Введение
Современный рынок связи находится на таком этапе, когда операторы имеют благоприятную возможность обойти все трудности конвергенции присущие сетям прошлых лет, и перейти напрямую к сетям следующего поколения на базе технологии, которая получила название NGN – «New Generation Network». Для того чтобы совершить этот прорыв и присоединиться к числу высокотехнологичных операторов, необходимы новые решения в области создания и предоставления высокопроизводительных услуг.
NGN – технология построения сети – предназначена для предоставления услуг передачи данных и голосовых сервисов. Она снимает целый ряд ограничений и барьеров, существующих сейчас, и в этом заключается ее экономическая продуктивность.
Понятие «сеть следующего/нового поколения» (NGN), т.е. сеть, которая оптимально удовлетворяла бы требованиям операторов в повышении прибыли.
Создание сети NGN отражает эволюционное развитие существующих телекоммуникационных сетей, за счет слияния сетей и технологий. Благодаря этому обеспечивается широкий набор услуг, начиная с классических услуг телефонии и кончая различными услугами передачи данных или их комбинацией. Сети следующего поколения (NGN) представляют собой новую концепцию мультисервисной сети, комбинирующую в себе голосовые функции, качество обслуживания (QoS) и коммутируемые сети с преимуществами и эффективностью пакетной сети. При этом интеграция существующих служб ведется путем использования распределенной программной коммутации (soft-switches).
Концепция NGN предусматривает создание новой мультисервисной сети, при этом с ней осуществляется интеграция существующих служб путем использования распределенной программной коммутации.
Актуальностью дипломного проекта заключается в том, что для современных абонентам инфокоммуникационных услуг требуется широкий класс разных служб и приложений, предполагающий большое разнообразие протоколов, технологий и скоростей передачи. В существующей ситуации на рынке инфокоммуникационных услуг сети перегружены: они переполнены многочисленными интерфейсами клиентов, сетевыми слоями и контролируются слишком большим числом систем управления. Большие эксплуатационные затраты подталкивают операторов к поиску решений, упрощающих функционирование, при сохранении возможности создания новых служб и обеспечении стабильности существующих источников доходов, от предоставления услуг связи.
Целью дипломного проекта является модернизация мультисервисной сети на базе сетей будущего поколения NGN (Next Generation Networks).
Исходя из этого, выстраивается ряд задач, а именно:
-изучить назначение сетей нового поколения NGN: принципы, требования, возможности, преимущества;
-рассмотреть мультисервисные сети на базе сетей будущего поколения NGN, основные хактеристики NGN;
-изучить архитектуру, сетевые параметры и основные протоколы NGN, организацию управления и мониторинга сетей NGN;
-произвести расчет оборудования гибкого коммутатора;
- исследовать эффективность внедрения построения сети NGN на базе оборудования Iskratel.
Предметом исследования является применением архитектуры, стандартов и технологий NGN, которые обеспечивают гарантированное качество сервисов, а также необходимый уровень гибкости, масштабируемости и управляемости сетей.
Объектом исследования является мультисервисные системы на базе сетей будущего поколения NGN.
1 Описание, назначение сетей нового поколения
1.1 Понятие «сеть следующего/нового поколения» (NGN)
У первых АТС (ручных, декадно–шаговых, координатных) проблем с управляющим устройством не возникало. Управление ручными и декадно-шаговыми станциями производилось непосредственно, а у координатных АТС управляющее устройство было реализовано в отдельном блоке, который управлял процессом коммутации и не требовал большой сложности.
Когда появились цифровые АТС, в добавок к обычной голосовой связи, операторы связи получили возможность предоставлять пользователям расширенные пакеты услуг. Программные коммутаторы цифровых АТС не имеют физических портов и обладают интерфейсами с высокой пропускной способностью - до 1 Гбит, учитывая, что передавать требуется только сигналы сигнализации, 1 Гбит - очень высокая пропускная способность.
С развитием технологий непрерывно растет процессорная емкость, благодаря этому один коммутатор может обслуживать междугородную зону, то есть очень большую номерную емкость. В результате того, что управление сосредоточено в одном месте, уменьшается количество иерархических уровней, обеспечивается централизация телекоммуникационной сети.
Также помимо передачи речевой информации постоянно увеличивается объем передачи различного вида данных, появляется огромное множество локальных и глобальных информационных сетей, в том числе глобальная сеть интернет, передача данных внутри которой происходит по IP протоколу.
Однако скорость передачи данных через интернет с помощью обычного модема, подключенного к ТфОП слишком мала для того, чтобы передавать большие объемы данных, в связи, с чем на рынок стали выходить телекоммуникационные компании, предлагающие пользователям высокоскоростной доступ в интернет. Но при этом встает необходимость покупки модема с высокой скоростью передачи, который бы обеспечивал связь по цифровым каналам связи, а также встает вопрос сопряжения оборудования оператора, предоставляющего высокоскоростной интернет с оборудованием ТфОП, которая предоставляет линии связи.
В настоящее время клиентам рынка инфокоммуникационных услуг требуется широкий класс разных служб и приложений, предполагающий большое разнообразие протоколов, технологий и скоростей передачи. При этом пользователи преимущественно выбирают поставщика служб в зависимости от цены и надежности продукта.
Рынок инфокоммуникационных услуг сети перегружены: они переполнены многочисленными интерфейсами клиентов, сетевыми слоями и контролируются слишком большим числом систем управления. Более того, каждая служба стремится создать свою собственную сеть, вызывая эксплуатационные расходы по каждой службе, что не способствует общему успеху и приводит к созданию сложной сети с тонкими слоями и низкой экономичностью. При эволюции к прозрачной сети главной задачей является упрощение сети – это требование рынка и технологии. Большие эксплуатационные затраты подталкивают операторов к поиску решений, упрощающих функционирование, при сохранении возможности создания новых служб и обеспечении стабильности существующих источников доходов, подобных речевым службам.
Указанные нюансы и проблемы, а также возрастающая конкуренция требует от компаний повышения эффективности бизнеса и гибкости управления, что предполагает следующие задачи:
Создание единой информационной среды предприятия.
Формирование распределенных прозрачных и гибких мультисервисных корпоративных сетей.
Оптимизация управления IT-инфраструктурой.
Использование современных сервисов управления вызовами.
Предоставление мультисервисных услуг.
Управление услугами в реальном времени.
Поддержка мобильных пользователей.
Мониторинг качества предоставляемых услуг и работы сетевого оборудования.
Решение данных задач, реализуется через предоставление операторами услуг связи нового типа, получивших название инфокоммуникационных услуг.
Инфокоммуникационная услуга – услуга связи, предполагающая автоматизированную обработку, хранение или предоставление по запросу информации с использованием средств вычислительной техники, как на входящем, так и на исходящем конце соединения.
К инфокоммуникационным услугам предъявляют следующие требования:
а) мобильность;
б) возможность гибкого и быстрого создания новых услуг;
в) гарантированное качество.
Модель предоставления инфокоммуникационных услуг, определяющая состав участников и их взаимоотношения, включает в себя:
а) пользователей, которые делятся на категории в зависимости от требований к инфокоммуникационным услугам;
б) оператора сети связи (Network operator) – физическое или юридическое лицо, обладающее собственной инфраструктурой связи и, имеющее право на предоставление телекоммуникационных услуг на основе выданной лицензии;
в) поставщик услуги (Service Provider) – индивидуальный предприниматель или юридическое лицо, оказывающее инфокоммуникационные услуги, но не обладающее собственной инфраструктурой связи (в свою очередь является потребителем услуг переноса, предоставляемых оператором сети связи).
Услуга переноса – услуга связи, обеспечивающая прозрачную передачу информации пользователя между сетевыми окончаниями без какого-либо анализа и обработки ее содержания.
Потребность операторов сетей связи получать все новые прибыли заставляет их задуматься над созданием сети, которая позволяла бы реализовывать потенциальные возможности, а именно:
Как можно быстрее и дешевле создавать новые услуги с тем, чтобы постоянно привлекать новых абонентов.
Уменьшать затраты на обслуживание сети и поддержку пользователей.
Независимость от поставщиков телекоммуникационного оборудования.
Быть конкурентоспособными: либерализация в инфокоммуникационной отрасли и достижения в новейших технологиях привели к появлению новых операторов связи и сервис–провайдеров, предлагающих более дешевый и широкий спектр услуг.
Здесь и появляется первый раз понятие «сеть следующего/нового поколения» (NGN), т.е. сеть, которая оптимально удовлетворяла бы требованиям операторов в повышении прибыли. Для того чтобы совершить этот прорыв и присоединиться к числу высокотехнологичных операторов, необходимы новые решения в области создания и предоставления высокопроизводительных услуг. NGN - технология построения сети - предназначена для предоставления услуг передачи данных и голосовых сервисов. Она снимает целый ряд ограничений и барьеров, существующих сейчас, и в этом заключается ее экономическая продуктивность.
Эволюционное развитие сетей операторов связи от аналого-цифрового варианта к сети связи обеспечивающей указанные возможности привело к созданию NGN-архитектуры, приведенный на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Эволюция архитектуры сетей операторов связи
Создание сети NGN отражает эволюционное развитие существующих телекоммуникационных сетей, за счет слияния сетей и технологий. Благодаря этому обеспечивается широкий набор услуг, начиная с классических услуг телефонии и кончая различными услугами передачи данных или их комбинацией. Сети следующего поколения (NGN) представляют собой новую концепцию мультисервисной сети, комбинирующую в себе голосовые функции, качество обслуживания (QoS) и коммутируемые сети с преимуществами и эффективностью пакетной сети. При этом интеграция существующих служб ведется путем использования распределенной программной коммутации (soft–switches).
Услуги мультисервисных сетей классифицируются с использованием системы классификаторов приведенной и представленной на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 – Классификационные признаки услуг мультисервисных сетей
Услуги, предъявляющие различные требованиями к ширине полосе, с гарантированной полосой или без нее, должны поддерживаться с учетом технических возможностей используемой технологии передачи данных. Особое внимание в сетях NGN уделяется гибкости реализации услуг в стремлении к наиболее полному удовлетворению всех требований абонентов. В некоторых случаях возможно также предоставление пользователю возможности настройки используемых им услуг. NGN должна поддерживать открытые интерфейсы программирования приложений, чтобы поддерживать создание, предоставление и управление услугами. Сеть NGN – сеть с пакетной коммутацией, пригодная для предоставления услуг электросвязи и для использования нескольких широкополосных технологий транспортировки с включенной функцией QoS, в которой связанные с обслуживанием функции не зависят от примененных технологий, обеспечивающих транспортировку.
Основная особенность сетей NGN – дифференциация между услугами и транспортными технологиями. Это позволяет рассматривать сеть в виде логически разделенной на уровни сущности. Каждый уровень сети может развиваться независимо, не оказывая влияния на другие уровни. Межуровневое взаимодействие осуществляется на основе открытых интерфейсов. Принцип логического разделения позволяет предоставлять как существующие, так и инновационные услуги независимо от используемых транспортных технологий доступа. Функциональные объекты NGN сети – группы функций, реализующих конечную логику функционирования устройств, например, логику устройства хранения и управления базой данных абонентских профилей.
В NGN функциональные объекты, регулирующие вопросы политики, сеансы связи, среду передачи, ресурсы, доставку услуг, защиту и другие процедуры, могут быть распределены по инфраструктуре, включая существующие и новые сети. При их территориальном распределении в пространстве они должны поддерживать связь через открытые интерфейсы. Важным моментом для NGN является идентификация опорных точек – логических интерфейсов взаимодействия между различными элементами сети. Для обеспечения связи между взаимодействующими функциональными объектами необходимо стандартизировать протоколы.
Взаимодействие между NGN разных операторов и между NGN и существующими сетями (например, сетями сотовых операторов, цифровые сети с интеграцией служб (ЦСИС), глобальными системами подвижной связи GSM) обеспечивается с помощью шлюзов.
Сеть NGN – универсальная сеть, поддерживающая как абонентов, использующих NGN терминалы, так и абонентов традиционных сетей связи. В основу концепции NGN заложена идея о создании универсальной сети, которая бы позволяла переносить любые виды информации, такие как: речь, видео, аудио, графику и т.д., а также обеспечивать возможность предоставления неограниченного спектра инфокоммуникационных услуг.
Базовым принципом концепции NGN является отделение друг от друга функций переноса и коммутации, функций управления вызовом и функций управления услугами.
К новым возможностям NGN относятся:
а) переход от принципа соединения «точка–точка» к принципу «каждый с каждым»;
б) используется универсальный характер обслуживания разных приложений (мы это видим на примере Интернета, VPN);
в) абстрагирование пользователей от технологий реализации услуг связи (принцип черного ящика) и беспрецедентная гибкость получения необходимого набора, объема и качества услуг;
г) полная прозрачность взаимоотношений между продавцом и покупателем услуг.
NGN с точки зрения потребителя представляется облаком либо «черным ящиком», потому что потребителю не интересно знать стеки, протоколы и т.д. Она позволяет предоставлять такие услуги, как широкополосный доступ к Интернету (100 Мбит/сек), пакетную телефонию, VPN, «видео по запросу» и выделенные широкополосные каналы.
Таким образом, NGN - сеть связи следующего поколения (Next step generation) – гетерогенная мультисервисная сеть, обеспечивающая передачу всех видов медиатрафика и распределенное предоставление неограниченного спектра телекоммуникационных услуг с возможностью их добавления, редактирования, распределенной тарификации. Сеть поддерживает передачу трафика с различными требованиями к качеству обслуживания и обеспечивает поддержку указанных требований.
Концепция NGN предусматривает создание новой мультисервисной сети, при этом с ней осуществляется интеграция существующих служб путем использования распределенной программной коммутации (softswitches).
Концепция NGN была представлена с учетом следующих обстоятельств:
открытая конкуренция между операторами, возникшая и развивающаяся ввиду полного дерегулирования рынка инфокоммуникационных услуг;
взрывной рост трафика данных – рост использования Интернет и растущая потребность пользователей в новых мультимедийных услугах;
возникшая потребность рынка в обеспечении обобщенной мобильности пользователей.