параметров характеристик из
конца в конец классов QoS между терминалом и сетью.
В табл. 3.3 приведены основные параметры, влияющие на качество
передачи речи из конца в конец, а также их отношение к терминалу
и или сети. Подразумевается применение эчокомпенсации.
Анализ таблицы 4.3 показывает, что (с некоторыми упрощениями)
три и - четырех параметров — тип кодека, потери пакетов и вариации
Таблица 3.3
Основные параметры качества передачи речи и их отношения
Параметр
Отношение к:
терминалу
Т m кодека
Да
Потери акетов
Нет
Да
оадержка
Да
Да
BaDviaunn адер-кки
Нет"
Да
Примечания:
одразумевает емкость дж 1Тгерного буфера достаточную для избежания потерь
пакетов i з-за переполнения.
бусловлено к дированием пакетизацией речи и буферами вариации задержки:
обусловлено процедурами маршрутизации распространения на сети-
одразумевает что все вариации задержки от передатчика включены
з начение задержки терминала
нариации задеожки вносят я сетью, но компенсируются терминалом.
76
Глава 3. Качество обслуживания
задержки — связаны либо только с терминалом, либо только с сетью.
Это означает, что сквозные доп\смг на зги параметры можно целиком
отнести к соответствующем} элемент}. С другой стороны, задержка
связывается как с терминалом, так и с сетью. поэтом} допуск для нее
следует распределять между ними.
С учетом того, что суммарная задержка из конца в конец
складывается из:
♦ задержки кодирования и пакетизации речевою сигнала:
♦ задержки маршр\тизашгп на сети:
♦ задержки распространения сигнала:
♦ задержки, зависящей от емкости буфера вариации задержки,
а также того, что джпттер вносится сетью, но компенсируется
терминалом, становится очевидным, что задержка на терминале является
фиксированной, а задержка на сети есть функция расстояния и количества
этапов маршрутизации.
По.зтомх для использования различных схем кодирования и
пакетизации речевого сигнала в соответствии с величиной задержки
определены три «режима > функционирования терминалов — А. В и С.
рассмотренные в табл. 3.4. В данном контексте величина задержки на терминале
учитывает задержки, вносимые операциями кодирования,
декодирования и пакетизации, но не учитывает влияние операции компенсирования
джиггера.
Таблица 34
Определение режимов функционирования терминалов
Режим
А
8
С
Задержка
50 мс
75 мс
1 00 мс
Применимость
Позволяет ист льзовать речевые кадры малой длите ьности и малое
число кадров в аждом акете IP
П воляет испопь овать ечевые адры
1 малое число кадров в каждом пакете Р
Позволяет использ вагь ечевые адры б
1 ?. льиое число к«др в аждом пакете
ьиеи ;;лительносги и или
ыией длительности
С учетом влияния потерь пакетов и вариации задержки, но без
учета задержек распространения и маршрутизации, определяются три
«класса > сетей — [. II и III. рассмотренные в табл. 3.5.
В табл. 3.6 указаны задержки распространения и маршрутизации для
конкретных классов QoS. Данные приведены в соответствии с
определенными в табл. 3.4 и 3.5 режимами функционирования терминалов и
классами сетей, а также с учетом того, что сумма задержки
маршрутизации на сети и задержки распространения равна суммарной задержке для
определенного класса OoS за вычетом задержек кодирования и пакети-
77
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Таблица 3.5
Определение классов сетей
Класс
1
II
III
Потери пакетов
0.5
1 %
- 2
Вариация задержки
10 мс
< 20 мс
40 мс
Примечание. Значения для потерь пакетов приведены по результатам
субъективного тестирования качества речи.
Таблица 3 6
Задержки распространения и маршрутизации для конкретных классов QoS,
режимов функционирования терминалов и классов сетей
Класс сети
1
II
III
Класс QoS
Высокий
Средний
Доступный
Высокий
Средний
Доступный
Высокий
Средний
Доступный
Режим функционирования терминала
А
40 мс
90 мс
340 мс
30 мс
80 мс
330 мс
10 мс
60 мс
310 мс
В
15 мс
65 мс
315 мс
5 МС
55 мс
305 мс
X
35 мс
285 мс
С
X
40 мс
290 мс
X
30 мс
280 мс
X
10 мс
260 мс
Примечание. Х-> означает, чт для данного сочетания режима функционирования терминала
'/ класса сети класс QoS определить по задержкам невозможно
зацни речи и задержки на компенсацию джиггера. Задержка на
компенсацию лжиттера принимается как минимум равной вариации сетевой
задержки.
3.1.3. Итоговые нормы по качеству предоставления
услуги телефонии в пакетных сетях
Итоговые нормы в части качества предоставления базовой услуги
телефонии представлены в табл. 3.7 для определенных ранее высшею и
высокого классов обслуживания. Средний и доступный классы
обслуживания не должны использоваться для предоставления базовой услуги
телефонии. Услуга телефонии может предоставляться с показателями
среднего и доступного классов обслуживания только при аварийных
ойканиях в сети.
78
Глава 3. Качество обслуживания
Таблица 3.7
Требования к качеству предоставления базовой услуги телефонии
Нормы и оценки
Сетевые задержки
Вероятность потери пакетов
Вариации задержек
Время новления соединения
Общая оценка качества передачи
Степень удовлет ренности
пользователей
Класс обслуживания
ВЫСШИЙ
00 мс, задержка из конца
в коней — не более 200 мс
05 '
10 мс
высокий
150 мс задержка из конца
в конец — не более 250 мс
20 мс
3 с для местного вызова 5 с для междугородного вызова.
< 3 с :1ля международного вызова
90., R 100
Очень удовлетворите ль ое
качество
80 R 90
Уд влетворительное качество
3.2. Механизмы обеспечения качества
обслуживания в пакетных сетях
3.2.1. Классификация сетевых механизмов QoS
Механизмы QoS должны обеспечивать реализацию следующих
функции:
♦ управления ресурсами сети (осуществляется управление полосой
пропускания, сетевыми устройствами, используются
возможности работы в глобальной сети и др.);
♦ эффективного использования сетевых ресурсов (использование
инструментов менеджмента и тарификации позволяет
регулировать трафик, с целью увеличения экономического эффекта);
♦ специфических услуг (управление и контроль параметров QoS
позволяет провайдерам услуг обеспечивать своим клиентам
различные уровни обслуживания):
♦ совместного существования различных критичных приложении
(сеть должна использоваться эффективно одновременно для
различных приложении, критичных к используемым ресурсам).
В соответствии с назначением все механизмы обеспечения качества
обслуживания в сетях с пакетной коммутацией можно разделить на
следующие группы:
♦ механизмы QoS в каждом сетевом элементе (например, функции
организации очереди, маршрутпзашш и профилирования трафика);
79
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Все узлы внутри DiffServ-ломена определяют РНВ-полптику,
которая должна быть применена к пакету на основе хранящегося в нем
значения поля кода дифференцированной услуги. РНВ-политика — это
наблюдаемая извне политика поведения сетевого узла в отношении
пакетов с определенным значением поля кода дифференцированной
услуги (DSCP). Все пакеты потока трафика со специфическим
требованием к обслуживанию имеют одно и то же значение поля DSCP.
Пограничные узлы DiffServ-домена выполняют функцию
формирования поступающего в DiffServ-домен трафика. Формирование трафика
включает в себя выполнение функций классификации пакетов и
ограничение трафика. При формировании трафика для каждого пакета
сеть может определить соответствующую ему РНВ-полптику.
Функциональные блоки архитектуры дифференцированных услуг-
представлены в табл. 3.8.
Таблица 3.8
Функциональные блоки архитектуры дифференцированных услуг
Функциональный блок
_ Разрешающая _ -
Расположение *: Действие
функция
Входной интерфейс;
Формирователи пограничного
трафика маршрутизатора
| DiffServ-домена
Устройства,
реализующие
РНВ-политику
Все маршрутизаторы
DiffServ-домена
Классификация Ограничение входящего
трафика v. установка
пакетов выравнивание ^г-^^
^ . значения поля DSCP
и ограничение трафика . ^
на основе профиля трафика
РНВ-политика обработки
пакетов определяется
Распределение
и на основе характеристик
ресурсов и политика ,
' качества обслуживания,
отбрасывания пакетов
и соответствующий заданному
значению поля DSCP
Преимуществом дифференцированного обслуживания (DiffServ)
является возможность минимизации служебного трафика для исключения
возможных задержек. Архитектура с дифференциацией сервисов
прозрачна для приложений: основная нагрузка ложится на
маршрутизаторы и коммутаторы поставщиков сетевых услуг. Необходимо
сформировать некоторую зону в сети, поддерживающую качество сервиса:
граничные маршрутизаторы классифицируют входной график,
маркируют его и передают на транзитные устройства для дальнейшего
продвижения. При этом однотипные приложения имеют одинаковые
приоритеты, а соответствующие пакеты обрабатываются сходным образом.
Архитектура DiffServ предлагает базовый уровень сервисов,
который обеспечивает поддержку качества обслуживания, предоставляет
гибкий механизм для разработчиков активного сетевого оборудования.
Но при использовании данной архитектуры возникают и определенные
сложности. Каждый поставщик сетевых vc.ivr обеспечивает качество
82
Глава 3. Качество обслуживания
сервиса в своей «зоне ответственности», однако нет гарантии, что
поддержка будет сквозной хзя всей сети, как это имеет место в
архитектуре IntServ.
Технология IntServ
Технология IntServ обеспечивает обслуживание трафика реального
времени. Для этой цели вводятся два новых класса: гарантированного
обслуживания (обеспечивает определенную полосу частот, задержку и
отсутствие потерь в случае переполнения очередей, но не
минимизирует величину разброса задержек) и контролируемой загрузки сети
(обеспечивает обслуживание, аналогичное best effort, но. в отличие от него,
при увеличении нагрузки OoS остается неизменным).
Рабочая группа IETF определила протокол R.SVP как сигнальный
протокол для архитектуры IntServ. Этот протокол позволяет
приложениям посылать сигналы в сеть о своих QoS-требованпях для каждого
потока. Чтобы определить количественные характеристики этих
требований с целью управления доступом, используются служебные
параметры.
Протокол R.SVP сигнализирует о запросах резервирования ресурсов
по доступному маршрутизируемому пути в сети. При этом RSVP не
производит собственную маршрутизацию. При определении пути для
данных и управляющего трафика R.SVP полагается на используемый в сети
протокол маршрутизации.
На рис. 3.3 показаны основные модули, информация о потоке
данных и информация об управляющих потоках клиента и
маршрутизатора, поддерживающих протокол R.SVP.
Перед тем. как зарезервировать ресурсы, RSVP-demon
маршрутизатора соединяется с двумя локальными модулями принятия решения —
модулем управления доступом (admission control) и модулем управления
политикой (policy control). Модуль управления доступом определяет,
имеет ли узел достаточно свободных ресурсов для обеспечения
запрошенного уровня OoS. Модуль управления политикой определяет, есть ли
у пользователя администраторские права, для того чтобы произвести
резервирование. Пели какая-либо из проверок не прошла. RSVP-demon
отправляет сообщение об ошибке процессу приложения, которое
создало запрос. Если обе проверки прошли нормально, RSVP-demon
устанавливает параметры классификатора пакетов (packet classifier) и
планировщика пакетов (packet scheduler) для получения нужного уровня OoS.
Классификатор пакетов определяет класс OoS для каждого пакета, а
планировшик пакетов управляет передачей пакетов, основываясь на их
83
Часть 1. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Узел
Приложение
► RSVP D
Управление
политикой
i ^ Управление
доступом
1Г V
Классификатор
пакетов
Планировщик
пакетов
- данные
- Пакеты RSVP и управление
Demon ^.
маршрутизатора
Маршрутизатор
RSVPD
-I--»
Управление
политикой
' Управление
1 * доступом
Классификатор
пакетов
Планировщик
пакетов
Рис. 3.3. Реализация протокола RSVP в узлах и маршрутизаторах
классе QoS. Взвешенный алгоритм равномерного обслуживания
очередей (Weighted Fair Queuing — WFQ) и взвешенный алгоритм
произвольного раннего обнаружения (Weighted Random Early Detection — WRED)
обеспечивают поддержку QoS на уровне планировщика.
Во время процесса принятия решения модулем управления
доступом резервирование затребованной полосы пропускания производится
только в том случае, если для запрашиваемого класса трафика
достаточно оставшейся части. В противном случае запрос на доступ
отклоняется, но трафик все равно передается с качеством обслуживания,
определенным по умолчанию для данного класса трафика. Даже если запрос на
доступ отклонен на одном или нескольких маршрутизаторах, модуль все
еше может реализовать приемлемое качество обслуживания, установив
резервирование на перегруженных маршрутизаторах. Это возможно из-
за того, что другие потоки данных могут не полностью использовать
заказанную ими полосу пропускания.
Резервирование всегда должно следовать по одному и тому же пути.
В случае выхода из строя линии связи маршрутизатор должен сообщить
об этом RSVP-demon. чтобы генерируемые им RSVP-сообшения
передавались по новому пути.
Процесс установки резервирования состоит из следующих шагов:
♦ отправители данных посылают управляющие сообщения RSVP
PATH по тому же пути, по которому они отправляют обычный
84
Глава 3. Качество обслуживания
график с данными. В этих сообщениях описываются данные,
которые уже отправляются или только будут отправляться;
* каждыи RSVP-маршрутизатор перехватывает РАТН-сообщения.
сохраняет IP-адрес предыдущей точки назначения, записывает
вместо него свой собственный адрес и отправляет обновленное
сообщение дальше по тому же пути, по которому передаются
данные приложения:
* станции-получатели выбирают подмножество сеансов, для
которых они получили РАТН-информаиию, и с помощью RSVP RESV-
сообшения запрашивают RSVP-резервирование ресурсов у
предыдущего маршрутизатора. RSVP RESV-сообшения идут от
получателя к отправителю в противоположном направлении по
маршруту, пройденному RSVP РАТН-сообшениями;
* RSVP-маршрутизагоры определяют, могут ли они удовлетворить
эти RESV-запросы. Если нет, они отказывают в резервировании.
Если да, то они объединяют полученные запросы на
резервирование и отсылают запрос предыдущему маршрутизатору;
* отправите;»!, получив запросы на резервирование ресурсов от
соответствующих маршрутизаторов, считают резервирование
ресурсов состоявшимся.
Функции RSVP-компонентов представлены в табл. 3.9.
Таблица 3 9
Функции RSVP-компонентов
Компонент Функция
Приложение, инициирующее отправку трафика в RSVP-сеансе
Спецификации потока, которые RSVP-отправители могут передавать
по RSVP-сети:
• средняя скорость передачи данных;
* максимальный размер всплеска.
Приложение, которое получает трафик в RSVP-сеансе. Во время конференции
или при передаче голоса по протоколу IP (VoIP) приложение может играть
ооль и RSVP-огправителя. и RSVP-получателя. Спецификации потока,
который RSVP-голучатели могут передавать по RSVP-сети:
• средняя скорость передачи данных;
* максимальный размер всплеска:
♦ OoS. включая:
• гарантированное обслуживание — в РАТН-сообщениях также
описываются максимально возможные задержки в сети;
• обслуживание с управляемой нагрузкой — маршрутизаторы
гарантируют только го, что сетевые задержки будут минимальны
RSVP-отправитель
RSVP sender
RSVP-получатель
I RSVP receiver
85
Часть 1. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Сравнение технологий DiffServ и IntServ
В табл. 3.10 представлено сравнение технологий DiffServ и IntServ.
Таблица 3. Ю
Сравнение технологий DiffServ и IntServ
Показатели
сравнения
Методы обеспечения
OoS
Классы обслуживания
Процедуры
установления
соединения
Предоставление
долговременных
гарантий OoS
Наличие служебного
трафика во время
соединения
Мае ш таби р уе мость
сети
Сложность реализации
Применение
технологии
на оборудовании
различных
производителей
Возможная
интеграция
в сети MPLS
Рекомендуемые
области
применения
Технология DiffServ
Применение алгоритмов
обработки пакетов
в очередях узлов сети
На уровне приоригизации
Нет
Да (соответствующие
параметры на узлах сети
не сбрасываются во время
отсутствия соединения)
Отсутствует
Высокая
Низкая
Могут быть трудности
Да
На магистральных сетях.
с минимальными
требованиями OoS
Технология IntServ
Приложение запрашивает необходимый
уровень OoS, протокол RSVP резервирует
необходимые ресурсы сети
Предоставляет гарантийное обслуживание
Да
Нет (обеспечение OoS предоставляется
только на время соединения)
Да (используется большой объем
дополнительной информации
для процедур установления, поддержания
и оазъединения каждого соединения)
Низкая
высокая
Да
Да
На сетях масштаба LAN и MAN
для абонентов, использующих приложения
с высокими требованиями OoS
Технология MPLS
При классической маршрутизации процесс обработки пакета IP в
узле сети (маршрутизаторе) состоит из следующих шагов:
* маршрутизатор принимает пакеты канального уровня и
извлекает из них пакет IP;
* в заголовке пакета IP маршрутизатор проверяет адрес
назначения пакета;
* в соответствии с адресом назначения и данных, находящихся в
таблицах маршрутизации, маршрутизатор определяет выходной
порт, по которому необходимо отправить пакет IP:
86
Глава 3. Качество обслуживания
* маршрутизатор сегментирует пакет IP в пакеты канального
уровня и помешает их в выходной буфер для дальнейшей отправки по
сети.
Вышеописанные процедуры обработки пакетов IP в
маршрутизаторах сети вносят значительные задержки при передаче трафика IP:
* время на преобразования пакетов канального уровня в пакеты IP
и обратно:
* чем больше объем маршрутных таблиц, гем больше времени
понадобится для определения выходного интерфейса:
* при большой нагрузке резко возрастает расход ресурсов
маршрутизаторов.
Все вышеуказанные недостатки приводят к ухудшению
показателей QoS.
Технология MPLS разработана рабочей группой IETF (Internet
Engineering Task Force). Главное преимущество технологии MPLS
состоит в том, что в ядре сети VIPLS не происходит преобразование пакетов
канального уровня в пакеты IP и наоборот. Передача трафика
осуществляется с помощью «меток», созданных на основе информации о
маршрутах сетевого уровня. Таким образом, технология MPLS позволяет
коммутировать пакеты на канальном уровне, используя при этом
информацию о продвижении данных сетевого уровня.
Сеть MPLS состоит из двух видов сетевого оборудования (рис. 3.4):
* LER (Label Edge Router) — пограничным маршрутизатор «меток»:
* LSR (Label Switching Router) — маршрутизатор коммутации по
«меткам».
LER
LSR LSR
LER
LER Сеть MPLS
LSR
LSR
LER
LER
Рис. 3.4. Сеть MPLS
87
Часть 1. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
На входе в сеть MPLS LER добавляет «метку» ко всем пакетам,
поступающим в сеть. Кроме этого, LER отвечает за классификацию
пакетов. На выходе из сети MPLS LER удаляет «метку» и производит
коммутацию пакета на основе IP-адреса точки назначения.
LSR отвечает за передачу пакетов на основе «метки». Когда пакет с
меткой попадает в LSR. «метка» используется как указатель в своей
информационной базе «меток» (LIB— Label Information Base). Для
полученной <метки» в базе LIB содержится точная запись об исходящей «метке»,
интерфейсе и об инкапсуляции канального уровня, необходимой для
продвижения пакета. На основе информации из базы LIB, LSR заменяет
полученную «метку» на исходящую и передает пакет на выходной
интерфейс с соответствующей инкапсуляцией канального уровня.
Весь процесс формирования «меток» и передачи
пользовательского трафика в сети MPLS состоит из следующих шагов:
* существующие классические протоколы маршрутизации (OSPF.
IS-IS. RIP и т. д.) формируют таблицы маршрутизации,
показывающие достижимость сетей назначения;
* протокол распространения «меток» (LDP — Label Distribution
Protocol) определяет отображение между «меткой» и сетью
назначения:
* LER на входе в сеть MPLS принимает пакет, обеспечивает
выполнение дополнительных служб уровня и помещает в пакет
«метку»:
* LSR на основе «метки» коммутирует пакет и присваивает ему
новую «метку»:
* на выходе LER удаляет «метку» и производит коммутацию пакета
на основе IP-адреса точки назначения.
Инкапсуляция «меток» в пакеты для различных канальных
технологий представлена на рис. 3.5.
Заголовок РРР
MPLS-яметка»
Заголовок 3-го уровня
Заголовок MAC
MPLS-'метка»
Заголовок 3-го уровня
GFC
VPI
VCI
MPLS-вметка»
PTI
CLP
НЕС
Данные
Рис. 3.5. Пример инкапсуляции -метки"
в пакеты канального уровня (РРР. Ethernet. ATM)
88
Глава 3. Качество обслуживания
Информация «метки» может передаваться в пакете одним из
следующих способов:
* 4-битовой «меткой», которая вставляется между заголовками
канального и сетевого уровня. Применяется для каналов «точка—
точка» (РРР — Point-to-Point) и Ethernet:
* как часть заголовка канального уровня. Применяется для
технологии ATM. «метка» передается в полях VPI/VCI;
* как часть кадра AAL5 (уровень адаптации ATM 5) перед
процедурой сегментации и сборки (SAR —■ Segmentation And
Reassembly). Применяется для сетей ATM в случае
использования стека «меток».
Формат «метки» показан на рис. 3.6.
20 бит 1 бит
Метка
CoS
S
TTL
3 бита
Рис. 3.6. Формат "метки»
«Метка» имеет следующие поля:
* «метка» — размер поля 20 бит. определяет значение метки;
* CoS — размер поля 3 бита, предназначено для предоставления
дифференцированных услуг в сети MPLS. Для обеспечения
сквозного качества услуг на границе сети MPLS производится
копирование поля IP-приоритета в поле CoS;
* S — размер поля 1 бит. указывает на «метку» в нижней части
стека. Устанавливается равным 1 для последней «метки» в стеке и
равным 0 Х1я всех остальных «меток» стека. Это позволяет
привязывать префикс к нескольким «меткам», т. е. к стеку «меток».
Каждая «метка» стека имеет свои собственные значения поля CoS,
S и TTL:
* TTL — размер поля 8 бит. указывает время жизни пакета.
Значение поля устанавливается на границе сети MPLS и уменьшается
на 1 после каждого пройденного узла в сети MPLS.
89
8 бит
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекть
Использование технологии MPLS в сетях ATM
Как было сказано выше (см. рис. 3.5) для передачи информации
<метки» в сети ATM используется поле VPI'VCI. Во всех случаях, когда
можно ограничиться одной «меткой», для ее передачи по сети MPLS,
основанной на технологии ATM. используется поле VCI. Поле VPI
вступает в деиствие. если возникает необходимость во второй «метке».
Для поддержки MPLS на АТМ-коммутаторах необходима
поддержка работы протоколов маршрутизации (OSPF. RIP. IS-IS и т. д.). Это
необходимо для общения с другими маршрутизаторами в сети (LER.
LSR). Далее для распространения меток используется протокол LDP.
Реализация MPLS на ATM-коммутаторе может потребовать
ассоциации нескольких «меток» с одним маршрутом (или с группой маршрутов,
имеюших одинаковую следующую точку назна 1ения). Это необходимо
для избегания чередования пакетов, приходящих от разных,
расположенных выше по потоку коммутаторов, <метсж > но отправляемых
одновременно в одну и ту же точку назначения.
Следует учесть, что изначально техночогня MPLS не предполагала
предоставления определенного QoS для абонента. Для предоставления
QoS в сети MPLS используются технологии DiftServ и IntServ. вне
зависимости от используемой канальной технологии в сети MPLS. Однако из-
за того, что в технологии ATM <метка > использует поле VPI VCI,
возможно такое же применение механизмов обеспечения QoS для каждого
виртуального соединения в сети IP MPLS ATVI. как и в классической
сети ATVI.
Одним из вариантов совместного применения технологии MPLS и
ATM является метод под названием <корабли в ночи». Он заключается
в том. что в узле ATVI часть интерфейсов работают в режиме передачи
IP-трафика (IP'MPLS/ ATM), а часть интерфейсов предоставляют
сервисы ATM без использования MPLS (CES. VoATVI и т. д.)
3.2.3. Обеспечение качества обслуживания
в сетях ATM
Организациями ATM Forum и ITU были разработаны
спецификации и рекомендации, описывающие процедуры и соответствующие
параметры, связанные с управлением трафиком и качеством обслуживания
в сетях ATM.
90
Глава 3. Качество бслуживания
Соответствующие спецификации и рекомендации определяют
механизмы управления трафиком, которые сеть может использовать для
достижения требуемого QoS для определенного типа приложения.
Для поддержания требуемого уровня качества обслуживания
различных виртуальных соединений и эффективного использования
ресурсов в сети на уровне протокола ATM реализовано несколько служб,
предоставляющих услуги различных категории но обслуживанию
пользовательского трафика.
Здесь и далее под соединением ATM понимается виртуальный канал
(ATM VC).
Для постоянных соединений ATM (ATM PYC) параметры трафика
устанавливаются путем конфигурирования.
Дтя коммутируемых соединении ATM (ATM SVC) и
программируемых постоянных соединений (Soft-PVC) большинство параметров
трафика устанавливается с помощью протоколов сигнализации от
оконечного оборудования (оборудования пользователя), осуществляющего
вызов.
В зависимости от требований приложении пользователя к скорости
передачи, необходимости синхронизации генераторов источника и
приемника и др. используется протокол AAL (AT.V1 Adaptation Level)
согласно Рекомендациям ITU-T (1.362 и 1.363.1. I.363.2. 1.363.3. 1.363.5).
Рекомендацией 1.363 ITL -Т определено четыре типа адаптационных
уровней — AAL1. AAL2. AAL3 4. A-4L5 с учетом разнообразия
протоколов, организации режима связи и требований к качеству
обслуживания разнородно! о трафика. При этом учитывались следующие критерии:
* необходимость сохранения с заданнои точностью временного
расположения ячеек потока при передаче (изохронность потока) и
обеспечения заданного времени доставки:
* скорость передачи информации (постоянная или переменная);
* требования к организации режима связи — с установлением или
без установления соединения.
Уровень адаптации в модели сети ATVI определяет и реализует одну
из самых сложных функций — адаптацию функции уровня к
требованиям передачи информационных потоков от различных приложении.
Каждый тип AAL испозьзуется для адаптации к передаче трафика
определенного класса: AAI.1 —для адаптации к передаче трафика
класса A. AAL2 — трафика класса В. a AAL3 4 и AAI.5 — трафика классов
Си D (табл. 3.11).
91
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Таблица 3.7 7
Уровни адаптации ATM и их связь с клвесом сервиса
Класс сервиса по модели B-ISDN
Синхронизация между источником
и приемником
Битовая скорость
Ориентация на установку соединения
Уровень адаптации
А | В
требуется
постоянная
С | D
не требуется
переменная
да
AAL1
AAL2
AAL3/4.
AAL5
нет
AAL3/4
Управление трафиком в ATM
Используемые механизмы управления трафиком (ТМ — Traffic
Management) в сети ATM тесно связаны с сетевыми возможностями по
обеспечению соответствующего уровня качества обслуживания QoS для
различных сетевых приложений.
Основной целью применения механизмов управления трафиком
является предотврашение сетевых перегрузок как в самой сети, так и в
оконечных системах, с обеспечением при этом максимальной сетевой
производительности. Кроме этого, механизмы управления трафиком
обеспечивают экономически эффективное использование (утилизацию)
сетевых ресурсов.
К функциям управления графиком относятся:
* САС (Connection Admission Control) — управление
установлением соединения:
* LPC (Usage parameter Control) — управление используемыми
параметрами трафика и QoS. Обеспечивает проверку соответствия
использования параметров трафик-контракту:
* Traffic Shaping — формирование трафика. Обеспечивается
средствами терминального оборудования пользователя или
некоторыми узлами сети с целью соответствия дескрипторов трафика
трафик-контракту;
* GCRA (Generic Cell Rate Algorithm) — обобщенный алгоритм
контроля скорости ячеек. Используется для контроля
параметров трафика и QoS в технологии ATM. Обеспечивает проверку
соблюдения пользователем и сетью таких параметров, как PCR,
CDV. SCR. ВТ и CTD. Работает по алгоритму «двойного
дырявого ведра».
92
Глава 3. Качество обслуживания
Услуги переноса в сетях ATM
Спецификация ATM Форума определяет следующие категории ус-
лv ги переноса в сетях ATM:
♦ CBR (Constant Bit Rate) — постоянная скорость передачи;
* rtVBR (Real Time Variable Bit Rate) — переменная скорость
передачи в режиме реального времени типа I. 2, 3 (rtVBR.l. rtVBR.2.
rtVBR.3);
♦ nrtVBR (Non Real ;iime Variable Bit Rate) — переменная скорость
передачи без режима реального времени типа 1, 2. 3 (nrtVBR.L.
nrtVBR.2, nrtVBR.3):
♦ ABR (Available Bit Rate) — доступная скорость передачи:
♦ UBR (Unspecified Bit Rate) — неспецифицированная скорость
передачи типа 1. 2 (UBR.1.UBR.2).
Согласно требованиям рекомендации ITL'-T I.37L, сеть ATM
должна поддерживать категории услуг переноса:
* DBR (Deterministic Bit Rate) — детерминированная скорость
передачи;
♦ SBR (Statistic Bit Rate) — статистическая скорость передачи типа
I. 2, 3 (SBR.L, SBR.2, SBR.3);
* ABR (Available Bit Rate) — доступная скорость передачи;
* АВТ IT (ATM Block Transfer with Immediate Transmission) —
немедленный перенос блока ATM; .
* АВТ DT (АВТ with Delayed Transmission) — перенос блока ATM
с задержкой.
Соответствие категорий услуг переноса, определенных ITU-T и
Форумом ATM, представлено в табл. 3.12.
Таблица 3.12
Соответствие категорий услуг переноса, определенных ITU-T и Форумом ATM
Рекомендации ITU-T
Категория услуги переноса
DBR
DBR
SBR.1
SBR.1
SBR 2
SBR.3
ABR
Класс QoS
1
и
1
2
3
3
3
Спецификации Форума ATM.
Категория услуги переноса
CBR
UBR.1
rt.VBR.1
nrt.VBR.1
nrt.VBR.2
nrt.VBR.3
ABR
93
Часть 1. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Параметры трафика для АТМ-соединений
Для каждого АТМ-соелинения задаются определенные параметры
графика, составляющие дескриптор трафика:
♦ PCR (Peak Cell Rate) — пиковая скорость передачи ячеек:
♦ SCR (Sustainable Cell Rate) — поддерживаемая скорость
передачи ячеек:
♦ MCR (Minimum Cell Rate) — минимальная скорость передачи
ячеек:
♦ MBS (Maximum Bust Size) — максимальная длина пакета ячеек:
♦ CDVT (Cell Delay Variation Tolerance) — допустимое отклонение
времени задержки ячейки.
Параметры трафика должны задаваться в зависимости от категории
услуги переноса в соответствии с табл. 3.13.
Таблица 3.13
Параметры трафика для категорий услуги переноса
Категория
услуги переноса
PCR
SCR
Параметры трафика
1
MCR '
MBS
CDVT
ITU-T
DBR
SBR
ABT
ABR
■f-
+
+
+
-
+
+
-
1
|
!
1
1
1
1
-
+
+
-
■-
+
• *
^
Форум ATM
CBR
itVBR
nrt.VBR
ABR
UBR
J.
+
+
-r-
.
.
-
_
_
1
1
1
i
1
I
I
i
1
-
+
-
-
-
-
+
-
+
+
Параметры QoS для соединений в сети ATM
Для каждого соединения ATM должны задаваться параметры OoS,
к которым относятся:
♦ CTD (Cell Transfer Delay) — время задержки переноса ячеек:
♦ CDV (Cell Delay Variation) — отклонение времени задержки
переноса ячеек;
♦ CLR (cell loss ratio) — коэффициент потерь цчеек.
94
Глава 3. Качество обслуживания
Для каждого соединения ATM могут дополнительно задаваться
параметры QoS, к которым относятся:
♦ CER (Cell Error Ratio) —• отношение числа ячеек с ошибками к
общему числу переданных ячеек:
♦ GVIR (Cell Misinsertion Rate) — доля ячеек, принимаемых не по
адресу назначения:
♦ SECBR (Severelv-Errored Cell Block Ratio) — коэффициент
ошибочных блоков.
Классы QoS в соответствии со спецификациями Форума ATM
Для каждого соединения ATM должен задаваться класс качества
услуги (Quality of Ser\ ice. QoS) в соответствии со спецификацией
Форума ATM:
♦ класс 1 QoS: трафик, передаваемый с постоянной скоростью,
ориентированный на установление соединения, требующий
синхронизации источника и приемника;
♦ класс 2 QoS: трафик, передаваемый с переменной скоростью,
ориентированный на установление соединения, требующий
синхронизации источника и приемника;
♦ класс 3 QoS: график, передаваемый с переменной скоростью,
ориентированный на установление соединения, не требующий
синхронизации источника и приемника:
♦ класс 4 QoS: трафик, передаваемый с переменной скоростью, не
ориентированный на установление соединения, не требующий
синхронизации источника и приемника:
♦ класс U QoS — неспецифнцируемый класс (unspecified): трафик,
не предъявляющий требований к параметрам качества.
Неспецпфиинрованный класс U QoS не предъявляет требований к
значениям параметров QoS: их может задать оператор в соответствии с
возможностями сети. Допускается динамическое изменение в течение
соединения параметров QoS для неспецнфицированного класса U QoS
в зависимости от загрузки АТМ-сети.
Класс QoS должен соответствовать определенной категории услуги
переноса, для которой определены параметры QoS (табл. 3.14).
95
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Таблица 3.14
Классы и параметры OoS в соответствии со спецификациями Форума ATM
Класс QoS
Параметры
QoS
Категория услуги переноса
CBR
1
CLR. СТО. CDV
rt-VBR
2
CLR. СТО. CDV
ntr-VBR
3
CLR
ABR
3
CLR
UBR
Неспецифи-
цируемый
-
Классы QoS в соответствии с рекомендациями ITU-T
Для каждого соединения ATM должны задаваться классы QoS в
соответствии с рекомендацией ITU-T I.356:
♦ класс 1 OoS;
♦ класс 2 QoS:
♦ класс 3 QoS;
♦ класс 4 QoS:
♦ класс U (Unspecified, неспеиифипируемый) QoS.
Каждому классу QoS заданы определенные параметры QoS (см.
табл. 3.15) и определены категории услуг переноса (см. табл. 3.16). Для
класса U QoS не предъявляются требования к значениям параметров
QoS: их может задать оператор в соответствии с возможностями сети.
Таблица 3.75
Значения параметров QoS для классов OoS в соответствии с рекомендациями ITU-T
Класс QoS
1
2
3
4
и
Значения параметров QoS
CTD
400 мс
CDV
3 мс
Не определены
cliv,,
3 < 10"
1 х 10"
Не определено
400 мс
6 мс
Нет
CLR,CT
Нет
Нет
1 < I05
3 х 10"
CER
4 < 10°
4 < 10*
4 х 10"°
4 < 10
CMR
1 в день
1 в день
1 в день
1 в день
SECBR
Ю"1
10J
10J
10J
Не определены
96
Глава 3. Качество обслуживания
Таблица 3.16
Соответствие классов QoS категориям услуги переноса в соответствии с ITU-T
Категория i
услуги переноса
DBR
SBR.I |
SBR.2
SBR3 |
АВТ DT
АВТ IT !
ABR
1
-
-
-
-
*
-
2
-
-
-
_
-
-
3
-
-
-
*
-
4
'
+
<-
_
-
_
U
-
*
+
"
'
'
Параметры QoS. не определенные в табл. 3.15. можно задать в
соответствии с возможностями сети для гарантирования некоторого
минимального качества.
В табл. 3.17 приведены примеры приложений, соответствующие им
категории услуг переноса ATVI. классы и параметры качества
обслуживания, параметры графика.
Таблица 3 17
Примеры приложений, категории услуг переноса,
классы QoS, параметры трафика и QoS
Пример трафика
Эмуляция синхронных
цифровых каналов
Передача аудио видео
информации в режиме
реального времени
Передача аудио/видео
информации
без режима
реального времени
Передача данных
по протоколам
SMDS. FR
Передача данных
по протоколу IP
мсэ-т
Категория
услуги
переноса
DBR
DBR
SBR.1
SBR.1
DBR
SBR.1
SBR.2 SBR.3
SBR.2'SBR 3
ABR
-
Класс
QoS
'
i
Форум
Категория
услуги
переноса
CBR
CBR
I rtVBR
2
2
2
з
3
~^1
-
nrt-VBR
nrt-VBR
-
-
ABR
UBR
ATM
Класс
QoS
•
1
1
2
3
-
3
-
-
4
Unspecified
Параметры
QoS
CTD. CDV.
CLR
CTD, CDV.
CLR
CTD. CDV.
CLR
CLR
CLR
CLR
CLR
CLR
CLR
-
Параметры
трафика
PCR. CDVT
PCR. CDVT
PCR. CDVT
SCR. MBS
PCR. CDVT.
SCR. MBS
PCR CDVT
PCR. CDVT
SCR. MBS
PCR CDVT
SCR. MBS
PCR, CDVT
SCR. MBS
PCR. CDVT.
MCR
PCR
97
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Таблица 3.77 (продолжение)
Пример трафика
Службы с запросом
информации
(размер буфера
приема ограничен
Передача
речевой
видеоинформации,
не критичной
к времени задержки
и потере ячеек
Передача файлов,
изображений
мсэ-т
Категория
услуги
переноса
DBR
SBR.1
АВТ DT
ABR
ABT/DT
-
ABR
DBR
Класс
QoS
QoS 1
QoS 1
QoS 1
QoS3
QoS 2
-
QoS3
QoS U
Форум ATM
Категория
услуги
переноса
CBR
rt-VBR
-
ABR
UBR
ABR
UBR
Класс
QoS
QoS 1
QoS 2
-
QoS3
-
Unspecified
QoS3
или
QoS 4
Unspe-
cifiea
Параметры
QoS
CTD. CDV
CLR
CTD. CDV
CLR
CTD CDV
CLR
CLR
CTD. CDV
CLR
-
CLR
-
Параметры
трафика
PCR, CDVT
PCR, CDVT
SCR. MBS
PCR. CDVT.
SCR, MBS
PCR. CDVT.
MCR
PCR CDVT.
SCR, MBS
PCR
PCR. CDVT.
MCR
PCR
3.3. Кодеки
Одним из важных факторов эффективного использования
пропускной способности IP-канала является выбор оптимального алгоритма
кодирования/декодирования речевой информации — кодека.
Все существующие сегодня типы речевых кодеков по принципу
действия можно разделить на три группы:
1. Кодеки с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) и адаптивной
дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией (АДИКМ),
использующиеся сегодня в системах традиционной телефонии. В
большинстве случаев представляют собой сочетание АЦГЫДЛП.
Существует две разновидности ИКМ: с кодированием по j-закону
(принято в США и Канаде) и по А-закону (принято в Европе и
Азии).
2. Кодеки с вокодерным преобразованием речевого сигнала
возникли в системах мобильной связи для снижения требований к
пропускной способности радиотракга. Эта группа кодеков
использует гармонический синтез сигнала на основании информации о его
вокальных составляющих — фонемах. Качество речи вокодеров
является функцией скорости передачи, производительности и
задержки обработки. В большинстве случаев такие кодеки
реализованы как аналоговые устройства.
Глава 3. Качество обслуживания
3. Комбинированные (гибридные) кодеки сочетают в себе
технологию вокодерного преобразования,синтеза речи, но оперируют уже
с цифровым сигналом посредством специализированных
цифровых процессоров DSP. Кодеки этого типа содержат в себе ИКМ-
или АДИКМ-кодек и реализованный цифровым способом
вокодер. Диапазон скоростей передачи гибридных кодеков составляет
()-16 кбит с.
3.3.1. Характеристики кодеков
Одной из важных характеристик кодеков является сложность
алгоритма кодирования, связанная с необходимыми вычислениями в
реальном времени. Сложность алгоритма определяет скорость обработки,
измеряем\ю в миллионах инструкции в секунду (Millions of Instructions
per second — MIPS). Сложность обработки влияет на физические
размеры кодирующего, декодирующего пли комбинированного устройства, а
также на его стоимость и потребляемую мощность.
Размер кадра влияет на качество воспроизводимой речи: чем
длиннее кадр, тем более эффективно моделируется речь. С другой стороны,
большие кадры увеличивают длительность задержки на обработку
передаваемой информации. Размер кадра кодека определяется
компромиссом между этими требованиями.
Временная задержка увеличивается с увеличением размера кадра, а
также с увеличением сложности алгоритма кодирования. При передаче
речи допустимая задержка в одном направлении не может быть больше
250 мс.
3.3.2. Описание кодеков
Комитетом ITU-T стандартизировано несколько типов кодеков,
описанных в рекомендациях серии G.
G.711
Рекомендация МККТТ (1984 г.) описывает кодек, использующий
ИКМ-преобразование аналогового сигнала с точностью 8 бит. тактовой
частотой 8 кГц и простейшей компрессией амплитуды сигнала. Скорость
потока данных на выходе преобразователя составляет 64 кбит/с (8 бит,
8 кГц). Для снижения шума квантования и улучшения преобразования
сигналов с небольшой амплитудой при кодировании используется
нелинейное квантование по уровню согласно специальному
псевдологарифмическому закону А или и.
99
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
u-закон кодирования предпочтительнее использовать при малой
амплитуде сигнала и малом отношении сигнал шум. При международной
связи требуется преобразование ц-закона в Л-закон. производимое на
стороне применения д-закона.
Кодек G.711 широко распространен в системах традиционной
телефонии с коммутацией каналов. Кодек G.7I L является минимально
необходимым для оборудования VoIP. Недостатком кодека являются
высокие требования к полосе пропускания и задержки в канале передачи,
вследствие чего в системах IP-телефонии он используется редко.
Использование G.71 L в системах IP-телефонии обосновано лишь в тех случаях,
когда требуется обеспечить максимальное качество кодирования
речевой информации при небольшом числе одновременных разговоров.
G.726
Рекомендация G.726 описывает технологию кодирования с
использованием адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой
модуляции (АДИКМ) со скоростями 32 кбит с, 24 Кбит, с, 16 Кбит с. Алгоритм
дает практически такое же качество воспроизведения речи, как и ИКМ.
Метод основан на кодировании не амплитуды сигнала, а ее изменения по
сравнению с предыдущим значением на основании предположения о
том. что в аналоговом речевом сигнале невозможны резкие скачки
интенсивности. Как следствие, при резких скачках амплитуды алгоритм
работает плохо.
Кодек может применяться совместно с кодеком G.711 для снижения
скорости кодирования последнего. Кодек предназначен для
использования в системах видеоконференций. В приложениях IP-телефонии
данный кодек практически не используется, гак как он не обеспечивает
достаточной устойчивости к потерям информации.
G.723.1
Рекомендация G.723.1 описывает гибридные кодеки, использующие
технологию кодирования речевой информации, сокращенно
называемую MP-MLQ (iYIult_\-Pulse— Multy Level Quantization —
множественная импульсная многоуровневая квантизация). Данные кодеки можно
охарактеризовать, как комбинацию АЦП ЦАП и вокодера. Применение
вокодера позволяет снизить скорость передачи данных в канале, что
принципиально важно для эффективного использования как
радиотракта, так и IP-канала.
Основной принцип работы вокодера — синтез исходного речевого
сигнала посредством адаптивной замены его гармонических составляю-
100
Глава 3. Качество обслуживания
ших соответствующим набором частотных фонем и согласованными
шумовыми коэффициентами. Кодек G.723 осуществляет преобразование
аналогового сигнала в поток данных со скоростью 64 кбит'с (ИКМ), а
затем при помощи многополосного цифрового фильтра вокодера выделяет
частотные фонемы, анализирует их и передает по IP-каналу информацию
только о текущем состоянии фонем в речевом сигнале.
Данныи алгоритм преобразования позволяет снизить скорость коди-
рованноп информации до 5,3—6.3 кбит с без видимого ухудшения
качества речи. Кодек и.меег две скорости и два варианта кодирования: 6.3
кбит,с с алгоритмом MP-MLQ и 5.3 кбит с с алгоритмом CELP. Режим
работы может меняться динамически от кадра к кадру. Первый вариант
предназначен для сетей с пакетной передачей голоса и обеспечивает
лучшее качество кодирования но сравнению с вариантом CELP. но
менее адаптирован к использованию в сетях со смешанным типом
трафика голос данные.
Кодек G.723.1 имеет детектор речевой активности и обеспечивает
генерацию комфортною шума на удаленном конце в период молчания.
Кодек G.723.1 оптимизирован для сжатия речи с высоким качеством
на установленной скорости при ограниченной полосе. Музыка и другие
аудиосигналы также могут быть подвергнуты компрессии с
использованием этого кодека, но не с таким высоким качеством, как речь. Кодек
G.723.1 широко применяется в голосовых шлюзах и прочих устройствах
IP-телефонии. Кодек уступает по качеству кодирования речи кодеку
G.729a. но менее требователен к ресурсам процессора и пропускной
способности канала. •
G.729
Семейство включает кодеки G.729, G.729 Annex A. G.729 Annex В
(содержит VAD и генератор комфортного шума). Кодеки G.729
сокращенно называют CS-ACELP (Conjugate Structure — Algebraic Code
Excited Linear Prediction — сопряженная структура с управляемым
алгебраическим кодом с линейным предсказанием). Алгоритм основан на
модели кодирования с использованием линейного предсказания с
кодовым возбуждением (CELP-модель). Кодек оперирует с кадрами речевого
сигнала длиной 10 мс. дискретизованными с частотой 8 кГц. Скорость
кодированного речевого сигнала составляет 8 кбит с. Для каждого
кадра производится анализ речевого сигнала и выделяются параметры
модели (коэффициенты фильтра линейного предсказания, индексы и
коэффициенты усиления). Далее эти параметры кодируются и передаются в
канал. В декодере битовая посылка используется для восстановления
101
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
параметров сигнала возбуждения и коэффициентов синтезирующего
фильтра. Речь восстанавливается путем пропускания сигнала
возбуждения через кратковременный синтезирующий фильтр.
В случае потери передаваемой кодером битовой посылки исходные
данные для речевого синтезатора получаются интерполяцией данных с
предыдущих «хороших» кадров, но при этом энергия
интерполированного речевого сигнала постепенно уменьшается, что не создает особого
дискомфорта слушателю.
В устройствах VoIP данный кодек занимает лидирующее положение,
обеспечивая наилучшее качество кодирования речевой информации при
достаточно высокой компрессии.
G.728
Гибридный кодек, описанный в рекомендации G.728, относится к
категории LD-CELP (Low Delay — Code Excited Linear Prediction — кодек
с управляемым кодом с линейным предсказанием и малой задержкой).
Кодек обеспечивает скорость преобразования 16 кбит с и предназначен
для использования в системах видеоконференций. Данный кодек
специально разрабатывался как более совершенная замена АЛИ КМ для
оборудования уплотнения телефонных каналов. Длительность кадра
составляет 0.625 мс. задержка не превышает 2.5 мс.
Недостатком алгоритма являются высокие требования к
производительности процессора и относительно высокая чувствительность к
потерям кадров.
В устройствах IP-телефонии данный кодек применяется достаточно
редко.
Помимо кодеков, стандартизированных ITU-T, в сетях могут
использоваться кодеки, утвержденные ETSI (GSM 06.10), применяемые в
мобильных телефонах.
В табл. 3.18 представлены характеристики кодеков серии G.
Наряду с кодеками, специфицированными ITU-T и ETSI, в
продуктах некоторых производителей применяются нестандартные кодеки,
примером которых может служить кодек NetCoder. разработанный
компанией AudioCodes. В случае использования нестандартных кодеков их
установка обязательна и на передающей, и на приемной стороне
канала связи.
Необходимо отметить, что для приложений IP-телефонии
традиционная для кодеков проблема снижения задержки при обработке
сигнала не является актуальной, так как величина суммарной задержки при
102
Глава 3. Качество обслуживания
Таблица 3.18
Характеристики кодеков серии G
Кодек
G.711
G.726
G.728
G.729
G.729a
G. 723.1
G723 1
NetCoder
NetCoaer
Тип кодека
икм
АДИКМ
LD-CELP
CS-ACELP
CS-ACELP
MP-MLO
ACELP
Разновидность
CELP
Скорость
кодирования.
кбит/с
64
32
16
8
3
6.3
5.3
8
9.6
Задержка при
кодировании.
мс
0.75
1
3-5
10
•о
30
30
20
20
Размер
кадра.
мс
0.125
0.125
0,625
10
10
30
30
-
Сложность
реализации
-
8 MIPS
40 MIPS
30 MIPS
20 MIPS
16 mips
16 MIPS
-
-
передаче речи в системах IP-телефонии главным образом опреле!яется
задержками, вносимыми каналами сети Интернет.
Оценка качества кодирования голоса с использованием различных
кодеков производится с помошью характеристики MOS (Mean Opinion
Score — усредненное совокупное мнение) по 5-балльной шкале.
Оценки интерпретируются следующим образом:
4-5 — высокое качество;
4,5-4 — качество ТфОП:
3 -3.5 — удовлетворительное (ухудшение заметно на слух);
2.5-3 — речь разборчива, но требует концентрации для понимания.
m
В табл. 3.19 приведены результаты оценки кодеков серии G.
Таблица 3.19
Результаты оценки кодеков серии G
Кодек
G.711
G726
G.728
G.729
G.729A
G.723.1 типМР-MLO)
G 723 1 тип ACELP)
Оценка
42
4.3
4.1
40
3.4
3.9
3.7
103
Часть I. Архитектура технологии и етевые а ект i
При перелаче п чльзователем дополнительной информации при уже
установленном соединении (номер карты или номер пункта меню
автоинформатора) необходимы кодирование и передача сигналов DTMF
Для кодека сигналы DTMF являются обычными звуковыми сигналами.
Неискаженная передача DTMF-сигналов возможна при использовании
кодека G.7L1. не накладывающего ограничения на вид звуковых
сигналов. Кодеки, в основе алгоритма которых лежит предположение о том.
что исходный звуковой сигнал — речевой, требуют применения
специальных методов:
♦ обязательный метод — с использованием специального
сообщения протокола Н.245. передаваемого по ТСР-соединению:
♦ нестандартный метод — с помощью специальной RTP-сессин. Ис-
поль уется в терминалах H.32?v2.
Искаженные сигналы DTMF должны подавляться во избежание
возникновения эффектов наложения и размножения сигналов
Для систем [Р-телефонии наиболее целесообразным и естественным
является применение кодеков с переменнои скоростью кодирования
речевого сигнала. В основе кодека речи с переменнои скоростью лежит
классификатор входного сигнала, определяющий степень его
информативности и задающий на основе этого метод кодирования и скорость
передачи речевых данных. Наиболее простым классификатором
речевого сигнала является Voice Activity Detector (VAD). который выделяет во
входном речевом сигнале активную речь и паузы. При этом, фрагменты
сигнала, классифицируемые как активная речь, кодируются каким-либо
из известных алгоритмов (как правило, на базе метода Code Lxcited
Linear Prediction — CELP) с типичной скоростью 4-8 кбит с.
Фрагменты, классифицированные как паузы. KcnupviorcH и передаются с очень
низкой скоростью (порядка 0.1-0.2 кбит с), либо не передаются вообще.
Передача минимальной информации о паузных фрагментах
предпочтительна. Использование в голосовом шлюзе технологии VAD приводит к
экономии полосы пропускания при некотором ухудшении
разборчивости речи.
Схемы более эффективных классификаторов входного сигнала
детальнее осуществляют классификацию фрагментов, соответствующих
активной речи. Это позволяет оптимизировать выбор стратегии
кодирования (скорости передачи данных), выделяя для особо ответственных за
качество речи участков речевого сигнала большую скорость, для менее
ответственных — меньшую скорость. При таком построении кодеков
могут быть достигнуты низкие средние скорости (2-4 кбит с) при
высоком качестве синтезируемой речи.
104
Глава 3. Качес во обе уживания
На практике шлюзы IP-гелефоннп поддерживают, как правило,
несколько кодекчв. Шлюj определяет тип передаваемого сигнала (речь,
факс или модем) и переключает его на соответствующий режим
кодирования с целью беспечения экономии ширины полосы пропускания.
В табл. 3.20 приведены значения коэффициентов сжатия и ширины
полосы пропускания различных кодеков.
аб ица 3 20
Кодек
."" * п
А- к
26
*" 72
Диапазон
коэффициента
сжатия
- 4
4
1 - 9
1 8
Рассматриваемый
коэффициент
сжатия
-
4
9
Полоса
пропускания,
кбит с
34 0
84
3"69
Т4 3
Полоса
пропускания
с учетом
подавления пауз.
кбит с
46 59
59 52
69
2 2
Недостатком кодеков серии G является необходимость знания
предыдущих голосовых отсчетов хля корректного восстановления голоса. Пели
часть пакетов будет утеряна, то на восстановление потребуется то или
иное время (в зависимости от количества потерянных пакетов), в течение
которого голос будет неадекватен исходному. По этой причине на
качество передачи речи влияет качество используемых каналов. При
случайных, равномерно распределенных во времени потерях качество речи
остается относительно высоким (сплошные линии на рис. 3.7). но в случае
увеличения потерь в канале резко снижается (штриховые линии).
е ка MOS
400 500
Сквозная задержка мс
— G.7 1 —G.729 —G 723 MPMLQ — G 723 ACELP
Рис. 3.7. Сравнение кодеков (5 потерь пакетов)
105
Глава 4
Применение решений NGN
для развития сетей связи
4.1. Условия применения решений NGN
Оборудование NGN является по сути элементом создания сетевых
инфраструктур, ориентированных на предоставление различных видов
услуг. С использованием технологи» NGN могут создаваться сетевые
конфигурации, ориентированные как на предоставление базовой
услуги телефонии, так и информационных и мультимедийных услуг.
Основными аспектами применения оборудования NGN являются:
• создание и развитие инфраструктуры ТфОП. ориентированной на:
♦ организацию подключения оконечных пользователей»
♦ организацию транзитного участка телефонных сетей;
• создание инфраструктуры доступа к услугам Интеллектуальных
сетей связи:
• создание инфраструктуры предоставления телематических услуг,
в том числе услуг мультимедиа:
• создание виртуальных частных сетей (VPN).
При этом следует понимать, что сама инфраструктура NGN — это
не отдельная сеть с точки зрения специфики предоставляемых услуг, а
инструмент построения и развития уже определенных сетей связи с
использованием новых технологий.
Таким образом, с точки зрения поддержки предоставления услуг
минимальным требованием, предъявляемым к технологиям NGN как
инструменту построения сетевых структур, является выполнение всех тех
требовании, которые были определены для уже существующих сетей.
106
Глава 4. Применение решений NGN для развития сетей связи
4.1.1. Применение технологий NGN для организации
подключения оконечных пользователей ТфОП
Оконечными пользователями ТфОП являются:
• абоненты, использующие доступ по аналоговым абонентским
линиям;
• абоненты, использующие базовый доступ ISDN;
• абоненты, использующие терминалы, предназначенные для
работы в пакетных сетях (SIP и Н.323-терминалы);
• УПАТС, подключаемые с использованием первичного доступа
ISDN.
.Абоненты, использующие аналоговый и базовый доступы, а также
УПАТС могут подключаться к сети как непосредственно, так и с
использованием оборудования доступа интерфейса V5.
Решение задачи подключения оконечных пользователей в сети
ТфОП связано с введением новой абонентской емкости ЛТС, что может
достигаться как за счет расширения емкости существующего
коммутационного оборудования, так и за счет введения новых АТС. При решении
задачи подключения оконечных пользователей в сети ТфОП может ис-
Рис. 4.1. Расширение номерной емкости в технологии коммутации каналов
107
Часть I. Архитектура, технолог ии и сетевые аспекты
пользоваться оборудование сети доступа интерфейса \о для
организации абонентских выносов.
Схема развития сети ТфОП с использованием технологии
коммутации каналов представлена на рис. 4.!.
Решение задачи расширения абонентских подключений в рамках
технологии NGFV связано с внедрением оборудования гибкого
коммутатора (если такое внедрение не было выполнено раньше) и оборудования
шлюзов доступа.
При этом аналоговые абоненты и абоненты базового доступа
подключаются к пакетной сети через оборудование резидентных шлюзов
доступа. Оборудование УПЛТС и существующее оборудование
абонентских выносов подключается с использованием шлюзов доступа. Вновь
создаваемая абонентская емкость может реализовываться в базисе SIP
и Н.323 терминалов, что предполагает создание LAX WAN для
подключения абонентов.
Схема организации абонентских подключений с использованием
технологии NGX представлена на рис. 4.2.
Сравнивая представленные варианты развития сети в рамках двух
зе.хнологий. можно отметить, что преимуществами решения на основе
XGN являются:
• эффективное использование ресурсов первичной сети.
Достигается за счет применения оборудования кодеков на уровне
шлюзов. Использование алгоритмов компрессии речи позволяет
уменьшить требуемый ресурс в 1,5-4 раза в зависимости от типа
используемого кодека;
• расширение списка предоставляемых услуг, конвергенция услуг,
упрощение процедуры ввода новой услуги. Реализация
дополнительных видов обслуживания в сети ISDN требовала их
поддержки со стороны всех элементов сети, т. е. терминального
оборудования, опорных АТС абонентов и транзитных АТС. В случае
создания уровней коммутации и управления услугами мультисер-
внсноп сети новая услуга должна поддерживаться или
реализовываться на уровне SX или при взаимодействии с SX. Ограниченное
число гибких коммутаторов позволяет достаточно легко реализо-
вывать новые услуги. Соответственно введение новой услуги в
ISDN предполагало внесение изменении в программное (иногда
аппаратное) обеспечение достаточно большого числа элементов
сети. В мультпсервисной сети потребуется либо внесение
изменений в ПО SX, либо реализация нового сервера приложений;
108
Глава 4. Применение решений NGN для развития сетей связи
Рис. 4.2. Расширение абонентской емкости в технологии NGN
• уменьшение эксплуатационных расходов. Смешение сетевого
интеллекта в ограниченное число сетевых точек уменьшает
расходы, связанные с обслуживанием и модернизацией оборудования.
Использование IP-протоколов в пакетной сети позволяет
реализовать системы управления, мониторинга, сбора статистической
информации в рамках ресурсов пакетной сети:
• возможность гибкой тарифной политики. Реализация
ограниченного числа точек управления установлением соединения
позволяет централизовать систему учета стоимости и обеспечить
применение гибких тарифных планов в отношении абонентов всей сеги
из одной точки. Оборудование SX осуществляет учет стоимости
для всех обслуживаемых абонентов. При :>том реализация новых
тарифных планов осуществляется на уровне SX.
109
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Недостатками решения на основе NGN являются:
♦ критичность к обеспечению надежности сети. Сосредоточение
функций управления в одной сетевой точке (SX) приведет к
прерыванию связи для всех обслуживаемых соединений в случае
аварийных ситуаций. Решение проблемы потребует разработки
системы обеспечения живучести сети с более жесткими
требованиями, чем в классической ТфОП:
• достаточно высокие инвестиции на начальных этапах внедрения
в условиях уже развитой инфраструктуры ТфОП.
4.1.2. Применение технологий NGN
для создания транзитного уровня ТфОП
Задачей транзитного уровня ТфОП является агрегация и
маршрутизация потоков информации (сигнальных и пользовательских), поступающих
от/к опорным АТС. Как правило, транзитный уровень коммутации
ориентирован на работу с использованием сигнализации ОКС7 и строится с
использованием мощных узлов коммутации. Создание уровня транзитной
коммутации в сети ТфОП осуществляется путем внедрения оборудования
транзитных и опорно-транзитных АТС. Пример построения транзитного
уровня ТфОП представлен на рис. 4.3.
Рис. 4.3. Схема транзитной сети в технологии коммутации пакетов
110
Глава 4. Применение решений NGN для развития сетей связи
Применение технологий NGN позволяет перейти к новой структуре
транзитного уровня. При этом логика обслуживания вызова
сосредотачивается в одной точке — гибком коммутаторе, а потоки пользовательской
информации передаются через мощные транспортные шлюзы. Такая
схема позволяет отказаться от реализации программного обеспечения по
обслуживанию вызова во всех транзитных узлах, а также позволяет
реализовать предоставление «расширенных» услуг транзитного уровня
(screening, «черные» и «белые» списки, поиск и ограничение FRAD) из
одной сетевой точки. Использование решения на базе NGN для
построения транзитного уровня ТфОП позволяет также реализовать
эффективные схемы доступа к услугам ИСС на уровне транзитное! сети.
Схема построения транзитного уровня Тф011 с использованием
решений NGN представлена на рис. 4.4.
Рис. 4.4. Построение транзитного уровня ТфОП в технологии NGN
111
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Преимуществами решения на основе \СЗГч'-те.\нологии по
сравнению с классической схемой являются:
• упрощение сетевой структуры ТфОП. Уменьшение числа пунктов
снгнализаиин (SPSTP1) для сети ОКС7:
• возможность гибкого внедрения новых услуг в структуру
транзитной сети. Новые услуги могут внедряться и одной сетевой точке и
предоставляться при этом в пределах всей сети:
• эффективное использование ресурсов первичной сети при
применении кодеков:
• снижение эксплуатационных расходов.
Недостатками решения на основе NGN-технологий по сравнению с
классической схемой являются:
• критичность к обеспечению надежное™ сети. Решение проблемы
потребует разработку системы обеспечения живучести сети с
более жесткими требованиями, чем в классической ТфОП:
• необходимость инвестиций в создание инфраструктуры мошной
пакетной сети. Недостаток является значимым только в случае,
если транзитная сеть ТфОП уже развернута, и решение NGN
применяется для развития существующей транзитной сети. В случае
формирования транзитной сети -<с нуля», решение на основе NGN
будет не дороже решения на основе технологий коммутации
каналов. »
4.1.3. Построение узла телематических служб
Под телематическими службами понимаются службы
электросвязи (за исключением телефонной, телеграфной служб и службы
передачи данных), предназначенные для передачи информаини через сети
электросвязи. Примерами телематических служб являю гея
факсимильные службы, службы электронных сообщений, службы голосовых
сообщений, службы аудио, видеоконференции, а также службы доступа к
информации, хранящейся в электронном виде.
Узлы телематических служб, как правило, создаются для решения
следующих задач:
• организации точек доступа в сеть Интернет;
• организации доступа к уелчгам IP-телефонии:
• предоставления информационно-справочных услуг.
112
Глава 4. Применение решений NGN для развития сетей связи
Решение задачи в рамках классических технологий возможно двумя
основными способами:
* построении централизованного узла телематических служб:
• построении распределенного узла телематических служб.
Первый способ используется, как правило, в случаях, когда трафик
в направлении телематических услуг незначителен, т.е. на начальных
этапах внедрения. В этом случае в одной сетевой точке реализуется
инфраструктура узла, который взаимодействует с сетью ТфОП по ОКС7
или первичному доступу ISDN. В состав такого узла входят: стойка
модемных окончаний и сервер авторизации доступа для организации
доступа в Интернет; шлюз IP-телефонни для организации доступа к услуге
IP-телефонии; сервер мультимедиа для предоставления
соответствующих услуг. Все функциональные элементы взаимодействуют с общей
функцией управления для организации сбора статистической
информации, информации об учете стоимости услуг и технической
эксплуатации. Схема централизованного узла телематических служб
представлена на рис. 4.5.
В случае децентрализованной структуры функциональные
элементы узла распределены по сети ТфОП. Это означает, что существует
несколько точек присутствия, в которых реализован полный или
частичный набор услуг, предоставляемых узлом. Точки присутствия имеют
Рабочее место
оператора
Рис. 4.5. Централизованный способ построения узла телематических служб
113
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
интерфейсы с сетями передачи данных, которые используются при
предоставлении услуг и взаимодействую!' с функцией общего управления
для обмена технологической информацией. Базовыми элементами
точки присутствия являются модемная стойка и шлюз 1Р-телефонии.
Реализация узла телематических служб в рамках концепции NGN, в
сущности, является одним из вариантов распределенной структуры. Но.
в отличие от решения для классической ТфОП. в NGN сама структура
сети является основой распределенного узла телематических служб, т.е.
внедрение телематических служб в инфраструктуру NGN в основном
достигается за счет уже существующей функциональности сети на
основе NGN-технологий. Так, в качестве шлюзов в сеть IP-телефонии и
модемных стоек используется уже существующая функциональность
шлюзов пакетной сеги. В качестве сервера авторизации доступа может
использоваться сервер авторизации пакетной сети, а в качестве
устройства управления и сбора технологической информации — гибкий
коммутатор. Предоставление услуг мультимедиа связано с реализацией
соответствующих серверов в инфраструктуре пакетной сети.
Схема реализации распределенного узла телематических служб
представлена на рис. 4.6.
Рабочее место
оператора
Рис. 4.6. Распределенный узел телематических служб в концепции NGN
114
Глава 4. Применение решений NGN для развития сетей связи
4.1.4. Организация доступа к услугам
Интеллектуальных сетей
В соответствии с функциональной моделью Интеллектуальной сети
доступ к услугам реализуется через функцию SSP. Задачей функции SSP
является детектирование вызовов в направлении услуг ИСС и
последующая обработка вызовов в соответствии с алгоритмами предоставления
услуг. В зависимости от предоставляемой уступи SSP может сообщать в
SCP о факте появления вызова на определенный номер [например,
услуга телеголосования (VOT1], перенаправлять вызов в задаваемом со
стороны SCP направлении [например, вызов, свободный от оплаты
(FPU), или вызов с добавленной стоимость (PRM)]. При этом в
построении структуры ИСС присутствует противоречие следующего плана: с
точки зрения эффективности маршрутизации вызова точки SSP лолжна
быть максимально (с точки зрения сетевой конфигурации) приближена
к абоненту, а задача минимизации затрат на развертывание структуры
ИСС требует реализации SSP на достаточно высоких уровнях сетевой
иерархии (уровень АМТС или УАК междугородной сети).
Рассмотрим следующий пример: пусть абонент услуг ИСС
(юридическое или физическое лицо, заключившее договор с оператором ИСС
на оказание услуг ИС и арендующее у оператора ИСС-ресурсы) имеет
точку подключения к сети на местном уровне (опорной АТС), пусть
абонент услуги рассматривает в качестве основной маркетинговой нити
пользователей, подключаемых к той же местной сети. С точки зрения
минимизации использования ресурсов сети функция SSP должна быть
реализована на уровне опорных АТС местной сетиг В этом случае путь
установления соединения при предоставлении услуги будет
определяться схемой организации связи по аналогии с обслуживанием обычных
вызовов.
В случае, если SSP реализуется на уровне АМТС. исходящая АТС
пользователя услуги будет изначально устанавливать соединение до
АМТС. затем по результатам обработки вызова со стороны SCP
соединение будет устанавливаться от АМТС к опорной АТС.
обеспечивающей подключения абонента услуги. Таким образом, будут использоваться
ресурсы местной сети в направлении к,от АМТС. которые изначально
рассчитывались на предоставление только услуг
междугородной/международной связи.
Появление излишнего трафика на данных направлениях приведет к
снижению качества обслуживания при предоставлении услуг
междугородной/международной связи. Особенно критичным в этом случае
является предоставление услуг FPH при проведении массовых PR-акций.
115
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Мощный поток вызовов в направлении к АМТС может увеличить
потери в направлении практически до уровня, близкого к 100%. Разрешение
ситуации в этом случае должно достигаться за счет увеличения ресурсов
в направлении к АМТС. а это требует значительных инвестиций в
первичную сеть.
Ситуация становится еще более острой при реализации SSP на
уровне междугородной сети (УАК) или па уровне входящей АМТС (т. е.
когда на сети реализуется только один SSP). В этом случае возможна
перегрузка междугородных направлений к УАК или к входящей АМТС.
Сетевые конфигурации для различных вариантов структуры ИСС
представлены па рис. 4.7.
С другой стороны, «опускание» точки размещения SSP в сетевой
иерархии требует значительных затрат на модернизацию узлов
коммутации. При этом следует отметить, что ряд установленных АТС
технологически не может быть модернизирован до функции SSP. Это
относится не только к АТС электромеханических систем (координатных и
декално-шаговых), но и к ряду цифровых АТС, произволители которых
не имеют соответствующей реализации или имеют ее для более поздних
версий программного обеспечения. Но даже если опорные или
транзитные АТС местной сети могут быть модернизированы, то подобная
операция потребует значительных (порядка сотен тысяч долларов) инвести-
SCP+SMP
Рис. 4.7. Сетевая конфигурация ИСС в «классической- технологии
116
Глава 4. Применение решений NGN для развития сетей связи
ний. При этом следует учитывать, что в существующей практике сети
основных операторов связи строятся, как правило, с использованием
коммутационного оборудования различных производителей, а сгоимость
модернизации одним производителем примерно оценивается
следующим образом: модернизация одной АТС данного типа — 80%
стоимости; модернизация последующих АТС данного типа па сети оператора —
20%. Следовательно, имея пять АТС одного производителя, можно
заплатить 100% стоимости, а имея пять АТС различных производителей
(при условии равенства стоимости модернизации) — 400% стоимости.
Использование технологий NGN при предоставлении услуг ИСС
позволяет радикально решить существующую проблему. В этом случае
функция SSP реализуется за счет совместного функционирования
шлюзов и гибкого коммутатора (рис. 4.8).
При этом функция интерфейса с SCP и функция управления
установлением соединения при предоставлении услуг интеллектуальной сети
реализуются на уровне гибкого коммутатора, а само установление
соединения осуществляется на уровне шлюзов сигнализации.
Следует отметить, что установление соединения между
пользователем услуги и провайдером услуги может осуществляться как с
использованием ресурсов пакетной сети для передачи пользовательской
информации, так и без такого использования. В последнем случае вызов
scp+smp
Рис. 4.8. Сетевая конфигурация ИСС при использовании технологий NGN
117
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
«возвращается» в TDM-окружение после обработки в соответствии с
логикой интеллектуальной услуги.
По сравнению с «классическим» сценарием реализации
инфраструктуры ИСС использование распределенного SSP имеет следующие
преимущества:
• минимизация инвестиций на внедрение функпии SSP. В
«классическом» варианте необходимо модернизировать все узлы, на
которых предполагается реализация функции SSP. либо
устанавливать оборудование выделенного SSP в ряде сетевых точек;
• минимизация инвестиций на расширение функций SSP. В
«классическом» варианте необходимо модернизировать все точки SSP,
в случае распределенного SSP — только функциональность на
уровне SX:
• возможность организации доступа к услугам (провайдерам услуг),
реализованным как в сетях ТфОП/СПС. так и в пакетных сетях в
рамках единой сетевой инфраструктуры:
• возможность предоставления расширенного списка
интеллектуальных услуг за счет серверов приложений, подключаемых к
оборудованию гибкого коммутатора;
• возможность создания инфраструктуры интеллектуальной сети
в рамках создаваемой или уже существующей инфраструктуры
NGN с минимальными инвестициями на реализацию функций
ИСС.
Данное решение технологически имеет преимущества перед
решением на основе «классической» схемы и должно использоваться при
развертывании новых интеллектуальных платформ.
4.1.5. Создание виртуальных частных сетей
В рамках классической сети услуги по организации корпоративной
сети полноценно можно предоставлять только для голосового трафика.
При этом к сети предъявляется ряд жестких требований:
• между всеми узлами сетей, в которых осуществляется
подключение сегментов корпоративной сети, должна использоваться меж-
станнионная сигнализация ОКС7 из конца в конец;
• все узлы сети, в которых осуществляется подключение
корпоративной сети, должны поддерживать услугу VPN или
поддерживать функции SSP. если данная услуга предоставляется в рамках
интеллектуальной сети;
118
Глава 4. Применение решений NGN для развития сетей связи
• корпоративные сети должны подключаться либо к узлам сети
общего пользования по сигнализации ОКС7 или QSIG. Либо все
абонентские устройства сегмента корпоративной сети должны
быть непосредственно включены в коммутационное
оборудование сети общего пользования, что является целесообразным
только для малых сегментов корпоративных сетей.
При этом на ЕСЭ России существует ряд ограничений по
возможности подключения корпоративных сетей, касающихся как сигнализации
ОКС7. так и QSIG, что дополнительно осложняет возможность
предоставления данной услуги. К тому же список производителей
коммутационного оборудования, которые реализуют функции VPN или SSP в
своем оборудовании, очень мал. Помимо этого, оператор в данном случае
может гарантировать качество только для конкретного соединения.
Обеспечить же пропуск определенного минимального объема трафика
(или количества соединений) корпоративной сети в единицу времени
можно только за счет создания избыточного количества каналов, так как
инструменты для управления приоритетом вызова отсутствуют.
Особенно трудно это гарантировать при взаимодействии сетей нескольких
операторов.
Оператором классической сети общего пользования для трафика
передачи данных подобная услуга может предоставляться только
отдельно от голосового трафика. При этом для предоставления данной услуги
необходимо выполнение ряда условий:
• у оператора должна быть СПД или оператор должен
использовать ресурсы СПД других операторов для отдельных сетевых
фрагментов;
• СПД должна поддерживать данную услугу па транспортном уровне,
т.е. в зависимости от используемых технологий сеть должна
поддерживать либо MPLS, либо Ethernet VPN. либо ATM VPN и т. п.;
• корпоративная сеть в каждой точке подключения к сети оператора
общего пользования должна поддерживать два отдельных
логических интерфейса — один к сети передачи данных, другой — к
телефонной сети. При этом два логических интерфейса могут
отображаться как в два физических интерфейса, так и в один физический.
Если используется один физический интерфейс, то должно
использоваться дополнительное оборудование для мультиплексирования
демультиплексирования логических интерфейсов (например.
xDSL). а также оборудование переноса трафика данных между
сетью с коммутацией каналов и СПД.
119
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Смешанный трафик в рамках классической сети общего пользования
не поддерживается.
В рамках конпепции NGN услуги по организации корпоративной
сети могут предоставляться для любого типа трафика (голосовой,
передачи данных и смешанный). Для предоставления данных услуг для
любого типа трафика можно использовать технологии, которые
использовались ранее для трафика передачи данных в СПД (MPLS, Ethernet
VPN, ATM VPN и т. п.). 11омимо этих технологий Х1Я голосового
трафика можно будет использовать технологии VPN на базе протокола SIP или
на базе протоколов интеллектуальной сети.
При предоставлении данных услуг через сети нескольких
операторов необходимо, чтобы между операторами было заключено соглашение
о качестве предоставления услуг, что гарантирует необходимое качество
для конкретного соединения, также пропуск определенного
минимального объема трафика (или количества соединений) в единицу времени.
При этом не все сети обязаны соответствовать концепции NGN.
Вид подсоединения сегмента корпоративной сети к сети обшего
пользования зависит от технологий, используемых при построении
данного сегмента. При этом в каждом сегменте корпоративной сети может
использоваться свой набор технологий. Соответственно, виды
подсоединения разных сегментов одной корпоративной сети могут различаться,
по это практически не влияет на возможность и качество
предоставления различных услуг.
»
4.2. Стратегии внедрения технологий NGN
при развитии сети ТфОП
В данном разделе рассматриваются различные варианты
применения пакетных технологий при модернизации существующих сетей связи.
Основными рассматриваемыми вариантами являются:
• создание параллельной к существующей сети инфраструктуры
NGN — стратегия наложения:
• создание инфраструктуры NGN, поглощающей существующую
структуру ТфОП. — стратегия замещения.
Первый вариант предполагает, что создаваемый фрагмент сети па
основе NGN-технологий и существующая сеть ТфОП функционируют
отдельно друг от друга, частично используя совместный ресурс
первичной сети. Взаимодействие между сетями реализуется в ограниченном
120
Глава 4. Применение решений NGN для развития сетей связи
числе сетевых точек (шлюзов). При этом базовая услуга телефонии
оказывается в обеих сетях связи или при взаимодействии сетей.
Второй вариант предполагает, что существующая ТфОП входит в
состав мультисервисной сети, в основе которой лежат NGN-решения,
при этом взаимодействие между любыми коммутационными узлами
ТфОП осуществляется с использованием ресурсов NGN. Базовая
услуга телефонии для межстанционных вызовов предоставляется при
взаимодействии фрагментов существующей ТфОП и NGN или в рамках
NGN.
Также рассматривается вариант с реализацией транзитного уровня
существующей ТфОП в рамках NGN-сети, который можно считать
переходным от варианта 1 к варианту 2.
Все три варианта различаются в основном подходами к
построению транспортного уровня сети. Реализация уровня управления
коммутацией и уровня управления услугами для всех вариантов
идентична и отличается только требованиями к производительности и сетевым
точкам размещения оборудования, т. е. аспектами, решения по
которым должны приниматься в процессе детального проектирования.
4.2.1. Построение сети NGN без изменения
существующей структуры ТфОП
В данном варианте предполагается, что создаваемый фрагмент NGN
создается без привязки к существующей структуре ТфОП, но
привязывается к существующей структуре первичной сети. Решение о доумощ-
нении структуры первичной сети должно приниматься в стадии
детального проектирования.
При принятии решений предполагается, что услуги создаваемый
фрагмент NGN должен быть максимально доступен большинству
потенциальных пользователей на территории, гле предполагается его
развертывание, т. е. покрытие территории является но возможности
равномерным.
Создание транспортного уровня NGN потребует использования
существующих или создания новых ресурсов первичной сети. Выбор того
или иного решения связан с состоянием существующей первичной сети.
Если первичная сеть строится на основе технологий SDH и при этом
первичный ресурс, достаточный для построения транспортного уровня
фрагмента NGN. существует или может быть получен путем
использования оборудования систем передачи более высокого уровня, то возмож-
121
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
но использование существующей первичной сети с соответствующей
модернизацией в некоторых сетевых точках.
Пели первичная сеть строится на основе технологии PDH или
аналоговых систем передачи, то потребуется создание параллельной структуры
первичной сети. Решение о выборе технологии для создания такой
структуры должно приниматься в процессе проектирования для конкретной
сети. В этом случае возможно использование технологии SDH как
средства построения агрегированной первичной сети, предназначенной как
для передачи информации существующего фрагмента ТфОП. так и для
организации транспорта для фрагмента N'GN. Альтернативным является
применение технологии, базирующихся на Ethernet (например. Gigabit
Ethernet), для построения траиспортнои основы фрагмента N'GN. Но
такая основа возможна только в сети NGN. Теоретически можно
обеспечить туннелирование потоков Е1 существующей сети ТфОП через
Ethernet is первичную сеть, но эта операция потребует достаточно
больших инвестиций к оборудование транспортных шлюзов.
В качестве технологии, применяемой при создании транспортного
уровня, может быть технология IP/MPLS при использовании первичной
сети на основе Ethernet, либо IP/MPI.S/ATM иди IP ATM при
использовании первичной сети па основе SDH. В то же время, решение о
выборе конкретной технологии должно приниматься в процессе
формулирования технического задания на проектирование сети и зависит от ряда
факторов.
Возможная конфигурация транспортного уровня при использовании
технологической цепочки IP/ATM через S.DH представлена па рис. 4.9.
В этом случае основными элементами транспортной сети ATM
являются узлы доступа (Access Node), осуществляющие подключение
оборудования шлюзов, и узлы (ядра), выполняющие роль магистральных
коммутаторов мультисервисной сети.
Пользователи мультисервисной сети подключаются к узлам доступа
либо непосредственно, с использованием пакетных технологий доступа
[пользователи, использующие терминальное оборудование пакетных
сетей или пакетные системы доступа (например. IAD)], либо через
оборудование шлюзов доступа (AGW) (пользователи, использующие
терминальное оборудование сети ТфОП или подключаемые через системы
доступа с интерфейсом V5). Оборудование Access Node и AGW должно
размешаться на уровне опорных станций ТфОП и может обеспечивать
подключение по всем видам абонентского доступа (аналогового, ISDN,
\DSL, Ethernet). Подключение новых абонентов должно осуществляться
преимущественно к сетевому фрагменту на основе NGN. При наличии
122
Глава 4. Применение решений NGN для развития сетей связи
::,А
AGW
V
TGW
к другим МСС
или СПД
Рис. 4.9. Конфигурация транспортно/о уровня мультисервисной сети
возможности абоненты при выводе из эксплуатаиии ооорудования
ТфОП должны переключаться осуществляться в сетевой фрагмент на
основе NGN.
Взаимодействие с существующей сетью ТфОП осуществляется через
оборудование шлюзов TGW, подключаемых на уровне транзитных
узлов. Число и сетевые точки размещения шлюзов должны определяться
в процессе рабочего проектирования.
Реализация представленного варианта построения транспортного
уровня потребует:
• внедрения оборудования коммутаторов магистральной
транспортной сети. Число коммутаторов и сетевые точки внедрения (с
привязкой к инфраструктуре существующей сети SDH) должны
определяться в процессе детального проектирования:
• внедрения оборудования узлов доступа и оборудования шлюзов
доступа па уровне опорных АТС, подлежащих замене, или на
уровне которых планируется расширение абонентской емкости;
• расширения существующей емкости линейных сооружений (на
участках, где нет SDH систем передачи, — инсталляции таких
систем) между оборудованием вводимых узлов доступа и
мультиплексорами SDH магистральной сети. Решение об увеличении
пропускной способности магистральной сети должно
приниматься по результатам детального проектирования:
123
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
внедрения оборудования межсетевых шлюзов между мультисер-
висной сетью и сетью ТфОП. Число, производительность и
сетевые точки внедрения должны определяться в процессе
детального проектирования:
внедрения оборудования граничного шлюза/шлюзов в тех
сетевых точках, которые должны использоваться для выхода на сеть
СПД или мультисервисные сети других операторов;
если мультисервисная сеть осуществляет подключение сетей
ТфОП альтернативных операторов — внедрения шлюзов в
точках подключения:
создания структуры сети доступа (участок между пользователем
и узлом доступа). Определяется на стадии детального
проектирования соответствующего фрагмента сети.
4.2.2. Построение мультисервисной сети
с поглощением сетевой структуры
существующей ТфОП
Данный вариант предполагает, что основой транзитной сети ТфОП
будет являться создаваемый фрагмент NGN. Соответственно, все
опорные ЛТС подключаются к NGN через оборудование шлюзов. Схема
построения транспортного уровня для данного варианта представлена на
рис. 4.10.
Как следует из рисунка, в этом случае транзитный уровень ТфОП
полностью заменяется NGN. Соответственно, транзитные узлы ТфОП
(ТУ) выводятся из обслуживания трафика ТфОП. Данный вариант
является завершающей стадией формирования транспортного уровня
мультисервисной сети, и его реализация потребует значительных инвестиций.
Дополнительно к варианту 1 реализация потребует:
• внедрения на уровне всех ОПС оборудования шлюзов:
• замены линейных сооружений и систем передачи, не
ориентированных на поддержку SDH. на участках между ОПС и узлами
доступа и между узлами доступа и магистральной сетью SDH. В то же
время умошнение магистральной сети SDH не потребуется;
• внедрения более мощных, по сравнению с первым вариантом,
узлов ядра сети:
124
Глава 4. Применение решений NGN для развития сетей связи
к другим МСС
или СПД
Рис. 4.10. Построение гранспортного уровня мультисервисной сети,
поглощающего транзитную структуру ТфОП
внедрения ооорудования шлюзов для подключения сетей
альтернативных операторов (исключение составляет подключение на
уровне опорных АТС):
использования большего числа гибких коммутаторов или гибких
коммутаторов с большей производительностью.
4.2.3. Комбинированный вариант
Данный вариант представляет собой стратегию частичного
замещения оборудования ТфОП мультисервисной сетью связи.
В этом случае часть ОПС подключается к оборудованию
мультисервисной сети через оборудование TGW, а остальные ОПС сохраняются в
структуре ТфОП. Введение новой абонентской емкости в замешаемом
фрагменте сети и замена выводимых из эксплуатации АТС
осуществляются в рамках развития МСС. Параллельно в рамках МСС происходит
развитие сети собственных абонентских подключений.
Схема варианта представлена на рис. 4.11.
Данный вариант является способом постепенного развития варианта
1 до варианта 2 и не может рассматриваться как альтернатива
предложенным выше вариантам.
125
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Рис. 4.11. Построение транспортного уровня мультисервисной сети.
Комбинированный вариант
4.2.4. Применение технологий NGN
при развитии сельских сетей связи
4.2.4.1. Специфика сельских телефонных сетей
Сельские телефонные сети (СТС) в Российской Федерации
построены по радиальному и радиально-узловому принципу. Такая
архитектура сети в сельской местности была разработана в 30-х годах прошлого
века и, по большому счету, не претерпела существенных изменений до
сих пор. Использование радиальной и радиально-узловон архитектуры
основано на принципах административного деления территорий,
плотности населения и расстояниях между населенными пунктами.
Административное деление территорий в сельской местности предполагает
наличие районных центров, которые, как правило, являются и центрами
муниципальных образований, и подчиненных им поселений. Плотность
населения по территории Российской Федерации существенно
различается; тем не менее, даже в ранонах европейской части страны, например
Ленинградской области, она такова, что расстояния между
близлежащими населенными пунктами могут составлять десятки километров.
126
Глава 4. Применение решений NGN для развития сетей связи
Другими особенностями сельских телефонных сетей являются:
♦ радиально-узловая топология, по которой осуществляется
построение сети, предполагает взаимодействие между АТС одного
уровня через АТС вышестоящих уровней. Соответственно, топология
первичной сети также наследует этот принцип:
♦ АТС сельских сетей, особенно на уровне оконечных и узловых
станций, имеют небольшую емкость — до 1000 абонентов;
♦ на сечьских сетях связи используются малоканальные системы
передачи, имеюшие специфические особенности;
♦ на сельских сетях связи используются специфические системы
сигнализации, для которых не определена поддержка со стороны
оборудования NGN;
♦ на сельских сетях связи используется открытая система
нумерации, и ее поддержка в ряде случаев связана с техническими
характеристиками установленного оборудования.
Архитектура построения сельской телефонной сети включает в себя
центральную станцию (ЦС). располагаемую в районном центре,
оконечные станции (ОС), располагаемые в поселениях, подчиненных данному
районному центру, и узловые станции (УС), образуемые при
необходимости в удаленных от районного центра территориях, имеющих
несколько ОС. От центральной станции организуется также направление связи
к АМТС. а в последнее время — и доступ в сеть Интернет. Попытки
изменить эту архитектуру во времена цифровизаини се'ти в целом
потерпели неудачу по двум причинам: из-за больших расстояний между АТС,
что не позволяло экономически одновременно заменить системы
передачи и системы коммутации, и из-за малых емкостей оконечных станций,
для использования в качестве которых цифровые АТС оказались
слишком дороги.
На рис. 4.12 для иллюстрации последнего тезиса приведены данные
по цифровизаини сельской телефонной сети для одного из крупнейших
операторов Российской Федерации — ОАО «Северо-Западный
Телеком».
Учитывая, что цифровизация села началась примерно 10-15 лет
назад, при существующих темпах ее завершение следует ожидать через
100-150 лет.
Еще более показательным является рис. 4.13. на котором для того же
ОАО «Северо-Западный Телеком» приводится доля пользователей,
включенных в цифровые АТС на сельских телефонных сетях.
127
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
□ АТСК —91,5%
□ АТСКЭ, АТСЦ (без ОКС7) — 4,0%
I АТСЦ (с ОКС7) — 4,0%
I АТСДШ —0,5%
Рис. 4.12. Распределение типов цифровых АТС на СТС по количеству АТС
П АТСК — 62,6%
D АТСКЭ, АТСЦ (без ОКС7) — 15,3%
I АТСЦ (с ОКС7) — 15,4%
АТС ДШ — 6,7%
Рис. 4.13. Соотношение типов АТС на СТС
по количеству подключаемых пользователей
128
Глава 4. Применение решений NGN для развития сетей связи
Анализ этого рисунка в совокупности с рис. 4.12 показывает, что на
селе ведется иифровпзация только центральных станиий. ибо. как уже
отмечалось выше, стоимость цифровой АТС для емкостей в 50-200
номеров слишком велика.
Вместе с тем. основная надвигающаяся на сельские телефонные сети
проблема — замена выработавших свои ресурс АТСК 50/200-М. Первая
отечественная координатная АТС была разработана в начале 60-х годов
прошлого века и уже с середины 60-х годов массово внедрялась на селе.
Как вплнм. исторически сложилось так. что для значительной доли этих
станиий срок службы подошел к концу.
Подытоживая сказанное, можно суммировать проблемы
модернизации сельской телефонной сети следующим образом: требуется
модернизация радиальной или радиально-узловой сети с большими
расстояниями между станциями при малой степени цифровизацип систем
коммутации и истечении срока службы оконечных АТС.
Представляется, что для решения такой задачи потребуется
нетривиальный подход к дальнейшей модернизации сельских телефонных
сетей.
Используя известное значение предельной численности тетефонной
плотности в 40Тг. можно констатировать, что емкость систем
коммутации для сельских телефонных сетей должна составлять единицы тысяч
номеров. В то же время для оконечных станиий возможные значения
лежат в пределах десятков и сотен номеров.
Для цифровых систем коммутации при снижении емкости системы
до 200 номеров и менее наблюдается резкое увеличение стоимости.
Поэтому естественным желанием при построении сети является
попытка использовать концентраторы вместо оконечных АТС.
Действительно, для концентраторов снижение емкости не оказывает
столь существенного влияния на стоимость, как для АТС.
Однако при объективно низких надежностных показателях
радиальной или радиально-узловой сети выход из строя соединительной линии
с концентратором оставляет без связи целый населенный пункт. В
условиях существующей техногенной обстановки в Российской Федерации
вряд ли это допустимо.
Исходя из сказанного, помимо решения обозначенных выше
проблем модернизации сельской телефонной сети необходимо найти
решения, позволяющие уменьшить степень удорожания системы коммутации
при уменьшении емкости.
129
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
4.2.4.2. Стратегии внедрения решений NGN на сельских сетях
Внедрение решении NGN на сельских сетях связи можно
осуществлять в рамках двух различных сетевых концепций:
♦ с использованием решения на основе распределенного
абонентского концентратора;
♦ с использованием решения на основе пакетных коммутаторов.
Решение на основе распределенного концентратора
Применение решения потребует кардинальной реконструкции сети.
При этом замене/модернизации подлежат как первичные сети, нсполь-
з\юшие аналоговые технологии системы передачи или системы
передачи ИКМ15, так и включаемое в шлюзы коммутационное оборудование,
если оно не поддерживает систему сигнализации ОКС7.
Реализация стратегии наложения на СТС возможна только при
создании новых сетевых структур, связываемых с уже существующими на
высоких уровнях иерархии — УСП или АМТС. В этом случае для
организации новых подключений должна создаваться собственная сетевая
структура (рис. 4.14).
Число населенных пунктов, которые можно телефонизировать по
такой схеме, незначительно, так как схема предполагает, что нетелефо-
низированными должны остаться административный центр района
(точка размещения ЦС), поселковые или сельские центры района (точки
размещения УС) и отдельные деревни (точки размещения ОС). В то же
время типичной является схема, когда нетелефонизированными
являются отдельные деревни (точки размещения ОС), и при их телефонизации
протяженность линейных сооружений является критичной.
Реализация стратегии замещения также затруднена, поскольку
предполагает одномоментное переключение телефонного района на новую
сеть связи, что потребует значительных инвестиции в создание
параллельной структуры. Схема реализации стратегии замещения на СТС
представлена на рис. 4.15.
Также следует отметить, что внедрение сетевых структур NGN на СТС
предполагает изменение существующих принципов построения сети. При
этом оборудование ОС. УС. ЦС следует заменять оборудованием шлюзов
доступа и транспортных шлюзов. Гибкий коммутатор должен реализовы-
ваться на уровне внутризоновой сети. Особое внимание нужно уделить
вопросам надежности и живучести сети: пропадание связи шлюза с гибким
коммутатором делает невозможным установление каких-либо соединений
с абонентами, подключаемыми к шлюзу.
130
Глава 4. Применение решений NGN для развития сетей связи
Рис. 4.14. Реализация стратегии наложения на СТС
131
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Уровень оконечных
станций
Уровень узловых
станций
Уровень центральных
станций
Рис. 4.15. Реализация стратегии замещения на СТС
132
Глава 4. Применение решений NGN для развития сетей связи
Проблема критичности данной схемы в обеспечении надежности
может быть решена применением схемы на основе систем пакетной
коммутации.
Применение систем пакетной коммутации
при модернизации СТС
Вторым вариантом модернизации является использование так
называемых систем коммутации 5-го поколения или систем с пакетной
коммутацией.
Классическая архитектура такой системы коммутации приведена на
рис. 4.16.
в»-
PSTN ТЕ
fir
ISDN ТЕ
Блок
подключения
терминалов'
ТфОП/ISDN г
SX
(GKP)
SG
MG
G.711,
G.726,
G.729
SIP'H.323 f*5
PClhttp, ftp
smtp и др.)
LDAP^
Сервер
статистики
и биллинга
Ethernet
коммутатор
I Сетевой
1 адаптер
Аналоговые
(В-2-2. КНКит.д.)
и цифровые
(ИКМ-15/30)
системы передачи
Рис. 4.16. Архитектура системы коммутации 5 поколения.
Отличительной особенностью систем коммутации 5-го поколения
является то. что любая информация, поступающая от терминалов на
систему коммутации, преобразуется в пакетную форму и, при
необходимости, может быть преобразована в исходную при взаимодействии,
например, с ТфОП.
В го же время, при взаимодействии с пакетными сетями, в том
числе Интернет, обратное преобразование не требуется. Учитывая
стремительный рост пакетного трафика и преобразование сетей связи общего
пользования в пакетные, можно считать такую систему перспективной.
Кроме того, она еще и более дешевая по сравнению с цифровой АТС.
133
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Это удешевление возможно за счет широкого использования SIP-
телефонов. в том числе и реализованных программным способом.
При этом из системы коммутаиии фактически исключается
абонентский комплект, поглощающий в существующих системах до 50%
стоимости.
Помимо изложенного, управление в системах коммутации
строится на покупных изделиях, массово производимых большим
количеством фирм, не обязательно телекоммуникационных, что снижает
стоимость по сравнению со специализированными изделиями
примерно в 2 раза.
Таким образом, система коммутаиии 5-го поколения дешевле ииф-
ровой даже при 100% аналоговой структуре абонентов благодаря
снижению стоимости управления, а при включении в нее SIP-телефонов
становится еще более экономичной.
Архитектура систем коммутации 5-го поколения построена на
основе Ethernet-коммутатора, выполняющего функции коммутационного
поля, и гибкого коммутатора (Softswitch), решающего задачи управления
системой. Кроме того, в состав системы коммутации 5-го поколения
входит набор транспортных и сигнальных шлюзов, среди которых стоит
выделить абонентский сигнальный шлюз, базы данных LDAP,
абонентский блок для включения аналоговых телефонных аппаратов, серверное
оборудование, реализующее функции аутентификации, авторизации,
местоположения и т. д.
На рис. 4.17 приведена смешанная архитектура сельской телефонной
сети, построенная как на базе систем с коммутацией пакетов, так и
систем с коммутацией каналов.
Одним из основных преимуществ приведенной структуры,
помимо сокращения стоимости на реализацию базовой услуги, является
возможность предоставления новых услуг абонентам в рамках единой
сети связи общего пользования, что позволяет в полной мере
реализовать такие программы по развитию общества, как «Электронная
Россия».
Как видим, в данной структуре основным функциональным
протоколом является мультимедийный протокол SIP (Session Initiation
Protocol) — протокол инициализации сеансов, который, в
соответствии с современными представлениями, позволяет реализовать
передачу голоса, факсов, видео, коротких сообщений, интерактивные игры
и виртуальную реальность.
Протокол SIP является прикладным и может функционировать над
любой системой передачи — цифровой или даже аналоговой. На
134
Глава 4. Применение решений NGN для развития сетей связи
Рис. 4.17. Архитектура смешанной СТС
рис. 4.17 в качестве транспортной среды предусматривается
использование протоколов RTP RTCP, которые могут быть реализованы с
помощью модемов xDSL или модемов, работающих "по коммутируемым
линиям. Это дает возможность обеспечить данную архитектуру на
существующих системах передачи, в том чиле аналоговых, и
существующих кабельных линиях связи.
В качестве конвертора сигнализации ОКС7 в SIP на уровне
центральной станции используется Softswitch, обеспечивающий также
взаимодействие пользователей сельской сети с Интернет.
135
Глава 5
Услуги в сетях NGN
В настоящее время отсутствует обшая классификация услуг для
сетей NGN. В рамках коннепиии настоящей книги, когда сеть NGN
предлагается рассматривать не как отдельную категорию сетей связи, а как
инструмент построения и развития существующих сетей, услуги,
предоставляемые в рамках фрагмента NGN. можно классифицировать
следующим образом:
♦ базовые услуги: услуги, ориентированные на установления
соединения с использованием фрагмента NGN между двумя
оконечными терминалами:
♦ дополнительные виды обслуживания: услуги, предоставляемые
наряду с базовыми и ориентированные на поддержку
дополнительных списков возможностей:
♦ услуги доступа: услуги, ориентированные на организацию
доступа к ресурсам, и точек присутствия интеллектуальных сетей и
сетей передачи данных:
♦ информационно-справочные услуги: услуги, ориентированные на
предоставление информации из баз данных, входящих в
структуру NGN;
♦ услуги виртуальных частных сетей: услуги, ориентированные на
организацию и поддержание функционирования VPN со стороны
элементов фрагмента NGN;
♦ услуги мультимедиа: услуги, ориентированные на обеспечение и
поддержку функционирования мультимедийных приложений со
стороны фрагмента NGN.
136
Глава 5. Услуги в сетях NGN
Базовые услуги
Под базовыми видами услуг в настоящей книге понимаются:
♦ услуги местном, междугородной, международной телефонной свя-
ш. предоставляемые с использованием (полным или частичным)
фрагмента сети на основе NGN-технологий. Базовые услуги
телефонии в сетях NGN могут предоставляться с использованием
технологий компрессии речи, при этом качество предоставления
базовых услуг должно соответствовать классам «высший» и
«высокий». Базовые услуги телефонии могут предоставляться
пользователям, используюши.м терминалы сетей ТфОП. СПС и
Н.323. SIP-термнналы:
♦ услуги по передаче факсимильных сообщений между
терминальным оборудованием пользователей. Услуга может
предоставляться пользователям, использующим терминалы сетей ТфОП. СПС.
Услуга e-fax не относится к данному классу;
♦ услуги по организации модемных соединений между
терминальным оборудованием пользователей. Услуга может
предоставляться пользователям, используюши.м терминалы сетей ТфОП, СПС.
Услуга доступа в сети IP не относится к данному классу;
♦ услуга доставки информации «64 кбпгс без ограничений» и
базирующиеся на ней услуги предоставления связи, определенные для
технологии ISDN для установления соединений между
терминальным оборудованием пользователей. Услуга может
предоставляться пользователям, используюшим терминалы ISDN.
Задачей сетевого фрагмента NGN при предоставлении базовых
услуг является установление и поддержание соединения с требуемыми
параметрами.
Дополнительные виды обслуживания
Предоставление базовых услуг может сопровождаться
дополнительными видами обслуживания, которые расширяют возможности
пользователя по получению информаиии о соединении, тональных
уведомлений, а также позволяют изменять конфигурацию соединения. В сетевом
фрагменте NGN пользователям могут предоставляться следующие
дополнительные виды обслуживания:
♦ идентификации вызывающей линии (CLIP);
♦ запрет идентификации вызывающей линии (CLIR):
♦ предоставление идентификации подключенной линии (COLP):
137
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
♦ безусловная переадресаиия вызова (Call Forwarding No Reply);
♦ переадресация вызова при занятости (Call Forwarding Busy);
♦ безусловная переадресаиия вызова (Call Forwarding Unconditional):
♦ идентификация злонамеренного вызова (MOD):
♦ индикация ожидающего вызова/сообщения (Call/Message Waiting):
♦ завершение вызова (Call Completion);
♦ парковка и перехват вызовов (Call Park/Pick-up);
♦ удержание вызова (Call Hold);
♦ замкнутая группа пользователей (CUG):
♦ конферени-связь с расширением (CONF);
♦ другие.
Следует отметить, что в зависимости от используемого типа
подключения и терминального оборудования, а также от возможностей
гибкого коммутатора список и алгоритмы предоставления услуг могут
отличаться.
В настоящий момент наиболее специфицированными являются
дополнительные виды обслуживания для пользователей сетей ISDN.
Спецификации ряда ДВО для пользователей сетей на основе Н.323 и SIP-
протоколов находятся в процессе разработки в международных
организациях.
Также следует отметить, что фрагмент NGN для проходящих через
него вызовов должен обеспечивать поддержку ДВО, инициированных в
других сетях.
Услуги доступа
Услугами доступа, поддерживаемыми со стороны сетевого
фрагмента NGN, являются:
♦ услуги доступа в сети IP по коммутируемому соединению с
поддержкой процедур точки доступа и авторизации со стороны
фрагмента NGN. Услуги применяются как для поддержки www. e-mail,
ftp-приложений, так и для доступа к сетям 1Р-телефонии;
♦ услуги доступа к ресурсам ИСС с реализацией функции SSP в
сетевом фрагменте NGN. Реализованный SSP на ЕСЭ РФ
должен, как минимум, обеспечивать поддержку следующих видов
услуг ИСС:
♦ «Бесплатный вызов»;
♦ «Телеголосование»:
Глава 5. Услуги в сетях NGN
♦ «Вызов с дополнительной оплатой»:
♦ «Вызов но предоплаченной карте».
♦ услуги доступа к информационно-справочным ресурсам с
поддержкой точки доступа и авторизации доступа со стороны
фрагмента NGN (функция Service Node при доступе к внешним
ресурсам).
Информационно-справочные услуги
К информационно-справочным относятся услуги предоставления
информации со стороны элементов фрагмента NGN. В отличие от услуги
доступа к информаиионно-справочным ресурсам, в данном случае
предоставление предполагает включение сервера услуги в состав
фрагмента NGN и использование API-интерфейсов между гибким коммутатором
и сервером приложений.
Услуги VPN
Фрагментом NGN может поддерживаться предоставление
следующих видов услуг виртуальных частных сетей:
♦ виртуальная частная сеть на основе коммутируемых соединений с
поддержкой адресного пространства VPN со стороны гибкого
коммутатора. В этом случае задачей гибкого коммутатора является
анализ номера входящего исходящего абонента с принятием
решения о возможности установления соединения в соответствии с
политикой VPN. После принятия положительного решения об
установлении соединение обрабатывается в фрагменте NGN как
обычный вызов;
♦ виртуальная частная сеть на основе постоянных соединении внутри
фрагмента NGN с обработкой адресной информации со стороны
гибкого коммутатора. В этом случае для виртуальной частной сети
изначально резервируется транспортный ресурс во фрагменте NGN.
Обслуживание вызовов VPN осуществляется гибким коммутатором
в рамках выделенного хтя VPN транспортного ресурса;
♦ виртуальная частная сеть на основе постоянных соединений без
обработки сигнальной информации вызова гибким коммутатором.
В этом случае VPN использует фрагмент NGN только как
транспортный ресурс. Обработкой сигнальной информации,
относящейся к вызову, занимаются внешние к фрагменту устройства.
139
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Услуги мультимедиа
Мультимедийные услуги можно рассматривать с двух позиций:
с позиции абонентов услуг связи и позиции поставщика услуг (оператора
связи).
С точки зрения абонентов мультимедийная услуга связи
представляет собой возможность сети обеспечить функционирование специфических
мультимедийных пользовательских приложений. Фактически абоненту
безразлично, на базе какой сети предоставляется мультимедийная услуга,
т. е. услуга не зависит от технологической платформы сети.
Мультимедийное пользовательское приложение представляет собой
приложение, одновременно поддерживающее несколько «единиц»
представления аудиовизуальной информации и предоставляющее абонентам
общее информационное пространство в рамках одного сеанса связи. В
качестве примеров мультимедийных приложений можно привести
следующие: совместная работа с документами и графикой, «белая доска»,
дистанционное обучение, телемедицина и др.
Оператор связи рассматривает мультимедийную услугу связи как
перенос комбинации двух пли более «единиц» представления
аудиовизуальной информации (т. е. видео, звука, текста) между абонентами
(группами абонентов) в рамках сетевой инфраструктуры и с учетом состава и
возможностей используемого оборудования. Таким образом,
возможность предоставления той пли иной мультимедийной услуги полностью
зависит от технологической платформы сети. »
Европейский институт стандартизации в области связи (ETSI) ввел
понятие «широкополосных мультимедийных услуг». Под
широкополосными мультимедийными услугами понимаются услуги связи,
предоставление которых осуществляется на базе широкополосных сетей связи,
способных обеспечить перенос информации (контента) в виде
непрерывных потоков пакетов/ячеек в режиме реального времени.
Классификацию мультимедийных услуг связи и предложений
можно производить с различных точек зрения и с использованием различных
критериев.
В качестве примера классификации, отражающей точку зрения
оператора сети B-ISDN. можно привести рекомендацию ITL'-T I.211.
Суть подхода заключается в том. что услуги связи предоставляются
абонентам с помощью определенных служб B-ISDN. Согласно
рекомендации, в зависимости от способов связи между терминальным
оборудованием абонентов и в соответствии с возможными
пользовательскими приложениями все службы делятся на интерактивные и
140
Глава 5. Услуги в сетях NGN
Таблица 5. I
Характеристики мультимедийных услуг связи
распределительные, каждая из которых, в свою очередь, включает
несколько классов служб.
Рекомендация ITU-T F.700 предлагает обшее описание и
классификацию мультимедийных услуг связи с позиции абонента. В табл. 5.1
приведены некоторые характеристики мультимедийных услуг связи.
141
Глава 6
Примеры использования
Настоящая глава содержит примеры использования решений на
основе технологий NGN для развития сетей связи. Суть рассматриваемых
примеров состоит в определении возможностей решений NGN для
формирования информационной инфраструктуры. Примеры носят
абстрактный характер и не связаны с внедрением на сетях конкретных
операторов.
6.1. Применение технологий NGN
для развития сети ТфОП
Допустим, что существует некоторая территория, которая подлежит
телефонизации. При этом оператор связи, решающий задачу
телефонизации, не располагает какой-либо инфраструктурой на данной
территории.
Подобная ситуация, как правило, возникает, когда оператор
осваивает территориально новые ниши рынка. Данная задача характерна для
альтернативных операторов.
Сформулируем возможные условия задачи.
Пусть существует потенциальный спрос па услуги связи, выраженный
в возможности организации 50 тысяч подключений. Пусть потенциальные
абоненты рассредоточены на территории в ШО км2.
Задача: создание инфраструктуры сети связи для предоставления
услуги телефонии на заявленной территории и для заявленной группы
пользователей.
Сопутствующее требование: создаваемая инфраструктура не
должна ограничивать возможность предоставления других услуг связи, в том
числе высокоскоростного обмена данными.
142
Глава 6. Примеры использования
Задача может быть решена в технологиях ISDN и NGN. Решение
задачи в технологиях POTS и сетей сотовой подвижной связи не
рассматривается.
6.1.1. Решение задачи в ISDN технологии
Под решением в ISDN-технологии понимается создание сетевой
инфраструктуры, которая обеспечивает использование в качестве
технологии подключения абонента аналоговой абонентскон линии и базового
доступа ISDN, в качестве технологии подключения узлов доступа —
интерфейса V5. в качестве межстанционной сигнализации — ОКС7. При
этом оборудование УПАТС подключается с использованием первичного
доступа ISDN.
При решении задачи в технологии ISDN предполагается установка
одного или нескольких коммутаторов (АТС) и создание
инфраструктуры сети доступа, предполагающей установку концентраторов (узлов
доступа). В случае необходимости обеспечения широкополосного
доступа может создаваться либо параллельная сеть передачи данных, либо
частично совмещенная структура.
Рассмотрим подробно реализацию в рамках ISDN. На определение
количества устанавливаемых АТС влияют технические характеристики
оборудования, наличие помещений для установки, где можно
устанавливать оборудование, наличие и топология кабельной канализации и
другие факторы. При этом увеличение количества АТС уменьшает
протяженность абонентского участка и количество используемых узлов
доступа. С другой стороны, увеличение количества АТС увеличивает
требуемые расходы на станционное оборудование и на аренду
производственных плошадей. а также стоимость и протяженность межстаннион-
ных линейных сооружений.
Возможная топология размещения АТС и оборудования сети
доступа представлена на рис. 6.1.
Реализация инфраструктуры в соответствии с рисунком потребует
организации значительного количества узлов доступа, т. к. в
большинстве случаев максимальная длина абонентской линии ограничена
значением в 5 км. При этом следует понимать, что территориальное
расположение абонентской линии представляет собой ломаную линию,
топология которой определяется существующей топологией кабельной
канализации, в результате чего расстояние по прямой между точкой
подключения абонента и узлом доступа не превышает 3 км. Кроме того,
если планируется организация высокоскоростного доступа с прнменеии-
143
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
POTS ТЕ 'J
' ISDN ТЕ Ijj 1
i Nsudsc- 10 000
r-""| jti ppTS ТЕ
'СД| _,'
Цщ ISDN ТЕ
Nsubst^- 10 000 ,'
POTSTE:j|
isdnte;^
4 Nsubsc= 10 000
Рис. 6.1. Возможная топология размещения коммутационного оборудования при
покрытии территории в 700 км2 при числе подключаемых пользователей 50 000
ем технологий xDSL, то приемлемые показатели обслуживания могут
достигаться при длинах абонентских линий до 3-4 км или при
расстоянии по прямой 2,5-3 км. Следовательно, для охвата территории
площадью в S км- потребуется
S
N = к узлов доступа или АТС.
izR- '
где R — радиус территории охвата одним узлом. Определяется как
«расстояние по прямой» от данной точки установки узла до
максимально удаленного абонента, обслуживаемого этим
узлом:
144
Глава 6. Примеры использования
А' — коэффициент географического отклонения от центра
окружности. Характеризует удаленность реальной точки установки
узла от идеальной точки в географической центре круга.
Значение коэффициента показывает, во сколько раз большее (по
сравнению с идеальным) число точек установки потребуется
задействовать, чтобы «закрыть» требуемую плошадь.
Тогда, с точки зрения критичности длины абонентской линии, для
охвата 100 км- при условии, что R = 3 км и. приняв к = 1.5, определим,
что потребуется 5 АТС и узлов доступа. Соответственно, могут
использоваться от одной АТС и четырех узлов доступа и до пяти АТС
Таким образом, для реализации подключения 50 тыс. абонентов в
базе технологии ISDN потребуется:
* внедрение от одной до пяти АТС суммарной емкостью 50 тыс.
номеров:
* внедрение от 0 до 4 узлов доступа суммарной емкостью до 40 тыс.
номеров:
* создание соответствующих линейно-кабельных сооружений.
В то же время данная схема решает только задачу телефонизации
района. Комплексная задача создания инфраструктуры связи
предполагает:
* гермннанию трафика dial-up доступа в сеть IP;
* возможность предоставления высокоскоростных IP-подключений:
* возможность предоставления услуг мультимедиа;
* предоставление потоковой информации (видео по запросу и
кабельное телевидение).
Терминация dial-up трафика в сеть IP реализуется за счет внедрения
оборудования точки доступа в IP-сеть на уровне АТС. Такое
оборудование может либо входить в состав АТС. либо устанавливаться отдельно.
Очевидно, что терминированный трафик должен передаваться с
использованием транспортного ресурса. Для этого потребуется либо выделение
соответствующей емкости в существующем ресурсе, либо создание
дополнительного ресурса.
Общим элементом инфраструктуры высокоскоростных
IP-подключений и уже определенной инфраструктуры ТфОП в лучшем случае
будет только транспортная среда. При этом следует учитывать, что для
организации высокоскоростной IP-сети достаточно дешевого Ethernet-
145
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
транспорта, а не дорогого SDH. который использовался при
формировании инфраструктуры телефонии.
Предоставление услуг мультимедиа потребует установки
соответствующего мультимедийного сервера и наличия высокоскоростного
доступа по IP-протоколу.
Организация услуг потокового вещания предполагает реализацию
соответствующих серверов и кабе.тьной инфраструктуры до уровня
оконечного пользователя.
Инфраструктура, реализующая все вышеуказанные требования,
представлена на рис. 6.2.
К пакетным сетям
К ТфОП (СПД, 1Р-телефонии
v Интернет)
Рис. 6.2. Инфраструктура мультисервиснои сети в рамках «классических» технологий
146
Глава 6. Примеры использования
Стоимость создаваемой инфраструктуры может быть оценена по
формуле:
С = С „ * С „„. - С _ , - С1юр + С,„„. - С ,„„„ + С. ,„ + С , „„,
где С л — стоимость узлов доступа, включая стоимость СД и
мультиплексоров xDSL (DSLAM):
С — стоимость АТС:
тис
С +1,, — стоимость линейных сооружений и систем передачи;
С — стоимость точки доступа в Интернет;
С thr — стоимость маршрутизаторов Ethernet;
С — стоимость серверов мультимедиа;
С 1п — стоиуюсть системы управления фрагментом ISDN;
C(vrm) — стоимость системы управления фрагментом СПД.
6.1.2. Решение задачи в рамках технологии NGN
Под решением в рамках технологии NGN будем понимать
организацию сетевой инфраструктуры с использованием оборудования шлюзов
доступа и гибкого коммутатора (SoftSwitch).
В этом случае для решения задачи телефонизации предполагается
установка одного SoftSwitch и, исходя из критерия критичности
абонентской линии, пяти шлюзов лоступа. Географическидочки размещения
оборудования шлюзов могут совпадать с определенными в п. 6.1.1
точками размещения АТС и узлов доступа.
В этом случае схема сети соответствует представленной на рис. 6.3.
Суммарная абонентская емкость шлюзов равна 50 тысячам.
Соответственно, оборудование SoftSwitch должно иметь производительность,
достаточную для поддержки 50 тыс. абонентов.
С точки зрения решения задачи телефонизации оба решения
являются эквивалентными. Выбор того или иного определяется
результатами технико-экономического обоснования.
С другой стороны, если задачей ставится создание инфраструктуры,
ориентированной на предоставление ряда других услуг, то реализация в
рамках NGN имеет следующие аспекты:
♦ организация терминации dial-up трафика может осуществляться
за счет функциональности шлюзов доступа и SoftSwitch, т. е.
SoftSwitch в базисе номера вызываемого абонента (провайдера
147
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
Рис. 6.3. Инфраструктура мультисервисной сети в рамках NCN технологий
сети Интернет) определяет, что данный вызов является dial-up-
вызовом в направлении IP сети. В этом случае шлюз доступа по
команде от SoftSwitch детектирует модемную несущую и
осуществляет прием и преобразование для передачи по Ethernet
пользовательской информации:
* организация высокоскоростных IP-подключений осуществляется
за счет реализации Ethernet-портов в составе шлюза доступа. При
этом исходящий от шлюза доступа информационный поток
является агрегированным в одном интерфейсе. Реализация
абонентских Ethernet-портов на уровне шлюза доступа позволяет
организовать подключение абонентов, использующих терминалы
пакетных сетей на основе SIP и Н.323 протоколов. При этом сете-
148
Глава 6. Примеры использования
вая инфраструктура, обеспечивающая предоставление
телефонных услуг, является единой:
* предоставление услуг мультимедиа осуществляется в базисе
протоколов SIP и Н.323, которые поддерживаются со стороны
SoftSwitch. Соответствующие мультимедийные серверы должны
быть добавлены в сетевую конфигурацию;
♦ предоставление потоковой информации также может
осуществляться за счет мультимедийных серверов, работающих под
управлением SoftSwitch.
Таким образом, решение в рамках NGN предполагает создание
цельной сетевой инфраструктуры в рамках единой транспортной сети
и одного способа передачи информации. Задачи по управлению
различными типами вызовов концентрируются в одной точке. Развитие
инфраструктуры в части расширения списка предоставляемых услуг
может происходить за счет добавления отдельных элементов в уже
существующую структуру, а не за счет формирования новых сетевых
структур, как это было в случае технологии ISDN.
Стоимость создаваемой инфраструктуры может быть оценена по
формуле:
С =■ С,„„ + C\v + С г. „ + Стт + Сп.,
где С — стоимость шлюзов доступа;
С v — стоимость SoftSwitch:
С 1+ — стоимость линейных сооружений и систем передачи;
Сптт — стоимость серверов мультимедиа;
СЛ — стоимость системы управления.
Сравнивая стоимости различных реализаций и имея в виду, что
стоимость узлов доступа и АТС в одном случае может быть принята
эквивалентной стоимости шлюзов доступа, а в другом случае — стоимости
SoftSwitch, видно, что экономия во втором случае достигается за счет
отсутствия затрат на инфраструктуру пакетной сети, которая в первом
случае создается параллельно существующей сети с коммутацией
каналов, а во втором является базовой сетью для предоставления полного
спектра услуг. Пели сравнивать стоимости двух решений, ориентируясь
только на предоставление услуг ТфОП, то они эквиваленты.
Итак, подводя итоги п. 6.1.2, можно сделать вывод, что в случае
формирования новой инфраструктуры связи на территории, где такая инфра-
149
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
структура отсутствовала ранее, как сточки зрения затрат на развертывание,
так и с позиции функциональных возможностей и последующего
расширения, предпочтительным является решение на основе NGN-технологии.
6.2. Применение технологий NGN
для организации доступа к ресурсам ИСС
Предположим, что на некотором существующем сетевом
фрагменте ТфОП нужно обеспечить доступ к услугам ИСС. В качестве такого
сетевого фрагмента рассмотрим группу АТС и ЛМТС одного оператора
связи. Пусть в группу входят пять АМТС и четыре транзитные АТС
местного уровня различных зон нумерации.
6.2.1. Решение задачи в технологии
«классической» интеллектуальной сети
Решение задачи достигается путем модернизация существующего
оборудования АТС/АМТС с введением функции SSP. Если АТС/АМТС
не могут быть модернизированы до функции SSP. то такая функция
может быть введена через оборудование выделенного SSP. которое
подключается к одной или нескольким АТС/АМТС.
При решении задачи по данному варианту требуется:
• модернизировать N (0 < N < 9) АТС/АМТС до уровня SSP либо
внедрить (9 - N) выделенных SSP:
* организовать взаимодействие между SSP и SCP с использованием
сигнализации ОКС7 (в части INAP).
Схема решения представлена на рис. 6.4.
Следует отметить, что расширение списка предоставляемых услуг
может потребовать модернизации не только SCP. но и SSP.
Таким образом, решение задачи организации доступа к ИСС
решается путем создания наложенной структуры SSP.
6.2.2. Решение задачи в рамках технологии NGN
В зависимости от существующей сетевой структуры возможны два
варианта реализации:
1) реализация при отсутствии инфраструктуры пакетной сети:
2) реализация в рамках существующей инфраструктуры пакетной
сети.
150
Глава 6. Примеры использования
Рис. 6.4. Организация доступа к ИСС в рамках ■•классической» схемы
*
В первом случае, как минимум, потребуется внедрение шлюзов
(MG) с емкостными параметрами, рассчитанными на обслуживание
трафика ИСС, и внедрение оборудования гибкого коммутатора.
Должна быть организована сеть взаимодействия между шлюзами и
гибким коммутатором лля передачи информации управления. Должно
быть реализовано также взаимодействие между гибким коммутатором
и SCP с использованием протокола INAP. Схема решения
представлена на рис. 6.5.
В этом случае вызов к услугам ИСС будет маршрутизироваться со
стороны АТС/АМТС в направлении шлюза. Сигнализация ISUP,
относящаяся к вызову, будет направляться к гибкому коммутатору. На
основании номера вызываемой услуги гибкий коммутатор через функцию
SSP обращается к SCP для принятия решения о последующей
обработке и маршрутизации вызова. По получении информации о маршрутиза-
151
Часть I. Архитектура, технологии и сетевые аспекты
ОКС7 (ISUP)
y.248/MGCP
Рис. 6.5. Реализация инфраструктуры доступа к ИСС при отсутствии пакетной сети
ции вызова гибкий коммутатор с использованием протоколов
управления сообщает шлюзу данные о внутренней коммутации для занятия
канала в направлении к АТС/АМТС. В АТС/АМТС гибкий коммутатор с
помошью протокола ISUP направляет информацию о номере
вызываемого абонента услуги ИСС, т.е. уже обработанный со стороны SSP-SCP
вызов возвращается обратно в сеть ТфОП.
Следует отметить, что реализация доступа в ИСС согласно
рассмотренному сценарию по своим затратам может оказаться дешевле, чем
реализация в рамках классических технологий.
Что касается реализации доступа в ИСС для случая развернутой
инфраструктуры пакетной сети, то она заключается в модернизации
гибкого коммутатора до функции SSP и организации взаимодействия с SCP.
Вся остальная функциональность сети остается неизменной.
152
ЧАСТЬ II
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Глава 7
Методология проектирования
сетей связи
Настоящая глава определяет перечень задач, которые должны
решаться при проектировании любой, в том числе и основанной на
технологии NGN. сети связи.
Рассматривается общая методика проектирования и определяются
основные разделы, которые должны являться неотъемлемой частью
рабочего проекта.
7.1. Общие положения
Проектирование является одним из основных этапов проектной
подготовки строительства в инвестиционном процессе.
Разработка проектной документации выполняется организацией,
имеющей лицензию на данный вид деятельности.
При разработке проектной документации (ПД) необходимо
руководствоваться:
1) Федеральными нормативными документами, в том числе:
а) «Инструкция о порядке разработки, согласования,
утверждения и составе проектной документации на строительство
предприятий, зданий и сооружении». СНиП 114)1-95 и
'«Практическое пособие по ОИ в строительство предприятий, зданий и
сооружений» (2-е издание):
б) «Порядком разработки, согласования, утверждения и состав
обоснований инвестиций в строительство предприятий, зданий
и сооружений». СП 11-101-95:
2) ведомственными нормативными документами, в том числе:
155
Часть II. Проектирование
а) методическим руководством по проектированию «Порядок раз-'
работки, согласования, утверждения и состав проектной
документации на строительство сооружений электросвязи»
РП 1.311—1—07 (новая редакция):
б) эталонами, определяющими минимально необходимый объем
ПД и единообразие в оформлении материалов ПД;
в) ВНТП. ВСН:
г) РТМ. методиками расчета;
л) ГОСТами. ОСТами и т.п.
Проектная документация должна разрабатываться в соответствии с
заданием на проектирование на основе исходных материалов,
выдаваемых заказчиком проектной организации в соответствии с перечнем,
приведенным в .Методическом руководстве по проектированию «Порядок
разработки, согласования, утверждения и состав проектной
документации на строительство сооружений электросвязи» РП1.311-1-97.
ВНТП. ВСН, РТМ по проектированию разрабатываются
проектными институтами с привлечением отраслевых НИИ и утверждаются
Министерством информационных технологий и связи РФ (Мининформсвя-
зи России).
Эталоны разрабатываются проектными институтами и
утверждаются Мининформсвязи России.
7.2. Содержание рабочего проекта
При рабочем проектировании должны быть разработаны
следующие разделы:
♦ объем оборудования и линейных сооружений;
♦ услуги, классы обслуживания для каждой категории
пользователя, а также потребность в ширине полосы пропускания:
♦ режим работы оборудования и требования к обслуживающему
персоналу:
♦ измерительная и проверочная аппаратура:
♦ номенклатура, плошали и размещение оборудования;
♦ внутристаниионная проводка, заземления и защита:
♦ организации охраны окружающей среды;
♦ обеспечение техники безопасности.
156
Глава 7. Методология проектирования сетей связи
Объем оборудования и линейных сооружений
Объем оборудования и количество межстанпионных
соединительных линий может быть рассчитано на основе методики, приводимой в
главе (S. Основой расчета являются нормируемое качество
обслуживания, нагрузка с учетом пакетной передачи и коммутации, перечень
предоставляемых услуг.
Мощность вводимого объекта определяется:
• по абонентской сети — суммарной вводимой емкостью;
• по межстанционной сети (МСС) — количеством трактов Е1.
Емкость оборудования шлюзов доступа должна рассчитываться с
учетом количества заявок, состава абонентов и номенклатурой услуг,
предоставляемых абонентам.
Количество абонентов ЦСИС и терминалов сетей передачи данных (IP-
телефонов, софт-терминалов и персональных компьютеров,
поддерживающих протокол SIP: IP-телефонов, софт-терминалов, поддерживающих
протокол Н.323: персональных компьютеров с подключением через
широкополосные интерфейсы абонентского доступа xDSL: локальных
вычислительных сетей, подключаемых по интерфейсу Ethernet) определяются
заказчиком на основе маркетингового анализа.
Услуги, классы обслуживания для каждой категории
пользователя и потребность в ширине полосы пропускания
В сетевых фрагментах NGN могут комплексно предоставляться
следующие услуги: •
• телефонии:
• радиовешания;
• телевещания;
• телеграфа:
• передачи данных:
• телематических служб:
• выхода в Интернет:
• другие.
Конкретный перечень услуг определяется на основе согласования с
Заказчиком.
157
Часть II. Проектирование
Нормы качества предоставления услуг в сетевом фрагменте NGN
приведены в главе 3. Предоставление базовых услуг в NGN должно
осуществляться с использованием высшего к высокого классов
обслуживания. Средний и доступный классы обслуживания не должны
использоваться для предоставления базовой услуги телефонии.
Режим работы оборудования и требования
к обслуживающему персоналу
При разработке требований к режиму работы оборудования и
обслуживающему персоналу надо руководствоваться следующими
принципами:
• режим работы оборудования должен быть круглосуточным, не
допускающим перерыва в течение всего срока службы:
• среднемесячная норма рабочего времени при семичасовом
рабочем дне принимается равной 173 ч;
• при проектировании оборудования технической эксплуатации
необходимо стремиться к круглосуточному необслуживаемому
режиму:
• для обеспечения данного режима эксплуатации должны
организовываться центры управления сетью:
• проектирование центров управления осуществляется при
участии фирм-поставщиков оборудования; »
• численность производственного штата по эксплуатации
оборудования транспортных сетей, в т. ч. линейных сооружений,
определяется в соответствии с таблицами РД 45.120-2001.
Измерительная и проверочная аппаратура
С целью совершенствования технической эксплуатации парк
рабочих средств измерений должен периодически обновляться и
пополняться.
Для этого необходимо разрабатывать и периодически обновлять
перечни рекомендуемых для закупки и разработки средств измерений,
предназначенных для комплексов оборудования систем коммутации и
систем передачи на телефонной сети, что поможет эксплуатационным
предприятиям связи приобретать оптимальное количество приборов с
максимально близкими метрологическими и функциональными
характеристиками, соответствующими современным требованиям. При этом
должна учитываться концепция развития оборудования телефонной
158
Глава 7. Методология проектирования сетей связи
сети в части эксплуатационных измерений и метрологического
обеспечения.
Степень автоматизации, как при создании конкретных средств
измерения, так и подсистемы измерений на конкретном объекте следует
определять с учетом технико-'жономических показателей, т. е. сложности
и стоимости аппаратуры, частоты и эффективности ее использования.
Все типы средств измерения, предназначенные для использования
на сельских сетях, в гом числе и импортные, должны проходить
соответствующие процедуры испытаний для утверждения типа, прежде чем
будут допущены к применению.
Специализированные средства измерений, закупаемые по импорту
или разработанные по техническим требованиям, не согласованные с
метрологической службой Мининформсвязи России, даже если они
внесены в Государственный Реестр, должны проходить сертификацию в
органе сертификации «Электросвязь».
Номенклатура и количество измерительной и проверочной
аппаратуры, котором должен укомплектовываться каждый тип оборудования,
указываются в ведомости на поставку.
Состав измерительной и проверочной аппаратуры для каждого типа
оборудования уточняется по мере разработки новой аппаратуры.
Специализированные приборы необходимо заказывать только при
наличии сертификата Мининформсвязи России и сертификата об
утверждении типа Госстандарта России.
Приборы, не имеющие указанных сертификатов, закупаются после
согласования с базовой организацией метрологической службы
Мининформсвязи России.
Номенклатура, площади и размещение оборудования
При проектировании размещения оборудования надо
руководствоваться следующими принципами:
• здания размещения оборудования должны быть не ниже II
степени огнестойкости. Оборудование шлюзов емкостью до 200
номеров возможно размешать в зданиях III степени огнестойкости:
• число эвакуационных выходов из здания и с каждого этажа
следует принимать в соответствии с требованиями СНпП 21-01-97;
• планировочные и конструктивные решения зданий связи,
размеры дверных проемов, лестничных клеток и коридоров должны
предусматривать возможность монтажа и демонтажа оборудова-
159
Часть II. Проектирование
ния связи, электротехнического и санитарно-технического
оборудования, как на период строительства, так и эксплуатации с
учетом норм пожарной безопасности. Необходимость транспортных
и монтажных проемов определяется технологией. Монтажные
проемы в наружных стенах, как правило, совмещаются с
оконными проемами. Монтажные проемы во внутренних стенах и
перегородках, как правило, совмещаются со стандартным дверным
заполнением:
• в многоэтажных зданиях связи высотой 1.5 м от планировочной
отметки земли до отметки чистого пола верхнего этажа,
требующих постоянного пребывания персонала, следует
предусматривать грузопассажирские лифты, количество, размеры и
грузоподъемность которых определяется грузопотоком, габаритами и масой
мелкогабаритного транспортируемого оборудования. Разовый
подъем крупногабаритного оборудования на этаже (при монтаже
станции) может быть осуществлен посредством стационарного
мачтового грузопассажирского подъемника или другого вида
подъемного механизма, доставляемого к зданию на период
монтажа оборудования:
• ограждающие конструкции зданий связи следует проектировать с
учетом требовании СНиП 11-3-79:
• над помещениями, где устанавливается аппаратура связи или
электроустановки, не допускается размещать помещения, связанные с
потреблением воды (туалеты, умывальные, душевые,
кондиционеры, столовые и буфеты);
• через помещения ввода кабелей не допускается прокладка
силовых кабелей и транзитных инженерных коммутаций:
• технологические требования к помещению аккумуляторной,
выпрямительной и дистилляторной принимаются в соответствии с
Правилами устройств электроустановок (ПУЭ) и ВСН-332-93;
• междуэтажные перекрытия над помещениями ввода кабелей
должны быть газонепроницаемыми, при этом следует учитывать
технологические требования к указанным помещениям,
регламентируемые «Временными рекомендациями по предотвращению
попадания газа в помещения ввода кабелей предприятий связи» и
«Руководством по герметизации вводов кабелей предприятий
связи» Минсвязи СССР. Междуэтажное перекрытие над
помещениями аккумуляторной, кислотной, электролитной и тамбуров к ним
также должны быть газонепроницаемы:
160
Глава 7. Методология проектирования сетей связи
♦ в помещениях справочного зала конструкция пола должна
обеспечивать размещение подпольных коммуникаций (труб, каналов):
* в технологических помещениях должны предусматриваться
пылезащитные мероприятия. Чистые полы в производственных
помещениях должны настилаться на несгораемое основание (цемент,
песчаная стяжка и т.п.). Полы должны быть ровными, беспыль-
нымп. легко поддающимися очистке пылесосом и допускающими
влажную уборку. Поверхность стен и потолков должна быть
гладкая из материалов, не выделяющих пыль и допускающих
систематическую очистку пыли. Заполнения оконных и дверных проемов
должны быть герметизированы уплотняющими прокладками в
притворах и фальцах:
• ограждающие конструкции производственных помещений
должны обладать требуемой звукоизоляцией. Расчетные шумовые
характеристики от технологически до технологического,
электрического, санитарно-технического оборудования, а также внешних
источников шумов (в городах, поселках) определяются в каждом
конкретном случае при разработке проекта. Рабочие места
обслуживающего персонала должны быть изолированы от автозала;
• допустимый уровень шума на рабочем месте в производственных
помещениях должен соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.003-83 и
ведомственным нормам допустимого шума на предприятиях
связи, утвержденным V1C СССР №19 от 16.01.1984 г.:
♦ при размещении оборудования в зданиях другого назначения
ограждающие конструкции помещений следует принимать из
условия снижения уровня шума в помещениях до допустимого уровня
в соответствии со СНиП 11-12-77 «Зашита от шума»;
♦ в производственных помещениях количество выходов из них
определяется в соответствии со СНиП 214)1-97 «Пожарная
безопасность зданий и сооружений» п. 6.12. и СНиП 2.09.02-85
«Производственные здания», п. 2.26:
• естественная освещенность помещения для размещения
оборудования принимается в соответствии с главой СНиП 23-05-95
«Естественное и искусственное освещения» и условиями
максимальной изоляции технологического оборудования от наружной среды,
зашиты от инсоляции, проникновения пыли, продувания и т. п.
В помещениях аккумуляторных батарей и выпрямительных
должно быть исключено попадание солнечных лучен на выпрямители
и аккумуляторы:
161
Часть II. Проектирование
• чистое покрытие пола производственных помещении должно быть
с антистатическим сопротивлением 1-10'' Ом. обеспечивающим
стекание и отвод электростатического электричества;
• производственные помещения должны отделяться от других
помещений несгораемыми стенами или перегородками с пределом
огнестойкости не менее 0.75 ч. Аналогичными стенами и
перегородками должны быть отделены помещения от остальных
помещений при размещении ее в административном иди
общественном здании:
• входы в помещения встроенных МСУ должны быть отдельными:
• в сейсмических районах здания предприятий связи должны быть
запроектированы на расчетную сейсмическую нагрузку с учетом
природных факторов, углубляющих сейсмическое воздействие
(района строительства, неблагоприятных геологических условий,
форму сооружения в плане и т.п.):
• отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха следует
проектировать в соответствии с требованиями СНиП 2.04.05-91
по технологическому зданию;
• в зданиях следует, как правило, предусматривать центральное
водяное отопление:
• для производственных помещений с теплоизбытками в холодный
период следует предусматривать:
♦ устройства для отключения системы отопления:
♦ температуру на поверхности нагревательных приборов не
более 95°С:'
♦ нагревательные приборы с легко очищаемой поверхностью;
• в помещениях, где планируются пылезащитные мероприятия,
следует предусматривать превышение притока над вытяжкой на 20с-с.
но не более 1.5-кратного воздухообмена и не менее 100 м-7ч на
каждую дверь помещения:
• в помещениях (кроме аккумуляторной) зданий с установкой
оборудования суммарной емкостью 1000 номеров и менее, зданий
отделений связи общим объемом 2500 м-5 и менее должна
предусматриваться естественная вентиляция в объеме кратного
воздухообмена в час:
• для помещений с оборудованием следует предусматривать
очистку приточного воздуха от пыли в соответствии с
технологическими требованиями к чистоте воздуха. Для остальных помеше-
162
Глава 7. Методология проектирования сетей связи
нин очистку приточного воздуха от пыли следует осуществлять
в фильтрах III класса. Применение масляных фильтров не
допускается:
• в помещениях ввода кабелей должна предусматриваться подача
воздуха в нижнюю зону помещения. В холодный период воздух
подается без подогрева. Удаление воздуха должно
осуществляться из верхней зоны помещения. Остановка застонок и шиберов на
воздуховодах не допускается. В помещениях ввода кабелей
допускается размещение датчиков определения загазованности,
затопляемости и распределительных стативов с сигнализаторами
аварийного расхода воздуха, выполняемыми во взрывозащищен-
ном исполнении:
• расчет воздухообмена в аккумуляторной следует выполнять при
обеспечении ПДК серной кислоты 1мг/м-' и водорода до 0,4%
(0,1 от нижнего концентрированного предела распространения
пламени) при заряде самом большой батареи и одновременном
ползаряде всех остальных батарей. В тамбуре-шлюзе
аккумуляторной категории «А» следует подпор воздуха согласно
требованиям СНиП 2.04.05-91;
• категории помещений по взрывной, взрывопожарной и
пожарной опасности должны определяться расчетом в каждом
конкретном случае в соответствии с НПБ 105-95:
• категории технологических электроприемников предприятий
проводной связи ГТС и СТС по обеспечению надежности их
электроснабжения приведены в ВСН-332-93 табл. 3.1. Допускается
применять более высокие категории электроснабжения:
• все помещения на первом этаже здания должны быть
оборудованы автоматической охранной сигнализацией на разбитие стекол,
входная дверь в здании — на открывание. На ГТС — с выводом
на пульт охранной сигнализации, на СТС — без вывода с
организацией наружной шумовой сигнализации:
• здания, подлежащие передаче под охрану органам внутренних дел,
должны иметь систему, укреплениост». проектируемую согласно
документу МВД РД. 78.147-93;
• группы санитарной характеристики производственных процессов
для различных помещении должны соответствовать требованиям
СНиП 2.09.04-87:
• перечень помещений, зданий ГТС и СТС, подлежащих
оборудованию установками автоматического пожаротушения (АУПТ) и
163
Часть II. Проектирование
обнаружения пожара (AVOI1). должен определяться в
соответствии с НПБ 110-99:
• выбор средств пожаротушения определяется технологическими
требованиями и технико-экономическими обоснованиями;
• линейные сооружения пожарной сигнализации проектируются на
основании с СНпП 2.(14.09—^4. ПУЭ. ПТБ и «Руководства по
строительству линейных сооружении местных связей» ССКТБ-ТО-
МАС. 1995г.:
• для передачи пожарной сигнализации на центр приема пожарной
сигнализации следует использовать возможности оборудования;
• для сообщения о возникновении пожара с целью организации
своевременной эвакуации тодей здание оборудуют системами
звукового и светового оповещения о пожаре (СО). При
проектировании ГО следует руководствоваться НПБ 104-95;
• при проектировании систем пожарной сигнализации должно быть
предусмотрено оборудование, обеспечивающее автоматическое
отключение систем вентиляции и пуск системы дымоудаления при
пожаре в защищаемых помещениях;
• сигналы о срабатывании автоматической охранной сигнализации
выводятся на пульт охранной сигнализации, расположенной в
помещении с круглосуточным нахождением персонала:
• уровни индустриальных радиопомех, создаваемых
оборудованием связи, не должны превышать установленных в «Нормах» <S-95
и 9-93;
• оборудование проводной связи должно быть устойчиво к
воздействию внешних электромагнитных помех согласно ГОСТ Р50 932
и рекомендациям К.20. К.21 МСЭ-Т;
• уровни внешних электромагнитных помех, воздействующих на
оборудование станппп в местах его установок, не должны превышать
указанных в ГОСТ Р50 932. рекомендациях К.20. К.21 МСЭ-Т.
Внутристанционная проводка, заземление и защита
Требования к внутристанипонной проводке:
• марки применяемых станционных кабелей и проводов должны
соответствовать требованиям хействуюших ГОСТ:
• межстоечные соединения цепей тональной частоты должны
выполняться станционными низкочастотными кабелями в ободочке
из пластиката пониженной горючести (типа ТСВнг);
Глава 7. Методология проектирования сетей связи
• для аналоговых высокочастотных и цифровых цепей должны
применяться высокочастотные экранированные кабели (типа КВСМ.
КВМ ПЭВ. КВС ПЭВ и др.):
• для цепеи с пакетной передачей должны применяться кабели с
витой парой типа LTP Cat 5 4x2 или ВСЖ;
• сеть ремонтного освещения с напряжением не выше 42 В должна
предусматриваться в производственных помещениях МСУ со ста-
тпвным оборудованием для питания переносных светильников и
электропаяльников;
• соединение низкочастотных цепей на промежуточных устройствах
(кросс, промшиты. вводно-коммутаиионные устройства, стойки
промежуточных переключений) должно производиться кроссовым
проводом с медными жилами;
• составление схем кросснровок на промпштах должно
производиться по действующим инструкциям;
• при поставке в комплексе импортного оборудования требования
к внутристаниионной проводке должны быть изложены в ТУ на
конкретное оборудование:
• проектирование токораспределительной сети осуществляется в
соответствии с ВСН 332-93.
Требования к заземлению:
• каркасы оборудования и металлические части кросса должны быть
заземлены. Шины заземления прокладываются от шитка
заземления до автозала, ЛАЦ и далее вдоль бокового прохода по
конструкциям рядов:
• требования по зашите кабельных линий на станционной
стороне.
При установке дополнительной защиты в кроссе следует
руководствоваться требованиями нормативных документов:
• от опасных и мешающих напряжении и токов — ГОСТ 5238-81;
• от ударов молний — «Руководства по защите металлических
кабелей от ударов молний». Госкомсвязи РФ. 1997 г.; «Руководства
по защите оптических кабелей от ударов молнии», Минсвязи РФ
1996 г.; «Правил технического обслуживания и ремонта линий
кабельных, воздушных и смешанных местных сетей связи».
Минсвязи РФ, 1996 г.:
165
Часть II. Проектирование
♦ «Временных указаний по защите персонала и сооружений связи и
радиофикации на участках пересечения и сближения с линиями
электропередачи 750 кВ». Минсвязи СССР:
♦ «Правил устройства электроустановок (ПУЭ)» — разд. ПЗ, 4 м 5.
Главгосэнергонадзор. 1998 г.;
♦ ТУ на коммутационное оборудование конкретного типа.
В районах, классифицированных как «не подверженные влияниям»
(низкая грозодеятельность. высокая удельная проводимость земли,
прокладка АЛ и СЛ только в канализации и коллекторе, наличие подземных
металлических конструкций, труб водопровода, бронированных кабелей
и т. п.) дополнительная зашита не требуется. Исключение составляют
случаи, когда разработчик коммутационного оборудования требует
установку электрической зашиты в кроссе в соответствии с ТУ на
коммутационное оборудование конкретного типа.
В регионах, классифицированных как «подверженные влияниям»
(высокая грозодеятельность. низкая удельная проводимость земли,
воздушные и/или смешанные физические АЛ и СЛ). требуется установка в
кроссе дополнительной зашиты по напряжению до уровней не более
1000 В (или до величины, указанной в ТУ на коммутационное
оборудование конкретного типа).
Для повышения стойкости оборудования шлюзов, абонентские
комплекты которых могут выходить из строя при аварийном попадании в
цепь АЛ напряжения сети электропитания 230 Вэфф. по требованию
заказчика в кроссе может устанавливаться дополнительная зашита по
току, в соответствии с ТУ на коммутационное оборудование
конкретного типа, обеспечивающая отсутствие повреждения АК.
Организация охраны окружающей среды
Для исключения и возмещения ушерба. наносимого природной
среде, и для исключения возникновения нежелательных экологических
воздействий в проектах NGN при проектировании места размещения
аккумуляторов должны быть использованы строительные и санитарно-
технические нормы из «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ),
Главгосэнергонадзор. 1999 г.
Аккумуляторы, стояшие на станции, должны обслуживаться в
соответствии с «Правилами технической эксплуатации электроустановок
потребителем». Минэнерго, 1992 г., и в соответствии с «Инструкцией по
166
Глава 7. Методология проектирования сетей связи
техническому оослуживанию и настройке электроустановок на
городских телефонных сетях», часть I «Эксплуатация оборудования электро-
питаюших установок», изданной Главным управлением горолской и
сельской телефонной связи Минсвязи СССР в 1985 г.
При демонтаже свинцовых аккумуляторов в рабочие проекты и
рабочую документацию необходимо включать требование о
нейтрализации электролита перед его сливом в канализацию.
Мероприятия по охране окружающей среды при проектировании
линейных сооружений лолжны предусматриваться в соответствии с
РД 45.120-200П пп. 19.4-19.7.
Обеспечение техники безопасности
При проектировании сельских мультисервисных сетей необходимо
предусматривать:
♦ по станционным сооружениям:
♦ размещение оборудования в технических помещениях с
обеспечением нормируемых проходов;
♦ наличие эвакуационных выходов из здания;
♦ заземление всех металлоконструкции здания, в котором
размещается обрудование. а также заземление самого
оборудования станции:
♦ естественное и искусственное освещение производственных,
подсобных помещений, лестничных плошадок, а также
аварийное освещение;
♦ допустимый уровень шума в производственных помещениях.
В помещениях, где уровень шума превышает допустимые
пределы, необходимо предусмотреть звукопоглощающие
покрытия стен и потолков:
♦ меры зашиты помещений от пыли, позволяющие
поддерживать запыленность воздуха в норме:
♦ установку необходимых вентиляционных и отопительных
устройств:
♦ применение комплекса защитных средств: диэлектрических
ковриков, перчаток, предупреждающих плакатов и др. для
зашиты обслуживающего персонала от поражения
электрическим током;
167
Часть II. Проектирование
• применение стремянок и т. п. для обслуживания
оборудования на высоте;
• применение для проведения ремонтных и профилактических
работ пониженного напряжения 42 В для переносных ламп и
ручного инструмента:
♦ непревышение предельно допустимых уровней
напряженности электромагнитных полей оборудования станции,
установленных в СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96:
♦ заполнение свободного пространства, оставшегося после
прокладки кабелей и проводов в проемах или трубах
между помещениями, в том числе между этажами, легко
удаляемыми негорючими материалами (минеральной ватой и др.)
для предотвращения распространения пожара из
помещения в помещение (проектная документация на
строительство станционных сооружений связи).
♦ по линейным сооружениям — в соответствии с РД45.120-2000,
п. 20.1.
168
Глава 8
Методика проектирования
сетей NGN
В данном разделе рассматриваются принципы расчета
оборудования инфраструктуры NGN при различных сценариях применения
оборудования:
♦ проектирование распределенною абонентского концентратора;
♦ проектирование распределенного транзитного коммутатора:
♦ проектирование распределенного SSP.
8.1. Проектирование распределенного
абонентского концентратора
Исходные данные
Принципы построения распределенного абонентского
концентратора с использованием решений NGN представлены в п. 4.1.1.
Исходными данными проектирования являются:
I) количество источников нагрузки различных типов, подключение
которых планируется реализовать при формировании
концентратора. К источникам нагрузки относятся:
а) абоненты, нспользуюшпе подключение по аналоговым
абонентским линиям и подключаемые в резидентный шлюз доступа
(RAGW);
б) абоненты, использующие подключение с использованием
базового доступа ISDN и подключаемые в RAGW;
в) абоненты, использующие терминалы S1P и подключаемые в
пакетную сеть на уровне шлюзов доступа:
г) абоненты, использующие терминалы Н.323 и подключаемые в
пакетную сеть на уровне шлюзов доступа;
169
Часть II. Проектирование
д) абоненты, использующие терминалы MGCP'MEGACO и
подключаемые в пакетную сеть на уровне шлюзов доступа;
е) локальные вычислительные сети, осуществляющие
подключение абонентов с терминалами SIP. H.323 и V1GCP MEGACO и
подключаемые в пакетную сеть на уровне шлюзов доступа:
ж) УПАТС, использующие внешний интерфейс ISDN-PRA и
подключаемые в пакетную сеть через транкинговые шлюзы:
з) оборудование сети доступа с интерфейсом V5. подключаемое в
пакетную сеть через шлюзы доступа;
2) удельные нагрузки от перечисленных выше источников сетей с
коммутацией каналов:
3) удельные параметры передачи терминального оборудования
пакетных сетей и удельные нагрузки, приведенные к параметрам
передачи;
4)типы кодеков в планируемом к внедрению оборудовании
шлюзов.
Задача проектирования сетевой структуры абонентского
концентратора предполагает:
1) расчет оборудования шлюзов:
а) определение числа шлюзов и емкостных показателей
оборудования шлюзов в части абонентских подключений;
б) определение транспортного ресурса подключения шлюзов
доступа к пакетной сети и емкостных показателей подключения;
2) расчет оборудования гибкого коммутатора:
а) определение требуемой производительности оборудования
гибкого коммутатора;
б)определение емкостных параметров абонентской базы;
в)определение параметров интерфейса с пакетной сетью:
3) расчет оборудования транспортной пакетной сети:
а) определение числа коммутаторов сети и схемы организации
связи;
б)определение требуемой производительности коммутаторов
пакетной сети;
в) определение емкостных показателей коммутаторов пакетной
сети;
170
Глава 8. Методика проектирования сетей NGN
г) определение типа механизма обеспечения качества
обслуживания и требований х сетевым элемента пакетной сети для его
поддержки:
4) определение точек размещения оборудования шлюзов,
коммутаторов пакетной сети, оборудования гибкого коммутатора;
5) разработка схемы организации связи;
6) разработка схемы организации взаимодействия с
существующими сетями связи.
На рис. 8.1 представлены основные параметры, используемые при
расчете распределенного абонентского концентратора.
Гибкий коммутатор
к~ ' pstnf ' isdr- "vS" ' pbx
Рис. 8.1. Параметры расчета распределенного абонентского концентратора
171
Часть II. Проектирование
8.1.1. Расчет оборудования шлюзов
Число шлюзов определяется исходя из параметров критичности
пины абонентской линии, топологии первичной сети (если таковая уже
существует), наличия помещений для установки, технологических
показателей типов оборудования, предполагаемого к использованию.
Исходя из критерия критичности длины абонентской линии, зона
обслуживания шлюза доступа должна создаваться таким образом, чтобы
максимальная длина абонентской линии не превышала 3-4 км. Если
шлюз производит подключение оборудования сети доступа интерфепса
V5, LAN либо УПЛТС, то зона обслуживания шлюза включает в себя и
зоны обслуживания подключаемых объектов.
Исходя из зоны обслуживания определяются емкостные показатели
шлюза, которые отражают обшее количество абонентов и емкости
каждого из типов подключений.
Введем следующие переменные:
Л/>57\ — число абонентов, использующих подключение по
аналоговой абонентской линии:
Л"/5о\ — число абонентов, использующих подключение по
базовому доступу ISDN;
Л5/Л/ — число абонентов с терминалами SIP'H.323/MGCP.
использующих подключение по Ethernet-интерфейсу на
уровне маршрутизатора шлюза доступа:
A't-n — число LAX, подключаемых к Ethernet-маршрутизатору
на уровне шлюза доступа:
AV L 4V — число абонентов, подключаемых к LAN i. где i —
номер LAN:
Л'Г5 — число сетей доступа интерфейса V5, подключаемых к
шлюзу доступа;
Л" [ s — число пользовательских каналов в интерфейсе V5 j, где
у — номер сети доступа;
A"PBY — число УПАТС, подключаемых к шлюзу;
Nk /)/A — число пользовательских каналов в интерфейсе
подключения УПАТС к, где к — номер УПАТС.
Пусть:
1. Ур5г\ — общая нагрузка, поступающая на шлюз доступа от
абонентов PSTN:
172
Глава 8. Методика проектирования сетей NGN
}'rsm — удельная нагрузка от абонента ТфОП в ЧНН. Будем
считать, что ур57Л. = 0.1 Эрл.
Тогда УП1Л = \пп -}'кг,.
2. Ytfpfr — обшая нагрузка, поступаюшая на шлюз доступа от
абонентов ISDN;
-v'/SD/\ — удельная нагрузка от абонента ISDN в ЧНН. Будем
считать, что v/sm = 0.2 Эрл.
То"а >'/тол = 'v s \ ' У пил ■
3. V [,5 — нагрузка от сети доступа j интерфейса V5. подключаемой
к шлюзу доступа:
il5 — удельная нагрузка одного пользовательского канала
интерфейса V5. Будем считать, что v, - = 0.S Эрл.
Тогда У , s = 'V ,-s -у, 5.
4. Yk PKX — нагрузка от УПАТС к, подключаемой к шлюзу;
У к 1'вх — удельная нагрузка одного пользовательского канала
первичного доступа ISDN. Будем считать, что \\ р[П- = 0,8 Эрл:
Тогда У,. дХ- = \\ m ■ у bV .
Исходя из этого:
1. Общая нагрузка, поступаюшая от абонентов ТфОП и ISDN на
резидентный шлюз доступа равна
Yragu = Ypsr\ + ^ isd\- = 0,1 ■ Л ^уд + 0,_ ■ Л ft-DV .
2. Общая нагрузка, поступающая на шлюз доступа,
обеспечивающий подключение оборудования сетей доступа интерфейса \ 5.
равна
У.-5=1^. ^=0,8.£N,. ,.5_
173
Часть II. Проектирование
3. Обшая нагрузка, поступающая на транкинговый шлюз,
обеспечивающий подключение оборудования УПАТС, равна
Л." А'
/t=i t-i
Если шлюз реализует функции резидентного шлюза доступа,
шлюза доступа и транкингового шлюза подключения УПАТС, то общая
нагрузка, поступающая на шлюз равна
J К
Ус* = 0-8" (Z Л -■ У5 -Z Л'а «л > тОЛ • А'«7л + 0-2 ■ Nlsm . (1)
Пусть Vajn т — скорость передачи кодека типа/н при обслуживании
вызова. Значения V(on ,„ для различных типов кодеков приведены в
табл. 3.20.
Тогда транспортный ресурс, который должен быть выделен для
передачи в пакетной сети трафика, поступающего на шлюз, при условии
использования кодека типа т будет
*(,Ч LSER = * ' *COD_m " *С" ■ (-)
где к — коэффициент использования ресурса. А: = 1,25.
Например, если суммарная нагрузка от источников всех типов,
поступающая на шлюз равна 100 Эрл, и, если используется кодек G.711 без
подавления пауз, то выделяемый ресурс должен составлять
V = 1.25 ■ 84,8 кбит/с • 100 = 10.62 Мбит с.
Если используется кодек G.729A с алгоритмом подавления пауз, то
для обслуживания той же нагрузки потребуется ресурс
V = 1,25 ■ 12,12 кбит/с • 100 = 1,615 Мбит/с.
Следует отметить, что для обслуживания той же нагрузки в режиме
коммутации каналов потребовался бы ресурс
V = 1,25 • 64 кбит/с-100 = 8 Монт'с.
что меньше, чем в случае использования кодеков G.711.
174
Глава 8. Методика проектирования сетей NGN
Следует отметить, что обеспечение поддержки услуг доставки
информации в сетях с коммутацией каналов и в сетях с коммутацией
пакетов осуществляется по разному. Для передачи факсимильной
информации в сетях с коммутацией каналов используется стандартный канал
64 кбит/с, а в пакетных сетях может использоваться либо кодек Т.38,
либо эмуляция канала 64 кбит с. Аналогично, для поддержки модемных
соединений иди соединений в рамках услуги доставки «64 кбнт'с без
ограничении». При расчете транспортного ресурса следует учитывать, что
некоторая часть вызовов будет обслуживаться без компрессии
пользовательской информации.
Определив долю такой нагрузки, как «х», формулу для определения
транспортного ресурса можно представить в виде
уии -ser =*■■((!- -v)" 1'с„п ,„ + -v ■ *'<гп ) ■ Уса (3)
где Vcrn — ресурс для передачи информации от кодека G.71 L без
подавления пауз, используемого для эмуляции каналов.
Если и оборудовании шлюза доступа реализована возможность
подключения пользователей, использующих терминалы SIP H.323 либо
LAN, осуществляющие подключение таких пользователей, то требуемый
транспортный ресурс подключения шлюзов доступа должен быть
увеличен. Доля увеличения транспортного ресурса за счет предоставления
базовой услуги телефонии таким пользователям может быть
определена в зависимости от используемых кодеков и числа пользователей.
В случае, если терминалы SIP и Н.323 используются для
предоставления усл\1 мультимедиа, доля увеличения транспортного ресурса
должна определяться исходя из параметров трафика таких услуг.
Транспортный ресурс шлюза должен быть рассчитан на передачу,
помимо пользовательской, еше и сигнальной информации. Расчет
необходимого ресурса приведен в разд. 8.L3 после расчета параметров
гибкого коммутатора [см. формулу (10)].
После определения транспортного ресурса подключения
определяются емкостные показатели, г.е. количество и тип интерфейсов,
которыми оборудование шлюза доступа будет подключаться к пакетной сети.
Количество интерфейсов, помимо транспортного ресурса, будет
определяться также исходя из топологии сети. В любом случае количество
интерфейсов должно быть не меньше, чем
'л/
175
Часть II. Проектирование
где У,хг— полезный транспортный ресурс одного интерфейса.
В случае использования разнородных интерфейсов количество
интерфейсов каждого типа может определяться по формуле:
V , =Z(-V, «г"*' ,м). (51
i-i
где / — число типов интерфейсов:
V /ч — количество интерфейсов типа I:
V. IS1 — полезный транспортный ресурс интерфейса типа I.
Основные параметры расчета оборудования шлюза представлены н...
рис. S.2.
8.1.2. Расчет оборудования гибкого коммутатора
Производительность
Основной задачей гибкого коммутатора при построении распреле-
1енного абонентского концентратора являются обработка сигнальном
информации обслуживания вызова и управление установлением
соединений.
Как указывалось в п. 2.1. к сети NGN могут подключаться гтользова-
телп различных типов. При этом для обслуживания вызовов могут
использоваться различные протоколы сигнализации.
Введем следующие переменные:
Рр51л — удельная интенсивность вызовов от абонентов, исполь-
зуюших доступ по аналоговой телефонной линии в ЧНН:
^isd\ — удельная интенсивность вызовов от абонентов, исполь-
зуюших доступ по базовому доступу ISDN:
Pl 5 — удельная (приведенная к одному каналу интерфейса)
интенсивность вызовов от абонентов, подключаемых к
пакетной сети через сети доступа интерфейса V5:
РРВХ — удельная (приведенная к одному каналу интерфейса)
интенсивность вызовов от УПАТС. подключаемых к
пакетной сети;
Р5Ж, — удельная интенсивность вызовов от абонентов,
использующих терминалы SIP. H.323, MGCP.
176
Глава 8. Методика проектирования сетей NGN
В соответствии с «ОТТ к городским ЛТС» [50] интенсивность
вызовов равна
PPVrN = 5 выз чнн. P,SD\ ~ Ю выз/чнн, P,,RY = 35 выз/чнн.
Значение PSHM можно принять равным PPSTN. Значение PV5
можно принять равным РРВХ.
Тогда обшая интенсивность вызовов, поступающих на гибкий
коммутатор от источников всех типов, равна
L I. L
'C11.L = ' />57Л '^2~i PS \ + 2— SUM ) + ' ISD\ ' 2L Ь™ +
= ' l j " l k '=' (6)
^«-lIZ-V, '5+ХЕ^ РВ.Л
где /_ — число шлюзов достл па, обслуживаемых гибким коммутатором.
Отметим, что удельная производительность коммутационного
оборудования может отличаться в зависимости от типа обслуживаемого
вызова, т.е. производительность при обслуживании, например, вызовов
ТфОП и ISDN, может быть разной.
В документации на коммутационное оборудование, как правило,
указывается производительность для наиболее «простого» типа вызовов.
В связи с чем при определении требований к производительности
можно ввести поправочные коэффициенты, которые характеризуют
возможности системы по обслуживанию данного типа вызовов относительно
«идеального» типа. *
Например, если производительность системы для «идеальных»
вызовов SIP равна 10 млн. выз/чнн, а для вызовов ТфОП — 8 млн выз/чнн.
то интенсивность последних должна браться с коэффициентом 1,25.
Таким образом, нижний предел производительности гибкого
коммутатора по обслуживанию потока вызовов с интенсивность РСЛ1Х может
быть определен по формуле
'44 ~ *PST.\ ' ' PSTS ' '* PST\ + *ISnv ' 'ISD\ ' ' Wi7)V + *l 5 ' ' Г5 ' "K5 +
+ /- - P - V + к ■ P • /V
Th/w ' pb\ iV ph\ т Лу/и ' sum n sum •
(")
или. с учетом значении интенсивности вызовов,—
Psx = 5 • (kPSTft ■ Л FST\ + 2 ■ k,sn^ ■ Л ,sm + 7 ■ kV5 ■ NVi +
+ ''крц\ /v/=b\ ■*■ kSHy ■ Л sum )•
(S)
177
Часть II. Проектирование
Следует отметить, что требования по производительности
предполагают работу оборудования гибкого коммутатора в условиях перегрузки
с показателями не ниже определяемых в рекоменлаиии Q.543 для
нагрузок классов В и С.
Емкостные параметры
Емкостные параметры абонентской базы гибкого коммутатора
должны позволять обслуживание всех абонентов различных типов,
подключение которых планируется при построении абонентского
концентратора.
Параметры интерфейсов подключения к пакетной сети
Параметры интерфейса подключения к пакетной сети
определяются исходя из интенсивности обмена сигнальными сообщениями в
процессе обслуживания вызовов.
Пусть:
L\ieg-ico —средняя длина сообщения (в байтах) протокола
MEGACO. используемого при передаче информации
сигнализации по абонентским линиям:
^\ilgaco — среднее количество сообщений протокола MEGACO
при обслуживании вызова;
Ly5U< — средняя длина сообщения протокола V5UA;
^vjua — среднее количество сообщений протокола V5UA при
обслуживании вызова:
LIUX — средняя длина сообщения протокола IUA;
NIL-., — среднее количество сообщений протокола ША при
обслуживании вызова:
LSII — средняя длина сообщения протоколов SIP/H.323;
NSII — среднее количество сообщений протоколов SIP/H.323
при обслуживании вызова;
L\iccp — средняя длина сообщения протокола MGCP,
используемого при управлении коммутацией на шлюзе;
h\tGcp — среднее количество сообщений протокола MGCP при
обслуживании вызова.
178
Глава 8. Методика проектирования сетей NGN
Тогда
VsX - *>ii> 'K^MEGACO ' ^ MEGACO ' 'PSTN ' APSTW +
+ Ц/51!Л ' ^ISL'A ' f^ 5 ' ^ V 5 + L,fA ■ A WA • ( Pfsns ' " rSDK + PpBX ' NpBX ) + /m
+ LSn ■ A Sn ■ PSi, -r\sil + L ИСС7> ■ A MGCP ■ (PPSTN ■ A PSTN + Py5L,A ■ NV5UA +
+ Pisdn ■ Nisn\' + Ррвх ■ nppx )1 1450.
\2R:VSX — минимальный полезный транспортный ресурс, в бит/с,
которым SX должен подключаться к пакетной сети, для
обслуживания вызовов в инфраструктуре абонентского
концентратора;
к — коэффициент использования транспортного ресурса при
передаче сигнальной нагрузки. По аналогии с расчетом
сигнальной сети ОКС7 примем значение А: .„ = 5, что
соответствует нагрузке в 0.2 Эрл:
1/450 — результат приведения размерностей «байт в час» к «бит в
секунду» (8/3600 = 1/450). Значение 1/90, приведенное ниже
получается при использовании Агм. = 5; тогда 5-1 450 = 1/90.
Если в качестве примера принять, что средняя длина всех
сообщений равна 50 байтам, а среднее количество сообщений в процессе
обслуживания вызова равно 10, то при подстановке значений в формулу (9)
получим:
•
vsx = 5 ■ (11 ■ Кг*™ + 78 ■ (/VVs + AW\ ) + 22 • N[sns + 6.5 ■ NSH) бит/с.
В соответствии с формулой (4) могут быть определены емкостные
параметры интерфейсов подключения оборудования гибкого
коммутатора к пакетной сети.
Для расчета транспортного ресурса шлюзов, необходимого для
передачи сигнальной информации, используются те же параметры, что и
для расчета транспортного ресурса гибкого коммутатора. Так. для
передачи сигнальной информации с целью обслуживания вызовов различных
типов требуются следующие объемы полосы пропускания:
Vpsrs =(ppsr\ -Nps-n/ L%IEGACO-Nm:GACO)IW бите,
visns =(pisn,\ -NisnN -LIL , -A,6,J/90 бит/с.
179
Часть II. Проектирование
VV; =(/>,._, -Nvi-LV5CA ■ Кvш)/90 бит/с,
vpbx =(Ррвх -Ырвх ■ liua N,11A)I90 бит/с.
Кроме того, в шлюзе должен быть предусмотрен транспортный
ресурс для обмена сообщениями протокола MGCP, используемого для
управления шлюзом, который определяется формулой
Kvjgcp =[(Л>57Л 'Лр.т +Pisn\ -Nrsn\ ^pvs -Му5 +ргвх Nrnx)x
х L MGCP ■ Л' MGCP ] 90 бИТ/С.
Таким образом, общин транспортный ресурс шлюза может быть
определен как сумма всех необходимых составляющих:
Vc,\\ = VGW _ LS1-.R + VPST\ + VISD \+Ks + VPBX + V\IGCP- ( 10)
8.1.3. Расчет оборудования
транспортной пакетной сети
Определение числа коммутаторов сети
и схемы организации связи
Число коммутаторов пакетной сети и ее топология определяются,
исходя из существующей топологии первичной сети, показателей
производительности предполагаемого к использованию
оборудования,требований по обеспечению надежности и живучести пакетной сети. В любом
случае решение подобных вопросов является задачей конкретного
проектирования. В настоящем разделе будет определяться требуемая
суммарная производительность оборудования магистрального уровня
пакетной сети вне зависимости от используемой топологии.
Определение требуемой производительности
коммутаторов пакетной сети
Введем следующие обозначения:
LIP — средняя длина пакета IP. используемого при передаче
информации (как пользовательской, так и сигнальной)
внутри пакетной сети;
Л/с„- — доля потока пользовательской информации,
замыкающейся на уровне шлюза доступа;
180
Глава 8. Методика проектирования сетей NGN
/ - Мсн — доля потока пользовательской информации,
поступающей в пакетную сеть.
В пакетную сеть поступают доля пользовательской информации от
шлюзов доступа и информация сигнализации в направлении гибкого
коммутатора.
Тогда
L
'V = lZ (l - Mi ой-) ■ V, си + vsx 1' /-ip (пак./с), (11)
/ i
где Psn —минимальная производительность оборудования
коммутаторов пакетной сети:
/ — номер шлюза.
Если на уровне шлюзов доступа осуществляется замыкание
пользовательской нагрузки, то такой шлюз должен иметь собственны!!
коммутатор, производительность {PGii) которого может быть оценена
по формуле
Pan =A/cii.-*W-h> (пак-^ 0->
Емкостные параметры коммутаторов пакетной сети определяются
исходя из топологии пакетной сети, типов интерфейсов подключения
шлюзов и гибкого коммутатора. Определение емкостных показателен
является задачей рабочего проектирования конкретного объекта.
Механизм обеспечения качества обслуживания при передаче
потоков пользовательской информации и потоков сигнальной информации
определяется исходя из применяемой технологии стека технологий
пакетной транспортной сети. Основные механизмы обеспечения качества
обслуживания и их сравнительная характеристик приведены в п. 3.2.
Точки размещения оборудования структуры распределенного
абонентского коммутатора определяются исходя из критерия критичности
длины абонентской линии, топологии первичной сети, технологических
возможностей оборудования, наличия помещений для размещения.Зза-
дача размещения решается при рабочем проектировании конкретного
объекта.
Схема организации связи отражает организацию транспортной сети
и сигнальной сети при построении сетевой инфраструктуры. Основные
показатели схемы определяются по результатам расчета оборудования.
181
Часть II. Проектирование
8.1.4. Организация взаимодействия
с существующими фрагментами ТфОП
Если в создаваемом фрагменте распределенного абонентского
концентратора предполагается организация взаимодействия с
существующими фрагментами ТфОП. то должны быть определены:
♦ емкостные параметры и потребность в транспортном ресурсе для
подключения шлюза с сетями ТфОП:
♦ схема сигнальной сети при взаимодействии с ТфОП.
Потребность в транспортном ресурсе при подключении шлюза с
ТфОП может быть определена по формуле
vpsi\ = т ■ X Vi_gw (бит/с). (13)
где т — доля трафика, направляемая к сети ТфОП.
Емкостные параметры интерфейсов подключения шлюза с ТфОП
рассчитываются по формуле (4).
Организация схемы сигнальных соединении предполагает
выделение одного или нескольких кодов пунктов сигнализации, присваиваемых
гибкому коммутатору, определение сигнальных отношений по
взаимодействию с существующей сетью сигнализации ОКС7, расчет
потребности в сигнальных каналах, разработку физической схемы организации
сигнальных каналов, определение технологии передачи сигнальной
информации.
8.1.5. Размещение оборудования
и схема организации связи
Точки размещения оборудования структуры распределенного
абонентского коммутатора определяются исходя из критерия критичности
длиньг абонентской линии, топологии первичной сети, технологических
возможностей оборудования, наличия помещений для размещения.
Задача размещения решается при рабочем проектировании конкретного
объекта.
Схема организации связи отражает организацию транспортной сети
и сигнальной сетей при построении сетевой инфраструктуры. Основные
показатели схемы определяются по результатам расчета оборудования.
182
Глава 8. Методика проектирования сетей NGN
8.2. Проектирование распределенного
транзитного коммутатора
8.2.1. Исходные данные
Принципы построения распределенного транзитного уровня
коммутации с использованием решений NGN представлены в п. 4.1.2.
Исходными данными проектирования являются:
♦ количество линий Е1, используемых для взаимодействия
источников нагрузки различных типов с оборудованием шлюзов. К
источникам нагрузки относятся:
♦ АТС, используюшие систему сигнашзаиин ОКС7 и
подключаемые через транкинговый шлюз TGW:
♦ АТС используюшие систему сигнализации ОКС7 и
подключаемые через транспортный шлюз MGW и сигнальный шлюз
SGW;
♦ АТС, подключаемые по каналам ОКС7 непосредственно к
SX и через транспортный шлюз MGYV к пакетной сети.
В данном случае сигнальный шлюз реализуется в
оборудовании SX:
Поскольку TGW реализуется в виде комбинации сигнального и
транспортного шлюзов, все перечисленные типы подключения являются
идентичными с точки зрения определения требуемых ресурсов
транспортных шлюзов.
♦ удельная нагрузка на канал, поступающая от ТфОП на
транспортный шлюз;
♦ удельная интенсивность поступающей от ТфОП нагрузки на
канал соединительных линии;
♦ типы кодеков в планируемом к внедрению оборудовании шлюзов.
В задачи проектирования сетевой структуры транзитного уровня
коммутации входят:
♦ расчет оборудования шлюзов:
а) определение числа шлюзов и емкостных показателей
оборудования шлюзов в части станционных подключений;
183
Часть II. Проектирование
б) определение транспортного ресурса подключения транкинговых
шлюзов к пакетной сети и емкостных показателей подключения:
♦ расчет оборудования гибкого коммутатора:
а)определение требуемой производительности оборудования
гибкого коммутатора;
б)определение емкостных параметров абонентской базы;
в) определение параметров интерфейса с пакетной сетью;
♦ расчет оборудования транспортной пакетной сети:
а) определение числа коммутаторов сети и схемы организации
связи:
б)определение требуемой производительности коммутаторов
пакетнон сети:
в)определение емкостных показателей коммутаторов пакетнон
сети:
г) определение типа механизма обеспечения качества
обслуживания и требований к сетевым элементам пакетной сети для
его поддержки.
На рис. 8.2 представлены основные параметры, используемые при
расчете распределенного транзитного коммутатора.
8.2.2. Расчет оборудования шлюзов
Определение числа шлюзов производится исходя из расчетного
значения предполагаемой нагрузки, топологии первичной сети (если таковая
уже сушествует). наличия помещении для установки, технологических
показателей типов оборудования, предполагаемого к использованию.
Как правило, шлюзы устанавливаются на существующих объектах
сети с учетом структуры имеющейся сети, осуществляя подключение
территориально приближенных АТС. Емкостные показатели шлюза
определяются исходя из нагрузки, поступающей от АТС. В свою очередь,
значение нагрузки может быть вычислено на основе числа потоков Е1
между АТС и шлюзом и удельной нагрузки на канал 64 кбит/с.
Введем следующие обозначения:
Л', Е1 — число потоков Е1, осуществляющих подключение АТС
ТфОП к транспортному шлюзу /:
уЕ1 — удельная нагрузка одного канала 64 кбит/с в составе Е1:
Y, Gll — общая нагрузка, поступающая на транспортный шлюз
от АТС ТфОП.
184
Глава 8. Методика проектирования сетей NGN
MG
Pmg
'И"
Гибкий
коммутатор
Psx=f(Ppstn)
Коммутатор
р
Vgw
N,nt
MG
ТФОП
MG
Pmg
—Ч ТфОП J
г
Рис. 8.2. Параметры расчета распределенного транзитного коммутатора
Тогда
Y,
I GW
N £1 - ЗОу/.-, Эрл.
(14)
Значение удельной нагрузки yFI при расчетах принимается равным
0,8 Эрл.
Нагрузка, поступающая от шлюза в пакетную сеть, зависит от
применяемых в шлюзе типов кодеков. Используя введенные ранее
обозначения (п. 8.1), вычислим транспортный ресурс, необходимый для
передачи в пакетную сеть трафика, поступающего на шлюз:
*GW USER - *COD_m ' Ч_СП' бит/с.
(l-v
Следует учитывать, что некоторая часть вызовов (передача
факсимильной информации, модемных соединений и пр.) будет обслуживаться
с использованием колека G.711 без компрессии пользовательской
информации. Определив долю такой нагрузки как «х», формулу для
определения транспортного ресурса можно представить в виде
185
Часть II. Проектирование
VctV_CSER =[Q-X)-VCOD_m + X " VG1\\ \ 'YI _CW бит/С, (16)
где VC7]] — ресурс для передачи информации от кодека G.711 без
подавления пауз, используемого для эмуляции каналов.
Помимо пользовательской информации, на транспортный шлюз
поступают сообщения протокола MGCP, для которых также должен быть
выделен транспортный ресурс. Объем этого ресурса определен далее, в
п.8.2.3. после расчета параметров гибкого коммутатора [формула (23)].
Таким образом, общий транспортный ресурс MGW может быть
вычислен по формуле
' С» = * СП\_USER + ' ЧССР ( 17)
Количество и тип интерфейсов подключения транспортного шлюза
к пакетной сети определяется транспортными ресурсам» шлюза и
топологией пакетной сети. Транспортный ресурс шлюза и количество
интерфейсов связаны соотношением
^с.1-=^,ет- V>vr бит/с, (18)
где V1ST — полезный транспортный ресурс одного интерфейса:
Nlsr — количество интерфейсов.
При использовании интерфейсов разных типов указанное
соотношение приобретает в»д
vcw = ZW.wr • K_ikt) бит/с, (19)
где / — число типов интерфейсов;
Ni 1КТ — количество интерфейсов типа /';
Vi /чт — полезный транспортный ресурс интерфейса типа /'.
Основные параметры расчета оборудования шлюза представлены на
рис. 8.2.
При реализации сигнального шлюза совместно с транспортным
необходимо рассчитать транспортный ресурс сигнального шлюза,
требуемый для передачи сообщений протокола MxUA. Расчет параметров
сигнального шлюза приводится в разд. 8.2.3.
186
Глава 8. Методика проектирования сетей NGN
8.2.3. Расчет оборудования гибкого коммутатора
Производительность
Основной задачей гибкого коммутатора при построении
транзитного уровня коммутации является обработка сигнальной информации
обслуживания вызова и управление установлением соединений.
Требования к производительности гибкого коммутатора определяются
интенсивностью вызовов, требуюших обработки.
Интенсивность поступающих вызовов определяется
интенсивностью вызовов, приходяшейся на один канал 64 кбит/с линии Е1, а также
числом L1, используемых для подключения станции к транспортном\
шлюзу.
Пусть
Рси — интенсивность вызовов, обслуживаемых одним каналом
64 кбит с:
Рси — интенсивность вызовов, обслуживаемых транспортным
шлюзом.
Тогда интенсивность вызовов, поступающих на транспортный шлюз
1, определяется формулой
Pi_cn- = Л'/_£1 •3()" рсн (выз/чнн). (20)
Следовательно, интенсивность вызовов, поступающих на гибкий
коммутатор, можно вычислить как
/. /.
ps\ =Y.Pi-Giv =30-/V,/ XA'_fi (выз/чнн), (21)
где L — число транспортных шлюзов, обслуживаемых гибким
коммутатором.
Значение удельной интенсивности нагрузки определяется общими
техническими требованиями к используемой ОПС.
Требования по производительности предполагают работу
оборудования гибкого коммутатора в условиях перегрузки с показателями не
ниже определяемых в рекомендации 0-543 для нагрузок классов В и С.
Параметры интерфейсов подключения к пакетной сети
Параметры интерфейса подключения к пакетной сети
определяются исходя из интенсивности обмена сигнальными сообщениями в про-
187
Часть II. Проектирование
uecce обслуживания вызовов. При использовании гибкого коммутатора
для организации распределенного транзитного коммутатора сообщения
сигнализаиии ОКС7 поступают на SX в формате сообщений протокола
M2UA или M3UA, в зависимости от реализации.
Пусть:
L\i\u4 — средняя длина сообщения (в байтах) протокола MxUA:
^'uxu-i — среднее количество сообщений протокола MxUA при
обслуживании вызова;
L исср — средняя длина сообщения (в байтах) протокола MGCP,
используемого для управления транспортным шлюзом:
Л \к;Ср — среднее количество сообщений протокола MGCP при
обслуживании вызова.
Тогда транспортный ресурс SX, необходимый для передачи
сообщений протокола MxUA. составляет
Vs\ _ \ixla = ksig ■ Lmxua •Л мхи л ■ psx (байт/чнн), (22)
где к — коэффициент использования ресурса.
Аналогично, транспортный ресурс гибкого коммутатора,
необходимый для передачи сообщений протокола MGCP, составляет
У$х_ мсср = *■'»«• "1- мсср ■ Л мсср ■ psx (байт/чнн). (23)
Суммарный минимальный полезный транспортный ресурс SX,
требуемый для обслуживания вызовов в структуре транзитного
коммутатора, составляет
V = V +V
' sx * sx \ixla ^ ' s\ мсср -
После приведения размерностей получаем
Ks.v = *■',« f'sx (l.mxua NM.\Ui ^Lvccp-Nuccp)/450 бит/с. (24)
Емкостные параметры интерфейсов подключения оборудования
гибкого коммутатора к пакетной сети могут быть определены по формуле (4).
Определение транспортного ресурса сигнального шлюза
производится по аналогии с расчетом транспортного ресурса гибкого
коммутатора. Необходимая полоса пропускания SGW определяется
интенсивностью поступающих вызовов и объемом информации, требуемой для
обслуживания каждого вызова.
188
Глава 8. Методика проектирования сетей NGN
Учитывая среднюю длину и количество сообщений протокола
MxUA, необходимых для обслуживания одного вызова, можно
вычислить транспортный ресурс сигнальных шлюзов для подключения к
пакетной сети (с приведением размерностей):
Ksic = к* ■ ps,c ■ '-л/л,/,. " NMXU4 /450 (бит/с), (25)
гле 1\ю — интенсивность вызовов, обслуживаемых сигнальным шлюзом.
Емкостные параметры интерфейсов сигнальных шлюзов для
подключения к пакетной сети могут быть определены по формуле (4).
8.2.4. Расчет оборудования
транспортной пакетной сети
Определение числа коммутаторов сети
и схемы организации связи
Число коммутаторов пакетной сети и ее топология определяются
исходя из существующей топологии первичной сети, показателей
производительности предполагаемого к использованию оборудования,
требований по обеспечению надежности и живучести пакетной сети. В любом
случае решение подобных вопросов является задачей рабочего
проектирования конкретного объекта.
Рассмотрим определение требуемой суммарной
производительности оборудования магистрального уровня пакетной сети вне
зависимости от используемой топологии.
Определение требуемой производительности
коммутаторов пакетной сети
Суммарная производительность коммутаторов пакетной сети
определяется суммарной нагрузкой, поступающей от всех
транспортных шлюзов, а также нагрузкой, создаваемой сообщениями
сигнализации.
В пакетную сеть поступает доля пользовательской информации от
шчюзов с ТфОП и информация сигнализации в направлении гибкого
коммутатора.
Тогда, нсиолыуя обозначения, введенные в п. 8.1 при расчете
параметров гибкого коммутатора, получаем формулу:
189
Часть II. Проектирование
L
psiv = [X Vi gw ■ С1 - Mcw)+ VS\ ] / Lw (иакетов/с), (26)
где Vsx вычисляется по формуле (24).
Если на уровне шлюзов доступа осуществляется замыкание
пользовательской нагрузки, то такой шлюз должен иметь собственный
коммутатор, производительность которого может быть оценена по формуле:
Реп- = -ucu ■ УСа /!-1Р ("акетов с), (27)
где Рси — производительность коммутатора на уровне транспортного
шлюза.
Емкостные параметры коммутаторов пакетной сети определяются
исходя из топологии пакетной сети, типов интерфейсов подключения
шлюзов и гибкого коммутатора. Определение емкостных показателей
является задачей конкретного проектирования.
Механизм обеспечения качества обслуживания при передаче
потоков пользовательской информации и потоков сигнальной информации
определяется исходя из применяемой технологии стека технологий
пакетной транспортной сети. Основные механизмы обеспечения качества
обслуживания и их сравнительная характеристик приведены в п 3.2.
8.3. Проектирование распределенного SSP
8.3.1. Исходные данные
Принципы построения распределенного SSP с использованием
решений NGN определены r п. 4.1.4.
Исходными данными для проектирования являются:
1) список услуг интеллектуальной сети связи, доступ к которым
планируется осуществлять с использованием SSP:
2) перечень SCP к которым планируется осуществлять доступ через
проектируемый SSP;
3) удельная нагрузка в направлении к каждой услуге ИСС, вне
зависимости от используемого SCP:
4) схема распределения нагрузок к услугам ИСС относительно
предоставляющего vcvivrv SSP;
190
Глава 8. Методика проектирования сетей NGN
5) точки размещения интеллектуальной периферии и планируемое
распределение трафика в направлении интеллектуальной
периферии;
6) количество пользователей услуг ИСС, обслуживаемых
проектируемым SSP.
В результате проектирования должны быть определены:
1) параметры оборудования шлюзов:
а) число шлюзов;
б) транспортный ресурс подключения к пакетной сети и
емкостные показатели подключения;
SCP
SCP
Гибкий
коммутатор
•sx ~'(Piser)
Рис. 8.3. Параметры расчета распределенного SSP
191
Часть II. Проектирование
в) емкостные показатели в части интерфейсов с сетью ТфОП;.
2) параметры оборудования гибкого коммутатора:
а) производительность:
б) транспортный ресурс подключения к пакетной сети и
емкостные показатели подключения;
3) параметры оборудования транспортной пакетной сети:
а) число коммутаторов сети и схема организации связи;
б) производительность коммутаторов пакетной сети;
в) емкостные показатели коммутаторов пакетной сети;
г) тип механизма обеспечения качества обслуживания и
требования к сетевым элемента пакетной сети хчя его поддержки:
4) параметры точек подключения к пакетной сети оборудования
интеллектуальной периферии:
а) транспортный ресурс подключения к пакетной сети;
б) емкостные показатели подключения:
5) параметры интерфейсов с оборудованием SCP;
6) схема организации связи.
На рис. 8.3 представлены основные параметры, используемые при
расчете распределенного SSP.
8.3.2. Расчет оборудования шлюзов
Число шлюзов взаимодействия с сеть ТфО! I зависит от таких
факторов как существующая схема организации связи и пропуска трафика,
степень использования первичного ресурса на отдельных направлениях,
технологические параметры оборудования шлюзов, топология
существующей пакетной сети.
Определение числа шлюзов зависит от конкретной сетевой ситуации
и является предметом конкретного рабочего проектирования. Следует
отметить, что увеличение числа шлюзов позволяет минимизировать
затраты на пропуск трафика в сети ТфОП. но увеличивает затраты на
инфраструктуру пакетной сети.
Емкостные параметры шлюза как в направлении к ТфОП, так и к
пакетной сети могут быть определены в зависимости от применяемых
сетевых решений, классифицируемых следующим образом:
192
Глава 8. Методика проектирования сетей NGN
1) в сетевом фрагментеу не предполагается установка оборудования
интеллектуальной периферии;
2) в сетевом фрагменте у предполагается установка оборудования
интеллектуальной периферии, доля нагрузки в направлении к InP
равна А:А :
3)установка оборудования InP планируется на уровне шлюза с
подключением через интерфейс пакетной сети.
Для определения емкостных параметров шлюзов введем следующие
переменные.
Л. У- — нагрузка в направлении услуги / ИСС, поступающая от
пользователей фрагмента сети, подключаемых к шлюзу у:
y,,=v,-/V,3p...
где: v,- — удельная нагрузка в направлении ИСС при
предоставлении услуги i:
Лг — число пользователей услуг ИСС в фрагменте,
подключаемом к шлюзу j.
Тогда общая нагрузка в направлении к услугам ИСС, поступающая
на шлюз у,
I
y,_OL-r=N, "Х-^Эрл. (2S)
Число каналов между сетью ТфОП и шлюзом пжетнон сети,
предназначенных для обслуживания трафика ИСС можно определить по
формуле:
Y
1 i on
Nj_olt=— . (29)
Усн
\\ринякусн = 0.8 Эрл. можно получить число каналов 64 кбит/с.
требуемых для обслуживания нагрузки.
В. У /лг — входящая нагрузка к интеллектуальной периферии,
установленной в сетевом фрагментеу:
j
У, /лс=*, /,v-Zy, out Эрл. (30)
У-1
193
Часть II. Проектирование
Тогда, в случае, если в сетевом фрагменте у устанавливается
оборудование InP, то для связи с ним должны быть предусмотрены
дополнительно:
V
м - ' >vc
v; i.\c _ каналов. (31)
Усч
Общее число каналов между сетью ТфОПу и шлюзом будет равно
Л, = -v, isc +У;_о1.т. (32)
Транспортный ресурс для подключения к пакетной сети может
включать в свой состав:
♦ только транспортный ресурс в направлении коммутаторов
пакетной сети:
♦ транспортный ресурс в направлении коммутаторов пакетной сети
и транспортный ресурс в направлении к оборудованию InP.
подключаемому на уровне шлюза.
Транспортный ресурс в направлении к коммутаторам пакетной сети
рассчитывается, исходя из:
♦ пользовательского трафика при предоставлении услуг ИСС:
♦ трафика сигнализации обслуживания вызовов и управления
шлюзом.
Пользовательский трафик при предоставлении услуг ИСС состоит из:
♦ исходящего трафика в направлении услуг, создаваемого
пользователями фрагмента у:
♦ входящего трафика в направлении InP, подключаемого на \ ровне
фрагмента/ или на уровне шлюза.
Тогда транспортный ресурс для обслуживания пользовательского
трафика может быть определен по формуле:
^ i_lsf: =к-(1 -^jj\ )■' jjon ' Yi_oiт + к' Ku/_coo ' Yjjsc• (33)
где к — коэффициент использования транспортного ресурса;
V cvl) —скорость передачи кодека, используемого на шлюзе для
обслуживания исходящих вызовов:
^\ю сап —скорость передачи кодека, нсполыуемого на шлюзе при
обслуживании входящих вызовов.
194
Глава 8. Методика проектирования сетей NGN
Транспортный ресурс для трафика сигнализации при обслуживании
вызовов определяется по формуле
Vj_sic, = £,i« • (1- мсср ■jV исср ■ pi\ ■ Кj ~ L шел ■Л' i/.vf.-i ' pis ■ Nj +
' (34)
тkijx ' ^ ' 2JV (Luo-cр ■ Л W;ct> - 'лш.л + -v../.u л)) 450,
где Р/ч — ингененвность вызовов в направлении к услугам ИСС.
Предполагается, что значение А: /ч для шлюза у соответствует доле
нагрузки к этому шлюзу от других шлююв сети.
Формула (34) применяется, если шлюз реализует функции
сигнального шлюза для передачи информации сигнализации ОКС7 при
предоставлении услуг ИСС. Если подключения сигнальных каналов на
шлюзе не производится, то в формуле можно принять LSIXVA=NX1XVA=Q.
В этом случае транспортный ресурс для подключения к
коммутаторам пакетной сети может быть определен по формуле:
Г, ps=1',_i.sf.^v vg- (35)
Если на уровне шлюза производится подключение InP, то
транспортный ресурс в направлении InP определяется по формуле
Г_,м>=М*,_л "V^con**' _oit+Vcod Y.jsc)- (36)
Емкостные параметры интерфейсов могут быт» определены при
подстановке значений V. рк и V. А7, в формулу (4).
8.3.3. Расчет оборудования гибкого коммутатора
Производительность оборудования гибкого коммутатора при
реализации распределенного SSP может быть определена по формуле:
Ps\-_i.s =*и7-^/ч "Z^.'a (37)
.---I
где kss- — коэффициент перерасчета производительности при
обслуживании вызовов с использованием ОКС7 в
производительность при обслуживании «идеальных» вызовов;
Nn — число пользователей услуг ИСС (реальное число абонентов
сети ТфОП) в сетевом фрагменте, доступ у услугам ИСС из
195
Часть II. Проектирование
которого осуществляется с использованием данного
гибкого коммутатора:
Pt /ч — интенсивность вызовов в направлении услуги /'
интеллектуальной сети.
Транспортный ресурс подключения оборудования гибкого
коммутатора к пакетной сети определяется исходя из данных о сигнальном
обмене. Для расчетов может быть использована следуюшая формула:
^sv_/a =кщ -Л'/л -Xp._ix ■(LM<K-p-^\iGrp^L.Mxt.i-^.\t.n-A)i-i^.(3S)
Данная формула применима, если информация сигнализации ОКС7
от всех фрагментов ТфОП передается в гибки» коммутатор через
сигнальные шлюзы.
Если сигнализация ОКС7 передается в гибкий коммутатор
напрямую от всех фрагментов ТфОП. то в формуле можно принять
\I.\L I- .1/Л(Ч~^-
Если сигнализация от части сетевых фрагментов передается
напрямую, а от остальных — через сигнальные шлюзы, го для первых расчет
должен быть выполнен исходя из £V/Vr i=-^ mr i=^- а для ВТ0РЫХ п0
формуле (3S), после чего ресурсы должны быть просуммированы.
Нмкостные показатели интерфейсов могут быть определены
подстановкой полученного значения Vsx n в формулу (4).
8.3.4. Расчет оборудования пакетной транспортной сети
Определение числа коммутаторов сети
и схемы организации связи
Число коммутаторов пакетной сети и ее топология определяются
исходя из существующей топологии первичной сети, показателей
производительности предполагаемого к использованию
оборудования,требований по обеспечению надежности и живучести пакетной сети. В любом
случае решение подобных вопросов является задачей конкретного
рабочего проектирования. В настоящем разделе будет определяться
требуемая суммарная производительность оборудования магистрального
уровня пакетной сети вне зависимости от используемой топологии.
196
Глава 8. Методика проектирования сетей NGN
Определение требуемой производительности
коммутаторов пакетной сети
В пакегную сеть посп пает доля пользовательской информации от
шлюзов и информация сигнализации в направлении гибкого коммутатора.
Тогла:
]
Ли _/v =[Х0 - Л/;_ои )v_p\ +vs\j\ I Lw пак./с. (ЗУ)
где Р5п /ч —минимальная производительность оборудования коммута-
торон пакетной сети при реализации распределенного SSP:
Л/. f;„. — доля нагрузки, направляемой к InP в фрагменте у. и InP.
подключаемо!! на уровне шлюзау, поступающей от
пользователей, подключенных в фрагменте у.
Схема распределения нагрузок при предоставлении услуг ИСС
представлена на рис. 8.4.
Y> gwirpstn
Рис. 8.4. Схема распределения нагрузок при предоставлении услуг ИСС
197
Часть II. Проектирование
Если на уровне шлюзов осуществляется замыкание пользовательской
нагрузки в направлении к InP в сетевом фрагменте/ и к InP. подключаемой
на уровне шлюза/, то такой шлюз должен иметь собственный коммутатор,
производительность которого может быть оценена по формуле:
j
рси _л\ ={Mj_cui\i>ST\ -v,_p\ +ХЛ/< cim/> V,_i'^ ) Lip (пак./с). (40)
'-I
где Р(;п. 1Х —производительность коммутатора на уровне шлюза
для обслуживания нагрузки в направлении к InP:
Л/. un-,s-ps'i\—золя нагрузки, поступающей из сетевого фрагмента/,
направляемой от шлюза обратно к оборудованию InP
в сетевом фрагменте/:
М Н7\р —доля нагрузки, поступающей от шлюза в направлении
к InP. подключаемой на уровне шлюза/ и
коммутируемой на уровне шлюза.
Емкостные параметры коммутаторов пакетной сети определяются
исходя из топологии пакетной сети, типов интерфейсов подключения
шлюзов и гибкого коммутатора. Определение емкостных показателей
является задачей рабочего проектирования конкретного объекта.
Расчет параметров подключения InP к пакетной сети
Транспортный ресурс подключения к пакетной сети зависит от
интенсивности вызовов к услуге, предоставляемой со стороны InP. типа
используемого для доступа кодека и способа организации сигнальной
связи между InP и SSP в составе гибкого коммутатора.
Транспортный ресурс к InPn. (где п — номер точки подключения)
может быть определен по формуле:
visr . = Г* ■ £(*;_/* ■ уик г ■ V,jod) +
(40
+ **fe • L \IXL I • К UXl -I 'P. l\-YSk! ' V A' / /V )!' 45°-
;='
Если сигнальное взаимодействие между InP и SSP осуществляется не
через пакетную сеть, то в формуле можно принять /-uu i=a\/,vi-i=0-
Емкостной ресурс подключения InP может быть определен
подстановкой значения I' n и формулу (4).
198
Глава 9
Пример проектирования
сетевой конфигурации
на основе NGN-решений
9.1. Условия задачи
Пусть необходимо выполнить проект, предполагающий:
♦ разработку схемы организации связи:
♦ расчет параметров оборудования пакетной сети;
♦ разработку схемы сигнализации:
♦ разработку схемы организации резервирования,
при создании сетевой инфраструктуры, обеспечивающей:
♦ подключение оконечных пользователей в соответствии с
данными табли. 9.1:
♦ организацию обслуживания транзитного трафика в соответствии
с данными табл. 9.2:
♦ организацию доступа к услугам ИСС в соответствии с данными
табл. 9.3.
Зона проектирования определена на рис. 9.1.
9.2. Исходные данные
Будем считать, что в результате определения точек размещения
оборудования шлюзов доступа и закрепления за шлюзами доступа зон
обслуживания была получена конфигурация, показанная в табл. 9.1.
В результате определения точек размещения оборудования шлюзов
с сетью ТфОП и определения схемы организации сигнального
взаимодействия была получена конфигурация нагрузок в проектируемом
фрагменте, показанная в табл. 9.2..
199
Часть II. Проектирование
tan ™snm
Рис. 9.1. Зона проектировании
Таблица 9.!
Шлюз
доступа
1
2
3
4
Число
абонентов
ТфОП
25С0
2000
ЗОСО
25С0
Число
абонентов
ISDN-BRA
100
150
200
50
Число сетей
доступа/число
потоков Е1
от каждой
4:
AN11: 10Е1
AN12:5E1
AN 13: 2Е1
AN 14: 5Е1
3:
AN21: 2Е1
AN22: 5Е1
AN23: 7Е1
0
2:
AN41: 5Е1
AN42: ЗЕ1
Число
подключаемых
УПАТС/число
потоков
Е1 от каждой
2:
РВХ11: 2Е1
РВХ12: 1Е1
3:
РВХ21:4Е1
РВХ22: 2Е1
РВХ23: 1Е1
1:
РВХ31:2Е1
2:
РВХ41: ЗЕ1
РВХ42: 5Е1
Число
подключаемых
LAN/число
абонентов
в каждой
2:
LAN 11: 500
LAN12: 150
3:
LAN21: 50
LAN 22: 1000
LAN23: 100
2:
LAN31:200
LAN32: 300
0
200
Глава 9. Пример проектирования сетевой конфигурации на основе NGN-решений
Таблица 9.2
Взаимодействующие объекты
ТфОП 1 -> ТфОП 2
ТфОП 1 .- ТфОП 3
ТфСП 1 < > Абоненты пакетной сети
ТсрСП 2 -> ТфОП 3
ТфОП 2 < ■> Абоненты пакетной сети
ТфСП 3 « > Абоненты пакетной сети
Абоненты пакетной сети < > абоненты пакетной сети
ТфСП 1 < . ТфОП 1
ТфОП 2 <-> ТфОП 2
ТфСП 3 .- ТфСП 3
Нагрузка
1500 Эрл
2000 Эрл
20% (■)
2500 Эрл
30 С)
25 •)
25 'Ы ■!
2000 С)
25С0С-)
300С I")
Примечания:
(", — доля в обшей нагрузке создаваемой абонентами пакетной сети-
(") — нагрузка не передается через пакетную сеть и не использует оборудования шлюзов.
Значение используется при расчетах нагрузок к ИСС
В результате анализа распределения графика и определения точек
размещения оборудования ИСС получена конфигурация, приведенная
в табл. 9.3.
Таблица 9.3
Услуги
FPH
VOT
РПМ
ее
точка 1пР 1/
доля трафика
ТфОП 1: 30
ТфОП 1: 2С
ТфОП 1: 25
Точка 1пР 2.
доля трафика
ТфОП2: 30%
"
ТфСП 2: 25%
_
Точка 1пР 3,-
доля трафика
ТфОПЗ: ЗОН
-
ТфОПЗ: 20
ТфОПЗ: 30°,
Точка 1пР 4/
доля трафика
1 Пакетная сеть: 10%
1 Пакетная сеть: 90%
1 Шлюз доступа 2: 30%
Пакетная сеть: 70%
Допустим, что не существует зависимости между точкой
подключения абонента и точко» предоставления услуги, т. е. вне зависимости от
того, где подключен пользователь услуги ИСС. распределение
исходящего \ дельного трафика в направлении услуги ИСС будет соответствовать
данным табл. 9.3.
В данном примере параметры удельных- нагрузок и интенсивности
вызовов соответствуют приведенным в табл. 9.4.
Предполагаем, что в качестве базового кодека на медиашлюзах
используется кодек G.726 с полосой пропускания 38 кбит/с.
Принимаем, что доля вызовов, требующих использования кодека
G.711. равна 5*7.
Решим, что пакетная транспортная сеть стоится на основе трех
коммутаторов. При jtom оборудование гибкого коммутатора подключается
201
Часть II. Проектирование
Таблица 9 4
Объекты трафика
Абоненты ТфОП
Абоненты ISDN
Абоненты Н 323 SIP
Потоки Е1 от сетей ТФОП
Потоки Е1 от УПАТС
Потоки Е1 от сетей достуга
В направлении к FPH
В направлении к PRM
В направлении к VOT
В направлении к СС
Удельная нагрузка, Эрл
0.1
0.2
0,1
0.8
0.8
0.8
0.0002
0.00018
0,000005
0.00013
Интенсивность вызовов, выз./ч
5
10
5
40
40
40
0 0054
0.0045
0.0025
0.003
к коммутатору 1 и коммутатору 2 так, что ресурс подключения каждого
достаточен для обслуживания всего сигнального обмена в зоне
проектирования.
В нашем случае схема организации взаимодействия между
коммутаторами построена таким образом, что в случае обрыва прямой связи
между любыми дв\мя нагрузка между ними б\лет передаваться через
третий коммутатор без увеличения потерь. Т.е. транспортный ресурс и
производительность коммутаторов должны рассчитываться исходя из
обеспечения резервирования.
Будем считать, что коммутаторы на уровне шлюзов не реализуются и
замыкание нагрузки между любым» двумя объектами, подключенными к
одному шлюзу, осушествляется через магистральный коммутатор.
Схема зоны проектирования представлена на рис. 9.2.
В результате проектирования должны быть определены:
♦ транспортные ресурсы для подключения оборудования шлюзов:
♦ транспортный ресурс для подключения оборудования гибкого
коммутатора:
♦ транспортный ресурс для подключения оборудования InP к
пакетном сети:
♦ транспортный ресурс для взаимодействия коммутаторов
пакетной сети друг с другом:
♦ интерфейсы подключения оборудования шлюзов и гибкого
коммутатора к коммутаторам пакетной сети:
♦ производительность коммутаторов пакетной сети:
♦ производительность гибкого коммутатора.
202
Глава 9. Пример проектирования сетевой конфигурации на основе NGN-решений
SCP
1
S -
ц
\
203
Часть II. Проектирование
В процессе проектирования должны быть разработаны:
* схема сигнальной сети ОКС7 в части взаимодействия с
фрагментом пакетной сети;
♦ схема организации маршрутов пакетной сети для передачи
пользовательского и сигнального трафика для базового варианта и для
ситуаций нарушения связи между коммутаторами пакетной сети.
9.3. Расчет оборудования
9.3.1. Распределение нагрузок
I la основании табл. 9.1—9.4 разработаем схему распределения
нагрузок между проектируемыми объектами.
Распределение нагрузок при обслуживании базовых вызовов
Нагрузки, создаваемые абонентами, подключаемыми к пакетной
сети, приведены в табл. 9.5.
Таблица 9 5
Объект
RAGW 1
RAGW 2
RAGW3
RAGW 4
860
975
432
596
к ТфОП 1
1 Г2
| 195
86
119
к ТфОП 2
258 ,
292
130
179 '
к ТфОП 3
215
244
1С8
149
к др. RAGW
' 215
244
108
149
Схема распределения нагрузок при обслуживании базовых вызовов
приведена в табл. 9.6.
Таблица 9.6
Объект |
ТфОП 1 |
ТфОП2 |
тфопз
ТфОП1
-
1500
2000
| ТфОП2
| 1500
i
2500
ТфОПЗ
2000
2500
RAGW1
172
258
215
RAGW2
195
292
244
RAGW3
86
130
108
RAGW4
119
179
149
Сумма
4072
4895
5116
Число каналов и потоков El для обслуживания указанных нагрузок
на стыках сетей ТфОП и NGN приведено в табл. 9.7:
204
Глава 9. Пример проектирования сетевой конфигурации на основе NGN-решении
Таблица 9.7
Объект
ТфОП 1
ТфОП 2
тфоп з
Число каналов
5817
6992
_038
Число потоков Е1
194
233
234
Распределение нагрузок при обслуживании вызовов к ИСС
Суммарная удельная нагрузка от 1 абонента в направлении ко всем
услугам ИСС в соответствии с табл. 9.4 составляет
Yп = 0.000515 Эрл.
что в 195 раз меньше удетьноп абонетской нагрузки при пользовании \с-
лугой телефонии (0,1 Эрл). тогда
Y. =■
Y
195
Нагрчзки. создаваемые абонентами, подключаемыми к пакетной
сети в направлении ИСС приведены в табл. 9.8.
Нагрузки, связанные с предоставлением услуг ИСС в точках
взаимодействия с сетями Тф()11. определяются как сумма нагрузки в
направлении к SSP от пользователей услуг ИСС. подключаемых к данной сети
ТфОП. и нагр\ жи от всех пользователей сети в направлении к InP.
размешенной в данной Тф()11.
Нагрузки ИСС и требуемое для их обслуживания число каналов в
точках взаимодействия с ТфО! (приведены в табл. 9.9.
Таблица 9 8
Объект
RAGW 1
RAGW 2
RAGW 3
RAGW 4
Нагрузка, Эрл
4.4
5
2.2
3
Таблица 9 9
Объект 1 Нагрузка, Эрл
1 Число каналов
ТфОП 1 1 19.2
ТоОП 2
23.1
ТфОП 3 27.3
28
35
40
205
Часть II. Проектирование
После расчетов на основании данных табл. 9.2 и 9.3 нагрузка ИСС в
направлении 1пР 4 равна 16.5 Эрл.
Суммарное распределение нагрузок
На основании табл. 9.7 и 9.9 получим суммарные значения по
обслуживаемому трафику (табл. 0.10).
Таблица 9 10
Объект
ТфОГ 1
ТфОП 2
ТфОГЗ
RAGW 1
RAGW2
RAGW3
RAGVV -!
|пР4
На
-рузка,
4099
4698
52 0
864
980
434
5^9
16.5
Эрл
|
,
Число каналов
5845
7023
7514
-
-
-
-
-
Число потоков Е1
1 195
234
250
-
-
-
-
-
Считая, что нагрузки от абонентов, подключаемых к RAGW
распределяются по другим RAGW равномерно, пропорционально числу
подключаемых к данным RAGW абонентов, получим распределение
нагрузок между объектами, приведенное в табл. 9.11:
Га лица 9.7 7
Взаимодействующие объекты
ТоОП 1 .- ТфОП 1
тсот «-«ТфОп 2
Тоот <-+ТфОпз
тфОП2 . . ТфОП2
-фОП2..ТфОПЗ
ТфОПЗ • > ТфОПЗ
TQOm — ragwi
ТфОП1 ,-» RAGW2
ТфОП 1 <-> RAGW3
T рОП 1 »- RAGW4
ТфОП2.> RAGW1
ТФОП2 • . RAGW2
ТоОП2 — RAGW
ТоОП 2.-» RAGVV4
ТоОПЗ • ■ RAGWI i
Нагрузка, Эрл
4
1508
2009
6
251~
8
173
196
37
20
259
94
31
180
217
206
Глава 9. Пример проектирования сетевой конфигурации на основе NGN-решений
Таблица 9.17 (продолжение)
Взаимодействующие объекты [ Нагрузка, Эрл
ТфОПЗ. ► RAGW2 | 246
ТфОПЗ -» RAGW3
ТфОПЗ <- RAGW4
RAGW1 -. RAGW1
RAGW1 .-.■ RAGW2
RAGW1 . . W3
RAGW1 <-> RAGW4
RAGW2 <- RAGW2
RAGW2 . . RAGW3
RAGW2 «-> RAGW4
RAGW3 . . RAGW3
RAGW3 < ■ RAGW4
RAGW4 .- RAGW4
109
150
65
75
32
43
83
37
49
16
23
34
ТфОП 1 . > InP 4 ' 3
ТфОП2 «~ InP 4
ТфОПЗ .-> InP 4
RAGW1 — 1пР4
RAGW2 <-> 1пР4
4
5
1
1 5
RAGW3 <-> 1пР4 1
RAGW4 .-. lnP4 I 1
9.3.2. Расчет транспортного ресурса взаимодействия
коммутаторов пакетной сети
Расчет транспортного ресурса для передачи
пользовательского трафика
На основании формулы (3), с учетом того, что используется кодек
G.726 с требуемоп полосой 38 кбит с и при этом 5С( вызовов требуют
кодека G.711 с полосой 84.8 кбит/с, произведем расчет требуемого
транспортного ресурса для обслуживания пользовательского трафика при
подключении объектов пакетном сети (табл. 9.12).
Расчет транспортного ресурса
для передачи сигнального трафика
На основании формулы (9) с учетом значений среднем длины
сообщении протоколов 1LA. MGCP. M2UA. SIP и Н.323 (значения получе-
207
Часть II. Проектирование
Таблица 9.12
Объект
GW 1 (ТфОП 1)
GW 2 (ТфОП 2)
GW 3 (ТфОП 3)
RAGW !
RAGW2
RAGW 3
RAGW4
1пР4
Ресурс, Мбит/с
207
247
265
44
50
22
30
8,5
ны автором опытным путем на основании анализа реальных трейсов. в
связи с чем их принятие по умолчанию для расчетов в холе выполнения
реальных проектов не может быть рекомеитовано). рассчитаем ресурс
для передачи сигнального трафика от объектов (табл. 9.13):
Таблица 9.13
Объект
GW 1 (ТфОП 1)
GW 2 (ТфОП 2)
GW 3 (ТфОП 3)
RAGW 1
RAGW 2
RAGW 3
RAGW 4
1пР4
SG
SX
Ресурс, Мбит с
0.5
0,65
1.4
0,3
0.35
0,14
0.23
0,004
0,65
45
Расчет транспортного ресурса
подключения оборудования шлюзов
На основании данных табл. 9.12 и 9.13 получим значения для
общего транспортного ресурса подключения шлюзов и 1пР 4 к пакетной сети
(табл. 9.14).
Расчет транспортного ресурса для взаимодействия
коммутаторов пакетной сети
Транспортный ресурс коммутаторов пакетной сети зависит от
топологии сети, схемы организации связи и принимаемых решений по
обеспечению резервирования и надежности.
208
Глава 9. Пример проектирования сетевой конфигурации на основе NGN-решений
Таблица 9 14
Объект
GW 1 (ТфОП 1)
GW 2 (ТфОП 2)
GW 3 (ТфОП 3)
RAGW 1
RAGW 2
RAGW3
RAGW 4
lnP4
SG
SX
Ресурс, Мбит/с
208
248
267
45
51
23
31
8.5
0 65
4.5
В соответствии с рис. 9.2 для построения пакетной сети используется
полносвязная схема с тремя коммутаторами.
Булем считать, что л.тя выполнения требовании резервирования
транспортные потоки между оборудованием коммутаторов лолжны
обеспечивать требованрпя, приведенные в табл. 9.15.
Таблица 9 15
u Нормальное Функционирование
Участок сети н у н
функционирование при нарушении связи
SW1 — SW2
SW1 - SW3
SW2 — SW3
MG1 <-+ RAGW1 RAGW2
MG3 <- RAGWl, RAGW2
MG1 <- MG2
MG2 <-» MG3
MG1 <-* RAGW3, RAGW4
MG3 <-> RAGW3, RAGW4
SX <-> RAGW3, RAGW4
MG2 < > RAGW3, RAGW4
RAGW1 *-, RAGW3. RAGW4
RAGW2 <-> RAGW3. RAGW4
Нар шение SW1 — SW3:
MG1 <-+ RAGW3. RAGW4
MG3 <-* RAGW3. RAGW4
SX • > RAGVy3. RAGW 4
Нарушение SW2 — SW3:
MG2 <-» RAGW3. RAGW4
RAGW1 <-> RAGVV3. RAGW4
RAGW2 < > RAGW3. RAGW4
Нарушение SW1 — SW2:
MG3<- RAGW'. RAGW2
MG ч-» RAGW1. RAGW2
MG2<->MG3
MG1 *-> MG2
Н-рушение SW2 — SW3:
MG2 <-> RAGW3 RAGW4
RAGW1 ♦-> RAGW3, RAGW4
RAGW2 -» RAGW3, RAGW4
H рушение SW1 — SW2:
MG3 <- RAGW1. RAGW2
MGI <-> RAGW1 RAGW2
MG2 я MG3
M.G ч , MG2
Н ytueHHeSWI — SW3:
MG1 < > RAGW3. RAGW4
MG3 <-. RAGW3, RAGW4
SX - . RAGW3. RAGW 4
209
Часть II. Проектирование
В столбце «Нормальное функционирование» определяются два
объекта, поток информации между которыми перелается через участок
при отсутствии нарушении в схеме организации связи.
В столбце «Функционирование при нарушении связи» определяются
дна объекта, поток информации между которыми дополнительно
передается через участок при нарушении связи между другими объектами сети.
При определении транспортного ресурса будем исходить из
правила, что проектируемый транспортный ресурс между двумя объектами
должен быть равным сумме транспортного ресурса или превышать ее
при нормальном функционировании и максимальную сумму
транспортных ресурсов резервируемых направлений. Другими словами, если
направление SW1 — SW2 резервирует направления SW2 — SW3 и SW1 —
SVV3, м при этом транспортным ресурс резервирования SW2 — SW3
больше транспортного ресурса резервирования SW1 — SW3. то
транспортный ресурс SW1 —SW2 должен составлять сумму нормального
ресурса SW1 — SW2 и ресурса резервирования для SW2 — SW3.
Определим транспортные ресурсы, необходимые для обслуживания
взаимодействия между любыми двумя объектами сети, за исключением
объектов, взаимодействующих непосредственно через коммутаторы
(табл. 9.16).
Таблица 9.16
Направление
MG1 < » MG2
MG1 <->MG3
MG2 . , MG3
MG1 <-+ RAGW1
MG1 <-► RAGW2
MG1 «-> RAGW3
MG1 <-> RAGW4
MG2 <-> RAGW1
MG2 <-+ RAGW2
MG2 < > RAGW3
MG2 < > RAGW4
MG3<-> RAGW1
MG3 <-► RAGW2
MG3 .-* RAGW3
MG3 < > RAGW4
SX <- > RAGW3
SX <- > RAGW4
Ресурс взаимодействия, Мбит/с
75.5
101
127
9
10
4.5
6
13
15
6.5
9
11
13
5.5
7.5
0.14
0.23
210
Глава 9. Пример проектирования сетевой конфигурации на основе NGN-решений
С учетом табл. 9.15 транспортный ресурс между коммутаторами
пакетной сети приведен в табл. 9.17:
Таблица 9.17
Участок сети
SW1 — SW2
SW1 - SW3
SW2 — SW3
Ресурс взаимодействия, Мбит/с
271
260
261
9.3.3. Расчет производительности
гибкого коммутатора
Расчет производительности гибкого коммутатора для различных
сценариев применения может быть произведен по формулам (8). (21) и
(37). При расчетах примем значение А- = 1 для всех типов вызовов.
Требуемая производительность будет равна сумме полученных
значении (табл. 9.18).
Таблица 9.18
Оборудование
Абонентский концентратор
Транзитный коммутатор
Распределенный SSP
Всего:
Производительность, Тыс-выз/чвс
143
210
0.4
354
9.3.4. Расчет производительности
коммутаторов пакетной сети
В соответствии со схемой представленной на рис. 9.2. а также
правилами и параметрами резервирования, представленными в табл. 9.15 и
9.16, определим информационные потоки, которые должны
коммутироваться на каждом из коммутаторов (табл. 9.19).
Таблица 9.19
Коммутатор
SW1
Информационные потоки
Нормальное функционирование".
MG1 <-» MG1 MG1 ♦ ► MG2, MG1 <->MG3.
MG2<->MG3.
MG1 <-► SX, MG3<- SX. SX <-► (RAGW3, RAGW4).
RAGW1 <--> MG1, RAGW2 .-> MG1.
RAGW1 <->MG3. RAGW2< > MG3, MG1 <* (RAGW3.
RAGW4), MG3 w (RAGW3. RAGW4),
Нарушения связи:
MG2 «-> RAGW3. RAGW4
RAGW1 <-► RAGW3, RAGW4
RAGW2 < > RAGW3. RAGW4
211
Часть II. Проектирование
Таблица 9.19 (продолжение)
Коммутатор
SW2
SW3
Информационные потоки
Нормальное функционирование:
MG1 <-► MG2. MG2 < > MG3. MG2 <-► MG2.
MG2 <-» SX, SG »-> SX.
MG1 <-> (RAGW1. RAGW2),
MG3 ♦-> (RAGW1. RAGW2),
MG2 <- (RAGW3. RAGW4),
RAGW1 <-> RAGW2,
RAGW1 <->RAGW1,
RAGW2 <-> RAGW2,
RAGW1 <-> (RAGW3, RAGW4),
RAGW2 <-► (RAGW3. RAGW4)
Нарушения связи:
MG1 <-> (RAGW3, RAGW4),
MG3 <-> (RAGW3. RAGW4),
SX <-» (RAGW3. RAGW 4)
Нормальное функционирование:
MG3 <-> MG3,
MG1 . . (RAGW3. RAGW4).
MG2 <-> (RAGW3. RAGW4),
RAGW3 ♦-> RAGW3, RAGW3 <--> RAGW4
RAGW4 t . RAGW4,
RAGW1 «- (RAGW3. RAGW4),
RAGW2 < > (RAGW3, RAGW4)
SX < > RAGW3. RAGW 4
Нарушения связи:
MG3 <-> RAGW1, RAGW2; MG1 «-. RAGW1, RAGW2,
MG2 < > MG3; MG1 <-> MG2
В соответствии с формулой (26) и при средней длине пакета IP в
65 Кбайт опрелелим минимальную производительность коммутаторов,
требуемую для обслуживания вызовов (табл. 9.20).
Таблица 9.20
Коммутатор
SW1
SW2
SW3
Информационный поток, Мбит/с
401
303
287
Производительность, IP-пакетов с
770
530
550
9.3.5. Определение емкостных
параметров подключения
При определении емкостных ресурсов подключения будем исходить
из следующих правил:
♦ для подключения используется стандартный интерфейс с
превышением параметров информационного потока, т.е. если
информационный поток равен 45 Мбит/с, то используется стандартный
интерфейс 100 Мбнт/с. а не 5 интерфейсов по 10 Мбит/с:
212
Глава 9. Пример проектирования сетевой конфигурации на основе NGN-решений
♦ каждый объект с целью резервирования подключается с
резервным интерфейсом по схеме резервирования 1:1 (т. е. если
необходим для обслуживания потока 1 интерфейс, то в емкостные
параметры закладывается 2 интерфейс).
На основании формулы (4) определим емкостные параметры
оборудования (табл. 9.21).
Таблица 9 21
Объект
SX
SG
RAGW1
RAGW2
RAGW3
RAGW4
MG1
MG2
MG3
SW1
SW2
SW3
1пР4
Интерфейсы
2 ■ lOMbitEthernet
2 lOMbitEthernet
2 • 100MbitEthernet
2 ■ lOOMbitEtnernet
2 ■ lOOMbitEthernet
2 100MbitEthernet
2 IGbitEthernet
2 IGbitEthernet
2 IGbitEthernet
к SW2 и SW3 no: 2 ■ IGbitEthernet
к SW1 и SW3 no: 2 IGbitEthernet
к SW1 и SW2 no: 2 IGbitEthernet
2 • lOMbitEthernet
9.3.6. Результаты расчета
Результаты расчета позволяют определить схему связи, показанную
на рис. 9.3.
9.4. Проектирование сигнальной сети
Проектирование сигнальной сети предполагает:
♦ определение взаимодействующих сигнальных объектов и
режимов их функционирования;
♦ определение параметров интерфейсов сигнального обмена;
♦ нумерацию сигнальных объектов:
♦ разработку схемы сигнализации.
Определение протокольных объектов и режимов функционирования
В соответствии с рассматриваемой схемой организации связи
взаимодействующими сигнальными объектами являются нижеприведенные.
213
SCP
InP
ISUP
N„„,„=2500
/сд\ [pbx] (<an) ijgiijgi /сд\[рвх| (lan) i
Nt„v5=22 .Д- N,Jbln=2000 N..V5-H _ГЙ NpS'"=;
Nshm = 650 N„,„-1150
_,v5=22
N,s0n=100
N,„„„=200
r>Ui=2500 N„
Iff
's„m=500
=2500 N,,v5=8Nc,„b,=
оч. N,s0„=50
Ns„m = J
Глава 9. Пример проектирования сетевой конфигурации на основе NGN-решений
♦ В части сигнального взаимодействия ОКС7:
♦ пункты сигнализации (SP) в составе Тф()111. ТфО! 12, ТфОПЗ:
♦ пункт сигнализации, реализуемый на уровне гибкого
коммутатора.
♦ В части сигнального взаимодействия доступа ISDN:
♦ протокольные объекты ISDN-PRA в составе подключаемых
УПАТС:
♦ протокольные объекты ISDN-BRA в составе оборудования
базового доступа;
♦ протокольные объекты ISDN-PRA и ISDN-BRA в составе
оборудования гибкого коммутатора.
♦ В части сигнального взаимодействия интерфейсов V5:
♦ протокольные объекты стороны сети доступа (AN)
интерфейса V5 в составе оборудования сети доступа:
♦ протокольные объекты стороны местной АТС (LE)
интерфейса V5 в составе оборудования гибкого коммутатора.
♦ В части абонентской сигнализации:
♦ протокольные объекты SIP. H.323 и MEGACO в составе
терминальных устройств пакетной сети;
♦ протокольные объекты SIP. H.323 и MEGACO в составе
гибкого коммутатора;
♦ протокольные объекты MEGACO, реализуемые на уровне
RAGW для передачи информации сигнализации по
аналоговым АЛ;
♦ протокольные объекты MEGACO, реализуемые на уровне
гибкого коммутатора.
♦ В части сигнализации управления шлюзами:
♦ протокольные объекты MGCP в составе шлюзов;
♦ протокольные объекты MGCP в состаке гибкого коммутатора.
Следует отметить, что сигнальный шлюз не является сигнальным
объектом сети ОКС7. Оборудование RAGW, осуществляющее
подключение базового и первичного доступа ISDN, а также оборудования сети
доступа интерфейса V5, не является протокольным объектом ISDN и V5,
соответственно.
215
Сегь2 0КС7:
N1:11
Глава 9. Пример проектирования сетевой конфигурации на основе NGN-решении
Пункт сигнализации ОКС7 в составе гибкого коммутатора в
зависимости от решаемых задач может работать в различных режимах:
♦ если объекты ТфОП 1, 2, 3 и гибкий коммутатор принадлежат
одной сети ОКС7. то пункт сигнализации в составе гибкого
коммутатора может работать в режимах SP для вызовов,
поступающих в направлении от ТфОП 1. 2. 3 к абонентам гибкого
коммутатора и обратно и в режиме STP для транзитных вызовов;
♦ если объекты ТфОП 1. 2, 3 и гибкого коммутатора принадлежат к
различным сетям ОКС7. то сигнальный пункт в составе гибкого
коммутатора будет работать в режимах: SP — для вызовов, поступающих
в направлении от ТфОП топ же. что и SX, сети ОКС7 к абонентам
гибкого коммутатора и обратно: SRP —для вызовов, поступающих от
абонентов одной сети ОКС7 к абонентам другой сети, и STP — для
вызовов одной сети ОКС7, транзитом проходящих через SX.
Параметры интерфейсов сигнального обмена
11араметры интерфейсов сигнального обмена определяются:
♦ для взаимодействия межд\ объектами пакетной сети в
соответствии с методикой, определенной в разд. 8;
♦ между объектами сети с КК и пакетной сети в соответствии с
правилами организации соответствующих интерфейсов и
сигнальных сетей.
Нумерация сигнальных объектов
Нумерация сигнальных объектов ОКС7 осуществляется в
соответствии с «Руководящим техническим материалом по выделению кодов
пунктов сигнализации» [51].
Нумерация на уровне сигнальных отношений V5 осуществляется в
соответствии с правилами организации интерфейсов, определяемыми в
ETS 300-347-1.
Схема сигнальной сети
Предположим, что на схеме, приведенной на рис. 9.2, ТфОП I и
ТфОП 2 принадлежат одной сети ОКС7 в индикаторе N1:11, а ТфОП 3 —
лр\гон сети ОКС7 в том же индикаторе. На уровне гибкого
коммутатора реализуются: п\нкт сигнализации SP для сети ОКС7 включающей
ТфОП 1. 2 пункт сигнальной сети для сети ОКС7 включающей ТфОП 3.
и STP для сети, включающей ТфОП [. 2. Тогда схема сигнальной сети
ОКС7 будет иметь вид, как на рис. 9.4.
21^
Глава 10
Проектирование
сельских сетей связи
на основе мультисервисных
узлов доступа
Общие принципы модернизации сельских сетей на основе пакетных
технологии были рассмотрены в разл. 4.2.4.
Проектирование для решения на основе распределенных систем
может осуществляться на основе рассмотренных выше правил.
Принципы проектирования для решения на основе систем пакетной
коммутации [мультисервисных узлов (МСУ)] определяются в «ВНТП по
проектированию сельских сетей пакетной коммутации» [52].
В данном разделе приводятся основные положения, на основе
которых должно осуществляться проектирование при применении МСУ:
♦ структура сельских сетей на основе МСУ на первых этапах
внедрения является частью существующей сельской сети
электросвязи и фрагментом будущих сетей NGN. Принципы построения
СТС при расширении и реконструкции существующих сельских
сетей электросвязи на базе мультисервисных узлов (МСУ)
сохраняют иерархию СТС и классификацию станции;
♦ определяются следующие типы МСУ:
• МСУ-ЦС, выполняющий функции центральной сельской
станции, обеспечивает установление соединений с
абонентами МСУ-ЦС своего сельского района, зоны, абонентами
учрежденческих АТС данной местной сети и выход на
междугородную и международную сети и к спецслужбам. МСУ-ЦС
обеспечивает установление оконечных и транзитных
соединении между абонентами местной, зоновой, междугородном,
международной сети и предназначен для установки в
районном центре с выполнением одновременно функций тетефон-
218
Глава 10. Проектирование сельских сетей связи
ной станции райцентра и транзитного узла СТС. а также узла
спецслужб, узла телематических служб, узла ПД и т. л. В
МСУ-ЦС должны включаться аналоговые абонентские линии
и линии ЦСИС базового и первичного доступа, линии Ehernet
от ПК и ЛВС. соединительные линии от МСУ-УС или
узловых телефонных станций СКК (при двухступенчатой схеме
построения сети) и соединительные линии от МСУ-ОС пли
оконечных сельских станций с КК (при одноступенчатом
построении), соединительные линии от городских МСУ
райцентров, поселков городского типа, городов районного
подчинения или ОПС (ОПТС): при необходимости — МСУ-ЦС
пли ЦС других райцентров, спецслужбы. Через МСУ-ЦС
должна осуществляться связь с АМТС ЗТУ и спецслужбами
райцентра, а также, как правило, с провайдерами Интернет и
другими сетями ПД. МСУ-ЦС обеспечивает взаимодействие
со всеми существующими на сети типами телефонных
станций, а также с ведомственными и коммерческими сетями на
основе интерфейсов, принятых на телефонной сети обшего
пользования (см. табл. 9.22. 9.23):
♦ МСУ-УС. выполняющий функции сельской узловой станции,
обеспечивает установление соединении с абонентами своей
МСУ-УС своего сельского района, абонентами ОС, МСУ-ОС.
абонентами учрежденческих АТС данной местной сети с
абонентами МСУ-УС. ЦС и выход на междугородную и
международную сети и к спецслужбам через ЦС|ЦС или МСУ-ЦС)
и к провайдерам Интернет, сетям ПД через МСУ-ЦС. МСУ-
УС предназначен для установки в любых населенных
пунктах сельского района. МСУ-УС обеспечивает включение
аналоговых абонентских линий и линий ЦСИС базового и
первичного доступа, линии Ehernet от ПК и ЛВС, СЛ от
оконечных станции (ОС, МСУ-ОС), других УС (при
необходимости организации поперечной связи) и центральной
станции. Через МСУ-УС должна осуществляться транзитная связь
между включенными в нее ОС и МСУ-ОС, а также между
этими ОС. МСУ-ОС и ПС, МСУ-ЦС или другими УС, МСУ-
УС (при наличии поперечных направлений на уровне УС).
МСУ-УС должен обеспечивать взаимодействие со всеми
существующими на сети типами телефонных станций, а также
с ведомственными и коммерческими сетями на основе
интерфейсов, принятых на телефонной сети обшего пользования
(табл. HU);
219
II. Проектирование
♦ МСУ-ОС. выполняющий функции сельской оконечной
станции СТС (МСУ-ОС). обеспечивает установление соединений
с абонентами МСУ-ОС своего сельского района, :юны, а
также выход на междугородную и международную сети, к
спецслужбам через МСУ-ЦС (ЦС) или МСУ-УС (УС) и МСУ-ЦС
(UC). МСУ-ОС предназначен для установки в любых
населенных пунктах сельского района. МСУ-ОС обеспечивает
включение аналоговых абонентских линий и линий ЦСИС
базового лост\па. линий Ehemet для включения ПК и ЛВС.
соединительных линий от ЦС, УС или МСУ-ЦС, МСУ-УС. а
также при необходимости от других ОС и МСУ-ОС (для
организации поперечных направлений на уровне ОС). МСУ-ОС
обеспечивает взаимодействие со всеми существующими на
сети типами телефонных станин», а также с ведомственными
и коммерческими сетями на основе интерфейсов, принятых
на телефонной сети общего пользования (табл. 10.1 и 10.2):
внедрение пакетных систем на территории сельского района
должно начинаться со строительства или замены существующей ЦС
на МСУ-ЦС и может осуществляться по следующим сценариям:
♦ при одноступенчатой схеме построения СТС бывшая ЦС
переводится в ранг УС. Все существующие аналоговые
станции, а также цифровые, связанные с бывшей ЦС по
аналоговым и нестандартным цифровым трактам, остаются
включенными в нее. Связь между МСУ-ЦС и бывшей
аналоговой ЦС осуществляется по вновь создаваемым цифровым
каналам. Все станции, соединенные с бывшей ЦС по
стандартным трактам ИКМ, переключаются на новую МСУ-ЦС
пли также остаются включенными в существующую ЦС;
♦ при двухступенчатой схеме построения СТС аналоговая ЦС
демонтируется. Существующие УС и ОС должны быть
переключены на новую МСУ-ЦС. При этом возможны
следующие варианты включения:
• сохранение существующей аппаратуры систем передачи
от УС или ОС и сигнализации, если новая МСУ-ЦС
реализует такие включения; если нет, то необходима
установка соответствующих конверторов:
• замена аналоговых систем передачи и систем передачи с
нестандартными цифровыми трактами на цифровую
стандарта} ю аппаратуру систем передачи со стандартными
трактами и сохранение существующей сигнализации, если
Глава 10. Проектирование сельских сетей связи
на новой МСУ-ЦС она реализована, или установка
соответствующих конверторов;
♦ варианты включения выбираются в каждом конкретном случае,
исходя из технико-экономических обосновании с учетом способа
реализации конкретной сигнализации в данном направлении:
♦ новые МСУ-УС или МСУ-ОС подключаются к МСУ-ЦС по
интерфейсу Ehternet с сигнализацией SIP. Возможны следующие
варианты их включения в новую МСУ-ЦС:
♦ сохранение существующей аналоговой аппаратуры систем
передачи и установка модемов на каналах ТЧ:
♦ сохранение существующей цифровой аппаратуры систем
передачи:
♦ замена аналоговой аппаратуры систем передачи и установка
на существующем кабеле аппаратуры систем передачи типа
HDSL, и далее с последующей конвертацией всех
организуемых интерфейсов через соответствующее оборудование в
Ehternet (сетевые адаптеры);
♦ организация по волоконно-оптическому кабелю тракта
Ehternet:
♦ допускается создание одной МСУ-ЦС на несколько сельских
районов. Допускается (как временный вариант) совместная работа двух
ЦС—аналоговой или цифровой ЦС и пакетной МСУ-ЦС;
♦ междугородная связь на участке МСУ-ЦС — АМТС (ЗТУ)
должна осуществляться через цифровую АМТС (ЗТУ). В качестве
сигнализации на этом участке должна использоваться сигнализация
ОКС7. Может сохраняться полуавтоматическая связь;
♦ допускается использование только цифровых междугородных
коммутаторов, включаемых в МСУ-ЦС по цифровым трактам;
♦ количество переходов с коммутации каналов на коммутацию
пакетов и наоборот влияет на качество предоставления услуг. (В ходе
опытной эксплуатации должны быть определены конкретное
количество переходов и методика расчета качества при конкретных
условиях);
♦ тип интерфейсов, тип сигнализации (линейной сигнализации и
сигналов управления) и протоколов на CMC ОП зависит от
технической реализации конкретного типа станции (в т.ч. МСУ), типа
согласующего оборудования и соединительной линии. При этом
могут использоваться приведенные в табл. Ю.1 и 10.2 типы
линейных сигналов и сигналов управления и протоколов;
221
Часть II. Проектирование
Таблица 11.1
№
п/п
1
2
3
Типы абонентских I
и соединительных j Интерфейсы
линий I
Абонентские
ЛИНИИ
Соединительнь е
линии с АТС
существующих
систем СТС
Соединительнье
линии сетей
передачи
МСУ-ЦС
Аналоговые абонентские I
линии «Z [
Цифровые абонентские I +
линии V1. V3, ЦСИС '
Абонентского доступа V5 | +■*
Цифровье абонентские линии
на основе технологии xDSL
Ethernet пользователей ПК,
ЛВС,IP-телефонов,
софт-терминалов и
персональных компьютеров,
поддерживающих протокол
SIP, протокол Н.323
«А» с л с цифровым
канальным оборудованием
ЦСП 2048 кбит/сек
«А» сл с цифровым
канальньм оборудованием
ЦСП 102-1 кбит/сек
«С1 Ь> сл с канальным
оборудованием АСП
STM-n на основе SDH
STM-n на основе SDH
Ethernet
Frame Relay
FDDI
CDDI
+■"
+
+
+■"
-'
+■*
+*
+
+ *
+ •
+■*
МСУ-УС
+
+
+*
*■
+■
+
■f-*
+*
+
+ *
+ *
+ "
МСУ-ОС
-
+
+•
+
-
+*
+■*
+
+■*
+*
+ *
Примечание:
" — наличие данного интерфейса в оборудовании зависит от конкретного типа
поставляемого оборудования, т к. в соответствии с ТТ не является обязательным
♦ для приема государственными организациями информации от
населения в экстренных случаях, а также для предоставления
населению определенных услуг (справок, информации, заказов), как
правило, на СТС организованы экстренные, справомно-пнформа-
циокные. заказные и телематические службы, службы доступа к
федеральным сетям персонального ралиовызова общего
пользования. Доступ к централизованным службам для абонентов СТС
обеспечивается через ЦС, выполняющую функцию УСС:
222
Глава 10. Проектирование сельских сетей связи
Таблица 10.2
Типы линейных сигналов и сигналов управления и протоколов по СЛ
Между
МСУ-ЦС. < > МСУ-ЦС
МСУ-УС, МСУ-УС
УСУ-ОС МСУ-ОС
МСУ-ЦС < > АМТС
мсу-ус. зту цс
МСУ-ОС УС, ОС
Типы линейных сигналов и сигналов управления
и протоколов по ел
♦ SIP(T)
- RTP RTCP
Линейная сигнализация.
• ОКС7:
• EDSS1;
• 2ВСК для каналов одностороннего использования
с разделением местных и междугородных пучков
(РД 45.223-2001 табл.5.3.5.4):
• 2ВСК для каналов двустороннего использования
по универсальным ел (РД 45.223-2001. табл. 5 5 ;
• 1ВСК индуктивный код (по ТУ на АТС);
• на частоте 2600 f по зел и елм (РД 45.223-2001 табл 5.7, 5.8)
Сигналы управления:
• ОКС7-
• EDSS1:
• МЧ по разговорному тракту
• кодом -2 из 6» по методам*
• импульсный челнок»:
• «безинтервальныи пакет ,
• импульсный пакет с одним запросом по ЗСЛ"
• декадный код по сигнальным каналам
в пакетной сети, обеспечивающей передачу и коммутацию
сигналов в пакетной форме, организация тактовой сетевой
синхронизации не требуется. Необходимость организации тактовой
сетевой синхронизации возникает на участке МСУ—цифровая АТС.
МСУ—ЦСП:
подключение УПАТС, сетей СПС, транкпнговых систем и сетей
ПРВ-ОП к CMC ()П осуществляется по телефонному алгоритму.
223
Заключение
Резюмируя вышеизложенное, хотелось бы, в первую очередь,
отметить несколько стратегических положении.
Во-первых, ceTeii связи следующего поколения как таковых
отдельно не существует. Сети связи следующего поколения — это
совокупность технологий, системных решении, программного обеспечения и т. д.
для развития пли модернизации существующих сетей, в первую
очередь— сетей связи общего пользования. В этом постулате,
являющемся основой идеологии ceTeii связи следующего поколения, наиболее ярко
проявляется теоретическая база построения сетей связи в конце XX —
начале XXI века, а именно — теория конвергенции. С>ть последней
состоит в совместном использовании ресурсов новых сетей, технологии,
знаний и т. д. с целью обслуживания нового многомерного трафика в
новом информационном обществе.
Второе стратегическое положение связано с тем. что на
сегодняшний день уровень развития технологий NGN стал настолько
прагматичным, что проектирование ceTeii связи следующего поколения является
реальной задачей, подкрепленной уже существующими проектами.
Очевидно, что проектировать сегодня как вчера уже нельзя. Вместе с тем
встает вопрос, а готовы ли наши проектные организации к решению
задач NGN?
Я искренне надеюсь, что представленная на Ваше рассмотрение,
уважаемый читатель, книга удовлетворительно ответила на этот
ключевой для нас вопрос.
Действительно, прежде чем проектировать — надо знать что.
Этому и посвящена вторая часть книги, в которой сделана попытка
комплексного рассмотрения системно-сетевых вопросов построения сетен
NGN, включая коммутацию, транспорт и услуги.
Как уже отмечалось, технологии NGN представляют собой
направление дальнейшего развития сетей связи общего пользования.
224
Заключение
Поэтому, естественно, что для их проектирования необходимо
использовать весь опыт работ, накопленный к настоящему времени.
Вместе с тем, простои перенос этого опыта в область технологии NGN был
бы, по крайней мере, неверен. Исходя из сказанного, в главе 10
сделана попытка предложить методику для проектирования таких сетей,
частично уже опробованную (и опробованную успешно), в работах
^Связь-Электро проект». Надеюсь, что. подкрепленная расчетами, эта
методика булег полезна н для других проектных организаций.
В заключении хотелось бы отметить, чго, безусловно, книга не
может ответить на все вопросы в области сетей связи следующего
поколения, но для проектного дела какие-либо другие книги в настоящее
время отсутствуют. Это дает возможность надеяться на появление новых
изданий в области проектирования NGN в ближайшее время.
225
Определения
Виртуальная частная сеть — создание защищенного канала связи через сеть
обшего доступа (например, Интернет) между компьютером удаленного
пользователя и частной сетью его организации или между локальными сетями организаций.
Джиттер — дрожание (быстрые колебания) фазы синхросигналов в
цифровых системах, приводящее к неравномерности во времени моментов
срабатывания тактируемых этими сигналами цифровых устройств.
Интерфейс— правила взаимодействия объектов соседних уровнен,
находящихся в одном у зле.
Инфокоммуникационный сервис — совокупность программных средств на
основе клиент-серверной платформы, отвечающих требованиям доступности,
полноты предоставляемой информации, скорости ее получения, возможности
динамического наращивания и изменения хранимых данных и т. д.
Качество обслуживания (QoS) — определяет необходимую сетевую полосу
пропускания для трафика каждого конкретного приложения и способ
управления выделенной полосой пропускания.
Коммутация пакетов — совокупность операции на станции или узле сети,
состоящих в приеме отрезков сообщений (пакетов) и передаче их в соответствии
с содержащимся в них адресным признаком.
Коммутируемая сеть электросвязи — сеть электросвязи, в которой путь
передачи сообщении между пользователями устанавливается только на время
передачи этих сообщении под воздействием адресной информации,
определяемой пользователем, инициирующим соединение.
Конвергенция сетей связи — это процесс взаимопроникновения,
объединения, стирания различии между традиционными технологиями связи на основе
цифровой платформы.
Маршрут (путь) — определенная последовательность каналов, станций и
узлов сети, которая нсполыуется для установления соединений между двумя
заданными коммутационными станциями.
Маршрутизация — процесс определения маршрута коммутационной
станцией в соответствии с системой правил для передачи сообщения или для
установления соединения. Статическая маршрутизация состоит в однозначном
задании маршрута, соответствующего каждому адресу назначения.
Динамическая маршруты нщпя позволяет назначать маршрут, соответствующий адресу
назначения, в зависимости от текущего состояния сети.
Мулыписервисная сеть — сеть связи, построенная в соответствии с
концепцией сети связи следующего поколения и обеспечивающая предоставление
неограниченного набора услуг.
Обходной путь — маршрут (путь) между двумя коммутационными
станциями, содержащий транзитные станции.
Опорная станция — коммутационная станция телефонных сетей
различного иерархического уровня, осуществляющая ввод и вывод трафика сети
данного иерархического уровня (местный, междугородный, международный).
226
I
Оконечная станция — станция, расположенная в любых населенных
пунктах сельского района. Соединительные линии ОС включаются в ЦС или УС, а
также в другие ОС при использовании поперечных связен.
Опорно-транзитная станция — коммутационная станция, выполняющая
функции как опорной, так и транзитной станции сетей данного
иерархического уровня.
Оператор связи — физическое пли юридическое лицо, имеющее право на
предоставление услуг электросвязи. Документом, даюшим такое право,
является выданная установленным порядком лицензия.
Протокол — формализованные правила, определяющие
последовательность и формат сообщений обмена между сетевыми компонентами одного
уровня, принадлежащими разным узлам.
Сеть связи следующего поколения (i\G\) — концепция построения сетей
связи, обеспечивающих предоставление неограниченного набора услуг с
гибкими возможностями но их управлению, персоналпзации и соианию новых услуг
за счет унификации сетевых решении, предполагающая реализацию
универсальной транспортной сети с распределенной коммутацией, вынесение функций
предоставления услуг в оконечные сетевые \злы и интеграцию с
традиционными сетями связи.
Сеть электросвязи — совокупность технических средств, обеспечивающая
передачу одного или нескольких видов сообщений: телефонных, телеграфных,
факсимильных, данных и других видов документальных сообщении, включая
обмен информацией между ЭВМ. телевизионное, звуковое и иные виды радио-
п проводного вешания.
Сеть электросвязи общего пользования — составная часть
взаимоувязанной сети электросвязи Российской Федерации, открытая для пользования всем
физическим и юридическим лицам, в услчгах которой этим липам не может
быть отка шно.
Сеть электросвязи с коммутацией каналов — сеть электросвязи,
базирующаяся на технологии коммутацией каналов.
Сеть электросвязи с коммутацией пакетов — ceib электросвязи,
базирующаяся на технологии с коммутацией пакетов.
Сигнальная есть ОКС7 — сеть, предназначенная лля передачи данных.
необходимых для осуществления вызовов между цифровыми коммутаторами в
соответствии с сетевым протоколом ОКС7.
Система телефонной связи общего пользования — комплекс
коммутируемых сетей электросвязи общего пользования подсистем, обеспечивающий их
функционирование на базе единых принципов построения, управления,
синхронизации, сигнализации, нумерации и др., предназначенный для оказания
услуг преимущественно телефонной связи (фиксированной и подвижной).
Телефонная нагрузка — суммарное время занятия линии, канатов
телефонной сети или групп коммутационных приборов связи за интервал времени.
Транзитная станция (узел) — коммутационная станция телефонных сетей
данного иерархического уровня, осуществляющая установление соединении
между станциями и узлами этих сетей.
227
I
I
Транспортная сеть связи — существующая сеть свя:ш. такая как ТфОП.
СДОП. есть кабельного телевидения и т.п.. изначально предназначенная для
предоставления услуг связи одного вида.
Трафик электросвязи — поток сообщений и попыток вызовов.
Трафик реального времени —трафик, чувствительный к потерям данных
(голосовой, видео и пр.).
У?ел служб (Service Sode — S.\') — спецмалп зпронанный узел сети связи,
осуществляющим предоставление инфокоммуникашюнпы.х услуг и нринапе-
жашин поставщику услуг.
Узел специальных служб — узел местном телефонной сети,
обеспечивающий автоматическое установление соединений от оконечных станций и vnoij к
информационно-справочным и экстренным службам.
Узловая станция — станция, расположенная в любых населенных пунктах
сельского района. УС предусматривает абонентскую емкость и представляет
собоп оконечно-тран зптную станцию, в которую включаются С"1 от ЦС. ОС и
других УС. Через УС осуществляется транзитная связь между включенными в
нее ОС. а также между л ими ОС и ЦС или лрушми УС (при использовании
поперечных связей).
Учреждепческо-производственпая авто.матическая телефонная
станция — коммутационная станция, обеспечивающая пользователям организаций
внутреннюю связь по сокращенной нумерации, предоставляющая им ряд
дополнительных видов обслуживания, а заранее выбранной группе абонентов —
выход на телефонную сеть общего пользования.
Узел управления услугами (Sendee Control Point — SCP) —
специализированный узел сети связи, осуществляющий управление предоставлением услуг в
соответствии с концепцией интеллектуальной сети связи и принадлежащий
оператору сети связи.
Физическая среда передачи —кабели с металлическими жилами,
оптические волокна или эфир, образующие направляющую среду для передачи
сигналов электросвязи.
Центральная станция — станция, расположенная в районном центре,
выполняющая одновременно функции телефонной станции райцентра и сель-
ско-нрпгородного узла сельской телефонной сети.
Цифровая сеть с интеграцией служб (ЦСИС) — сеть, обеспечивающая
сквозное цифровое соединение для поддержки широкого диапазона услуг.
включая речевые и неречевые, доступ пользователя к которым
осуществляется посредством ограниченного набора стандартных многоцелевых интерфейсов
«пользователь-сеть».
228
Сокращения
,™.k,, „ ,-. j0 технология для обеспечения скорости 100 Мбит/с
|ПП1(Г ....„ .., , 1 СО Mbits Voice Grace ,-.i_ . -г , n- -
100VG-ANYLAN . , ... в сетях Ethernet и Token Rinq на основе витой парь
I Any LAN ^
| ' | или оптоволокна
AAL ATM Adaptation Layer ! уровень адаптации ATM
AAL1 ! ATM Adaptation Layer 1
AAL2 ATM Adaptation Layer 2
AAL3 4 I ATM Adaptation Layer 3 4
AAL5 ; ATM Adaptation Layer 5
ABR
уровень адаптации ATM 1
VDOBenb адаптации ATM 2
уровень адаптации ATM 3 4
vposeHb адаптации ATM 5
Available Bit Rate ; доступная битовая скорость
,„T .,. I ATM Block Transfer with
| Immediate Transmission
немедленный перенос блока ATM
ABT DT i *™ B'ocTk Transfe' W,th ! перенос блока ATM с задержкой
I Delayed Transmission '
AGW '■ Access Gateway шлюз доступа
AN i Application Ncde прикладной узел
ARP
Address Resolution Л Л„ м
протокол распознавания адреса
AS ' Application Server | сервер приложении
AcN | Abstract Syntax Notation
! One
ASP
ATM
ATMARP
BGMP
BGP
BICC
B-ICI
B-ISUP
CAC
CBR
CDDI
CDV
CDVT
CELP
CER
CES
Application Server
Process
Asynchronous Transfer
Mode
ATM Address Resolution
Protocol
описание абстрактного синтаксиса
процесс обработки прикладного сервера
асинхронный режим передачи
протокол распознавания адресов ATM
Border Gateway Multicast | протокол широковещательной пограничной
Protocol | маршрутизации
Border Gateway Protocol j протокол пограничной маршрутизации
Bearer Independent Call
Contro
B-ISDN Inter Carrier
Interlace
Broadband Integrated
Service User Part
Connection Admission
Control
Constant Bit Rate
Cable Distributed Data
Interlace
Cell Delay Variation
Cell Delay Variation
Tolerance
Code Excited Linear
Prediction
Cell Етог Ratio
Circuit Emulation Service
протокол управления вызовом, независимый
от услу доставки информации
межсператорский интерфейс B-ISDN
подсистема пользователя широкополосной сети
с интеграцией служб
управление установлением соединения
постоянная битовая скорость
кабельный распределенный интерфейс данных
вариации задержки ячеек
допустимое отклонение времени задержки ячеек
линейное предсказание с кодовым возбуждением
отношение числа ячеек с ошибками к обшему
числу переданных я^еек
услуга эмуляции каналов
229
CIC 1 Circuit Identification Code | номер разговорного канала
CLR
CMR
CoS
CS-ACELP
Cell Loss Ratio I коэффициент потерь ячеек
Се» Mrsinsertion Rate
Class of Service
Conjugate -Structure
Algebraic CELP
CSN 1 Circuit Switched Network
доля ячеек, принимаемых не по адресу назначения
класс обслуживания
объединенный алгоритм алгебраического линейного
предсказания с кодовым возбуждением
сеть с коммутацией каиалсв
CTD i Cell Transfer Defay i время задержки переноса ячеек
DBR 1 Deterministic Bit Rate j детерминированная скорость передачи
DiffServ , Differentiated Services
DPC | Destination Point Code
DSA
DSCP
DSLAM
DSS2
DTMF
DUA
EDSS1
EFR
EGP
ETSI
FDD!
FR
FRAD
FTP
GCRA
дифференцированное обслуживание
код пункта назначения
Directory System Agent I системный агент директории
Differentiated Service
Code Point
Digital Subscriber Line
Access Multiplexer
Digital Subscriber
Signalling System №2
код дифференцированной услуги
мультиплексор доступа цифровой абонентской линии
система сигнализации по цифровой абонентской
линии №2
Dual Tone Multtfrequency I двухтональная многочастотная сигнализация
Directory User Agent
European Digital
Subscriber Signalling № t
Enchanced Full Rate
Exterior Gateway Protocol
European Telecommunica
tion Standard Institute
Fiber Distributed Data
Interface
Frame Relay
Frame Relay Access
Device
File Transfer Protocol
Generic Cell Rate
Algorithm
GIB I Gateway Information Base
GSM
GSN
GW
HTTP
IAD
ICMP
IDRP
Global System for Mobile
Gateway Service Node
Gateway
HyperText Transfer
Protocol
Integrated Access Device
Internet Control Message
Protocol
Inter-Domain Routing
Protocol
P-PP Internet Engineering
Task Force
агент пользователя директории
Европейская система сигнализации по иифровой
абонентской линии №1
улучшенная схема кодирования речи
протокол внешних шлюзов
Европейский инсгигут стандартов в облас вязи
оптоволо онныи распределенный интерфейс данных
ретрансляция кадров
устройство доступа к сетям Frame Relay
протокол передачи файлов
обобщенный алгоритм контроля скорости ячеек
информационная база шлюзов
глобальная сотовая система цифровой радиосвязи
шлюзовой обслуживающий узел
шлюз
протокол передачи гипертекстовых сообщений
интегрированное устройство доступа
протокол управляющих сообщений в Интернет
протокол междоменной маршрутизации
промежуточных систем
группа инженерных проблем Интернет
230
IGRP
IMA
INAP
InATMARP
Interior Gateway Routing
Protocol
Inverse Multiplexing
over ATM
протокол маршрутизации внутреннего шлюза
инверсное ATM-мультиплексирование
Intelligent Network
* ,., t . прикладной протокол Интеплектуальнои сети
Application Protocol ^ *
Inverse ATM Address
Resolution Protocol
IntServ | Integrated Services
IP ; Internet Protocol
IPDC
IPSP
IPX
ISDN
инверсный протокол распознавания адресов ATM
интегрированное обслуживание
протокол Интернет
IP Device Control ; протокол управления устройствами сети IP
IP Signalling Point , пункт сигнализации IP
internetwork Packet
Exchange
Integrateo Service D gital
Network
ISN Inte'face Service Node
ISUP
ITU-T
IUA
LAN
LANE
LAP
LAP-D
ISDN User Part
Into national Telecommu-
nica'ion Union
Telecommunication Standardisation
Sector
ISDN 0.921 User
Adaptation
Loca Area Network
межсетевой протокол обмена пакетами
цифровая сеть с интеграцией служб
узел служивания интерфейса
подсистема пользовате я цифровой се и
с инте рацией служб
Секго Международного Союза Электросвязи
разрабатывающий рекомендации в области
телекоммуникации
протокол адаптации сигнализации
пользсзателя ISDN
локальная сеть
LAN Emu ation ; эмуляция локальной сети
Link Access Protoco
Link Access Protoco -D
LAP-V5 ! Link Access Protoco -V5
LDAP
LD-CELP
LDP
Lighiweight Directory-
Access Protocol
Low Dela CELP
Label Distribution Protocol
LER : Lacel Edge Router
LIB
LIS
LLC
Label Information Base
Logical IP Subnet
Logical Link Contro
LS ' Location Server
LSA
LSR
M2PA
M2UA
M3UA
LinK-State Advertisement
Label Sw tching Router
MTP2 Peer-to-Peer
Adaptation Layer
MTP2 User Adaptation
Layer
MTP3 User Adaptation
Layer
протокол доступа к каналу связи
протокол доступа к каналу D
протокол доступа к каналу V5
протокол упрощенного доступа к директориям
линеи^ое предсказание с кодовым возбуждением
с малс 1 задержкой
протокол распространения меток
погрэ ичныи маршрутизатор сети MPLS
информационная база меток
логическая подсеть IP
управ ение логическим звеном
(метод инкапсуляции
серве местонахождения
информация о состоянии канала
маршрутизатор коммутации по меткам
уровень адаптации сигнализации МТР2 между
одноранговыми системами
уровень адаптации сигнализации пользователя МТР2
уровень адаптации сиг ализации пользователя МТРЗ
231
Часть II. Проектирование
MAC ( Media Access Control i управление доступом к среде
MAN Metropolitan Area Network 1 сеть масштаба города
MAP | Mocile Application Part подсистема пользователя мобильной связи
MBS 1 Maximum Burst Si^e ' максимальная длина пакета ячеек
r.D j Malicious Call
Identification
идентифиоция злонамеренного вызова
MCR Minimum Cell Rale , минимальная скорость передачи ячеек
.,. ,_,,-, MEdia GAteway Control I
Mbi;ACO nrntrrnl l протокол .правления транспортными шлюзами
MG ! Media Gateway ] транспортный шлюз
MGC | Media Gateway Controller i контроллер транспортного шлюза
MGCP
MIPS
Media Gateway Control
Protocol
Millions of Instructions
Per Second
протокол , правления транспортными шлюзами
миллионов инструкций в секунду
(скорость бработки данных)
MOS I Mean Opinion Score усредненное совокупное мнение
„,_,,. Multi-Protocol Labe
MPLS „ . .
Switching
многопрог кспьная коммутация по меткам
MP ^ ti П Multi-Pulse Maxirrum i многоимп>льсной квантование по максимальному
Likelihood Quantization | подобию
МРОА
MTP
МТР?
МТРЗ
MxLA
NGN
NMS
NNI
NNTP
nrtVBR
OAM&P
OPC
DSI
Multi-Protocol swtchmq | ,,_.,
„ ._». * I многопротокольная коммутация поверх А М
Message Transfer Par* | подсистема передачи сообшений ОКС7
Message Transfer i . ,T_ n.,*-,
n n i о ' прогокоп опального уровня подсистемы МТР ОКС7
Part level 2 j
Message Transfer 1 »,-r,-,, „,-._,
p '" . „ | протокол сетевого уровня подсистемы МТР ОКС7
МТРх User Adaptat'on 1 уровень адаптации протоколов МТР
Layer I (МТР2ил МТРЗ)
Next Generation \eiwork « сеть следующего поколения
Network Management
„ , * 1 система v оавяения сетью
System j
Network-to-Netvvcrk
Interface
Network News Transfer
Protocol
non-reaf time Var able
Bit Rate
Operation. Admin stration.
Maintenance and
Provisioning
Originating Point Code
Open System
Interconnection
OSP | Open Settlement Protocol
ингерфеи сеть-сеть»
протокол "ередачи сетевых новостей
переменная скорость передачи без режима
реального зоемени
эксплуатация, администрирование, техническое
обслуживз-1ие и предоставление информации
для обслуживания вызова
код исходящего пункта сигнализации
модель взаимодействия открытых систем
открытый протокол взаиморасчетов
OSFc I Open Shortest Path First I протокол выбора кратчайшего пути
PCR I Peak Ceil Rate j пиковая скорость передачи ячеек
PDh i H,erTchhyr0n°US ° S'ta' I плезиохронная цифровая иерархия
232
Глава 13. Определения, сокращения, литера
PUB Per-Hop Behavior , поведение пакета на переходе
„.,.,, Private Network-to- i _ ..,..,
PNNI Network Interface -штесфеис между частными се-ями AT M
POTS
PPP
Plane Old Telephone i . ,
о j стандартная телефонная служба
n „. ..„ ew * n *,, i i :iBy--~ чечный поогокол взаимодействия
Pcmt-to-Point Protocol *
мс*ду узлами
«ос. Private SignaMinq ' .. ,
РЬЫ „ „, * i астиая истема сигнализации №t
Svstem №1 |
PVC ' Permanent Virtual Circuit l пгтт янный вистуальный канал
OoS ' Oualitv of Service
'зче^тво бслуживэния
--.cir- Signalling at the 0 I сиг ализация в эталонной точке О
Reference Point | пналог DSS1 для равноправных объектов)
R._w Rps'dential Access
Galeway
ре" рентный шлюз доступа
n„„,ftn Radio Access Network
HANAP ; под истема пользователя радиодоступа
-replication Kart
RAS Remote Access Server сервер удаленного доступа
R,p Pouting Information
P'OtOCOl
пр о информаи in маршрутизации
RPC | Remote Procedure Calling | удалемньи вызов процедуры
RSVP
RTCP
Resource Reservation
Protocol
Peal-time Control Protocol
RTp Real-time Transport
Protocol
rtVBR eal t'me Variable Bit Rate
i
едй Segmentation and
1 reassembly
SBR Statistic Bit Rate
eppp Signa mg Connection
b ■ Control Part
протокол резервирования ресурсов
пр т копа управлечия передачей в режиме
реального времени
протокол гередачи реального времени
песеменная скорость передачи в режиме
р ьного време и
седура сегментации и повторной сборки
ста 1стичес ач с орость передачи
год исгема управления соединениями сигнализа!
SCR j Sustainable Cell Rate | поддерживаемая скорость передачи ячеек
SCTp i Stream Control
Transmission Protocol
or,., 1 Synchronous Digital
| Hierarchy
SDp ' Session Description
Protocol
СгГпС Severely-Errored Cell
bbCBR Block Ratio
SG ' Signalling Gateway
SIGTRAN
SIGnalling TRANsmission
SIP Session Initiation Protocol
5IP_T Sesson Initiating
Protocol for Telephones
про окоп передачи информации управления поте
синхронная цифровая иерархия
протокол описания сеанса связи
коэффициент ошибочных блоков
сигнальный шлюз
технология передачи информации сигнализации
ТфОП через пакетную сеть
протокол инициирования сеанса связи
протокол согласования традиционной
те ефеннои сигнализации
с сигнализацией S/P
Часть II. Проектирование
SLIP
SLP
SLS
SMTP
SN
SNAP
SNMP
spvc
SSP
STM
STP
svc
sx
TBGP
TCAP
tcp
TDM
ТЕ
TGW
TLV
TM
ToS
TRIP
TSN
7TL
UBR
UDP
UNI
UPC
V5UA
VAD
VBR
VC
VCI
VOATM
Serial Line Internet Protocol
Service Location Protocol
Service Level
Specifications
Simple Mail Transfer
Protocol
Service Node
Sub-Network Access
Protocol
Simple Network
Management Protoco
Smart Permanent Virtual
Circuit
Service Switching Point
Synchronous transport
module
Signalling Transfer Point
Switched Virtual Circ t
Softswitch
IP Telephony Border
Gateway Protocol
Transaction Capability
Application Part
Transmission Contro
Protocol
Time Division Multip exing
Terminal Equipment
Trunk ng gateway
Tag-Length-Value
Traffic Management
Type of Service
Telephony Routing over IP
Transit Service Node
Time To Life
Unspecified Bit Rate
User Dalagram Protoco
User-to-Nehvork Interface
Usage Parameter Control
V5.2 User Adaptation
Layer
Voice Activity Detector
Variab e Bit Rate
Virtual Circuit
Virtual Circuit Identifier
Voice over ATM
передала протокола IP по последовательной линии
протокол определения местонахождения услуги
спецификация уровнп обслуживания
простой протокол почтовой связи
обслуживающий узел (узел служб)
прогоко доступа подсети
простои прото ол управления сетью
интеллектуальный постоянный виртуальный канал
узел коммутации услуг
синхронный транспортньи модуль
пункт транзита сигнализации
коммутио емьй виртуальный канал
гибкий ммут тор
протокол раничного шпюза сети IP-телефонии
прикладная подсистема возможностей транзакций
протокол управления передачей
мульти "ексирование с зоеменным разделением
каналов
термина- ьное оборудование
транкин- яыи .илюз
метка-дгина- ачение формат данных)
управле ie гоафиком
тип обс'уживания
маршрутизация телефонных вызовов через сеть IP
трэнзигньй обслуживающий узел
время жизни пакета
неспециоицированная скорость передачи
прогоко" передачи попьзовательских дейтаграмм
интерфейс «п льзователь-сеть1
управле^ re используемь ми параметрами трафика
иОоЭ
протоке* адаптации сигнализации пользователя
сети доступа V5 2
детектор активности речевого сигнала
переменная битовая скорость
виргуалыыи канал
идентификатор виртуального канала
гехноло пя передачи гог са по сетям ATM
234
Глава 13. Определения, сокращения, литература
VoIP ( Voice ver IP | технология передачи голоса по сетям IP
VPI | Virtua Path Identifier идентификатор виртуального пути
VPN
WAN
WFO
WRED
xDSL
Virtua Pr vate Network ,' виртуальная частная сеть
Wide Area Network
WeiQnted Fair Queuing
We q ted Ranoom
Ear у Detection
Dig la Subscriber Line
Exte sble Markup
La g age
глобальная сеть
взвешенный алгоритм равномерного обслуживания
очередей
взвешенный алгоритм произвольного раннего
обнаружения
цифровая абонентская линия х — разновидность
технологии
расширяемый язык разметки
(технология изготовления УУеэ-страниц)
2ВСК
АДИКМ
АСР
АТС
АЦП
дво
И КМ
исс
лвс
мкктт
мсэ-т
ОКС 7
one
опте
ОС
по
РАТС
сд
епд
СПС
СТС
ТОиЭ
тс
ТУ
ТфОП
УПАТС
УС
ЦС
ЦСИС
игнап'заиия по двум выделенным си нальным каналам
адагт в-«ая импульсно-кодовая модуляция
автомэ_.13ированная система расчетов
автоматическая телефонная станция
аналог so-цифровое преобразование
дополи, тельные виды обслуживания
импуль^-ю-кодовая модуляция
Интел <туальная сеть связи
локапы-ая вычислительная сеть
Международный Консультативный Комитет по телефонии и ~елеграфии
Межд -а одный Союз Электросвязи — телефония
Общий -.анал сигнапизации №7
Опорная станция •
Опорн -транзитная станция
оконеч-^я станция
Программное обеспечение
районная АТС
сеть дс.-тупа
сеть передачи данных
сеть подвижной связи
сепьск я телефонная сеть
Техническое обслуживание и эксплуатация
транзитная станция
транзи^ый узел
телефс-ная сеть общего пользования
учрежд-нческо-произведсгвенная АТС
узловая станция
центра, аная станция
цифровая сеть с интеграцией служб
235
Литература
1. А.Н.Кучеряпыи. .1.3. Гнльченок. Н.И. Ларичев. В.О. Пяттаев. М.Я. Эмдин.
Коммутационная система. Изобретения. Полезные модели. №26. 2003.
2. А.Н.Кучеряпыи. Л.З. Гнльченок. Н.И. Ларичеи. В.Д. Нестеренко. В.О. Пятта-
ен. М.Я. Эмлип. Сеть счязи с использованием мультисерписны.х узлов.
Изобретения, полешые модели. N'-22. 2004.
3. А.Е.Кучерявый. Л.З. Гнльченок. А.Ю. Иванои. Пакетная сеть связи обшег
пользования. Наука и техника. (-Петербург. 2004.
4. А.Н.Кучеряпыи. Л.З. Гнльченок. Пакетные технологии для модернизации ссеп
связи общего пользования. 6-я Международная конференция '«Развитие ге. е-
комму пикании в Росси". Сочи. 23-25 апреля 2003. Тезисы докладов.
5. \.С. /Члжемои и лр. Пршпшпм построения сети ОКС №- на НСЭ Российской
Федерации. М.. 2004.
6. Л.С. Лебедева. И.Н. \[ вшович. Л.Г. Фролова. Т.Я. Розные. Коордпнатна
АТС К-50 200. \1.. Снизь. 1Чп6.
7. \.К. Gurbani. R. Jain. Transport Protocol Consideration for Session Initial ->n
Protocol Networks. Bell Lab Technical Journal. V4> (I). 2004.
Y A.H.Kv черявып. А.И. Парамон mi. З.Б Реве.товл. Реструктуризация граф '.\а
сетей спят и m Rbie подходы к прогнозированию их развития. Электросвя ь.
N 2. 2003.
9. А.Н. Кучеряиьш. Перспективы развития сетей связи в Российской Федерации.
Фотон-Экспресс. Июль 2003. №3.
10. А.Н. Ку черяпып. Л.З. Гидпченок. Сеть сигнальных коммутаторов для молерни-
laiuiit сетей спя щ обшет ■> пользования. Электросвязь. №11 . 2002.
11. A Koucheryavy. 1. Gilchenok. V. Piattaev. New solution for the rural
telecommunication development. 1TL Telecom World Forum. Forum Proceedings. Geneva.
12-IS October. 2103.
12. А.С. АЛ/кехк . VБ. Васильев. А.Н Кучерявым. СП. Соловьев. Архитектуре!- е
решения для сетей связи следующего поколения. Материалы 4-ои
международной конференции. Снеге шо-сетепые решения и оборудование для построения
сетеп связи на основе технологии NGN. 24-26 августа 2004. Нижний Новгород.
13. A. Koucheryavy. V. l.okhmotko. Z. Revelova. A. Paramonov. Application of
network planning tools for information content allocation. 1TL' and ITC vvorkshc p.
ГГС-18. 31 August -5 September 2003. Berlin. Germany. Proceedings. Technical
University of Denmark. 2u03.
14. Y. — K. Lee. D. Lee. Broadband Access in Korea. ILHH Communication Magazine.
December 2003.
15. А.Н. Кучерявый. А.Б. Васильев. Технология NGN как основа внедрения
универсальной услуги. IX СПб Международная конференция -Региональная
информатика». Материалы конференции. Санкт-Петербург, 22-24 июля 2004г.
16. А.С. Аджемов. А.Н.Кучеряпыи. Система сигнализации ОКС №7. М.. Радио и
связь. 2002.
17. Neil Wilkinson. Next Generation Network Services. Technologies and Strategic--.
John Wiley «x: Sons. Ltd. 2002. 1% p.
IS. «Национальная нормативная база NGN: большие падежла-2004». Ипфор.м-Ку-
рьер-Сиязь. N"2. Февраль 2004 г.
\Ч. Multimedia Services with bession Initiation Protocol-. John Wiley «k Sons. 2001
236
Jiri Kurhan. «SIP and PSTN Connectivity». Imp: wuw.iptel.org. September 201)3.
«Intervvorking Switched Circuit and Voice-over-IP >. Networks Performance
Technologies Inc.. http: www.pt.com. 2001.
Руководящий документ отрасли. Оборудование связи, реализующее функции
гибкого коммутатора (Softswitch). Технические требования:
Средства технические телематических служб. Протокол S1P. Общие
Технические Требования.. Москва. 2002 г.
"Функциональные требования к оборудованию Softswitch, планируемого к
применению па сетях спя ш ОАО «Связьинвест»» Москва 2403 г.
Л Н. Кучерявый. Л.И. Парамонов. Прошошруемые закономерности рашития
связи R первой четверти XXI века. Труды MAC. N-1 5. 199У.
А.П. Голубев. А.Н. Ку черявын. А.С. Мнков. Системы коммутации в конце
XX— начале XXI века. Научно-технический семинар «Проблемы разработки
и внедрения цифровых систем коммутации». Лешем докладов, Пермь. 22-24
апреля 1497.
А.Н. Кучерявый, конвергенция сегеп связи как основа функциональной арх
тектуры систем ктммутапии. Forum ГГА'9л. April 14-16. 194s.
А.Е. Кучерявый. Т. 5. Гн.тьченок. Alt l комбинированной системой комму т
цип. Вестник связи V 11. 1999.
kouchervavy. V. Nesterenko. A. Paranu nov. The \nalysi.sot Internet L'serTraft'c
with PSTN. Regional International Teletraffic Seminar <Telecommunicate n
Network and I'eletraffic Theory . LONIIS. Si. Petersburg, 29 January — I Febnn у
2002 Proceedings.
Теория телетрафика (оси ты pacieia систем проволнои связи). Перевод с
немецкого под ред. Г.П. Башарина. М.. «Связь». 1971.
Jun-lchiro Mivazu. Prom the Keynote Address at the «NTT RiD Forum 2000
MusashikO'. November 21 00. NTT Re\iew. v.13. N" 2. March 2001.
Telecom Data Bo -«k 2000 Compiled by NC.A). Published by Telecommunicate i-.
Carriers Association. Tokyo. Japan. 2002.
kos. J. Bester. Adaptation of Telecommunication Services in Slovenia. VITHL 20 I
Symposium. Ljubljana. Slovenia, lb October 2l)0l). Proceedings.
World Telecommunication Development. ITU. 1999.
А.Е. Кучерявый. Т.З. Гильченок, З.Б. Реведова, А.Ю. Иванов. Перспективные
решения по разделению трафика сети связи общего пользования и Интернет
Электросвязь. N1 5. 2000.
J.S. Hwang. e-Kore-i: Making It Happen. Russia-Korea IT Forum. October 10, 2002.
Moscow. Proceedings.
А.Е. Кучерявый. Т.З. Гильченок. Системы коммутации с интефированными
функциями IN и IP. IV2001. Moscow. November 20-22. 2001. Proceedings.
U. Shoen. J. Hamann. A. Jiuel, H. Kurzavvi. С Schmidt. Convergence Beiween
Public Switching and the Internet. XVI ISS. September 21-25. 1997, Proceedings.
Toronto. Canada.
N.U. Schoen. S. Scliol/. Convergence Between Public Switching and the Internet.
British Telecommunication Engineering. V. 17. p. 4. January. 1999.
Koucbervavv. CM. Vim. L. Gilclieiiok. S. Moiseev. Overlay IPOP-network for
Russian PSTN. ICACT2000. Muju Resort. 16-18 February. 2000. Korea.
Proceedings. 20( .
237
41. Koucheryavy. Z. Revelova. O. Kopytko. Internet Traffic Load on PSTN in Russian
Federation. Proceedings First 1HHE. Popov Workshop on Internet Technologies and
Services. Moscow. 25-28 October. 1999.
42. S. Morgan, M. Delaney. The internet and the Local telephone Network: Conflicl.s
and Opportunities. XVIISS. 21-25 September. 1997. Proceedings. Toronto, Canada.
43. F. Dolenc, A. Koucheryavy, 1. Mazin. A. Tsoupricov. V.5.2 Interface Issue for Integrated
IPOP Implementation. XVII ISS. 5-12 May. 2000. Proceedings. Birmingham, Great Britain.
44. А.Ю. Иванов. E..-V Кучерявым. Интернет и ТфОП: некоторые аспекты
совместного функционирования. Вестник свят. №2. 1999.
45. К. Wieland. What Happens Now? France Telecom. Telecommunications, July, 2000.
46. Recommendation H.323. Packet Based Multimedia Communication Systems. ITU-
T. Geneva. February. 199S.
47. B.C. Гольдштенн. Новые функции в цифровых АТС: опыт эксплуатации
ATCU-90/L5. DX-200'L4.5.Электросвязь. №5. 2001.
48. R. Zygen-Meus. Л. Hxnez. Network Architecture for Voice Data Convergence
Services. XVII ISS. 5-12 May. 2000. Proceedings. Birmingham. Great Britain.
49. R. Minerva, С Moiso. Next Generation Networks: Should the New Service Architecture
Approximate the IN. XVII ISS. 5-12 May. 2000. Proceedings. Birmingham. Great Britain.
50. «Общие технические требования к городским АТС». Утв. УЭС МС РФ
28.03.1997г.
51. «Р\ково.пяш11Н технический материал по выделению колов пунктов сигналнча-
шш» от 09.07.1996.
52. «ВНТП но проектированию сельских сетей пакетой коммутации».
Документы IETF
1. RFC 0768 User Datagram Protocol (LDP)
2. RFC 0791 Internet Protocol (IP) ^
3. RFC 0792 Internet Control Message Protocol (ICMP)
4. RFC 0793 Transmission Control Protocol (TCP)
5. RFC 0826 Ethernet Address Resolution Protocol: Or converting network protocol
addresses to 48.bit Ethernet address for transmission on Ethernet hardware
6. RFC 0827 Exterior Gateway Protocol (EGP)
"'. RFC 0977 Network News Transfer Protocol (NNTP)
8. RFC 1055 Nonstandard for transmission of IP datagrams over serial lines: SLIP
9. RFC 1058 Routing Information Protocol (RIP)
10. RFC 1098 Simple Network Management Protocol (SNMP)
11. RFC 1105 Border Gateway Protocol (BGP)
12. RFC 0172 The File Transfer Protocol (FTP)
13. RFC 1322 A Unified Approach to Inter-Domain Routing (IDRP)
14. RFC 1349 Type of Service in the Internet Protocol Suite (IP)
15. RFC 1548 The Point-to-Point Protocol (PPP)
16. RFC 1633 Integrated Services in the (nternet Architecture: an Overview
17. RFC 2165 Service Location Protocol
1S. RFC 2205 Resource ReSerVation Protocol (RSVP) — Version 1 Functional Specification
19. RFC 2225 Classical IP and ARP over ATM
20. RFC 2328 OSPF Version 2
238
RFC 246(1 Internet Protocol. Version 6 (IPv6) Specification
RFC 2475 An Architecture for Differentiated Service
RFC 2543 SIP: Session Initiation Protocol (SIP)
RFC 2616 Hypertext Transfer Protocol — HTTP, 1.1
RFC 26<S4 Multiprotocol Encapsulation over ATM Adaptation Laver 5
RFC 2705 Media Gateway Control Protocol (МОСТ') Version 1.0
RFC 2S21 Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)
RFC 3031 Multiprotocol Label Switching Architecture (MPLS)
RFC 3036 LDP Specification
RFC 3057 ISDN Q.<>21-User Adaptation Layer (IUA)
RFC 3214 Telephony Routing over IP (TRIP)
RFC 32S6 An Introduction to the Stream Control Transmission Protocol (SCTP)
RFC 3331 Signaling System 7 (SS7) Message Transfer Part 2 (MTP2) — User
Adaptation Layer (M2UA)
RFC 3332 Signaling System 7 (SS7) Message Transfer Part 3 (MTP3) — User
\daptation Layer (M3UA)
RFC 3372 Session Initiation Protocol (SIP) for Telephones (SIP-T): Context and
Architectures
RFC 3377 Lightweight Directory Access Protocol (LDAP)
RFC 3525 Gateway Control Protocol Version 1 (MEGACO)
RFC 3550 RIP: A Transport Protocol for Real-Time Applications
RFC 3S07 V5.2-User Adaptation Layer (V5UA)
RFC: 3<S53 S-MIME Advanced Encryption Standard (AF.S) Requirement for the
Session Initiation Protocol (SIP)
RFC 3913 Border Gateway Multicast Protocol (BGMP)
RFC 3936 Procedures for Modifying the Resource reSerVation Protocol (RSVP)
Документы ITU-T
F."21 Network grade of service parameters and target values for circuit-switched
services in the evolving ISDN
G.KW Definition of categories of speech transmission quality
G.711 Pulse code modulation (pcml of voice frequencies
G.-23.1 Dual rate speech coder for multimedia communications transmitting at 5.3
and 6.3 kbit s
G.-26 40, 32. 24. 16 kbit/s adaptive differential pulse code modulation (ADPCM)
G.~2S Coding of speech at 16 kbit/s using low-delay code excited linear prediction
G.~29 Coding ol'speecli at 8 kbit/s using conjugate-structure algebraic-code-excited
linear prediction (CS-ACELP)
H.323 Packet-based multimedia communications systems
H.24S Gateway control protocol
1.452 B-ISDN User-Network Physical Layer Specifications
1.356 B-ISDN ,-\TM layer cell transfer performance
1.363.1 B-ISDN ATM /\daptation Layer specification: Type 1 AAL
1.353.2 B-ISDN ATM Adaptation layer specification: Type 2 AAL
1.365.3 B-ISDN ATM Adaptation Layer specification: Type 3/4 AAL
239
1.363.5 B-ISDN VIM Adaptation Layer specification: Type 5 АЛ1.
1.3"I Traffic control and congestion control in В ISDN
P.SOO Methods for subjective determination of transmission quality
P.830 Subjective performance jsscssnient of telephone-band and wideband digital
codecs
QJ90I Bearer independent call control protocol (BICC)
0-931 ISDN user-network interface laver 3 specification for basic call control
0.921 ISDN user-network interface — Data link layer specification
Документы ETSI
ETSI IS 100347. Services and Protocols for Advanced Networks (SPAN): V.5.2
interface for the support of Access Network (AN): Release notes for V.5.2. April.
2002.
HTSI TR 101 301. Telecommunications and Internet Protocol Harmonization Over
Networks (T1PHON). Release 4. April. 2004.
ETSI TR 101 308. TIPHON. SIP and H.323 Intenvorking. December. 2001.
ETSI TR 101 327. TIPHON. Guide to numbering options for public network based
on VoIP technology. November. 1999.
ETSI TR 101 329. TIPHON. General aspects of Quality of Service (QoS). June.
1999.
ETSI TR 101 332. TIPHON. Extended H.24S MEGACO Package (EMP)
Specification. June. 2002.
ETSI TR 101 878. TIPHON. Release 5. Service Capability Definition. Februarv.
2004.
ETSI TS 102 141. SPAN. M2UA. May. 2003.
ETSI TS 102 142. SP'\N. M3UA. May. 2003.
HTSI TS 102 143. SPAN. SUA. May. 2003.
ETSI TS 102 144. SCTP. May. 2003.
ETSI EG 201 89S. SPAN. Relation ship beetween IP and Telecommunication
networks. April. 2001.
ETSI EG 201 992. SPAN. Intelligent Networks (INI Architectures and signalling
requirements for IN-based networks interworkina with IP- based networks.
December. 2001.
ETSI EC 202 314. Telecommunications and Internet converged Services and
Protocols for Advanced Networking (T1SPAN). April. 2004.
Документы ATM Forum
af-mpoa-0114.000 Multi-Protocol Over ATM Version I.I (MPOA)
af-pnni-0055.000 Private Network-Network Interface Specification Version 1.0
(PNNI 1.0)
ATM User Network Interface Specification Version 3.1 (UNI 3.1)
RFC 2460 Internet Protocol. Version 6 (IPv6) Specification
RFC 247? An Architecture for Differentiated Service
RFC 2543 SIP: Session Initiation Protocol (SIP)
RFC 26Ui Hypertext Transfer Protocol — HTTP 1.1
RFC 2684 Multiprotocol Encapsulation over ATM Adaptation l.aver 5
RFC 2705 Media Gateway Control Protocol (MGCP) Version 1.0
RFC 2S21 Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)
RFC 3031 Multiprotocol Label Switching Architecture (MPLS)
RFC 3036 LDP Specification
RFC 3057 ISDN 0.921-User Adaptation Layer (IL A)
RFC 3219 Telephony Routing over IP (TRIP)
RFC 32X6 An Introduction to the Stream Control Transmission Protocol (SCTP)
RFC 3331 Signaling System 7 (SS7) Message Transfer Part 2 (MTP2) — User
Adaptation Layer (M2UA)
RFC 3332 Signaling System 7 (SS7) Message Transfer Part 3 (MTP3) — User
Adaptation Layer (M3UA)
RFC 3372 Session Initiation Protocol (SIP) for Telephones (SIP-T): Context and
Architectures
RFC 3377 Lightweight Directory Access Protocol (LD/\P)
RFC 3525 Gateway Control Protocol Version I (MEGACO)
RFC 3550 RTF: A Transport Protocol for Real-Time Applications
RFC 3N07 V5.2-User Adaptation Layer (V5UA)
RFC 3853 S MIME Advanced Encryption Standard (AES) Requirement for the
Session Initiation Protocol (SIP)
RFC 3913 Border Gateway Multicast Protocol (I3GMP)
RFC 3936 Procedures tor Modifying the Resource reSerVation Protocol (RSVP)
Документы ITU-T •
H.72I Network grade of service parameters and target values for circuit-switched
services in the evolving ISDN
G.109 Definition of categories of speech transmission quality
G.711 Pulse code modulation (pcm) of voice frequencies
G.~23.1 Dual rate speech coder for multimedia communications transmitting at - •J
and 6.3 kbits
G.726 40. 32. 24. 16 kbit/s adaptive differential pulse code modulation (ADPCM)
G.~2S Coding of speech at 16 kbit/s using low-delay code excited linear prediction
G.72V Coding of speech at 8 kbit/s using conjugate-structure algebraic-code-excited
linear prediction (CS-ACELP)
H.323 Packet-based multimedia communications systems
H.24S Gateway control protocol
1.432 E3-ISDN User-Network Physical Layer Specifications
1.356 B-ISDN ATM layer cell transfer performance
1.363.1 B-ISDN ATM Adaptation Layer specification: Type I AAL
1.353.2 B-ISDX ATM Adaptation layer specification: Type 2 AAL
1.363.3 B-ISDN ATM Adaptation Layer specification: Type 3/4 AAL
239