Файл: Системы управления, связи и безопасности 1. 2016 Systems of Control, Communication and Security.pdf

Системы управления, связи и безопасности
№1. 2016
Systems of Control, Communication and Security
sccs.intelgr.com
URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2016-01/05-Makarenko.pdf
81
УДК 004.7
Сети следующего поколения NGN
Макаренко С. И., Чаленко Н. Н., Крылов А. Г.
Постановка задачи: конвергенция сетей, развитие спектра услуг, систем и технологий в
области телекоммуникаций и информатики актуализируют вопросы разработки новых
концептуальных технологий объединения сетей на основе единой платформы предоставления услуг
связи. Целью работы является анализ применимости технологии сетей следующего поколения NGN
к конвергенции современных телекоммуникационных систем в интересах предоставления
операторами новых услуг связи. А также, формирование предложений по объединению развернутых
различными операторами и провайдерами транспортных сетей на базе единой платформы сетей
NGN. Результат. Показано, что на основе концепции NGN может быть создано единое
инфокоммуникационное пространство оператора связи, объединяющие в себя сети на основе
различных технологий транспортных сетей. Основу такого пространства составят IP/MPLS сети,
а формирование нового базиса услуг связи обеспечат разветвленные механизмы управления
ресурсами, принятые в NGN. Практическая значимость. Возможности применения концепции
NGN для создания инфокоммуникационного пространства оператора связи рассмотрено на примере
сети H.323 применительно к оператору, специализирующемуся на оказании услуг голосовой и
видеосвязи.
Ключевые слова: конвергенция, сети следующего поколения, NGN, Н.323.
Актуальность разработки
сетей следующего поколения NGN
Современным абонентам инфокоммуникационных услуг требуется широкий класс разных служб и приложений, предполагающий большое разнообразие протоколов, технологий и скоростей передачи. В существующей ситуации на рынке инфокоммуникационных услуг сети перегружены: они переполнены многочисленными интерфейсами клиентов, сетевыми слоями и контролируются слишком большим числом систем управления. Большие эксплуатационные затраты подталкивают операторов к поиску решений, упрощающих функционирование, при сохранении возможности создания новых служб и обеспечении стабильности существующих источников доходов, от предоставления услуг связи.
Указанные сложности, а также необходимость повышения гибкости управления сетевыми услугами, для операторов связи предполагает решение следующихе задач:

создание единой информационной среды оператора связи;

формирование распределенных прозрачных и гибких мультисервисных сетей;

оптимизация управления IT-инфраструктурой;

использование современных сервисов управления вызовами;

предоставление мультисервисных услуг;

управление услугами в реальном времени;

поддержка мобильных пользователей;

Системы управления, связи и безопасности
№1. 2016
Systems of Control, Communication and Security
sccs.intelgr.com
URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2016-01/05-Makarenko.pdf
82

мониторинг качества предоставляемых услуг и работы сетевого оборудования.
Решение данных задач, реализуется через предоставление операторами услуг связи нового типа, получивших название инфокоммуникационных услуг.
Инфокоммуникационная услуга – услуга связи, предполагающая автоматизированную обработку, хранение или предоставление по запросу информации с использованием средств вычислительной техники, как на входящем, так и на исходящем конце соединения [1].
К инфокоммуникационным услугам предъявляют следующие требования [1]:

мобильность;

возможность гибкого и быстрого создания новых услуг;

гарантированное качество.
Модель предоставления инфокоммуникационных услуг, определяющая состав участников и их взаимоотношения, включает в себя [1]:

пользователей, которые делятся на категории в зависимости от требований к инфокоммуникационным услугам;

оператора сети связи (Network operator) – физическое или юридическое лицо, обладающее собственной инфраструктурой связи и, имеющее право на предоставление телекоммуникационных услуг на основе выданной лицензии;

поставщик услуги
(Service
Provider)
– индивидуальный предприниматель или юридическое лицо, оказывающее инфокоммуникационные услуги, но не обладающее собственной инфраструктурой связи (в свою очередь является потребителем услуг переноса, предоставляемых оператором сети связи).
Услуга переноса – услуга связи, обеспечивающая прозрачную передачу информации пользователя между сетевыми окончаниями без какого-либо анализа и обработки ее содержания [1].
Потребности операторов сетей связи оказывать новые инфокоммуникационные услуги делает актуальным разработку сети, которая позволяла бы реализовывать следующие потенциальные возможности:

быстрое, дешевое создание и внедрение новых услуг в интересах увеличения абонентской базы;

снижение затрат на обслуживание сети и поддержку пользователей;

независимость операторов услуг, от операторов связи и независимость последних от поставщиков телекоммуникационного оборудования;

обработка лавинообразно нарастающего объема трафика пользователей, за счет внедрения решений, позволяющих эффективно масштабировать пропускную способность сети;

обеспечения обобщенной глобальной мобильности пользователей и предоставляемых им услуг связи.

Системы управления, связи и безопасности
№1. 2016
Systems of Control, Communication and Security
sccs.intelgr.com
URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2016-01/05-Makarenko.pdf
83
Эволюционное развитие сетей операторов связи от аналого-цифрового варианта к сети связи обеспечивающей указанные возможности привело к созданию NGN-архитектуры (рис. 1).
Архитектура перспективных
сетей связи NGN
Архитектура существующих сетей связи
Радиосвязь
Передача данных
Доступ и коммутация
Телефония
Службы
Службы
Службы
ОТС
ОбТС
Защищенные
Терминалы конечных пользователей
Средства предоставления услуг и управления услугами
Транспортная сеть
(SDH, WDM, DWDM)
Сети доступа
Терминалы конечных пользователей
Транспортная сеть
Радио, спутник
PDH, SDH, IP,
ATM
Рис. 1. Эволюция архитектуры сетей операторов связи
Создание сети NGN отражает эволюционное развитие существующих телекоммуникационных сетей, за счет слияния сетей и технологий. Благодаря этому обеспечивается широкий набор услуг, начиная с классических услуг телефонии и кончая различными услугами передачи данных или их комбинацией. Сети следующего поколения (NGN) представляют собой новую концепцию мультисервисной сети, комбинирующую в себе голосовые функции, качество обслуживания (QoS) и коммутируемые сети с преимуществами и эффективностью пакетной сети. При этом интеграция существующих служб ведется путем использования распределенной программной коммутации (soft-switches).
Рекомендация МСЭ-Т Y.2001 [2] определяет терминологический базис
NGN следующим образом.
Концепция NGN – концепция построения сетей связи следующего/нового поколения (Next/New Generation Network), обеспечивающих предоставление неограниченного набора услуг с гибкими настройками по их:

управлению;

персонализации;

созданию новых услуг за счет унификации сетевых решений.
Мультисервисная сеть – сеть связи, которая построена в соответствии с концепцией NGN и обеспечивает предоставление неограниченного набора инфокоммуникационных услуг (VoIP, Интернет, VPN, IPTV, VoD и др.) [2].
Услуги мультисервисных сетей классифицируются с использованием системы классификаторов приведенной в

1

и представленной на рис. 2.

Системы управления, связи и безопасности
№1. 2016
Systems of Control, Communication and Security
sccs.intelgr.com
URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2016-01/05-Makarenko.pdf
84
Классификация услуг мультисервисных сетей
Тип передаваемой информации
Способ доступа к услуге
Тип пользователя
Услуги телефонии и видеотелефонии
Услуги передачи данных
Услуги выделенных каналов
Инфраструктур- ные услуги
Услуги оказываемые другим операторам связи
Услуги оказываемые корпоративным клиентам
Услуги выделенных каналов
Услуги оказываемые индивидуальным пользователям
Коммутируемые телефонные каналы или каналы ISDN
Каналы SDH
Каналы Frame Relay
Каналы ATM
Каналы Ethernet
Каналы HDLC
Технологии xDSL
Технологии xDSL
C
ети беспроводного доступа
Тип обмена информацией
Предоставление доступа к ресурсам своей сети
Двусторонний обмен
Транзит
Центр обмена информацией
Рис. 2. Классификационные признаки услуг мультисервисных сетей

1

Услуги, предъявляющие различные требованиями к ширине полосе, с гарантированной полосой или без нее, должны поддерживаться с учетом технических возможностей используемой технологии передачи данных. Особое внимание в сетях NGN уделяется гибкости реализации услуг в стремлении к наиболее полному удовлетворению всех требований абонентов. В некоторых случаях возможно также предоставление пользователю возможности настройки используемых им услуг. NGN должна поддерживать открытые интерфейсы программирования приложений, чтобы поддерживать создание, предоставление и управление услугами.
Сеть NGN – сеть с пакетной коммутацией, пригодная для предоставления услуг электросвязи и для использования нескольких широкополосных технологий транспортировки с включенной функцией QoS, в которой связанные с обслуживанием функции не зависят от примененных технологий, обеспечивающих транспортировку [2].
Основная особенность сетей NGN – дифференциация между услугами и транспортными технологиями. Это позволяет рассматривать сеть в виде логически разделенной на уровни сущности. Каждый уровень сети может развиваться независимо, не оказывая влияния на другие уровни. Межуровневое взаимодействие осуществляется на основе открытых интерфейсов. Принцип логического разделения позволяет предоставлять как существующие, так и инновационные услуги независимо от используемых транспортных технологий доступа.
Функциональные объекты NGN сети - группы функций, реализующих конечную логику функционирования устройств, например, логику устройства хранения и управления базой данных абонентских профилей.

Системы управления, связи и безопасности
№1. 2016
Systems of Control, Communication and Security
sccs.intelgr.com
URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2016-01/05-Makarenko.pdf
85
В NGN функциональные объекты, регулирующие вопросы политики, сеансы связи, среду передачи, ресурсы, доставку услуг, защиту и другие процедуры, могут быть распределены по инфраструктуре, включая существующие и новые сети. При их территориальном распределении в пространстве они должны поддерживать связь через открытые интерфейсы.
Важным моментом для NGN является идентификация опорных точек – логических интерфейсов взаимодействия между различными элементами сети.
Для обеспечения связи между взаимодействующими функциональными объектами необходимо стандартизировать протоколы.
Взаимодействие между NGN разных операторов и между NGN и существующими сетями (например, сетями сотовых операторов, цифровые сети с интеграцией служб (ЦСИС), глобальными системами подвижной связи GSM) обеспечивается с помощью шлюзов.
Сеть NGN – универсальная сеть, поддерживающая как абонентов, использующих NGN терминалы, так и абонентов традиционных сетей связи.
В основу концепции NGN заложена идея о создании универсальной сети, которая бы позволяла переносить любые виды информации, такие как: речь, видео, аудио, графику и т.д., а также обеспечивать возможность предоставления неограниченного спектра инфокоммуникационных услуг.
Базовым принципом концепции NGN является отделение друг от друга функций переноса и коммутации, функций управления вызовом и функций управления услугами [3-5].
Идеологические принципы построения сети NGN [3-5]:

подключение к сети должно быть максимально простым и удобным, без использования промежуточных систем, при этом использование традиционно применяемых протоколов и сервисов должно быть доступно в прежнем объеме;

сначала строится базовая пакетная транспортная сеть на базе компьютерных технологий, обеспечивающих соответствующее качество, надежность, гибкость и масштабируемость, а потом поверх этой сети строится мощный комплекс сервисов, на основе которых предоставляются услуги.
В итоге все информационные потоки интегрируются в единую сеть.
Требования к сетям связи NGN
[3-5]:

мультисервисность - независимость технологий предоставления услуг от транспортных технологий;

широкополосность - возможность гибкого и динамического изменения скорости передачи информации в широком диапазоне в зависимости от текущих потребностей пользователя;

мультимедийность - способность сети передавать многокомпонентную информацию (речь, данные, видео, аудио и др.) с необходимой синхронизацией этих компонент в реальном времени и использованием сложных конфигураций соединений;

Системы управления, связи и безопасности
№1. 2016
Systems of Control, Communication and Security
sccs.intelgr.com
URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2016-01/05-Makarenko.pdf
86

интеллектуальность - возможность управления услугой, вызовом и соединением со стороны пользователя или поставщика услуг;

инвариантность доступа - возможность организации доступа к услугам независимо от используемой технологии;

многооператорность - возможность участия нескольких операторов в процессе предоставления услуги и разделение их ответственности в соответствии с их областью деятельности.
Возможности сетей NGN [3-5].
1. Реализация универсальной транспортной сети с распределенной коммутацией.
2. Обеспечение создания, развертывания и управления любого вида служб. В том числе службы, использующие различные среды передачи, известные схемы кодирования и сервисы, в реальном времени и вне реального времени, чувствительные к задержке и допускающие задержку, требующие различной ширины полосы пропускания, гарантированные и нет.
3. Четкое разделение между функциями служб связи и транспортными функциями, что является одной из основных особенностей NGN.
4. Предоставление как существующих, так и новых служб, независимо от типа используемых сети и доступа.
5. Вынесение функций предоставления услуг в оконечные сетевые узлы,
6. Функциональные элементы политики управления, сеансов, медиа, ресурсов, доставки служб, безопасности и т.д. должны быть распределены по сетевой инфраструктуре, включая как существующие, так и новые сети.
7. Осуществление межсетевого взаимодействия между NGN и существующими сетями, такими как ТфОП, ЦСИС, СПС посредством шлюзов.
8. Поддержка существующих и предназначенных для работы на NGN оконечных устройств.
9. Решение проблем миграции речевых служб в инфраструктуру NGN, с обеспечением качества обслуживания (QoS) и безопасности.
10. Обобщенная подвижность, которая позволит обеспечить совместимое предоставление услуг пользователю, при использовании им различных технологий доступа, вне зависимости от того, какими устройствами он располагает.
Преимущества NGN [3-5]:

предоставление современных высокоскоростных сервисов;

масштабируемость;

совместимость с международными стандартами, доступ по общепринятым интерфейсам (таким, как Ethernet), поддержка традиционных сетевых технологий (ATM, FR и др.);

мультипротокольная поддержка;

управление трафиком (traffic engineering);