2.16.2 Протокол маршрутизации rip

Существуют две версии RIP: первая RIPv1 и вторая RIPv2. RIPv1 не поддерживает CIDR и VLSM. В случае использования протокола RIPv1 в сети, разбитой на подсети, на всех интерфейсах маршрутизатора должна использоваться одна и та же маска подсети. RIPv2 поддерживает CIDR и VLSM.

Единственной метрикой RIP является количество хопов (hop count). Это не всегда позволяет выбрать оптимальный маршрут (рисунок 2.15). В данном случае при использовании протокола RIP пакеты из сети N1 в сеть N5 передаются по маршруту R1->R3, хотя маршрут R1->R2->R3 быстрее. Это обусловлено тем, что RIP не учитывает пропускную способность маршрута при вычислении метрики.

Рисунок 2.15-Метрика RIP

2.17 Протоколы маршрутизации по состоянию связей

Протоколы маршрутизации по состоянию связей (link-state routing protocols) основаны на обмене инфомацией о состоянии каналов в сети между маршрутизаторами. Маршрутизатор, работающий на основе такого протокола, формирует базу данных, описывающую топологию сети. Это позволяет алгоритму маршрутизации находить кратчайшие маршруты к сетям назначения.

2.17.1 Протокол ospf

Протокол OSPF (Open Shortest Path First) является наиболее распространённым протколом маршрутизации по состоянию связей. Согласно терминологии OSPF автономая система разбивается на зоны (area). Нулевая зона (area 0) является магистральной зоной backbone area и её наличие в обязательно. Через магистральную зону осущестлвется обмен маршрутной информацией между всеми маршрутизаторами. В случае, если нет возможности подключить зону непосредственно к магистральной зоне. Маршрутизаторы в OSPF бывают следующих типов (рисунок 2.16):

Рисунок 2.16- Маршрутизаторы в OSPF

• Backbone Router - магистральный маршрутизатор

• ABR Area Border Router - пограничный маршрутизатор зоны, который соединяет две и более зон.

• Autonomous System Boundary Router– пограничный маршрутизатор автономной системы.

• IR Internal Router – внутренний маршрутизатор.

Разбиение на зоны необходимо для оптимизации таблиц маршрутизации. Внутреннему маршрутизатору (IR нет необходимости помнить маршруты ко всем сетям автонмной системы, ему достаточно помнить маршрут к сетям своей зоны и маршрут к ABR, который будет маршрутом по умолчанию.

2.18 Маршрутизация между vlan. Коммутаторы 3-го уровня

(маршрутизирующие коммутаторы) – это коммутаторы, обеспечивающие маршрутизацию между VLAN, что позволяет обойтись без дополнительного маршрутизатора для настройки маршрутизации между VLAN.

Также коммутаторы 3-го уровня "понимают" формат IP-пакетов, что позволяет использовать их в том числе для фильтрации IP-трафика и ряда других целей.

2.18.1 Маршрутизация

Обмен трафиком между VLAN возможен только через маршрутизатор. Функции маршрутизатора может выполнять коммутатор третьего уровня, или можно использовать дополнительный маршрутизатор для этих целей.

При использовании маршрутизаторов без поддержки 802.1q необходимо задействовать по одному физическому порту маршрутизатора на VLAN (рисунок 2.17). В таком случае при добавлении ещё одной VLAN необходимо установить дополнительный интерфейс на маршрутизатор. Большинство современных маршрутизаторов поддерживают стандарт 802.1q, что позволяет использовать один физический порт для маршрутизации между всеми VLAN. В этом случае физический сетевой интерфейс программно разбивается на несколько виртуальных интерфейсов – по одному виртуальному интерфейсу на каждый VLAN.

Рисунок 2.17-Использование маршрутизаторов

Каждый виртуальный интерфейс программно подключается к определённому VLAN и на сетевом уровне является частью того VLAN, к которому подключен (рисунок 2.18). Для каждого виртуального интерфейса назначается IP-адрес, и с точки зрения сетевого уровня виртуальный интерфейс ничем не отличается от обычного физического интерфейса.

Рисунок 2.18- Виртуальный интерфейс программно подключается к определённому VLAN

При добавлении ещё одной VLAN на физическом интерфейсе маршрутизатора создаётся ещеодин виртуальный интерфейс, что гораздо проще и дешевле, чем добавить ещё один физический интерфейс. При этом следует учесть, что полоса пропускания физического интерфейса делится между виртуальными интерфейсами, т.е. данный интерфейс может стать узким местом в сети.

2.19 Протокол SIP

Протокол SIP (Session Initiat Protocol, протокол установки соединения) не вляется первопроходцем в области IP-телефонии. Протокол H.323 уже давно используется для целей IP-телефонии, однако изначально он не разрабатывался для IP-сетей, что снижает "оптимальность" их совместной работы. За годы работы с протоколом H.323 накоплен большой опыт использования, который позволил выявить как его положительные черты, так и недостатки, которые были учтены при разработке протокола SIP.

Протокол H.323 использует двоичный формат. Одним из следствий этого является необходимость стандартизации всех возможностей данного протокола, так как в случае если определенная возможность не поддерживается устройством, то такие устройства из-за двоичного формата не смогут работать друг с другом. SIP-протокол использует текстовый формат сообщений, если одному из устройств не знаком определенный тип сообщения или заголовка, то оно просто игнорируется (как и в HTTP, который по своему формату очень похож формат протокола SIP). К тому же сам протокол SIP значительно проще H.323.

2.19.1 Возможности протокола SIP

Основные преимущества протокола SIP:

1. Масштабируемость — возможность увеличения количества клиентов при расширении сети.

2. Мобильность — возможность получения сервиса вне зависимости от местоположения (как например электронная почта), а каждому пользователю выдается персональный идентификатор, по которому он может быть найден.

3. Расширяемость — возможность дополнения протокола новыми функциями (за счет введения новых заголовков и сообщений). Как уже говорилось выше, если устройству встречается неизвестное ему расширение протокола, оно попросту игнорируется. Так как протокол H.323 использует сообщения двоичного формата, то неизвестные функции могут привести к невозможности предоставления сервиса.

Протокол SIP разрабатывался с расчетом на возможность использования любых транспортов, но, тем не менее, наиболее предпочтительным является использование UDP-пакетов (это позволяет повысить производительность по сравнению с использованием протокола TCP, но требует использования дополнительных механизмов проверки доставки сигнальных сообщений).

Так как телефония с использованием протокола SIP позволяет использовать большое количество разнообразных сервисов (помимо передачи голоса, возможна передача видео, текстовых сообщений, факсов и др.), необходим механизм обмена информацией о том, какие сервисы может использовать вызываемая\вызывающая стороны. Для этой цели используется протокол SDP (Session Description Protocol) — протокол описания сессии. Данный протокол позволяет определить какие звуковые (видео и другие) кодеки и иные возможности может использовать удаленная сторона.

Собственно сама передача голоса осуществляется благодаря использованию протокола RTP (Real-time Transport Protocol, протокол транспортировки в реальном времени). Сам протокол SIP непосредственного участия в передаче голосовых, видео и других данных не принимает, он отвечает только за установление связи (по протоколам SDP, RTP и др.), поэтому под SIP-телефонией понимается не передача голоса по протоколу SIP, а передача голоса с использованием протокола SIP. Использование протокола SIP предоставляет новые возможности установления соединений (а также возможность беспроблемного расширения данных возможностей), а не непосредственной передачи голосового и других видов трафика.

Формат адресов используемых протоколом SIP напоминает формат E-Mail-адреса: имя@идентификатор_хоста. В начале адреса ствится приставка "sip:" (пример: sip:user@host.com). В качестве идентификатора хоста может служить его IP-адрес, домен или имя хоста (IP-адрес определяется с использованием DNS, так что в итоге все равно получается обращение по адресу sip: имя@IP-адрес).

2.19.2 Архитектура SIP-сети

Стандартными элементами в SIP-сети являются:

1. User Agent: по протоколу SIP устанавливаются соединения "клиент-сервер". Клиент устанавливает соединения, а сервер принимает вызовы, но так обычно телефонный аппарат (или программный телефон) может как устанавливать так и принимать звонки, то получается что он одновременно играет роль и клиента и сервера (хотя в реализации протокола это не является обязательным критерием) — в этом случае его называют User Agent (UA) или терминал.

2. Прокси-сервер: прокси сервер принимает запросы и производит с ним некоторые действия (например определяет местоположение клиента, производит переадресацию или перенаправление вызова и др.). Он также может устанавливать собственные соединения. Зачастую прокси-сервер совмещают с сервером определения местоположения (Register-сервер), в таком случае его называют Registrar-сервером.

3. Сервер опредления местоположения или сервер регистрации (Register): данный вид сервера служит для регистрации пользователей. Регистрация пользователя производится для определения его текущего IP-адреса, для того чтобы можно было произвести вызов user@IP-адрес. В случае если пользователь переместится в другое место и/или не имеет определенного IP-адреса, его текущий адрес можно будет определить после того, как он зарегистрируется на сервере регистрации. Таким образом клиент останется доступен по одному и тому же SIP-адресу вне зависимости от того, где на самом деле находится.

4. Сервер переадресации: обращается к серверу регистрации для определения текущего IP-адреса пользователя, но в отличие от прокси сервера только "переадресует" клиента, а не устанавливает собственные соединения.

Прокси-серверы в SIP-сети также могут вносить изменения в передаваемые сообщения — это позволяет беспрепятственно преодолевать NAT в случае если прокси-сервер стоит на NAT-маршрутизаторе (также возможна настройка прокси сервера, находящегося за NAT в случае если на последнем невозможно установить прокси сервер — для этого потребуется задать параметры переадресации так, чтобы получился прокси-сервер стал "виртуальным сервером"). Помимо этого прокси-серверы можно объединять в "цепочки", которые позволяют использовать телефонию, даже если конечная точка (UA) находится сразу за несколькими NAT-шлюзами.

2.19.3 Сообщения SIP

Сообщения SIP-протокола имеют следующую структуру:

• Стартовая строка (start-line)

• Заголовки сообщения (*message-header)

• Пустая строка (CRLF)

• Тело сообщения

Стартовая строка различается в зависимости от того является ли сообщение запросом или ответом (в случае запроса — в ней сообщается тип запроса, адресат и номер версии протокола, а в случае ответа — номер версии протокола, статус и текстовую расшифровку статуса).

В заголовках содержатся сведения об источнике, адресате, пути следования сообщения и др. Этих заголовков может быть достаточно много и это количество может меняться на пути следования пакетов.

В протоколе SIP версии 2.0 существует 6 типов запросов (тип запроса задается в стартовой строке):

• INVITE — вызывает адресата для установления связи. С помощью этого сообщения адресату передаются виды поддерживаемых сервисов (которые могут быть использованы инициатором сеанса), а также виды сервисов, которые желает передавать инициатор связи

• ACK — сообщение подтверждающее согласие адресата установить соединения. В этом сообщении могут быть переданы окончательные параметры сеанса связи (окончательно выбираются виды сервисов и их параметры которые будут использованы)

• Cancel — отмена ранее переданных запросов (используется в случае если необходимости в них больше нет)

• BYE — запрос завершения соединения

• Register — данным запросом пользователь идентифицирует свое текущее местоположение

• OPTIONS — запрос информации о функциональных возможностях терминала (применяется в случае, если эти данные нужно получить до установления соединения, то есть до фактического обмена данной информацией с помощью запросов INVITE и ACK)

На каждый запрос, отправителю направляется ответ, содержащий код результата выполнения запроса. Формат этих ответов унаследован от протокола HTTP. Ответы кодируются 3-хзначным числом, первая цифра которого указывает на класс ответов, а остальные две — идентифицируют конкретный ответ в каждом классе. Устройство может не знать, что означает код ответа, но должно обязательно знать класс ответа. Всего существует 6 классов ответов:

• 1?? — информационные ответы

• 2?? — успешное окончание запроса

• 3?? — информация об изменения местоположения вызываемого абонента

• 4?? — информация об ошибке

• 5?? — информация об ошибке сервера

• 6?? — информация о невозможности вызова абонента (пользователя с таким адресом не существует, или пользователь отказывается принять вызов)

Информационные ответы сообщают о стадии выполнения запроса, они не являются завершением запроса. Остальные же классы ответов завершают выполнение запроса.

Следует также упомянуть SIP-T (Trunk) - протокол переноса сообщений SS7 в виде MIME-объектов между контроллерами сигнализации, а также SIGTRAN (Signaling Transport) - протокол переноса сообщений сигнализации SS7 через IP-сеть.

2.20 Протокол H.323

Стандарт H.323 был принят международным союзом электросвязи (МСЭ) для обеспечения совместимости (компонентов, протоколов и процедур) при двухточечной и многосторонней передаче в режиме реального времени звуковых сигналов, видеосигналов и данных по сетям с пакетной коммутацией, таким как Интернет.

H.323 - является частью совокупности стандартов (H.32x), которые рассматривают возможности организации мультимедийной связи по множеству сетей:

• H.310 - для организации мультимедийной связи по сети B-ISDN (широкополосная цифровая сеть с интеграцией служб).

• H.320 - для организации мультимедийной связи по сети узкополосной ISDN.

• H.321 - для организации мультимедийной связи по сети с асинхронным режимом переноса (ATM)

• H.322 - для организации мультимедийной связи по локальным сетям (LAN)

• H.324 - для организации мультимедийной связи по коммутируемой телефонной сети общего пользования (PSTN)

Стандарт H.323, как минимум, определяет протоколы для двухточечной передачи звуковых сигналов в режиме реального времени между двумя терминалами в сети с коммутацией пакетов, которая не обеспечивает гарантированного качества обслуживания. Полный охват H.323 намного шире, в нем рассматриваются вопросы межсетевой конференц-связи между множеством терминалов, которые поддерживают не только передачу звуковых сигналов, но также видео и данных.

2.20.1 Архитектура H.323

Для общей реализации H.323 требуется четыре логических объекта или компонента: терминал, шлюзы (GW), гейткипер (gatekeeper, GK) и блоки управления многосторонней связью (MCU):

рисунок 2.19-Архитектура H.323

2.20.2 Терминал H.323

Терминал или клиент - это оконечный пункт, являющийся источником и получателем потоков данных H.323 и сигнализации. Это может быть мультимедийный ПК с H.323-совместимым стеком протоколов или автономное устройство, такое как IP-телефон с USB (универсальная последовательная шина), который предусматривает двухстороннюю связь в реальном времени с другим терминалом H.323, шлюзом или MCU.

Между оконечными пунктами могут устанавливаться только телефонные соединения, телефонные соединения и передача данных, телефонные соединения и видео, или телефонные соединения, передача данных и видео.

Шлюз (GW)

Шлюз является дополнительным компонентом в сети с возможностями H.323. Когда требуется организовать связь между разными сетями (например, между сетью на базе IP и сетью PSTN), шлюз на интерфейсе необходим.

Шлюз H.323 является оконечным пунктом H.323, который обеспечивает двухстороннюю связь в реальном времени между терминалами, относящимися к сетям с разными стеками протоколов. Например, есть возможность настроить для терминала H.323 конференц-связь с терминалами на базе H.320 или H.324 через соответствующий шлюз.

Шлюз обеспечивает трансляцию формата данных, трансляцию управления-сигнализации, трансляцию аудио и видео кодеков, а также настройку соединения и функции завершения на обеих сторонах сети. В зависимости от типа сети, в которой требуется трансляция, шлюз может поддерживать оконечные пункты H.310, H.320, H.321, H.322 или H.324.

Гейткипер (GK)

Гейткипер - очень полезный, но необязательный компонент сети с возможностями H.323. Гейткипер обеспечивает трансляцию адресов и управляет доступом к сетевым ресурсам для терминалов H.323, GW и MCU.

Оконечный пункт сам регистрируется в GK. Все оконечные пункты H.323, зарегистрированные в одном GK, образуют зону H.323. Гейткипер предоставляет несколько услуг для всех оконечных пунктов в этой зоне. К этим услугам относятся следующие:

• Трансляция адресов - GK транслирует псевдонимы H.323 в IP-адреса сигнализации соединения (особенно полезно для оконечных пунктов с динамическими IP-адресами). Гейткипер поддерживает базу данных для трансляции между псевдонимами (такими как международные телефонные номера) и сетевыми адресами.

• Управление допуском и доступом оконечных пунктов - это управление может основываться на данных о наличии пропускной способности, ограничениях на количество одновременных вызовов H.323 или о преимуществах оконечных пунктов при регистрации.

• Управление пропускной способностью - администраторы сети могут управлять пропускной способностью, определяя ограничения на число одновременных вызовов и ограничивая авторизацию конкретных терминалов на посылку вызовов в определенное время.

• Возможности маршрутизации - GK может маршрутизировать все входящие или исходящие вызовы в своей зоне. Таким образом, можно сохранять учетную информацию о вызовах для выписывания счетов (биллинга) и обеспечения безопасности. Гейткипер может перенаправить вызов в соответствующий шлюз, основываясь на сведениях о наличии пропускной способности. Перемаршрутизацию можно использовать для развертывания дополнительных услуг, таких как мобильная адресация, переадресация вызова и переадресация голосовой почты.

рисунок 2.20 (RFC 3261)

Пользователь Alice (sip:alice@atlanta.com) вызывает пользователя Bob (sip:bob@biloxi.com).

1. Пользователь Alice посылает сообщение INVITE прокси-серверу по умолчанию (atlanta.com) Если бы пользователю Alice был известен IP-адрес пользователя Bob и он мог к нему обратиться напрямую, то запрос INVITE в этом случае мог быть послан непосредственно вызываемому пользователю.

2. Прокси-сервер посылает запрос INVITE серверу вызываемого абонента (biloxi.com).

3. Далее прокси-сервер пользователя Bob при необходимости определяет его текущий IP-адрес и посылает ему сообщение INVITE — у пользователя начинает звонить телефон, о чем сообщается в ответе 180 (Ringing).

4. Если вызываемый пользователь ответил на звонок, то на запрос INVITE высылается ответ 200 (OK).

5. Вызывающий пользователь отправляет сообщение ACK, сообщающее вызываемому о том, что он получил ответ на свой запрос INVITE, им задаются окончательные параметры соединения. На этом этапе все готово к установлению соединения по протоколу RTP (Real-time Transport Protocol).

6. Устанавливается RTP-соединение с заранее согласованными параметрами.

7. Для завершения соединения, завершающим пользователем (кладет трубку) высылается запрос BYE, на которое высылается ответ 200 (OK)

Пока сообщения установления соединения (INVITE) ходят между прокси-серверами и неизвестно доступен ли вызываемый пользователь, в ответ на INVITE посылается ответ 100 (Trying), сообщающий о попытке установления соединения.

Так как прокси-сервер может устанавливать собственные соединения, его использование позволяет вызовам без проблем преодолевать NAT. Также возможно построение нескольких прокси-серверов в одну цепочку, что позволяет преодолевать сразу несколько NAT.

2.21 Сравнительный анализ протоколов MGCP и MEGACO

Цель данного параграфа - определить, в чем сходны и чем различаются протоколы MGCP и MEGACO. Начнем с общих черт протоколов.

Оба протокола используются в сетях с одинаковой архитектурой, где транспортными шлюзами управляют высокоинтеллектуальные контроллеры. Оба протокола умеют работать со шлюзами одних и тех же видов, классификация шлюзов была дана в предыдущей главе. Порты шлюзов поддерживают детектирование одних и тех же событий и генерацию одних и тех же сигналов. Используются одинаковые транспортные механизмы для доставки сообщений систем сигнализации ОКС7, DSS1, ВСК. Процедуры установления и разрушения соединений, реализуемые обоими протоколами, идентичны. Кроме того, используются одинаковые механизмы поддержания защиты сети. На этом сходство протоколов MGCP и MEGACO/H.248 заканчивается.

Самым важным отличием протокола MEGACO/H.248 от протокола MGCP является использование иной модели организации связи. Протокол MEGACO/H.248 работает не только с телефонными портами, но и UDP-портами. Кроме того, connection в модели MGCP - это, в общем случае, подключение к соединению между портами разного оборудования, в то время как context в модели MEGACO/H.248 всегда отображает связь между портами одного шлюза.

Меняя топологию связей портов, относящихся к одному контексту, при помощи протокола MEGACO контроллер может гибко управлять конференциями. Данной возможности в протоколе MGCP не предусмотрено.

Выше уже отмечалось, что для протокола MEGACO/H.248 предусмотрено два способа кодирования, тогда как сообщения протокола MGCP представляются в текстовом формате, а бинарный способ кодирования не поддерживается. Кроме того, в протоколах используются разные параметры команд и коды ошибок.

Протокол MEGACO/H.248, так же, как и протокол MGCP, предусматривает корреляцию команд и ответов. Но если в протоколе MGCP транзакция образуется из команды и ответа на нее, то в протоколе MEGACO/H.248 транзакция состоит из запроса - совокупности акций и отклика на запрос. Общая структура запроса выглядит так: TransactionRequest(Transactionid { ContextiD {Command ... Command), ContextiD {Command ... Command } }) Общая структура отклика на запрос приведена ниже: TransactionReply(TransactionID { ContextiD { Response ... Response }, ContextiD { Response ... Response } })

Каждая акция, в свою очередь, состоит из одной или нескольких команд, относящихся к одному контексту, и ответов на них . Использование такого инструмента позволяет значительно уменьшить объем передаваемой сигнальной информации и увеличить скорость установления соединений за счет того, что контроллер может параллельно вести обработку сигнальной информации, относящейся к разным соединениям.

Аналоги двух избыточных команд EndpointConfiguration и Notifica-tionRequest протокола MGCP в протоколе MEGACO/H.248 отсутствуют, но, в тоже время, добавлена команда Move, позволяющая в одно действие перевести порт из одного контекста в другой. В качестве примера использования команды Move приведем сценарий дополнительных услуг «Уведомление о входящем вызове и перевод существующего соединения в режим удержания», англоязычное название услуг - Call Waiting и Call Hold.

Абонент А разговаривает с абонентом В, а абонент С вызывает абонента А, при этом вызываемому абоненту передается акустическое уведомление о входящем вызове.

Далее абонент А переводит соединение с абонентом В в режим удержания и соединяется с абонентом С. Реализация комбинации дополнительных услуг Call Waiting и Call Hold, т.е. передача порта из одного контекста в другой, стала возможной благодаря команде Move.

3 Программный коммутатор (Softswitch)

3.1 Технология программного коммутатора (Softswitch)

Сегодня все операторы, включая операторов IP-телефонии, активно испытывают системы с программным коммутатором (softswitch), рассматривая их с точки зрения широкого применения в сетях связи. Одновременно совершенствуется и внедряется нормативная и техническая база для использования подобных систем, которые смогли бы обеспечить тесное взаимодействие сетей различных технологий не только на физическом уровне, но и на уровнях формирования и предоставления услуг. Совершенно ясно, что необходимо строить сети связи, которые бы поддерживали непрерывный контроль над формированием и предоставлением услуг и обработку вызовов клиента по одним и тем же правилам, гарантирующим запрошенный уровень качества обслуживания, независимо от того, как происходит транспортировка услуги и через какое оборудование она предоставляется клиенту. Несмотря на кажущееся отличие пакетных и классических сетей и их конкуренцию между собой, они давно уже идут одним путем развития — разделения уровней предоставления услуг (транспорт и коммутация), от средств формирования услуг (обработка вызовов по заданным правилам)[2,12].

Так, внедрение на телефонной сети общего пользования наложенной сети сигнализации ОКС № 7, привело к возможности разделения путей следования речевого трафика и сигнальной информации и реализации архитектуры интеллектуальной сети с разделением уровня предоставления услуг (SCP) и уровня управления, формирования услуг (SSP, IP). Применение такого подхода позволяет телефонным операторам, используя уже существующее оборудование, быстро и гибко формировать новые услуги для предоставления их пользователям.

Если обратиться к пакетным сетям, то такое разделение (принцип декомпозиции шлюза) присутствует и здесь: шлюзы, устройства управления шлюзами и шлюзы сигнализации (последние два устройства могут объединяться и быть совмещены с устройствами, формирующими дополнительные услуги).

Таким образом, возникла необходимость в неком сетевом элементе, обладающим следующими свойствами:

- это должен быть «интеллектуальный» центр сети, основанный на открытых стандартах и поддерживающий все основные типы традиционной телефонной сигнализации и протоколы пакетной передачи информации, включая IP- телефонию, и обеспечивающий эффективную маршрутизацию вызовов в разнородных сетях;

- он должен иметь распределенную и масштабируемую архитектуру, предотвращающую отказы при больших нагрузках на сеть и обеспечивающую надежность не менее 99,999%; он должен содержать модуль, позволяющий гибко контролировать сценарий обработки любой телекоммуникационной сессии (вызова);

- он должен представлять собой единый блок управления инфраструктурой сети и контроля над сессиями.

Объединение интеллектуальной периферии сетей связи независимо от применяемых ими технологий помогло реализовать решение, отвечающее вышеупомянутым пожеланиям операторов.

Если связать шлюзы не напрямую, а через промежуточное устройство - программный коммутатор (от англ. Softswitch — программный переключатель, коммутатор), к которому подключена система биллинга, то это позволит с минимальными затратами, без кардинального изменения схемы построения существующих сетей избавиться от типичных недостатков традиционных схем IP-телефонии.

Таблица 3.1- Сравнение современных АТС и систем Softswitch

Характеристика	Система Softswitch	Традиционная АТС
Архитектура	Модульная, на базе стандартов	Фирменная
Гибкость	Высокая	Низкая
Интеграция приложений сторонних разработчиков	Легко интегрируется	Трудно интегрируется
Перенастройка	Осуществляется легко	Затруднена
Масштабируемость	Миллионы соединений	Миллионы соединений
Экономически оправданный начальный уровень	От нескольких сотен пользователей	При большом числе пользователей
Поддержка трафика	Речь, данные, видео, факс	В основном речь
Предпочтительная продолжительность вызова	Без ограничений	Небольшая

Из таблицы видно те преимущества, которые получат как операторы, так и пользователи, использующие программный коммутатор по сравнению с ТфОП. Таким образом, Softswitch соединяет в себе надежность и другие особенности, ожидаемые пользователями от стандартной телефонии, и эффективность, экономичность и гибкость сетей данных. Программное обеспечение предоставляет возможность взаимодействия неоднородных сетей, которые поддерживают широкий набор сигнальных протоколов (включая ОКС7, MGCP, H.323 и SIP). Softswitch конвертирует различные протоколы сигнализации в единый формат, что упрощает введение новых протоколов. Эта возможность позволяет операторам ТфОП и IP-телефонии обеспечить возможность полного и прозрачного взаимодействия между ТфОП и IP-телефонии. К тому же эта трансляция улучшает возможность взаимодействия между межсетевыми шлюзами различных поставщиков, что предоставляет дополнительные возможности расширения рынка. Таким образом, программный коммутатор отвечает за авторизацию и аутентификацию клиента, генерацию CDR и конвертацию разных типов сигнализаций (SIP/H.323/MGCP/ISDN/ISUP). Естественно в сети может существовать несколько коммутаторов программных коммутаторов, а в качестве протокола взаимодействия между ними может выступать SIP/SIP-T[3,4,5,6,12,8].

Эффективность технологии Softswitch была реально проверена в период экономического спада в США, когда большинство телекоммуникационных компаний, успевших внедрить решения данного типа, сумели выдержать жесткие инвестиционные ограничения своих бюджетов за счет более низкой себестоимости и широкого набора предлагаемых услуг. В результате сегодня многие из них занимаются поглощением некогда более крупных операторов-конкурентов, работающих по традиционной схеме»[2].

3.2 Структура программного коммутатора

Программный коммутатор — это модель взаимодействия стандартных программных модулей, которые реализуют контроль вызовов, сигнализацию, взаимодействие протоколов и создание услуг внутри конвергентной сети.

InternationalPacketCommunicationConsortium(IPCC, бывшийInternationalSoftswitchConsortium) разработалчетыребазовыхкомпонентапрограммного коммутатора:

- агент связи (Sessionagent);

- шлюз сигнализации (Signalinggateway) является устройством для интеграции с уже существующей сигнализацией ТфОП ОКС№7 и для поддержки возможностей Интеллектуальной Сети (IN) в сети на базе программного коммутатора;

- сервера приложений (Applicationservers) добавляют в Softswitch некоторую многогранность, предоставляя новые услуги на базе технологии IP, такие как унифицированная почта, поддержка конференций и IP centrex. Эти серверы взаимодействуют с элементами контроля вызова Softswitch посредством протокола SIP или других протоколов;

- сервера управления взаиморасчетами (Back-endservers) осуществляют такие функции, как ведение счетов, авторизация и налогообложение, поддержка биллинга и т.д. Ключевыми возможностями являются функция детализации вызова (CDR), поддержка противоположных по своим задачам таких составляющих, как провайдера, центра взаиморасчетов и управления приложением IP-телефонии из Web-браузера. Они также переадресуют вызовы к ТфОП в случае временных неполадок в IP сетях, известных как «crankbank».

Эти компоненты объединены в структуру коммутации и контроля за вызовом, основанную на современном ПО с открытыми стандартами, в отличие от базирующихся на коммутации каналов продуктов ТфОП, являющихся эксклюзивной разработкой сети. Поставщики оборудования могут изменять структуру программного коммутатора, включая в его состав различные компоненты, в зависимости от потребностей и конструкции. Гибкость при построении для расширения возможностей позволяет плавно перейти к сетям NGN.

IPCC считает, что сеть NGN базируются на трехуровневой архитектуре, в которой логически разделены транспортный уровень, уровень управления вызовом и прикладной уровень. Тогда программный коммутатор располагается на втором и третьем уровнях, управляя речевым трафиком и данными между ТфОП и сетями на базе IP, а также на пути к месту назначения. Модель программного коммутатора отделяет услуги от доступа и транспортных технологий, являясь важным элементом структуры, позволяющим владельцам сети привнести интернетовский стиль в создания телефонных услуг.

На рисунке 3.1 приведена схема программного коммутатора, приведенная в Руководящем Документе Минсвязи РФ РД.45.333-2002.Здесь отражен российский вариант представления программного коммутатора[1].

SIGTRAN,

H.225

Контроллер медиа-шлюзов MGC

Шлюз сигнализации

SIP, H.225

SIP, TCAP

ОКС№7

Сервер приложений AS

Конвертор SIP SIP-Proxy

H.225, Megaco

SIP, H.2255

ОКС№7

Персональный компьютер

SIP

DTMF

Медиа-шлюз MG

Телефонный аппарат

Рисунок 3.1 - Состав аппаратно-программного комплекса программного коммутатора

Оборудование, реализующее функции программного коммутатора должно включать в себя устройство управления шлюзами (MediaGatewayController, MGC) и шлюз сигнализации (SignalingGateway, SG)[7,9].

Устройство управления шлюзами MGC должно обеспечивать реализацию следующих функций:

- функции управления базовыми вызовами, включая маршрутизацию вызова и трансляцию адресов между различными планами нумерации посредствам стандартных протоколов сигнализации;

- функции управления транспортными шлюзами посредством стандартных протоколов управления;

- функции межсетевого взаимодействия с устройствами управления вызовами сети с коммутацией пакетов (MGC, SIP-сервер, привратник Н.323) посредством стандартных протоколов сигнализации через стандартные транспортные протоколы;

- функции межсетевого взаимодействия с пунктами сигнализации международно/междугородной и местной сети ОКС № 7 через шлюз сигнализации SG;

- функции взаимодействия с серверами приложений (ApplicationServer, AS) через открытые программные интерфейсы (API), управления услугами и управления правами доступа;

- если MGC взаимодействует с узлами SCP IP, то взаимодействие должно осуществляться по протоколу INAP-R через шлюз сигнализации SG;

- взаимодействие со шлюзами сигнализации через стандартные протоколы передачи сигнальных сообщений;

- функции аутентификации и авторизации оконечного оборудования пользователя;

- функции эксплуатации и административного управления;

- функции генерации стандартных файлов CDR и сбора статистической информации для учета стоимости за установленные вызовы.

Шлюз сигнализации SG должен обеспечивать реализацию следующих функций:

- функции передачи сигнальных сообщений между сетью ОКС № 7 и устройством управления шлюзами MGCпосредством стандартных транспортных протоколов, обеспечивающих возможность транспортировки сообщений протоколов стека SIGTRAN;

- функции передачи сигнальных сообщений протокола V5.2 в устройство управления шлюзами MGC посредствам стандартных транспортных протоколов.

В общем случае, комплекс оборудования, реализующий функции гибкого коммутатора может включать в себя следующие дополнительные программно-аппаратные устройства: транспортный шлюз, сервер приложений, медиа-сервер, SIP-прокси-сервер, привратник Н.323. Набор дополнительных программно-аппаратных устройств, входящих в состав гибкого коммутатора, зависит от способов применения Оборудования на ВСС России.

Транспортный шлюз (MediaGateway, MG) должен обеспечивать реализацию следующих функций:

- функции преобразования сигналов и форматов данных;

- функции обработки сигнала;

- функции взаимодействия с устройством управления шлюзами MGC посредством стандартных протоколов управления;

- функции обработки и передачи в устройство управления шлюзами MGC дополнительных тоновых сигналов;

- функции взаимодействия с маршрутизатором/коммутатором сети передачи данных;

- если транспортный шлюз реализует функции установления тракта передачи, то с целью их реализации должны использоваться стандартные протоколы сигнализации для тракта передачи;

- если транспортный шлюз реализует функции маршрутизации, то с целью их реализации должны использоваться стандартные протоколы маршрутизации.

Сервер приложений (ApplicationServer, AS) реализуется специализированным программным обеспечением, которое поддерживает программных клиентов со встроенным набором распределенных вычислительных возможностей, обеспечивающих реализацию дополнительных услуг в среде реализации логики услуги.

Сервер приложений должен обеспечивать реализацию следующих функций:

- функции управления услугами;

- функции создания услуг стандартными средствами API и скриптовых языков;

- функции предоставления в защищенном режиме программируемого интерфейса для административного домена третьей стороны;

- функции эксплуатационного управления услугами;

- функции высокоскоростной базы данных (внутренней или внешней) с целью сохранения данных об услугах и о подписчиках на услуги;

- функции взаимодействия с устройством управления шлюзами MGC посредством открытых программных интерфейсов или стандартных протоколов.

Сервер приложений может поддерживать услуги маршрутизации, аутентификации, авторизации вызовов, учета стоимости и управления политикой качества услуг [2].

Медиа сервер (MediaServer, MS) может обеспечивать реализацию следующих функций:

- функции ресурсов мультимедиа (например, распознавание дополнительных тоновых сигналов и речевых сигналов, синтез речи, разветвление и коммутация потоков мультимедиа);

- возможность управления ресурсами мультимедиа со стороны приложений и услуг (например, сохранение, проигрывание и запись мультимедиа сообщений, функции моста для конференц-связи, отправление и получение факсов);

- функции программируемых интерфейсов и интерпретации скриптовых языков.

Минимальная конфигурация программного коммутатора содержит всего два устройства: контроллер медиа-шлюзов (MGC) и конвертор SIP (SIP Proxy).

Устройство управления шлюзами MGC может быть реализовано на базе высокопроизводительного промышленного сервера, другие устройства, входящие в состав гибкого коммутатора, могут быть реализованы, как специализированные программно - аппаратные устройства [2].

Кроме того, программные коммутаторы Softswitch могут иметь единую или распределенную структуру.

Единая структура, изображенная на рисунке 3.2, подразумевает наличие всех модулей программный коммутатор, входящих в его состав в виде серверов, выполняющих все требуемые функции, взаимодействующих между собой по внутримашинному интерфейсу. Как правило, это ПО, заложенное производителем в структуру программного коммутатора. Такая структура подходит для тех операторов, которые строят полностью новую сеть.

Рисунок 3.2 - Единаяструктура Softswitch

Привратник Н.323

SIP- проксисервер

Сервер приложений

Шлюз сигнализации

УУ

Рисунок 3.3 - Распределеннаяструктура Softswitch

Если оператор уже существовал в том или ином виде на рынке предоставления услуг связи, и у него уже есть некая структура сети, для него экономически целесообразней ставить программный коммутатор второго типа. Распределенная структура, которая отражена на рисунке 4.3, подразумевает наличие управляющего устройства и набора модулей, взаимодействующих друг с другом по стандартному протоколу, такому как MGCP. Такая структура программного коммутатора позволяет оператору выбирать тот набор элементов, которых недостает в его сети. Так, например, если в сети уже стоял привратник для связи с ТфОП, то не имеет смысла дублировать его и ставить программный коммутатор, выполняющий те же функции.

С точки зрения телефонной сети общего пользования с одной стороны это пункт сигнализации ОКС №7 (SP, STP), с другой транзитный коммутатор поддерживающий системы сигнализаций (E-DSS1, CAS)[10].

С точки зрения пакетных сетей (IP) — это устройство управления медиашлюзами (MediaGatewayController), одновременно контроллер сигнализаций (SignallingController) и УУ терминальным оборудованием для сетей H.323 и SIP [4,11].

Рисунок 3.4 - Сетевое окружение Softswitch

Для осуществления всех этих функций, устройство должно уметь работать с протоколами сигнализаций, построенными по различной архитектуре, и взаимодействовать с медиашлюзами основанными на различных технологиях. На рисунке 3.4 показаны протоколы, поддерживаемые программным коммутатором. Решение поставленных задач в программном коммутаторе осуществляется за счет отделения функций взаимодействия со специализированными протоколами (оборудованием), от функций обработки и маршрутизации вызовов между аппаратной частью и программным ядром устройства. Все сообщения протоколов сигнализации и управления устройствами приводятся к единому виду, удобному для представления в единой программной модели обработки вызовов[2,12].

Если говорить о функциональных возможностях, то программный коммутатор может поддерживать любое количество номеров, огромное количество абонентов, собранных или не собранных в одном месте, обеспечивать другие принципиально новые технологические возможности. Отраслевой РД 45.333-2002 заложил основу для сертификации оборудования программной коммутации, которое в массовом порядке начало поступать на российский рынок. Однако этот документ не регламентирует все аспекты, связанные с внедрением оборудования программной коммутации. Так, типовые сертификационные требования не затрагивают ряд важных вопросов, касающихся совместимости, безопасности, производительности и СОРМ. В конкретных случаях применения оборудования Softswitch необходимо оценивать такие факторы, как наличие транспортных сетей с поддержкой гарантированного качества обслуживания, сетей доступа, спроса на дополнительные услуги и пр.

Согласно РД 45.333-2002 программный коммутатор должен обеспечивать реализацию следующих базовых функций:

- функции управления вызовами/функции коммутации услуг;

- функции управления транспортными шлюзами;

- функции обеспечения взаимодействия протокола ОКС № 7 с протоколами сигнализации сетей передачи данных;

- функции взаимодействия с серверами приложений через открытые программные интерфейсы или стандартные протоколы;

- функции сбора статистической информации и учета данных, необходимых для начисления платы за услуги [1].

Выбор сценария применения программного коммутатора определяется задачами, которые необходимо решить оператору. Для операторов, на сетях которых эксплуатируется большое количество аналоговых коммутаторов, подлежащих замене, возможно проведение модернизации с использованием программного коммутатора в роли распределенных телефонных концентраторов. Это обеспечивает экономически выгодное и масштабируемое решение для сельской телефонии и позволяет осуществлять быстрое внедрение, как традиционных услуг телефонной связи, так и дополнительных услуг нового поколения. При наличии хорошо развитой транспортной пакетной сети целесообразно начать внедрение программного коммутатора как транзитного коммутатора с функциями SSP. Применение программного коммутатора в этом случае даст такие преимущества как снижение эксплуатационных расходов, более легкое и централизованное управление сетью и гибкую маршрутизацию вызовов[2].

3.2.1 Применение программного коммутатора в сетях мобильной связи

Рассмотрим одну из областей применения программного коммутатора - сети мобильной связи.

Как известно, единая сеть передачи данных между центральным узлом коммутации и базовыми станциями существенно снижает расходы оператора за счет меньших затрат на ее строительство и обслуживание, а также более эффективного использования пропускной способности соединительных каналов. Такая транспортная инфраструктура позволяет предоставлять услуги передачи голоса и данных (включая факс и Internet), что логично вписывается в концепцию перехода к 3G.

Планируется интеграция сетей мобильной связи различных операторов (операторы мобильных сетей 2G, 2G+ и 3G) в транзитную мультисервисную сеть на базе оборудовании программного коммутатора. На рисунке3.5 представлена структурная схема мультисервисной транзитной сети (МСТС).

Для построения МСТС используется принцип декомпозиции шлюзов, при котором логика работы сети отделяется в центральном управляющем устройстве. Такое решение обеспечивает масштабируемость сети и простоту эксплуатационного управления ею. Кроме того, шлюзы становятся менее дорогостоящими, что позволяет устанавливать их в большом количестве. Использование программного коммутатора и сигнального шлюза с поддержкой протокола Sigtran (SS7 поверх IP) позволяет отказаться от организации выделенных каналов к сети SS7 (что, например, используется при роуминге) либо услуг третьих компаний, обеспечивающих транзит сигнального трафика. От оператора всего лишь требуется обычный канал доступа к Internet. Кроме того, оператор пользуется услугами мультисервисной сети в случае, когда необходимо обновить данные в регистре местоположения (HLR) «домашней» сети при регистрации, отключении терминала и так далее.

Рисунок 3.5 - Архитектура МСТС

При этом узлом, который обрабатывает сигнализацию ОКС№7, принимает решение об установлениях соединений в МСТС, управляет коммутациями в транспортном шлюзе, является программный коммутатор. Будучи интеллектуальным устройством, он «знает» все доступные сети сотовой связи, осуществляет составление CDR, пересылку сообщений ОКС№7 через МСТС [10,11].

С внедрением программного коммутатора можно существенно увеличить доход от услуг дальней связи, поскольку к услугам операторов имеются многочисленные центры обмена трафиком в IP-сети (VoIPClearingHouse), предоставляющие оптовые цены наеготерминацию. При этом задача проключения вызова внутри распределенной сети оператора из одного региона в другой решается гораздо проще: голосовой сигнал вызывающего абонента поступает в общем случае на вызываемый аппарат в том же цифровом виде.

Возможно, создание подобной мультисервисной сети станет одним из основных шагов к строительству сети NGN[12].

3.2.2 Реализация биллинга

Новая архитектура сети предусматривает некоторые изменения в биллинговых системах (АСР) оператора связи. Эти изменения прежде всего ориентированы на тарификацию разнородных услуг (голос, данные, дополнительные услуги), гибкое введение и расчет потребления новых сервисов. Иными словами, заказчик биллинговой системы должен иметь возможность с помощью прилагаемого клиентского интерфейса к базам данных создавать и описывать новые услуги, не обращаясь к разработчику. Это функциональность АСР напрямую связана с поддержкой возможностей одного из модулей программного коммутатора под названием сервер приложений. Неотъемлемой частью АСР нового поколения является Web-портал для доступа клиентов и агентов компании-оператора.

Данные для начисления оплаты за установленные вызовы учитывают следующее:

- номер вызывающего абонента;

- номер вызываемого абонента;

- формат адреса вызываемого абонента;

-тип соединения

-коммутация каналов, коммутация пакетов,коммутируемое/полупостоянное;

- код услуги, или номер спецслужбы, или номер направления;

- время начала соединения;

- длительность соединения или время окончания соединения;

- объем передаваемой информации (в случае установления вызова с целью передачи данных);

- дата начала соединения;

- в случае обслуживания пользователей предоплаченных карт должна дополнительно обеспечиваться фиксация информации о серийном номере карты.

3.2.3 Реализация дополнительных услуг

В эпоху жесткой конкуренции на телекоммуникационном рынке победит тот оператор, который первым сможет предложить востребованную услугу. С помощью технологии Softswitch задача создания и внедрения новых услуг больше не зависит от поставщика узлового коммутатора и может быть выполнена силами самих сотрудников компании за несколько рабочих дней.

При подключении к программному коммутатору дополнительного сервера приложений становится возможным по мере необходимости создавать новые приложения и использовать ПО внешних разработчиков.

Предполагается, что наиболее востребованным сервисом на базе гибких коммутаторов в ближайшее время станет пакет услуг IP Centrex. Он будет включать в себя все традиционные услуги Centrex, а также возможность добавлять и отключать услуги через Web, инициализацию вызова щелчком мыши по номеру на Web-странице, конфигурирование абонентского терминала, доступ к списку поступивших вызовов, телефонным справочникам и записной книжке. По мнению аналитика из компании Infonetics Кевина Митчела, все перечисленные новые услуги невозможно предоставлять с помощью традиционных АТС.

Рассмотрим теперь более подробно принципы работы и основные функции IP Centrex. Следует заметить, что здесь мы рассмотрим только те из них, которые наиболее часто встречаются в реализациях IP Centrex.

Voicemail. Функция «голосовая почта» представляет собой систему записи, хранения и воспроизведения голосовых сообщений аналогично телефонному автоответчику, на который можно записать необходимую информацию в то время, когда абонент не может подойти к телефону. Большое практическое значение имеет возможность интеграции голосовой почты с электронной (Unifiedmessaging). Файлы с голосовыми сообщениями откладываются на сервер и хранятся там, пока пользователь не прочитает их с помощью почтовой программы или позвонив на номер своего почтового ящика с телефона. Как правило, пользователю доступен Web-интерфейс с формой администрирования, где можно в явном виде указать правила хранения, записи и воспроизведения голосовых сообщений. Таким образом, каждый пользователь может легко конфигурировать свой собственный почтовый ящик соответственно своим требованиям. Прослушать сообщения, как правило, можно не только с рабочего телефона, но и с любого другого городского телефона, позвонив на общедоступный номер и введя пароль в тоновом режиме.

Callforwarding/PersonalAttendant. Эта функция позволяет устанавливать правила для обработки входящих вызовов на данный телефонный номер. Логика обработки вызовов может зависеть как от кода ответа абонентского терминала («занято», «абонент не отвечает»), так и от специально описанного «расписания» абонента. Например, можно создать следующее расписание - днем в рабочее время вызовы направляются на рабочий телефон абонента, вечером вызовы перенаправляются системой на мобильный телефон, а ночью и утром вызовы обрабатывает модуль голосовой почты и сообщения откладываются на ящик голосовой почты. Также можно описать правила обработки, в случае если телефон вызываемого абонента занят (оставить сообщение на голосовой почте) или сеть перегружена. Фактически эта функция является для клиента электронным секретарем, который в любое время суток может обеспечить доставку важной информации получателю и поддерживать его доступность.

Callpark/callpickup. Функция «парковки» входящего вызова позволяет принять вызов на одном телефоне, затем поставить его в состояние parked, перейти к другому телефону, принадлежащему к той же парк-группе и продолжить разговор с него. Это может быть полезно в случае высокой мобильности пользователей, на крупных предприятиях или просто для людей с плотным графиком работы. Можно ответить на звонок на своем рабочем месте, через несколько минут переключить его на свой мобильный телефон (принадлежащей к одной парк-группе с рабочим телефоном), а закончить разговор, например, в конференц-зале с аппарата с громкой связью. Главным требованием для реализации этой функциональности является принадлежность всех используемых аппаратов к одной группе.

Huntgroups. Эта функция очень полезна для крупных организаций с большими отделами и подразделениями. Используя ее, можно перенаправлять входящие вызовы на телефоны коллег из вашего отдела, в случае если ваша телефонная линия занята.

Таблица 3.2 - Основные функции IP Centrex

Функции	Описание
Voicemail	Знакомая всем функция «голосовая почта». Абонент может включать, отключать и настраивать свой почтовый ящик в соответствии со своими требованиями
Conference	Возможность установления конференции
Call block	Позволяет автоматически отклонять входящие телефонные вызовы инициированных с определенных телефонных номеров
Call forwarding/Personal Attendant	Позволяет перенаправлять входящие вызовы на другие телефонные номера в зависимости от разных факторов (абонент не отвечает.Занято)
Call hold	Возможность удерживать звонок
Call park/pickup	Позволяет вести разговор с разных телефонных аппаратов
Call Transfer	Перенаправление уже установленного соединения
Call Waiting	Определяет возможность ответить на входящий вызов во время уже установленного соединения
Hunt groups	Звонок автоматически перенаправляется на другой телефонный номер (по очереди из группы) в случае если вызываемый абонент разговаривает в это время по телефону
Numbers blocking	Функция позволяет запретить звонки на определенные номера с данного телефонного номера

Система администрирования большинства реализаций IP Centrex представляет собой иерархическую структуру с разделением на уровни администратора и пользователя. Все действия по конфигурированию производятся через Web-интерфейс. Администратор имеет доступ как к пользовательским настройкам, так и к системе обработки вызовов и таблицам маршрутизации звонков. Он определяет сетевые параметры, функциональные возможности, может включить или отключить ту или иную функцию, задать общие положения для всех пользователей или для конкретной группы. Администратор задает формат биллинговых записей, частоту их обновления и правила обработки (здесь могут использоваться как внешние биллинговые программы, так и внутренние возможности ПО Softswitch). Пользовательский уровень администрирования предоставляет интерфейс для каждого конкретного пользователя, в котором можно задать настройки своего почтового ящика голосовой почты, правила обработки входящих вызовов и расписание работы персонального электронного секретаря.

3.2.4 Применение программного коммутатора в корпоративных сетях IP-телефонии

Как правило, корпоративные сети имеют собственное адресное пространство, а для использования сотрудниками Internet-ресурсов устанавливают IP-шлюзы (не путать со шлюзами IP-телефонии), которые не в состоянии правильно маршрутизировать пакеты с сигнализацией и голосом. Благодаря возможности проксирования звонков, Softswitch легко решает эту задачу. Кроме того, Softswitch может заменить контроллер зоны и выполнять функции администрирования и маршрутизации в сети.

На рисунке представлена одна из возможных схем построения сети связи корпорации, имеющей удаленный филиал.

Рисунок 3.6 - Схема построения корпоративной сети IP-телефонии

Для построения такой сети может быть использовано оборудование различных производителей.

Программный коммутатор, установленный на границе локальных сетей с глобальной сетью Internet, позволяет установить соединение между шлюзами, установленными внутри этих локальных сетей. Подключение к операторам IP-телефонии, предоставляющим междугороднюю и международную связь, происходит только через программный коммутатор, установленный в головном офисе компании. Это упрощает контроль и администрирование доступа к междугородней связи[1,2,12].

3.3 Преимущества программного коммутатора

Для операторовпреимущества заключаются в следующем:

- гибкость в создании услуг. Благодаря тому, что программный коммутатор разделяет уровень предоставления услуг и уровень управления вызовом, можно быстро и с минимальным затратами разворачивать новые услуги, пользующиеся успехом, и получать от этого прибыль;

- запланированные источники дохода. Пользуясь гибкостью, присущей сетям на базе IP протокола, операторы смогут управлять специфичным рынком разработки и создания услуг. Низкая степень риска и высокий доход характеризуют услуги, предоставленные на основе модели программного коммутатора;

- планы на будущее. Можно предположить, что все сети постепенно мигрируют в пакетные технологии, и модель программного коммутатора подготавливает их к возможности функционирования на базе IP протокола. Позволив этой модели занять свое место, операторы смогут удержать равновесие и быстро адоптироваться в условиях новой технологии;

- снижение себестоимости. Пакетная передача уже снизила себестоимость для операторов, разгрузив речевой трафик и данные с помощью IP протокола. Технология программного коммутатора позволяет улучшить возможности IP-телефонии, со временем переместив архитектуру ТфОП в область пакетной коммутации. Эти два фактора способствуют снижению затрат.

3.3.1 Преимущества для пользователя

Для конечного пользователя услуги, базирующиеся на модели программного коммутатора, предоставляют новый уровень контроля, который был невозможен при коммутации каналов. Например, пользователи получат возможность направлять вызовы в офис, домой или на мобильное устройство в зависимости от времени суток. Или они смогут оперативно получать важные данные, сигнал тревоги или информацию от прикладных программ в деловой сфере [1,2,12].

Программный коммутатор дает возможность сфере создания услуг предоставить для пользователя следующие преимущества:

- индивидуальные услуги. Модель программного коммутатора с финансовой и технической точки зрения делает возможным для операторов отвечать уникальным требованиям неординарных пользователей. Для пользователей это означает, что они получат возможность доступа к большему числу услуг, которые будут соответствовать их образу жизни и потребностям;

- удобство и контроль. Результатом этой технологии станет создание услуг, которые смогут предложить больше удобства и контроля для тех пользователей, которые живут в ногу со временем. С помощью модели программного коммутатора операторы получат возможность улучшать услуги, такие как унифицированная передача сообщений и мобильный доступ к информации, предоставляющим пользователям широкий выбор того, как, где и когда общаться;

- NGN планирование. По прогнозам следующие несколько лет станут временем интенсивного создания услуг и технологических улучшений. Операторы, принявшие модель программного коммутатора, смогут предоставить пользователям доступ к новым услугам, базирующимся на IP технологии, также быстро и просто, как если бы они ходили в магазин.

4 Реализации программного коммутатора у разных производителей

4.1 LucentTechnologies

Принципы работы и структура устройств программного коммутатора разных производителей различаются. Рассмотрим примеры реализации двух программных коммутаторов разных производителей. Один из них, программный коммутатор компании LusentTechnologies, является примером Softswitch с единой структурой, тогда как второй пример - mSwitch - имеет более распределенную архитектуру.

Программный коммутатор компании Lucent (LSS) функционально состоит из двух частей:

I).Аппаратная часть программного коммутатора, отвечающая за взаимодействие с внешними устройствами, называется Сервер устройств (DeviceServer). Сервер устройств может поддерживать как взаимодействие с медиашлюзами определенного типа (коммутаторами АТМ,шлюзами IP-телефонии), так и работу со специализированными протоколами сигнализаций (ОКС №7 (MTP, ISUP-R), SIP). Он может быть выполнен в виде отдельно стоящего оборудования (сервер Sun), или в виде платы для установки в общее шасси;

II). Все функции установления, контроля и разрыва соединений выполняются в отдельном устройстве — Сервере вызовов (CallServer). В данном устройстве происходит принятие решений о маршрутизации вызовов, разрешение адресов, отслеживается политика обработки соединений на основе информации, получаемой от устройств интеллектуальной периферии.

LSS может взаимодействовать со шлюзами Lucent APX-8000, APX-1000 и MAX TNT, а также с IP шлюзами других производителей, поддерживающими протокол H.248. На рисунке 4.1 отображается то, что программный коммутатор умеет работать с любыми используемыми системами сигнализации и взаимодействует с различными протоколами.

IPDC — Internet Protocol Device Control

JTAPI — Java Telephone Application Programming Interface

IAD —Интегрированное устройство доступа

Рисунок 4.1 - Сетевое окружение LSS

Платформа LSS строится на специализированных серверах или серверах SUN Netras.

Все устройства LSS для надежности дублированы. Таким образом, устройства LSS могут быть сконфигурированы в 2-х режимах: защищенном (дублированном) режиме, либо незащищенном, но с удвоенным количеством обслуживающих приборов.

На базе LSS, операторы могут предоставлять абонентам услуги интеллектуальных сетей.

4.2 UTStarcom

Программный коммутатор американской компании UTStarcom носит название mSwitch. Он имеет более распределенную структуру, чем продукт компании Lucent, и является сетевой архитектурой, состоящей из комплекса серверов и шлюзов. На рисунке 4.2изображено сетевое окружение mSwitch.

Комплекс серверов:

- сервер вызовов (CallServer);

- серверприложений (Application Server);

- Policy Server;

- сервер определения местонахождения пользователя (SLR Server);

-сервер Авторизации, Аутентификации и Ведения счетов (AAA Server);

- медиасервер (Media Server);

- SCP Server

MAN — Mobile Access Network

Рисунке 4.2 – Сетевое окружение mSwitch

Оборудованием на базе mSwitch поддерживаются различные виды сигнализации ТфОП, такие как: SS7 TUP/ISUP, INAP/TCAP/SCCP, V5.2, Q.931, DSS1.

Для взаимодействия с остальным оборудованием внутри IP сети и другими Softswitch, поддерживает следующие протоколы: SIP, SIP-T, H.323, MGCP, Megaco/H.248, SNSP, SIGTRAN, CAMEL, PARLAY/JAIN/JTAPI, BICC.

Программный коммутатор нельзя считать простым набором программных серверов. Ближе всего этот термин описывает новый тип телекоммуникационной идеологии, основанный на распределенной и масштабируемой архитектуре и открытых стандартах. Программный коммутатор может управлять любым оборудованием, не зависимо от того, на какой платформе функционирует его программная система. Для него нет предпочтительных протоколов сигнализации, так как в основу заложено взаимодействие протоколов. Программный коммутатор изначально и полностью программируем. Именно благодаря этому преимуществу, независимые разработчики ПО смогут создавать новые услуги.

Программный коммутатор в сети оператора IP-телефонии позволяет расширить спектр предоставляемых услуг, дифференцируя свои услуги от конкурентов. Возможность предоставления дополнительных услуг также повышает степень лояльности клиентов к услугам оператора - ведь если клиент решит уйти к конкуренту, ему придется отказываться от привычных ему услуг.

5 ECSS-10

5.1 Оборудование ECSS-10 ООО "Предприятие "Элтекс"

ECSS-10 — универсальный программно-аппаратный комплекс, предназначенный для построения систем связи операторского и корпоративного уровня на базе технологии коммутации пакетов.

Модульная архитектура комплекса дает возможность строить на его базе узлы местной, зоновой, междугородной/международной связи, УПАТС различной емкости и производительности. ECSS полностью замещает собой функционал классических АТС на базе коммутации каналов и выступает в качестве гибкого коммутатора 4 и 5 классов [3].

ECSS-10 может использоваться для решения различных задач, стоящих перед оператором связи:

• точечная замена аналоговой АТС на классической сети ТфОП с коммутацией каналов;

• организация нового узла связи на классической сети ТфОП;

• постепенная миграция существующей классической сети ТфОП с коммутацией каналов на сеть NGN;

• строительство новой сети связи для предоставления услуг Triple Play по принципам NGN.

Подключение пользователей к ECSS-10 может осуществляться по любым технологиям доступа, используемым как в классических сетях с коммутацией каналов (медные абонентские линии), так и в сетях NGN (оптические линии связи PON, беспроводная связь WiMAX или Wi-Fi, проводные линии с технологиями ETTH, PLC).

Основные возможности:

• гибкая модульная архитектура комплекса, позволяющая использовать его для решения всех основных возникающих перед оператором задач;

• поддержка всех востребованных на сети телефонной связи ДВО с возможностью расширения этого списка;

• высокая производительность обработки вызовов, достигаемая эффективным распределением нагрузки между модулями комплекса;

• возможность гибкого масштабирования и наращивания производительности комплекса;

• возможность построения распределенных систем с поддержкой географического резервирования;

• поддержка протоколов как традиционной, так и VoIP телефонии;

• дружественный оператору интерфейс конфигурирования и управления;

• использование в системе открытых стандартов - протоколов и интерфейсов;

• высокая надежность, обеспечиваемая модульностью, резервированием, изоляцией ошибок и балансировкой нагрузки (архитектура разрабатывалась с целью достигнуть отказоустойчивости на уровне 99,9999%);

• горячая замена ПО без отключения оборудования;

• поддержка интерфейса СОРМ;

• прозрачная интеграция с IMS.

5.2. Функции ECSS-10

ECSS-10 осуществляет коммутацию вызовов, использующих различные протоколы сигнализации и различные стандарты кодирования медиапотоков, осуществляя их взаимное согласование (при необходимости - перекодирование). Комплекс отвечает за авторизацию оконечного оборудования, маршрутизацию трафика между шлюзами, анализ параметров вызовов, гибкую модификацию форматов номеров, осуществление учета нагрузки, сбора статистической информации и генерацию информации, необходимой для систем биллинга [3].