Региональная сеть ТфОП

Региональная сеть ТфОП

R - R - R

(t on) (т оп) (тфоп}(тфопфс<Л(тфопфол )(т оп)(тфоп )

MG] [MG [MG] MG R

MG MG

R - R

(otxxx ) ii

Рис. 21. Вариант взаимодействия сетей ТфОП и VoIP с использованием программных коммутаторов

мутаторы Softswitch и в неявном виде сетевые адаптеры NA, обеспечивающие сопряжение с IP-сетью в любой точке по единой сигнализации ОКС №7. Безусловно, данным вариантом не исчерпывается все многообразие форм представления и взаимосвязи сетей ТфОП и IP, однако, концепция обслуживания базового вызова в данных сетях с помощью системы Softswitch универсальна по своей сути.

На данном рисунке представлены фрагменты сетей ТфОП и IP двух региональных операторов ТфОП. Сеть каждого регионального оператора разбита на участки, сопрягающиеся с зоной действия одного Softswitch IP-сети. Система сигнальных коммутаторов Softswitch представляет собой связную структуру, так что вызов, источник которого может находиться в любой части ТфОП, пройдя через IP-сеть, достигает любого пункта назначения в ТфОП данного или любого другого регионального оператора.

Известно, что разные производители стремятся поместить в Softswitch компоненты управления базовым вызовом нескольких стандартов так, чтобы сигнальный коммутатор мог взаимодействовать с разными фрагментами сетей ТфОП и IP по нескольким наиболее популярным и перспективным протоколам сигнализации и доступа к данным.

Исходя из условия решения задачи управления сетью, тарификации и маршрутизации вызовов, в оборудование сигнальных коммутаторов на рис. 21 включен контроллер транспортных шлюзов MGC, SIP-сер-веры, выполняющие функции Proxy, определения местоположения мобильных пользователей SIP и переадресации вызовов, а также маршрутизатор R. Управление транспортными шлюзами MG со стороны MGC осуществляется в соответствии с протоколами MEGACO/H.248, использующими в качестве транспортных протоколов M3UA и SCTP.

Для синхронизации MGC разных сигнальных коммутаторов авторами предлагается протокол SIP-T, обладающий практически ценным свойством переноса в теле сообщения SIP сигнализации ISUP, что обеспечивает прозрачность передачи универсальной сигнализации ОКС №7 по IP-сети, а следовательно, возможность бесконфликтного и эффективного сосуществования одновременно сетей коммутации каналов и коммутации пакетов. Протокол SIP-T является простым расширением протокола SIP, который предусматривает размещение информации ISUP в теле сообщения SIP при передаче вызова по сети Интернет.

Наличие оборудования маршрутизации R в составе сигнального коммутатора очевидно. На данном уровне производится также регистрация мобильных SIP-пользователей, использующих в качестве тер-

миналов PC со звуковой картой и соответствующим ПО SIP-клиента или SIP-терминал.

Один или несколько сигнальных коммутаторов содержат общий элемент управления, расположенный в следующем уровне иерархической модели представления телекоммуникационной сети нового поколения (NGN). Данный элемент структурно состоит из LDAP-cep-вера, SIP-серверов и маршрутизатора R. Первый из названных серверов содержит базу данных статистической и управляющей информации, позволяющей собирать и хранить информацию об обслуженных вызовах с учетом таких параметров, как количество переданных и принятых пакетов, числа потерянных пакетов, имеющегося джиттера, задержки, типа выбранного кодека и т.п., что в целом создает основу для дифференциации оплат услуги абонентом в зависимости от качества предоставляемой услуги. Кроме того, в базе данных LDAP целесообразно записывать информацию о текущем состоянии элементов IP-сети, находящихся в сфере действия данного LDAP-.сервера, в частности, узлах и звеньях IP-сети, выведенных в данный момент из обслуживания по той или иной причине, или находящихся в состоянии перегрузки и т.д., что важно для обеспечения заданного качества обслуживания вызовов.

Доступ к LDAP-серверу данного уровня со стороны MGC нижнего уровня производится по протоколу LDAP.

Состав SIP-оборудования аналогичен приведенному выше составу SIP-серверов нижнего уровня сигнального коммутатора, содержащего MGC. Обращение к SIP-серверам данного уровня и к одноранговым уровням со стороны произвольного Proxy-сервера SIP Softswitch, находящегося на одном уровне с MGC, должно осуществляться всякий раз, когда обслуживаемый вызов содержит пункт назначения, не входящий в зону действия данного MGC. В этом случае Proxy-сервер этого Softswitch, обменявшись информацией с сервером определения местоположения данного Softswitch (по протоколу LDAP) и определив, что пункт назначения находится за пределами зоны действия рассматриваемого Softswitch, передает запросы к одноименному оборудованию смежных Softswitch и элементов управления следующего уровня. Каждый Proxy-сервер обрабатывает полученный запрос, и, не найдя адреса вызываемого абонента, передает запрос аналогичным образом к другим серверам Proxy. В случае определения адреса вызываемого абонента, соответствующий Proxy-сервер возвращает ответ на данный запрос к начальному Proxy-серверу, который затем передает по другим направлениям сообщение Cancel, отменяющее об-

работку ранее переданных запросов с теми же, что и в данном Cancel значениями заголовков Call-ID, То, From, Cseq.

Если вызываемый абонент находится в сети другого регионального оператора, рассмотренные выше действия проводятся в элементах управления следующего уровня, содержащих аналогичное SIP-обору-дование и базу данных LDAP.

Элемент управления высшего уровня в зоне действия регионального оператора должен быть связан с расчетным центром, осуществляющим тарификацию обслуженных вызовов с учетом качества предоставленной абонентам услуги.

В случае, когда обслуживаемый вызов обрабатывается различными региональными операторами, для координации тарифов целесообразно использовать так называемых провайдеров расчетных центров. Для обращения к подобным провайдерам ETSI принят протокол OSP (Open Settlement Protocol).

Таким образом, в условиях одновременного существования в телекоммуникациях сетей с коммутацией каналов (СКК) и коммутацией пакетов (СКП) актуализируется использование на единой конвергентной сети мультисервисных сетевых узлов, обязательным компонентом которых являются сигнальные коммутаторы (Softswitch), обеспечивающие прозрачную сквозную передачу сигнальных сообщений через СКК и СКП.

В рамках местных и глобальных телекоммуникационных сетей существование конвергентных сетей возможно в условиях построения наложенной сети сигнальных коммутаторов. Для синхронизации работы контроллеров транспортных шлюзов различных Softswitch в наложенной сети, как уже отмечалось выше, предлагается использовать протокол SIP-T, обеспечивающий прозрачный перенос через IP-сеть сигнальных сообщений ISUP.

Предлагается строить наложенную сеть Softswitch по иерархическому способу. На 1-м (нижнем) уровне размещается оборудование:

транспортных шлюзов (MG);

контроллера MG (MGC), осуществляющего управление MG по протоколу MEGACO/H.248;

сигнального шлюза, конвертирующего сообщения уровней МТР2, МТРЗ ОКС №7, соответственно, в сообщения SCTP, M3UA протокола SIGTRAN;

SIP-серверов, обеспечивающих регистрацию мобильных SIP-пользо-вателей и маршрутизацию (совместно с Router) вызовов в IP-сети.

На 2-м уровне иерархии используется оборудование наложенной сети, содержащее LDAP-серверы, SIP-серверы, маршрутизаторы и обеспечивающее выполнение функций управления узлами и коммуникациями 1-го уровня, сбор статистики об обслуживаемых вызовах, определение адреса вызываемых абонентов, и т.п. Количество зон 1-го уровня, обслуживаемых данным оборудованием, зависит от имеющихся ресурсов последнего, интенсивности трафика, передаваемого через IP-сеть и т.п., и должно определяться на стадии конкретного проектирования.

На 3-м уровне устанавливается оборудование, централизованное в рамках всей сети данного регионального оператора. Здесь же целесообразно иметь расчетные центры, тарифицирующие все обслуженные вызовы в соответствии с единой тарифной политикой, действующей на территории этого регионального оператора.

Наконец, на 4-м уровне должны размещаться LDAP-серверы с большими ресурсными возможностями, собирающие по протоколу LDAP требуемую информацию от различных региональных операторов. Здесь же целесообразно устанавливать оборудование провайдеров, взаимодействующих с провайдерами 3-го уровня по стандартному протоколу OSP и согласующих тарифы по обслуживанию вызовов, проходящих через сети разных операторов.

Рассматриваемая концепция построения наложенной сети сигнальных коммутаторов универсальна, строится на открытых международных стандартах и рекомендациях, может дополняться, расширяться по мере появления новых инфокоммуникационных технологий при сохранении представленной методологии построения телекоммуникационной сети следующего поколения.

1.8. Преобразование сети связи общего пользования в пакетную

В результате рассмотрения возможностей пакетной технологии для развития сетей связи в предыдущих параграфах вполне резонно возникает вопрос о преобразовании сети связи общего пользования в пакетную.

В существующей сети связи общего пользования, построенной на основе принципа коммутации каналов, основными элементами распределения информации являются автоматические телефонные станции, выполняющие на городских телефонных сетях функции опорных

и транзитных станций. Как правило, в любой опорной АТС реализованы функции транзита, например, для включения учрежденческих систем коммутации. Поэтому, более точно можно говорить о наличии на городских телефонных сетях опорно-транзитных (ОПТС) и транзитных (ТС) станций.

Сельские сети электросвязи строятся по радиально-узловой структуре и их системообразующими элементами являются центральные (ЦС), узловые (УС) и оконечные станции (ОС). ЦС и УС всегда выполняют функции транзита и практически всегда для этих станций существует и абонентская емкость. Таким образом, среди системообразующих элементов городской и сельской телефонной сети можно выделить элементы с чисто транзитными функциями (ТС), с транзитными функциями и функциями по подключению абонентов (ОПТС, ЦС, УС) и только с функциями по подключению абонентов (ОС).

Исходя из сказанного, ясно, что в сети связи общего пользования с коммутацией пакетов существуют системообразующие элементы, выполняющие аналогичные для сети с коммутацией каналов функции:

ТС -> Softswitch

ОПТС, ЦС УС -> МСУ + Softswitch ОС -> МСУ

Оказывается, что и для систем сигнализации, обеспечивающих взаимосвязь системообразующих элементов сети, существуют соответствующие условные равенства:

SIP (SIP-T) = ОКС №7

Н.248 = V5.2.

H.323 = EDSS

Таким образом, при построении пакетных сетей связи общего пользования возможно сохранение тех же уровней иерархии, которые существуют в сети связи общего пользования с коммутацией каналов.

Основным элементом пакетной сети связи общего пользования является мультисервисный узел, совмещенный с сигнальным коммутатором. Функции управления системой коммутации в такой конфигурации выполняются непосредственно сигнальным коммутатором. На рис. 22 изображена структурная схема пакетной системы коммутации для сети связи общего пользования, получившей название САПФИР (Система Автоматической коммутации Пакетов для Фиксированных, Интернет и Радиосетей).

IP-сеть

SIP-терминал Soft-терминал J J

LDAP

STR, RTP/ RTCP ТфОП

Рис. 22. Система пакетной коммутации САПФИР

В системе САПФИР, работающей как в сетях с коммутацией каналов, так и в сетях с коммутацией пакетов, от традиционных систем с коммутацией каналов остались абонентские комплекты (АК) и сетевые адаптеры (NA - network adapter), причем последние были также модифицированы в направлении возможности взаимодействия на физическом уровне с сетями IP. В целом же, все взаимодействия и с ТфОП, и с сетями IP на алгоритмическом уровне осуществляются на базе протокола SIP (SIP-T), а для передачи информации используется протокол RTP/RTCP.

Управление же станцией осуществляется сигнальным коммутатором (Softswich), в состав которого в системе САПФИР входит:

абонентский сигнальный шлюз (SSG - Subscriber Signalling gateway);

шлюз передачи информации (MG - media gateway);

контроллер шлюза передачи информации (MGC - media gateway controller);

сигнальный шлюз (SG - signalling gateway);

база данных (LDAP - Lightweight Directory Access Protocol).

Абонентский сигнальный шлюз является основной отличительной особенностью от известных ранее модулей (MG, MGC, SG, LDAP) и подчеркивает комбинированный характер системы коммутации САПФИР. Возможность включения в эту систему коммутации обычных абонентских комплектов и, соответственно, аналоговых телефонных

аппаратов определяет область использования САПФИРа - сети связи общего пользования. В то же время, непосредственное включение в систему коммутации САПФИР SIP-терминалов и Soft-телефонов обеспечивает доступ и в IP-сеть, и в ТфОП пользователям современных терминальных устройств.

Назначение шлюза передачи информации MG очевидно - выход в IP-сеть, а управление им осуществляется по протоколу Н.248 со стороны MGC.

Сигнальный шлюз SG формирует собственно SIP-сеть и является по аналогии с системами с коммутацией каналов пунктом сигнализации SIP-сети. Во взаимодействии с базой данных LDAP формируются информация биллинга, мониторинга, и т.д.

Сетевой адаптер обеспечивает взаимодействие системы с пакетной коммутацией с телефонной сетью связи общего пользования. При этом, независимо от используемой системы передачи (В-2, В-2-2, ИКК, ИКМ-15, ИКМ-30, и т.д.), для сигнализации используется протокол SIP, а для передачи информации - протокол RTP/RTCP.

Рассмотренная здесь структура системы коммутации является достаточно общей, ее детализации будут посвящены отдельные издания, но все системообразующие элементы на рис. 22 присутствуют.

Список литературы к главе 1

1. А. Е. Кучерявый, А.И. Парамонов. Прогнозируемые закономерности развития связи в первой четверти XXI века. - Труды MAC, № 5, 1999.

2. А.Н. Голубев, А.Е. Кучерявый, А.С. Миков. Системы коммутации в конце XX - начале XXI века. Научно-технический семинар Проблемы разработки и внедрения цифровых систем коммутации . - Тезисы докладов, Пермь, 22-24 апреля 1997.

3. А.Е. Кучерявый. Конвергенция сетей связи как основа функциональной архитектуры систем коммутации. Forum ITA98, April 14-16, 1998.

4. А.Е. Кучерявый, Л.З. Гильченок. АТС с комбинированной системой коммутации Вестник связи , № 11, 1999.

5. А.Е. Кучерявый, Л.З. Гильченок. Принципы модернизации телефонной сети общего пользования Электросвязь , № 2, 2002.

6. Б.С. Лившиц, А.Д. Харкевич, А.П. Пшеничников. Теория телетрафика. - М., Связь , 1979.

7. A. Koucheryavy, V. Nesterenko, A. Paramonov. The Analysis of Internet User Traffic with PSTN. Regional International Teletraffic Seminar Telecommunication Network and Teletraffic Theory*. LONIIS, St. Petersburg, 29 January - 1 February 2002/Proceedings. ,

8. А. Афифи, С. Эйзен. Статистический анализ: подход с использованием ЭВМ. - М., Мир , 1982.

9. Теория телетрафика (основы расчета систем проводной связи)/ Перевод с немецкого под ред. Г.П. Башарина. - М., Связь , 1971.

10. В.Б. Булгак, Л.Е. Варакин, И.И. Каледина, В.Д. Москвитин, Л.Ф. Шамаева. Новые методы прогнозирования развития телекоммуникаций и их применение в отрасли Связь Российской Федерации . - MAC, 2001.

11. Концепция развития отрасли Связь и информатизация Российской Федерации . - MAC, 2001.

12. А.С. Воронцов, В.Д. Москвитин, А.Ю. Цым. Концепция развития электросвязи регионов Российской Федерации. 4-я международная конференция Развитие телекоммуникаций в регионах России. Перспективные технологии для российского телекоммуникационного рынка . - Пермь, 17-18 апреля 2001.

13. Е.М. Четыркин. Статистические методы прогнозирования. - М. Статистика , 1975.

14. Y. Koucheryavy. Fixed and Mobile Networks Convergence. Statistical Forecast. Teletraffic Theory as a Base for QoS: Monitoring, Evaluation,

Decisions*. ITC Sponsored St. Petersburg regional Integrational Teletraffic Seminar. LONIIS, 1-7 June 1998, St. Petersburg, Proceedings.

15. M.B. Ратынский, А.В. Телегин. Десять лет спустя: прогноз проникновения сотовой связи Мобильные системы , № 6, 2001. у

16. Brunswick UBS Warburg. О российском рынке сотовой связи. - Век качества, № 5, 2001.

17. Е. Didelet, В. Dubuisson, D. Stern. A Neural Technique Approach to Network Traffic Management. 14th ITC, Antibes Juan - les pins, france, June 1994. Proceedings.

18. E. Liu, J. Schormans, L.Cuthbert, C. Phillips, G. Stoneley. Application of Neural Networks to Accelerated Simulation of Internet Type WANs. 17th ITC, Salvador da Bahia, Brazil, September 2001. Proceedings.

19. Y. Koucheryavy, G. Yanovsky. ATM Multimedia Traffic Prediction Using Neural Networks. Proceedings of the EUNICE99. September 1-3, Barcelone, Spain.

20. E.A. Кучерявый. Исследование вероятностно-временных характеристик механизмов управления мультисервисной нагрузкой в сетях ATM. Автореферат диссертации. - С. Петербург.

21. Jun-Ichiro Miyazu. From the Keynote Address at the NTT R&D Forum 2000 in Musashiko , November 2000. NTT Review, v. 13, № 2, March 2001.

22. Telecom Data Book 2000 (Compiled by NCA). Published by Telecommunications Carriers Association, Tokyo, Japan, 2002.

23. Россия и страны мира. - Госкомстат России, М., 2000.

24. А.Е. Кучерявый. Современные телекоммуникационные услуги и перспективы развития сетей связи России. Юбилейная научная конференция Связисты СПб ГУТ и телекоммуникации 20 века . 12-13 октября, 2000. - Сборник трудов СПб ГУТ, 2000.

25. A.Kos, J. Bester. Adaptation of Telecommunication Services in Slovenia. VITEL 2000 Symposium, Ljubljana, Slovenia, 16 October 2000. Proceedings.

26. Российский статистический ежегодник. - Госкомстат России, М., 2001.

27. Социальное положение и уровень жизни населения России. - Госкомстат России, М., 1998.

28. Население России за 100 лет (1897-1997). Статистический сборник. - Госкомстат России, М., 1998.

29. World Telecommunication Development. ITU, 1999.