Ю.Ф.Кожанов, Колбанев М.О ИНТЕРФЕЙСЫ И ПРОТОКОЛЫ СЕТЕЙ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ

______________________________________________________________________________

•Мультимедийный шлюз (Media Gateway, MG). Обеспечивает согласование интерфейсов других сетей с IP-сетью. В зависимости от источников нагрузки разделяются на

канальные шлюзы (MGt), имеющие в сторону цифровой сети интегрального обслуживания интерфейсы соединительных линий;

шлюзы доступа (MGa), имеющие в сторону сети общего пользования интерфейсы абонентских линий. Отдельные оконечные устройства могут подключаться через интегральное устройство доступа (Integrated Access Device, IAD), которое со стороны пользователя имеет интерфейсы POTS/ISDN.

IP-шлюзы (MGi), обеспечивающие подключение к IP-сети оконечных устройств с IP-интерфейсами. Оконечные устройства подключаются через локальную сеть или мультиплексор абонентского доступа ((Digital Subscriber Line Access Multiplexer,

DSLAM) по цифровым абонентским линиям (DSL).

•Система сетевого администрирования (Network Manager, NetM).

•Устройство голосовых оповещений и конференций (Media Conference Unit,

MCU).

•Менеджер зоны сети H.323 (Gatekeeper, GK);

•Сервер регистрации, переадресации, сервер услуг SIP-сети (SIP).

3.3.Сетевые решения NGN

Вконцепции NGN предлагаются следующие этапы типовых сетевых решений.

•Выделенная сеть общеканальной сигнализации (Signalling Overlay Network,

SON).

•IP-транзит (IP Trunking).

•IP-доступ (IP Access).

•Бизнес-соединения (Business Connection, BC).

3.3.1.Выделенная сеть общеканальной сигнализации

Общий канал сигнализации (ОКС, Common Channel Signalling – CCS) широко используется в цифровых сетях интегрального обслуживания (ЦСИО) для транспортировки сигнальной информации, а также для взаимодействия с интеллектуальной сетью (Intelligent Network, IN). Обычно каждая станция ЦСИО имеет встроенные программно-аппаратные средства для организации обмена сигнальной информацией по принципу “каждая с каждой” (рис. 3.3а). Количество пучков сигнальных каналов в сети из R станций равно R(R-1)/2.

Для организации интеллектуальных услуг хотя бы одна из станций должна обладать функциями узла коммутации услуги (Service Switching Point, SSP) и иметь протокол взаимодействия с интеллектуальной сетью (Intelligent Network Application Part, INAP). Такими функциями на рис. 3.3а наделена АТС 1. Платформа интеллектуальной сети содержит (рис. 3.2):

•узел управления услугами (Service Control Point, SCP). Он принимает от SSP набранные цифры абонентом номера (например, 0-800-123) и в соответствии с логикой услуги возвращает SSP номер вызываемого абонента (например, 7162534);

•узел сетевого администрирования (Service Management Point, SMP). Здесь программируется и затем загружается в SCP логика услуги;

•сервер перемещенных номеров (Local Number Portability, LNP). Он хранит таблицы соответствия номеров прежнего и текущего расположения абонента. Например, абонент имел номер 1111111 и переехал на новое местожительство,

170

______________________________________________________________________________

б )

Рис. 3.3. Преимущества выделенной сети общеканальной сигнализации

171

Ю.Ф.Кожанов, Колбанев М.О ИНТЕРФЕЙСЫ И ПРОТОКОЛЫ СЕТЕЙ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ

______________________________________________________________________________

получив новый номер 5555555. Если в LNP имеется запись соответствия, то при наборе номера 1111111 соединение будет установлено на номер 5555555.

Выделенная сеть общеканальной сигнализации (Signalling Overlay Network, SON) предполагает нескольку другую схему обмена сигнальной информацией. Для этого на узловой станции, где имеется наибольшее схождение сигнальных каналов (на рис. 3.3а это станция АТС 1), устанавливается шлюз сигнализации (Signalling Gateway, SG), осуществляющий режим транзитной коммутации сигнальных каналов (Signalling Transfer Point – STP). Такое решение имеет следующие преимущества.

1.Сокращается число сигнальных каналов. На рис. 3.3а первоначально между станциями требуется иметь 6 сигнальных каналов, а при установке сигнального шлюза (рис. 3.3б) – только три. При большем числе станций экономия получается довольно существенной. Важно, чтобы сеть разговорных каналов должна быть полносвязной, т.е. все станции должны быть соединены между собой по принципу “каждая с каждой”.

2.Появляется возможность просмотра обслуживаемого трафика в части его санкционированного использования.

3.Появляется возможность учета объема обслуженного сигнального трафика для взаиморасчета между различными операторами связи.

Решение SON не затрагивает способ установления соединение с устаревшими

системами коммутации, не имеющих общего канала сигнализации. На рис. 3.3 такой станцией является АТС 5, взаимодействие с которой происходит по выделенным сигнальным каналам (ВСК).

Сценарий установления соединения через шлюз сигнализации в сети коммутации каналов показан на рис. 3.4. Сигнальные сообщения общего канала сигнализации (IAM, ACM, ANM, REL, RLC) всегда проходят через шлюз сигнализации, а разговорные соединения устанавливаются напрямую, минуя шлюз.

Устройство шлюза сигнализации, наименование и назначение поименованных выше сообщений сигнализации подробно рассматриваются в разделе 3.4.1.

3.3.2.Решение IP-транзит

Первый этап к переходу сети следующего поколения – реализация решения IPтранзит (IP Trunking). Это решение предполагает предварительную реализацию решения SON и предусматривает (рис. 3.5):

•установку управляющей платформы, состоящей из программного коммутатора (SoftSwitch), сервера базы данных (Data Base, DB), системы сетевого администрирования (Network Management System, NetM). Географически управляющая платформа размещается на узловой станции АТС 1;

•установку канальных шлюзов (Media Gateway, MGt) на всех АТС, где имеются общие каналы сигнализации (сплошные жирные линии), связывающие АТС со шлюзом сигнализации SG. Общее количество разговорных каналов в IP-сети (пунктирные линии) при этом не уменьшится за счет применения эффективных способов кодирования с меньшей полосой передачи (до 26.1 Кбит/с вместо 64 Кбит/с);

•установку системы голосовых оповещений и конференций (Media Conference Unit, MCU).

Для снижения стоимости сети переходного периода экономически целесообразно

максимально использовать имеющиеся технические возможности ЦСИО. Поэтому для доставки сигнальных сообщений от ЦСИО в программный коммутатор используется шлюз сигнализации (SG) с ОКС, а на канальные шлюзы (MGt) возложены только функции формирования IP-пакетов в сторону IP-сети и формирование ИКМ-потока в телефонную сеть.

172

______________________________________________________________________________

Рис. 3.5. IP-транзит (IP Trunking)

Рис. 3.6. Сценарий установления соединения в решении IP-транзит (IP trunking)

173

Ю.Ф.Кожанов, Колбанев М.О ИНТЕРФЕЙСЫ И ПРОТОКОЛЫ СЕТЕЙ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ

______________________________________________________________________________

Таким образом, решение IP-транзит предусматривает замену только транспортной сети (TDM на IP) между АТС, связанными общим каналом сигнализации, оставляя неизменными оконечные устройства пользователя (Plain Old Telephone Service, POTS) и

устаревшие системы коммутации (Public Switched Telephone Network, PSTN).

Устройство голосовых оповещений MCU производит генерацию акустических сигналов и голосовых извещений, управляется от программного коммутатора по протоколу MGCP.

Подключение управляющей платформы напрямую в публичную IP-сеть содержит в себе потенциальную угрозу несанкционированного доступа и массированных атак со стороны недобросовестных пользователей публичной IP-сети. Для пресечения подобных действий на управляющей платформе создается демилитаризованная зона (Demilitarization Zone), огороженная с двух сторон сетевыми экранами (Fire Wall) R1 и R2. В демилитаризованной зоне располагается система сетевого администрирования NetM. Доступ к NetM со стороны публичной сети осуществляется через сетевой экран R1, функциями которого является фильтрация легально прописанных IP-адресов сетевых элементов публичной сети (канальных шлюзов MGt и системы голосовых оповещений и конференций MCU). Доступ со стороны публичной сети к программному коммутатору и серверу базы данных проходит через демилитаризованную зону и дополнительный сетевой экран R2. Функциями R2 является селекция легально прописанных IP-адресов (MGt, MCU и NetM).

Обмен сигналами управления и взаимодействия между программным коммутатором SoftSwitch и канальными шлюзами MGt происходит по протоколу управления шлюзами (Media Gateway Control Protocol, MGCP). Для передачи речевых пакетов в реальном времени между канальными шлюзами используется транспортный протокол реального времени (Real time Transport Protocol, RTP). Протокол управления протоколом реального времени (Real time Control Protocol, RTCP) используется только совместно с RTP и служит для сбора статистики о качестве прохождения пользовательской информации по протоколу RTP.

Сценарий установления соединения в решении IP-транзит уже был подробно рассмотрен в разделе 2.4.1. Кратко напомним его содержание (рис. 3.6).

Исходящая АТС по ОКС через SG доставляет SoftSwitch требования к установлению соединения в виде сообщения IAM. SoftSwitch по A-номеру своей базе данных определяет IP-адрес исходящего шлюза и по этому адресу дает шлюзу команду CRCX. Исходящий шлюз возвращает SoftSwitch номер разговорного порта. SoftSwitch по номеру B-num в своей базе данных определяет IP-адрес входящего шлюза и по этому адресу дает шлюзу команду CRCX. Входящий шлюз возвращает SoftSwitch номер разговорного порта. SjftSwitch в команде MDCX пересылает параметры связи входящего шлюза исходящему шлюзу. Начинается разговор.

Разрушение соединения от АТС к SG инициирует одна из сторон сообщением REL, в ответ на которую SoftSwitch выдает команды обоим шлюзам РАЗРУШИТЬ СОЕДИНЕНИЕ (DLCX). После получения подтверждения команд от шлюзов и АТС все задействованные устройства возвращаются в исходное состояние.

3.3.3.Решение IP-доступ

Решение IP-транзит предусматривает замену (TDM на IP) только той части транспортной сети между АТС, которая связывает их общими каналами сигнализации. Устаревшие системы коммутации (Public Switched Telephone Network, PSTN) не имеют общего канала сигнализации (ОКС) и не могут воспользоваться решением IP-транзит. Для таких ситуаций имеется другое решение – IP-доступ (IP Access), предполагающее предварительную реализацию решения IP-транзит (рис. 3.7) и

174

______________________________________________________________________________

-полную замену устаревшего оборудования на шлюз доступа MGa, имеющий различные абонентские интерфейсы к существующей сети коммутации каналов

(абонентские a/b, V5.x, ISDN-BA, ISDN-PRI);

-установку сервера менеджер зоны H.323-сети (Gatekeeper, GK);

-прямое подключение IP-терминалов к IP-сети через интегральное устройство доступа (Integrated Access Device, IAD), которое со стороны пользователя имеет несколько интерфейсов, позволяющих подключать различные абонентские устройства POTS/ISDN. Назначение IAD аналогично назначению терминального адаптера в ЦСИО: оно формирует стек IP-протоколов (например, H.323) для непосредственного подключения к IP-коммутатору.

Рис. 3.7. IP-доступ (IP Access)

Многие производители оборудования сетей коммутации каналов имеют фирменное выносное коммутационное оборудование для подсоединения удаленных абонентов. Для сохранения преемственности аппаратных средств и программного обеспечения экономически целесообразно превратить выносное оборудование сети коммутации каналов в шлюз IP-доступа. Для этого имеющееся выносное оборудование оснащают устройством формирования стека протоколов и фирменным протоколом взаимодействия между SoftSwitch и шлюзом доступа MGa.

Программный коммутатор выступает в качестве представителя телефонной сети при взаимодействии с серверами других мультимедийных приложений. В качестве примера взаимодействия на рис. 3.8 приведен сценарий установления соединения между абонентом телефонной сети и H.323-абонентом в режиме “быстрый старт”.

175

Ю.Ф.Кожанов, Колбанев М.О ИНТЕРФЕЙСЫ И ПРОТОКОЛЫ СЕТЕЙ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ

______________________________________________________________________________

Рис. 3.8. Сценарий установления соединения в решении IP-транзит и IP-доступ

через интегральное устройство доступа IAD

3.3.4.Решение Бизнес-соединения

На этом, третьем, этапе имеется полностью сформировавшаяся сеть пакетной коммутации, и теперь оператор сети получает возможность подключить к сети оконечные устройства (терминалы) с IP-интерфейсами и обеспечить им выход в глобальную сеть Интернет. В качестве сетевого протокола предлагается использовать наиболее современный протокол сетевого взаимодействия – SIP. Это решение имеет название – Бизнес-соединения (Business Connection, BC) и предполагает

-установку на управляющей платформе сервера услуг SIP-сети;

-подключение SIP-терминалов через IP-шлюзы (MGi), обеспечивающие подключение к IP-сети оконечных устройств с IP-интерфейсами. Оконечные устройства подключаются через локальную сеть или мультиплексор абонентского доступа ((Digital Subscriber Line Access Multiplexer, DSLAM) по цифровым абонентским линиям (DSL).

176

______________________________________________________________________________

Структура сети для подключения оконечных устройств пакетной передачи изображена на рис. 3.9.

Рис. 3.9. Решение Бизнес-соединения (Business Connection, BC)

В качестве оконечных устройств используются либо отдельные устройства, поддерживающие протокол SIP, либо компьютерные приложения, с упомянутым протоколом. Местные оконечные устройства подключаются к локальной сети непосредственно, удаленные – через мультиплексор абонентского доступа DSLAM. С целью экономии публичных сетевых адресов IP-шлюзы (MGi) оснащаются функцией трансляции сетевых адресов (Network Address Translation, NAT).

Решение BC не предусматривает использование интегрального устройства доступа IAD как перспективного решения. Предполагается, что в будущем стоимость оконечного устройства (например, ISDN-телефона) плюс IAD будет намного дороже приобретения SIP-телефона и тем более дороже компьютерного SIP-приложения.

На рисунке 3.9 не показан медиа сервер внешних приложений, предназначенный для генерации голосовых уведомлений на нескольких языках, хранения электронной и голосовой почты, организации конференций. Он управляется от сервера услуг SIP-сети по протоколу MGCP и SIP.

Программный коммутатор выступает в качестве представителя телефонной сети при взаимодействии с серверами других мультимедийных приложений (GK, SIP). В качестве примера на рис. 3.10 приведен сценарий установления соединения между абонентом телефонной сети и SIP-абонентом.

177