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
93
Рис. 6. Координация SoftSwitch обмена сигнальными сообщениями [4]
В архитектуре сетей NGN присутствует несколько элементов, представляющих собой отдельные устройства или произвольные комбинации в интегрированном устройстве.
Наиболее важными элементами сети NGN являются [3, 5]:
1. Медиа-шлюз (MG
-
Media Gateway) обрабатывает вызовы из внешней сети (например, сжимает и пакетирует голос/видео, передает сжатые голосовые пакеты в сеть IP, а также проводит обратную операцию для голосовых вызовов из сети IP). Медиа-шлюз также обеспечивает решение задач удаленнного доступа, маршрутизации, фильтрования трафика TCP/IP, поддержки виртуальных частных сетей, и т.п.
2. Шлюз сигнализации (SG - Signaling Gateway) служит для преобразования сигнализации и обеспечивает ее прозрачную передачу между коммутируемой и пакетной сетью. Он обрабатывает сигнализацию и передает сообщения через сеть IP контроллеру медиа- шлюза или другим шлюзам сигнализации.
3. Контроллер медиа-шлюза (MGC - Media Gateway Controler) выполняет регистрацию и управляет пропускной способностью медиа-шлюза.
Через медиа-шлюз обменивается сообщениями с телефонными станциями.
На рис. 7 показана принципиальная архитектура сети NGN, предложенная
МСЭ в рекомендации Y.1001. На рис. 8 приводится пример сети NGN,

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
94 включающей в себя все вышеописанные элементы, а так же принципы их взаимодействия.
Логика обработки вызовов реализуется в контроллере шлюзов MGC.
Взаимодействие Softswitch с коммутационными станциями других сетей осуществляется через оборудование медиа-шлюза MG. Для этих целей используется протокол MGCP (Megaco) который ориентирован, прежде всего, на IP-технологии. В результате работы МСЭ по развитию данного протокола появились рекомендации H.248, которые в большей ориентированы на передачу мультимедийной информации, чем на передачу неструктурированного трафика данных.
Контроллер медиа-
шлюзов (Media
Gateway Controller
–
MGC)
Медиа-шлюз
Media Gateway
(MG)
ISDN - сеть
Пакетная сеть
INAP - протокол прикладной подсистемы интеллектуальной сети
Узел управления
услугами
(Services Control
Point
– SCP)
М
е
д
и
а
-ш
л
ю
з
M
e d
ia
G
a te w
a y
(M
G
)
М
е
д
и
а
-ш
л
ю
з
M
e d
ia
G
a te w
a y
(M
G
)
Рис. 7. Пример сети NGN
Рис. 8. Принципиальная архитектура сети NGN
Следует только отметить возможность выхода MGC через сеть ОКС на узел управления услугами (Services Control Point – SCP), входящий в состав интеллектуальной сети, что позволяет дополнить услуги и приложения, доступные абонентам непосредственно через Softswitch, интеллектуальными услугами.
Пунктирной линией на рис. 8 показана связь Softswitch с пакетной сетью, которая, как правило, базируется на технологиях IP и ATM, и которая обрабатывает основную часть трафика телекоммуникационной системы.
Архитектура сетей NGN будет состоять из IP-ядра и нескольких сетей доступа, использующих разные технологии. Основу сети NGN составляет универсальная транспортная сеть, реализующая функции транспортного уровня и уровня управления коммутацией и передачей.

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
95
Транспортная сеть NGN состоит из следующих компонентов [1]:

транзитные узлы, выполняющие функции переноса и коммутации;

оконечные (граничные) узлы, обеспечивающие доступ абонентов к мультисервисной сети, а также могут выполнять функции узлов служб за счет добавления функций предоставления услуг;

контроллеры сигнализации, выполняющие функции обработки информации сигнализации, управления вызовами и соединениями;

шлюзы, позволяющие осуществить подключение традиционных сетей связи (ТФОП, СПД, СПС) к транспортной сети.
Архитектура сети связи, построенная в соответствии с концепцией NGN показана на рис. 9.
Другая
сеть
Сеть доступа
Сеть доступа
Контролер сигнализации
Контролер сигнализации
Сеть доступа
Узел служб
Узел управления услугами
Сервер приложений
Контролер сигнализации
Транзитный узел
Транзитный узел
Транзитный узел
Транзитный узел
Оконечный узел
Оконечный узел
Телефонная
опорная сеть
Другая сеть
Другая
сеть
Оконечный узел
Граничный узел
Резидентный шлюз доступа
RAG
Сеть
Передачи данных
Граничный узел
Транкинговый шлюз (TG)
Медиашлюз
(MG)
Сеть доступа
Сеть
Н.323
Шлюз
Н.323 AG
Сеть
Н.323
Транзитный узел
Мультипротокольная
транспортная сеть
(ATM, IP, MPLS)
Рис. 9. Архитектура сети связи, в соответствии с концепцией NGN
В качестве технологической основы построения транспортного уровня мультисервисных сетей рассматриваются АТМ и IP с возможным применением в будущем оптической коммутации (ASON).
Реализация инфокоммуникационных услуг в транспортной сети осуществляется на базе узлов служб (Services Node – SN) и/или узлов управления услугами (SCP). Узлы SN является оборудованием поставщиков

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
96 услуг и может рассматриваться в качестве сервера приложений для инфокоммуникационных услуг, клиентская часть которых реализуется оконечным оборудованием пользователя. Узлы SCP является элементом распределенной интеллектуальной платформы и выполняет функции управления логикой и атрибутами услуг. Совокупность нескольких узлов служб и/или узлов управления услугами, задействованных для предоставления одной и той же услуги, образуют платформу управления услугами. В состав платформы также могут входить узлы административного управления услугами и серверы различных приложений.
Оконечные/оконечно-транзитные узлы транспортной сети могут выполнять функции узлов служб, т.е. состав функций граничных узлов может быть расширен за счет добавления функций предоставления услуг. Для построения таких узлов может использоваться технология гибкой коммутации
(Softswitch).
Если представить топологию сети NGN в виде набора плоскостей
(рис. 10), то внизу окажется плоскость абонентского доступа (базирующаяся, например, на трех средах передачи: медном кабеле, оптоволокне и радиоканалах), далее идет плоскость коммутации (коммутации каналов и/или коммутации пакетов). В указанной плоскости находится и структура мультисервисных узлов доступа. Над ними располагаются программные коммутаторы SoftSwitch, составляющие плоскость программного управления, выше которой находится плоскость интеллектуальных услуг и эксплуатационного управления услугами.
Рис. 10. Топология сети NGN в виде набора плоскостей

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
97
Инфокоммуникационные услуги предполагают взаимодействие поставщиков услуг и операторов связи. Основными услугами сети доступа должно являться обеспечение подключения следующих типов абонентов:

абоненты аналогового доступа ТФОП;

абоненты доступа ЦСИС;

абоненты доступа xDSL;

абоненты выделенных каналов связи N×64 кбит/с и 2 Мбит/с;

абоненты, использующие для доступа оптические кабельные технологии (PON);

абоненты, использующие для доступа структурированные кабельные системы (HFC);

абоненты, использующие системы беспроводного доступа и радиодоступа (Wi-Fi).
В каждой из перечисленных выше типов услуг возможна дальнейшая дифференциация в зависимости от используемой скорости передачи и/или технологии доступа.
Концепция NGN во многом опирается на технические решения, уже разработанные международными организациями стандартизации. Для управления услугами будут использованы протоколы H.323, SIP и подходы, применяемые в интеллектуальных сетях связи.
Сети Н.323 как пример сети NGN
Набор стандартов H.323 предназначен для передачи мультимедиа-данных по сетям с пакетной передачей и получил широкое распространение для предоставления услуг IP-телефонии. Рекомендации ITU-T, входящие в стандарт
H.323, определяют порядок функционирования абонентских терминалов в сетях с разделяемым ресурсом, не гарантирующих качества обслуживания. Набор рекомендаций определяет сетевые компоненты, протоколы и процедуры, позволяющие организовать мультимедиасвязь в пакетных сетях. Стандарт
H.323 не связан с протоколом IP, однако, большинство его реализаций основано на этом протоколе (рис. 11).
Стандарт H.323 определяет четыре основных компонента, которые вместе с сетевой структурой позволяют проводить двусторонние (точка-точка) и многосторонние (точка – много точек) мультимедиа-конференции:

сигнализация – формирует соединение и управляет его статусом, описывает тип передаваемых данных;

управление потоковым мультимедиа (видео и голос) – передача данных посредством транспортных протоколов реального времени
(RTP);

приложения передачи данных (факсимильные сессии и т.п.) - передача в рамках соответствующих стандартов, таких как T.120 и T.38;

коммуникационные интерфейсы – взаимодействие устройств на физическом, канальном, сетевом уровнях.

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
98
Рис. 11. Стек протоколов H.323
Сети в соответствии со стандартом Н.323 (рис. 12) состоят из следующих компонентов.
1. Терминалы, представляющие собой конечные точки сети.
Терминалами Н.323 являются ПК с соответствующим программным обеспечением или телефоны IP, поддерживающие стандарт Н.323.
2. Шлюзы Н.323 – это устройства, обеспечивающие функциональность преобразования между конечными точками Н.323 на стороне пакетной и коммутируемой сетей. Включают преобразование форматов передачи, процедур коммуникации, аудио/видео кодеков и осуществляют установление и разъединение соединения.
3. Привратник Н.323 – это устройство, обеспечивающее преобразование адресов (IP, телефонных номеров), используемых в пакетных и коммутируемых сетях, а также управление полосой пропускания и проведение сеансов связи в сети. Привратник может быть интегрирован в одном устройстве, в таком как, например, терминал, шлюз или многопротокольный контроллер.
4. Блок многоточечного управления (MCU) – это устройства, обеспечивающие поддержку многоточечной коммуникации
(конференции) трех или более конечных точек Н.323. Блоки MCU отвечают за управление коммуникацией и адаптацию потоков.

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
99
Рис. 12. Элементы сети Н.323
Мониторинг и управление в сетях NGN
Одной из главных особенностей систем управления NGN является открытая модульная архитектура, позволяющая разрабатывать и внедрять новые модули, работать с существующими приложениями и модернизировать существующие модули. С точки зрения управления и мониторинга, сети NGN будут состоять из большего числа разнотипных компонентов, а не из сравнительно небольшого количества менее разнообразных крупных коммутационных устройств, как сейчас.
Основные требования, предъявляемые к системам управления NGN [4]:

соответствие концепции TMN;

структуры открытых систем должны обеспечивать гибкость реализации и совместимость с другими решениями, высокую надежность, и как результат – качество обслуживания;

оператор должен иметь возможность модифицировать программное обеспечение для реализации специфических функций и вводить новые услуги через изменение конфигурации;

компонентные решения упростят возможности оператора по введению новых пользователей и функций;

масштабируемость и гибкость, позволяющие легко адаптироваться к быстро появляющимся новым технологиям и продуктам, а также к изменяющимся потребностям абонентов.
Система управления
NGN строиться на основе решений, обеспечивающих управление сетями, реализованных на базе различных технологий (фиксированные и мобильные телефонные сети, сети передачи данных, сигнализации и т.д.), предоставляющих различные услуги и построенных на оборудовании различных производителей. Для организации управления сетями NGN взаимодействие систем управления, принадлежащих различным операторам и поставщикам услуг, организуется на основе концепции TMN. Для централизации мониторинга сети NGN они могут

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
100 объединяться в интегрированные подсистемы управления транспортной сетью и услугами с вышестоящей системой мониторинга и управления [4].
Модульная структура системы управления предполагает наличие интегрированных блоков, выполняющих различные задачи управления и мониторинга:

аварийный надзор;

управление топологией;

мониторинг и управление безопасностью;

управление системами и процессами.
Данные интегрируют функции отдельных подсистем управления, например, отображение аварий от нескольких областей управления на одном и том же пользовательском интерфейсе, отображение всей топологии, обеспечение общего управления безопасностью. Управление качеством осуществляется на уровне управления вызовом и внутри пакетной сети.
Вышестоящая система мониторинга над подсистемами управления обеспечивает централизованное управление авариями и сетевой топологией.
Вывод
Сети следующего поколения NGN являются «надстройкой» над существующими технологиями транспортных сетей и позволяют обеспечить операторам гибкость управления сетевыми услугами за счет решения следующих 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;

мониторинг качества предоставляемых услуг и работы сетевого оборудования.
Дальнейшее развитие архитектуры и протоколов для NGN, на наш взгляд, должно концентрироваться на следующих аспектах:

рассмотрение использования техники эталонного моделирования;

определение, как могут быть поддержаны на гетерогенных сетях службы из конца в конец, управление вызовом и мобильность пользователя;

определение функций взаимодействия для поддержания действующих терминалов, не способных работать на NGN;

определение функциональности терминалов, способных работать на
NGN, через механизм обновления программного обеспечения, резервирования и эволюции терминалов, согласование версии и управление.