предусматривается модернизация и расширение абонентской емкости, основой которых должно стать оборудование, обеспечивающее пакетизацию сети.

Для дальнейшего рассмотрения вопросов модернизации и расширения существующей емкости проанализируем потенциальный спрос на новые услуги телекоммуникаций.

Перспективные услуги, предоставляемые операторами ТфОП

Исследование этого вопроса важно с точки зрения технических требований к средствам электросвязи, обеспечивающим пакетизацию сети. Как уже отмечалось, анализ структуры доходов зарубежных операторов, занимающих значительные рыночные позиции (ЗРП), показал, что доля доходов от базовой услуги составляет менее 40%.

При этом в структуре доходов большое значение имеют доходы от мобильной связи, передачи данных и дополнительных услуг. В РФ операторы ЗРП, как правило, не имеют лицензии на мобильную связь. Поэтому, как было отмечено, кроме передачи данных изменить существующую структуру доходов могут дополнительные услуги. Лидирующей технологией здесь, безусловно, является интеллектуальная сеть (ИС). С учетом изложенного, при модернизации СК целесообразно найти рациональные решения и по предоставлению услуг ИС.

Мультисервисный узел для модернизации и расширения СК

При модернизации СК необходимо обеспечить возможность работы с сетью коммутации пакетов (в том числе и для передачи речи) и с ИС. Кроме того, для выполнения Концепции по увеличению номерной емкости в модернизирующем оборудовании должна быть предусмотрена возможность расширения емкости станции. Рассмотрим варианты решения этой задачи.

Зонтичный вариант . На крупных ГТС при модернизации одновременно большого числа станций целесообразно применение АТС большой емкости с выносными концентраторами, решающими задачи IPOP и ИС на координатных АТС. К достоинствам этого варианта относится централизация управления и, как следствие, меньшая стоимость концентратора на каждую АТС по сравнению со стоимостью мультисервисного узла с IPOP и ИС для каждой АТС. Вместе с тем, этот вариант реален только тогда, когда возникает необходимость в установке АТС большой емкости с соответствующими расходами на здания, линейно-кабельные сооружения, и т.д.

В современных мультисервисных узлах разница в стоимости концентратора и узла с управлением столь незначительна, что должны быть весомые экономические и технические причины для использования зонтичного варианта даже на крупных ГТС. Кроме того, отсутствие управления при внедрении концентраторов на уровне АТС не позволяет подключать абонентов ГР-телефонии через локальные сети типа Ethernet.

Модернизация СК. Основы создания комбинированных СК для использования в сетях с коммутацией каналов и пакетных сетях были изложены в [4]. Ниже предлагается более совершенная структура муль-тисервисного узла.

Основой структуры является единое управление соединением при коммутации каналов и коммутации пакетов. При такой структуре рационально решаются следующие проблемы конвергирующих сетей:

сопоставление систем нумерации ТфОП и Интернета;

обеспечение выхода абонентов модернизируемой АТС к услугам ИС;

маршрутизация вызовов ТфОП через Интернет при перегрузке ТфОП и маршрутизация сообщений Интернета через ТфОП при перегрузке Интернета;

создание локальных сетей с подключением к ним абонентов ТфОП, применяющих в качестве терминалов IP-телефоны.

На рисунке 18 приведен пример использования мультисервисного сетевого узла (МСУ) для преобразования существующей ТфОП в интегральную мультисервисную сеть. На рисунке приняты следующие обозначения:

NA (Network Adapter)..........................сетевой адаптер;

MG (Media Gateway)............................транспортный шлюз;

MGC (Media Gateway Controller)......контроллер транспортного

SG (Signalling Gateway).......

IWF (Interworking Function)

блок, обеспечивающий взаимодействие сетей коммутации каналов с сетями, построенными на базе технологий ATM, Frame Relay, IP;

сигнальный шлюз;

SSP (Service Switching Point) СК МСУ..................................

пункт коммутации услуг;

коммутатор сигнальных сообщений МСУ.

I MGC

RTP/RTCP !

Рис. 18. Использование МСУдля преобразования ТфОП в интегральную мультисервисную сеть

Основное назначение сетевых адаптеров NA - обеспечение взаимодействия МСУ с любым коммутационным оборудованием, установленным на ТфОП РФ (цифровыми, координатными, декадно-шаговыми АТС), а также предоставление новых услуг телекоммуникаций для тех вызовов, которые их требуют. В сетевом адаптере МСУ осуществляется коммутация и преобразование сигнализации.

Кроме того, сетевые адаптеры МСУ должны обеспечивать:

подключение к ТфОП через интерфейс типа Ethernet пользователей локальных вычислительных сетей (LAN) с оконечными устройствами в виде IP-телефонов;

увеличение абонентской емкости АТС (по интерфейсу Z) за счет упоминавшихся выше резервов номерной емкости;

доступ вновь подключаемых абонентов АТС и абонентов существующих АТС ТфОП через пункт SSP к услугам ИС.

Помимо этого, блоки сетевых адаптеров могут обеспечивать сопряжение на физическом и логическом уровнях с любыми цифровыми и аналоговыми системами передачи, используемыми на ВСС РФ. Исходя из функционального назначения сетевых адаптеров, целесообразно по технико-экономическим соображениям устанавливать их в помещениях АТС ТфОП.

Блок взаимодействия IWF предназначен для обеспечения доступа как новых, так и существующих абонентов ТфОП в транспортные сети ATM, корпоративные сети FR (Frame Relay), глобальную сеть Интернет для предоставления услуг Интернет-сервисов (электронной почты, передачи данных, справочно-информационной службы на базе серверов WWW, и т.д.).

Мультисервисный узел может конфигурироваться в зависимости от решаемых задач. Так, в нем может отсутствовать блок IWF, а в минимальной конфигурации МСУ выполняет только функции IPOP. В крупных сетях целесообразно организовывать (помимо МСУ) сигнальный коммутатор МСУ, представляющий собой вариант реализации так называемого Softswitch. Транзит сигнальных сообщений системы ОКС №7 обеспечивает блок STP, входящий в сигнальный коммутатор МСУ (СК МСУ).

Для эффективного использования ресурсов ТфОП целесообразно в процессе ее модернизации применять современные технологии IP-телефонии при передаче информационных потоков. С этой целью в МСУ реализуются последние рекомендации рабочих групп по протоколам MEGACO и SIGTRAN комитета IETF в части передачи сигнальных и информационных сообщений по IP-сети.

В рамках реализации функций IP-телефонии сигнальный шлюз SG в СК МСУ служит для преобразования сигнализации, используемой в сети с коммутацией каналов, в сигнальные сообщения, передаваемые по сети с коммутацией пакетов (IP-сети). При выборе форматов сообщений сигнализации в IP-сети целесообразно руководствоваться рекомендациями SIGTRAN по использованию стека протоколов M3UA/SCTP.

Транспортные шлюзы MG в МСУ в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Т Н.323 реализуют функции IP-телефонии, обеспечивая преобразование передачи голоса в сети с коммутацией каналов в передачу голосовых сообщений пакетным способом по IP-сети. К числу основных функций MG следует отнести:

реализацию физического интерфейса для ТфОП и IP-сети;

детектирование и формирование сигналов линейной и/или абонентской сигнализации;

преобразование речевых и сигнальных сообщений в форматы сообщений, действующих в ТфОП и IP-сети;

проключение и освобождение трактов информационных потоков, и т.д.

Для обеспечения требуемых показателей качества передаваемого голосового сообщения по IP-сети должны использоваться различные схемы кодирования речи. ITU-T стандартизированы и рекомендованы для применения в транспортных шлюзах кодеки: G.711 (скорость передачи 64 Кбит/с), G.723.1 (6,3 и 5,3 Кбит/с).

Анализ приведенных данных показывает высокую экономическую эффективность использования транспортных шлюзов и потоков RTP/ RTCP для организации среды передачи информационных потоков между СК, поскольку в результате сжатия сигналов может быть достигнут существенный выигрыш в объеме и стоимости линейных сооружений.

Для управления работой транспортных шлюзов МСУ в режиме реального времени применяется функциональный элемент MGC. В его задачи, в частности, входит контроль за соединениями на различных стадиях, регистрация виртуальных портов шлюзов, изменение свойств портов, сбор статистики о текущем состоянии портов шлюзов и о потенциальных свойствах портов, и т.д.

Для управления работой транспортных шлюзов со стороны MGC целесообразно воспользоваться рекомендацией рабочей группы MEGACO, предлагающей протокол управления Н.248. К достоинствам последнего следует отнести уменьшение объема передаваемой сигнальной информации и повышение скорости установления соединений по

сравнению с протоколом MGCP - предшественником Н.248. При отсутствии СК МСУ функции MGC реализуются непосредственно в МСУ.

Представленная конфигурация МСУ позволяет воспользоваться доступом в указанные сети не только абонентам ТфОП, подключенным к МСУ, но и абонентам ведомственных (корпоративных) сетей, реализующих одну из приведенных выше технологий и включенных в систему коммутации МСУ через соответствующий линейный адаптер блока IWF. Попутно решается одна из наиболее актуальных сетевых задач - объединение ТфОП и различных ведомственных сетей в интегральную мультисервисную сеть с возможностью предоставления разнообразных современных услуг любым пользователям сети на основе единых технических средств, принципов техобслуживания и единой методологии развития в соответствии с международными рекомендациями и стандартами.

Следует отметить, что использование блока STP целесообразно на крупных ГТС, когда в ходе модернизации необходимо построить сеть ОКС №7. На сетях малой и средней емкости, которых в России подавляющее большинство, в процессе развития существующей ТфОП с использованием МСУ блок STP не требуется.

Применение МСУ для модернизации ТфОП не нарушит имеющуюся инфраструктуру сети, а следовательно, не приведет к дополнительным затратам на предоставление абонентам ТфОП новых услуг связи. В то же время применение МСУ в качестве базового сетевого элемента позволит наиболее экономичным способом решить основные задачи модернизации ТфОП - увеличение абонентской емкости и обеспечение абонентов ТфОП и ведомственных сетей новыми, пользующимися большой популярностью, телекоммуникационными услугами.

На нынешнем этапе развития ТфОП, целесообразно помимо автономного оборудования МСУ для подключения к действующим АТС вводить новые цифровые системы связи при наличии интегрированных в них функций МСУ, что без сомнения должно ускорить создание в РФ мультисервисной сети связи следующего поколения.

Кроме использования МСУ для модернизации и расширения существующих СК, возможна модернизация собственно СК, например, DX-200 и МТ-20. Для предоставления услуг Интернета предлагается применять модули IPU (модули точек присутствия Интернета), а телефонные вызовы обслуживать традиционным способом с помощью ОКС №7. При этом остаются нерешенными вопросы ИС, а для обслуживания телефонных вызовов требуются новые капитальные вложения.

Принципиальная разница в использовании МСУ для модернизации и расширения СК состоит в том, что в последнем случае вызовы подразделяются на базовые и на вызовы, которым нужны новые телекоммуникационные услуги, в том числе Интернет. При этом для базовых вызовов, т.е. вызовов, не требующих ничего, кроме уже существующего обслуживания, не производится никаких затрат на модернизацию, а вызовы, которым необходимы новые услуги, обслуживаются вновь вводимым МСУ.

Стратегия использования МСУ для модернизации основана на том, что в настоящее время доля нагрузки для новых услуг телекоммуникаций составляет не более 5%, а в перспективе, до 2005...2007 г., не превысит 20%. Поэтому и модернизировать все оборудование действующих СК по всей видимости нецелесообразно, поскольку это приведет к большим затратам на реконструкцию сетей.

Все дело в трафике: попытка улучшить обслуживание обычного базового вызова (зачем?) обойдется оператору гораздо дороже, чем предоставление новых услуг для вызовов, которым это необходимо. Заметим также, что две-три тысячи номеров - это реальный резерв нумерации для большинства координатных АТС, установленных на ГТС РФ.

1.7. Сеть сигнальных коммутаторов

Рассмотрим далее более подробно структуру сигнального коммутатора и возможностей построения сетей сигнальных коммутаторов.

Существенной особенностью рассматриваемых здесь сигнальных коммутаторов является наличие в каждом из них в качестве централизованного оборудования LDAP-серверов, выполняющих функции: управления нагрузкой в пределах зоны действия каждого сигнального коммутатора; тарификации вызовов абонентов с учетом качества предоставляемой услуги по обслуживанию базового вызова; маршрутизации сигнальных сообщений через несколько зон с сигнальными коммутаторами к объекту назначения - АТС ТфОП. При этом синхронизация контроллеров транспортных шлюзов различных зон осуществляется с помощью протокола SIP-T (SIP для телефонии), выбранного из соображений его адаптивности и полнофункциональ-ности при использовании в IP-сетях.

Значительная доля пользователей ТфОП (для Российской Федерации около 80% [7]) использует для доступа в Интернет ресурсы местной АТС. В соответствии с общепринятыми представлениями о максимально возможном приближении точки разделения нагрузки сетей ТфОП и IP к пользователям услуг, целесообразно осуществлять переход на сигнализацию ОКС N 7 на начальных уровнях сети доступа (как правило, на уровне сетевого интерфейса опорной АТС) [59], и здесь же устанавливать транспортные шлюзы (MG), управляемые с помощью контроллера транспортных шлюзов сигнального коммутатора. Исходя из динамики роста числа пользователей со спросом на услуги IP-сети в РФ, каждую такую АТС ТфОП, емкостью в 10000 номеров, возможно подключать к одному транспортному шлюзу, используя до 30 потоков Е1. Расчеты показывают, что при такой структуре число MG, которыми управляет контроллер MG, составляет до 8-10 в зависимости от ресурсов контроллера MG, интенсивности трафика через IP-сеть, числа пользователей услуг IP-сети, и т.п.

Структура Softswitch

На рис. 19 представлена структура сигнального коммутатора Softswitch и его внутренние и внешние интерфейсы. Собственно предлагаемый Softswitch включает в себя контроллер транспортных шлюзов (MGC - media gateway controller), сигнальный шлюз (SG), выполняющий функции транзитного пункта сигнализации ОКС №7 (STP - signalling transfer point) и одновременно функции преобразования сигнальных сообщений ТфОП в сообщения сигнализации IP-сети, базу данных SQL, содержащую подробную статистику о соединениях, реплицированную базу данных LDAP, центральный LDAP-сервер, обеспечивающий управление, тарификацию, маршрутизацию вызовов в IP-сети.

Если опорная АТС ТфОП имеет сетевой интерфейс, отличный от ОКС №7, то между АТС и Softswitch устанавливается сетевой адаптер NA, преобразующий любую сигнализацию от АТС ТфОП в ОКС №7. Совокупность оборудования сигнального коммутатора в сочетании с NA, MG, блоком IWF (Interworking Function) для сопряжения с транспортными ATM и FR сетями, модулем SSP (Service Switching Point) для сопряжения с интеллектуальными сетями называют муль-тисервисным сетевым узлом (МСУ), служащим в качестве основы для создания сетей следующего поколения (NGN). Подробно структура МСУ рассмотрена в предыдущих разделах.

IP-телефон

Интерфейс с АТС1 (OKC7. 2ВСК и пр.)

IP-телефон

Интерфейс с ATC1 (ОКС7. гВСКипр.)

IP-телефон

EDSS-1 <

Интерфейс с ATC1 (OKC7. 2ВСКипр.)

OKC7

IWF1

RTP/RTCP

H.248 от MGC

Устройства сетевого

доступа

ОКС7 ОКС7

IWF2

H.248 от MGC

RTP/RTCP

Устройства сотового

доступа

OKC7

OKC7

IWFn

H.248 от MGC

RTP/RTCP

Устройства сотового

доступа

LDAP Сервер

LDAP

Softswitch

LDAP - SQL

OKC7

SIGTRAN

Н.248ЯСР/1Р KMG1.MG2.....MGn.

Рис. 19. Структура мультисервисного узла с элементами программного коммутатора и его взаимодействие с местными АТС

База данных SQL служит в МСУ для хранения текущей статистической информации по каждому обслуживаемому вызову, проходящему через данный MGC. База данных LDAP предназначена в МСУ для поддержки репликации данных и обеспечения доступа LDAP клиентов к распределенно хранящимся данным. Синхронизация баз данных SQL и LDAP осуществляется с помощью модуля синхронизации, выполняющего, соответственно, преобразование реляционной модели данных в иерархическую модель данных.

Структура и построение сетей Softswitch

В общем случае число сигнальных коммутаторов Softswitch на сети одного оператора ТфОП может быть от одного до п [60]. На рис. 20 структурно представлена возможная конфигурация сети Softswitch, которая учитывает использование как одного, так и нескольких Softswitch на сети оператора электросвязи.

Рис. 20. Структура сети программных коммутаторов

Из приведенной структуры сети можно выделить две группы Softswitch, имеющие различные структурные характеристики, что связано с необходимостью маршрутизации вызовов по нескольким направлениям или отсутствии такой необходимости при наличии одного направления. Последнее имеет место, как правило, в реальных сетях с протяженными связями между системами коммутации и малой емкостью пучков соединительных линий в них.

С учетом изложенного на рис. 21 приведен вариант взаимодействия сетей ТфОП и IP с использованием платформы мультисервисных сетевых узлов, из которой на рисунке изображены программные ком-