2.1. Классификация оборудования

Схема классификации оборудования для NGN представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1, Классификация типов оборудования NGN

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;

• функция предоставления ДВО. Реализуется в оборудовании гибкого коммутатора или совместно с сервером приложений;

• функция 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;

• функция менеджмента: обеспечивает взаимодействие с системой менеджмента сети.

Дополнительно в оборудовании гибкого коммутатора могут быть реализованы следующие функции:

• функция SP/STP сети 0КС7;

• функция предоставления расширенного списка ДВО. Реализуется самостоятельно или с использованием серверов приложений;

• функция взаимодействия с серверами приложений;

• функция SSP;

• другие.

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, на 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.

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.

Рис. 2.2. Функциональная схема гибкого коммутатора

Надежность — свойство объекта сохранять во времени и в установленных пределах значения всех параметров и способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения. Требования 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.

1. При взаимодействии с существующими фрагментами сети ТфОП:

• непосредственное взаимодействие: ОКС7 в части протоколов МТР, ISUP и SCCP;

• взаимодействие через сигнальные шлюзы: M2UA, M3UA, М2РА для передачи сигнализации ОКС7 через пакетную сеть; V5UA для передачи сигнальной информации V5 через пакетную сеть; ЩА для передачи сигнальной информации первичного доступа ISDN через пакетную сеть;

• MEGACO (H.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.

2. 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 (H.248) для передачи сигнализации по аналоговым абонентским линиям; IUA для передачи сигнальной информации базового доступа ISDN.

3. При взаимодействии с другими гибкими коммутаторами: SIP-T.

4. При взаимодействии с оборудованием интеллектуальных платформ (SCP): ШАР.

5. При взаимодействии с серверами приложений: в настоящее время взаимодействие с серверами приложений, как правило, базируется на внутрифирменных протоколах, в основе которых лежат технологии JAVA, XML, SIP и др.

6. При взаимодействии с оборудованием транспортных шлюзов:

• для шлюзов, поддерживающих транспорт IP или IP/ATM: H.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 Е1 (2048 кбит/с) для подключения сигнальных каналов ОКС7, включаемых непосредственно в гибкий коммутатор;

• интерфейсы семейства Ethernet для подключения к IP сети. Через Ethernet-интерфейсы передается 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 IP/ячеек ATM. 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 функций преобразования речевой информации в пакеты IP/ячейки ATM и маршрутизации пакетов IP/ячеек ATM;

• сигнальные шлюзы [Signalling Gateway (SG)] — реализация функ­ции преобразования систем межстанционной сигнализации сети ОКС7 (квазисвязный режим) в системы сигнализации пакетной сети [SIGTRAN (MxUA)];

• 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;

• функцию транспортировки: обеспечивает согласованную транспортировку потоков среды передачи между доменом IP и доменом сети с коммутацией каналов, включая, например, выполнение процедур преобразования кодировок и эхокомпенсации;

• 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 ATM) на стороне сети пакетной коммутации;

• функцию предоставления канала для услуги: обеспечивает такие услуги, как передача уведомлений и тональных сигналов в направле­нии к сети с коммутацией каналов или к сети пакетной коммутации;

• функцию регистрации использования: определяет и/или регист­рирует информацию о сигнализации и/или информацию о приеме или передаче сообщений, передаваемых в транспортных потоках;

• функцию информирования 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 управления вызовом и может передаваться к системе управления элементами через логически отдельный интерфейс;

• функцию менеджмента: обеспечивает взаимодействие с системой менеджмента сети.

Оборудование сигнального шлюза должно выполнять функции посредника при сигнализации между пакетной сетью и сетью с коммутацией каналов.

Оборудование сигнального шлюза сигнализации должно реализовывать следующий перечень обязательных функций:

• функцию окончания протоколов уровня, располагающегося 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 и(5/Т)-интерфейсов для 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 ГМА с использованием потоков ЕЗ.

Производительность. Как правило, производительность является достаточной для обслуживания потоков вызовов, определяемых емкостными показателями оборудования.

Протоколы. Оборудование шлюзов может поддерживать следующие протоколы.

• Для транспортных шлюзов:

1. в направлении к гибкому коммутатору: Н.248, MGCP, IPDC для управления вызовами при использовании транспортной технологии IP; BICC для управления вызовами при использовании транспортной технологии ATM;

2. 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.

• Для сигнальных шлюзов:

1. 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 МТР2 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;

2. в направлении к гибкому коммутатору: в зависимости от используемых механизмов обработки ОКС7 могут поддерживаться M2UA или M3UA.

• Для шлюзов доступа:

1. 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.

2. Для передачи сигнальной информации управления шлюзами: Н.248, MGCP, IPDC;

3. в направлении к другим шлюзам и терминальному оборудованию пакетной сети: RTP/RTCP;

4. 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 (E1) и/или SDH (STM1/4). В направлении пакетной сети на основе IP технологий: интерфейсы семейства Ethernet от 10Base до Gigabit Ethernet (1000Base), причем используемая среда передачи специфицируется отдельно. В направлении пакетной сети на основе ATM технологий: от IMA до NNI 4.0;

• сигнальные шлюзы в направлении ТфОП в основном поддерживают интерфейс PDH (E1), а в направлении пакетной сети —интерфейс 10Base Ethernet;

• шлюзы доступа в направлении ТфОП поддерживают интерфейс по аналоговым абонентским линиям и интерфейсы базового доступа ISDN (U-, S-, S/T) для резидентных шлюзов и интерфейс PDH (E1) для шлюзов доступа, осуществляющих подключения оборудования интерфейса V5. В направлении пакетной сети на основе IP техно­логий: интерфейсы 10-100Base Ethernet. В направлении пакетной сети на основе ATM технологий: интерфейсы IMA или UNI.

АТС с функциями MGC—оборудование АТС, в котором помимо функций коммутации каналов 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 для 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-терминалы. 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 совмещает 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.

Еще одним видом терминального оборудования являются интегри­рованные устройства доступа (IAD). Как правило, IAD обеспечивает подключение терминального оборудования сетей ТфОП (аналоговые ТА и терминалы ISDN) и терминального оборудования сетей передачи данных. В IAD реализуются функции по 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 сетях 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 выполнения 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.