Мультисервисные сети2

Lvpn = 7, определяющей интерфейс выходного маршрутизатора PE, которое должно быть присвоено пакету для того, чтобы он попал в нужную VPN. Здесь также указывается, что запись была сделана протоколом BGP, а не IGP. На этом основании маршрутизатор PE «понимает», что очередной маршрутизатор не является непосредственным соседом, и путь к нему надо искать в глобальной таблице маршрутизации.

В глобальной таблице для адреса PE2 указывается начальное значение метки L пути LSP, равное 3. Способ его прокладки между маршрутизаторами PE1 и PE2 не имеет в данном случае принципиального значения – главное, чтобы такой путь существовал.

Технология MPLS VPN использует иерархические свойства путей MPLS, за счет чего пакет может быть снабжен несколькими метками, помещаемыми в стек. На входе во внутреннюю сеть провайдера, образуемую маршрутизаторами P (LSR), пакет будет снабжен двумя метками – внутренней Lvpn = 7 и внешней L = 3. Метка Lvpn интерпретируется как метка нижнего уровня – оставаясь на дне стека, она не используется, пока пакет путешествует по туннелю PE1-PE2. Продвижение пакета происходит на основании метки верхнего уровня, роль которой отводится метке L. Каждый раз, когда пакет проходит очередной маршрутизатор P вдоль туннеля, метка L анализируется и заменяется новым значением. И только после достижения конечной точки туннеля маршрутизатора PE2 из стека извлекается метка Lvpn. В зависимости от ее значения пакет направляется на тот или иной выходной интерфейс маршрутизатора PE2.

Из таблицы VRF 2А, связанной с данным интерфейсом и содержащей маршруты VPN A, извлекается запись о маршруте к узлу назначения, указывающая на CE2 в качестве следующего маршрутизатора. Заметим, что она была помещена в таблицу VRF 2A протоколом IGP. Последний отрезок путешествия пакета от CE2 до узла 10.1.0.3 осуществляется традиционными средствами IP.

Несмотря на достаточно громоздкое описание механизмов MPLS VPN, процесс конфигурирования новой VPN или модификации существующей достаточно прост, поэтому он хорошо формализуется и автоматизируется. Для исключения возможных ошибок конфигурирования – например, приписывания сайту ошибочной политики импорта/экспорта маршрутных объявлений, что может привести к присоединению сайта к чужой VPN, – некоторые производители разработали автоматизированные программные системы конфигурирования MPLS. Примером может служить Cisco VPN Solution Center, который снабжает администратора средствами графического интерфейса для формирования состава каждой VPN, а затем переносит полученные конфигурационные данные в маршрутизаторы PE.

Повысить степень защищенности MPLS VPN можно с помощью традиционных средств: например, применяя средства аутентифика-

ции и шифрования IPSec, устанавливаемые в сетях клиентов или в сети провайдера. Услуга MPLS VPN может легко интегрироваться с другими услугами IP, например, c предоставлением доступа к Internet для пользователей VPN с защитой их сети средствами межсетевого экрана, установленного в сети провайдера. Провайдер также может предоставлять пользователям MPLS VPN услуги, базирующиеся на других возможностях MPLS: в частности, услуги c предоставлением гарантированного качества обслуживания на основе методов MPLS TE. Что же касается сложностей ведения в маршрутизаторах провайдера таблиц маршрутизации пользователей, на которые указывают некоторые аналитики, то они, несколько преувеличены, так как таблицы создаются автоматически, с помощью стандартных протоколов маршрутизации, и только на пограничных маршрутизаторах PE. Механизм виртуального маршрутизатора полностью изолирует эти таблицы от глобальных таблиц маршрутизации провайдера, что обеспечивает необходимые уровни надежности и масштабируемости реше-

ний MPLS VPN [5].

4.5.Обобщенная многопротокольная коммутация по меткам (GMPLS)

Технология обобщенной (универсальной) многопротокольной ком-

мутации по меткам (Generalized Multi-Protocol Label Switching, GMPLS)

была разработана технической комиссией Интернет (Internet Engineering Task Force, IETF) [6-8]. В проекте стандарта GMPLS говорится

«Сети будущего будут состоять из таких систем как маршрутизаторы, DWDM системы, Add-Drop мультиплексоры (ADMS), фотонные (PXCs) или оптические коммутаторы (OXCs), которые будут использовать

GMPLS».

В GMPLS используются концепции и протоколы, разработанные применительно к MPLS. В GMPLS принцип коммутации по меткам расширен применительно к оптическим сетям. Здесь, в отличие от MPLS вместе с меткой необходимо передавать информацию о ее типе, поскольку в качестве меток могут быть выбраны различные компоненты – длина волны , номер оптического волокна в канале, номер SDH-контейнера и т.д. В настоящий момент предложены следующие следующие базовые типы меток:

Packet – метка, идентифицирующая Ethernet (GE, FE);

PDH – метка, идентифицирующая кадры ETSI/ANSI POH (T1, E1, E3);

SONET/SDH – метка, идентифицирующая контейнеры SONET/SDH (VT, VC, STS-n, STM-n);

Digital Wrapper – метка OTN G.709 (2,5, 10, 40 Гбит/с);

– длина волны при использовании фотонных -коммутаторов ОХС;

Fiber – метка, идентифицирующая номер оптического волокна;

Fiber Channel – метка, идентифицирующая оптический канал.

Перечисленные выше типы меток описывают тип устанавливаемого соединения LSP, а не транспортной технологии, через которую данный LSP устанавливается. Например, использование метки означает, что устанавливаемое соединение LSP следует обеспечивать прозрачно без оптико-электрических преобразований. Тип метки Ethernet означает, что следует также обеспечить синхронизацию и, возможно, согласование скоростей на транзитных коммутаторах.

В свою очередь, при запросе, например, метки SONET/SDH, необходимо указывать тип и количество контейнеров.

GMPLS эволюционировала от MPLS (через MPλS) путем расширения существующей парадигмы коммутации по меткам, от технологий коммутации пакетов/ячеек/фреймов к технологиям, ориентированным на установление соединения. Хотя принцип коммутации по меткам был изначально внедрен для повышения скорости маршрутизации в IPсетях (посредством исключения трудоемкого сравнения полных префиксов), акцент сместился в сторону увеличения стабильности, улучшению QoS, и более гибким и эффективным механизмам управления (возможных, благодаря улучшенному планированию трафика).

GMPLS охватывает всю сферу коммутационных возможностей: от коммутации пакетов до коммутации оптических волокон. GMPLS не только использует концепцию MPLS (например, планирование трафика MPLS и восстановление), но и базируется на тех же протоколах маршрутизации (например, OSPF-TE) и сигнализации (RSPV-TE).

Фундаментальная концепция GMPLS (интегрированная плоскость управления, (многоуровневое) восстановление, и распределенное управление) могут быть применены для устранения недостатков существующих технологий для многоуровневых сетей. Повышенная гибкость сети, обеспечиваемая GMPLS, может повысить доходы операторов, так как они могут предложить и твердо придерживаться более строгих (и более прибыльных) соглашений об уровне обслуживания (SLA). А благодаря оптимизированному распределению ресурсов восстановления, и эффективным (многоуровневым) механизмам восстановления, можно снизить капитальные затраты (CAPEX). К тому же, автоматическое восстановление – с исключением необходимости в дорогостоящих и вносящих ошибки ручных вмешательствах – может снизить эксплуатационные расходы (OPEX).

Улучшенные возможности QoS позволяют эффективно передавать через единую сеть сообщения с различными классами обслуживания (Class of Service, CoS), такие, как голос, видео, и данные с их специфическими требованиями в плане задержки, джиттера и доступности. Гибкое и эффективное сетевое управление, предоставленное унифицированной плоскостью управления GMPLS, позволяет быстрее и проще

вводить (новые) услуги, что также приводит к увеличению прибылей (более ранней тарификации услуг) и снижению эксплуатационных затрат (OPEX) благодаря упрощенному сетевому управлению.

Более подробно ознакомится с GMPLS можно по литературе [9-11].

Контрольные вопросы

1.Из каких элементов состоит сеть MPLS?

2.Какие задачи можно решать, используя технологию MPLS?

3.Назначение полей: метка, CoS, S и TTL.

4.Что такое стек меток?

5.Дайте определение термина класс эквивалентного обслуживания.

6.Для чего служат VPN?

7.Как осуществляется пересылка пакетов по сети MPLS VPN?

8.Что собой представляют метки в технологии GMPLS?

Список литературы

1.http://new.tt.ru/?do=prinft&id=48.

2.Шринивас Вегешна. Качество обслуживания в сетях IP. Москва, Санкт-Петербург,

Киев, 2003.

3.Столингс В. Современные компьютерные сети. Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Воронеж, Ростов-на-Дону, Екатеринбург, Самара, Киев, Харьков, Минск; Изд.-во «Питер», 2003.

4.Лукацкий А.С. Неизвестная VPN. Компьютер Пресс, 2001. – № 10. – С. 31-36.

5.Олифер В.Г., Олифер Н.А. Виртуальные частные сети на основе MPLS. Журнал сетевых решений LAN, 2002. – № 3. – С. 54-58.

6.Mannie Е. (ed.). Generalized Multi-Protocol Label Switching Architecture, IETF Internet Draft, work in progress, draft-ietf-ccamp-gmplsarchitecture-07.txt, May 2003.

7.Kompella K. et al. Routing Extensions in Support of Generalized MPLS, IETF Internet Draft, work in progress, draft-ietf-ccamp-gmpls-routing-09.txt, October 2003.

8.Berger L. (Ed.). Generalized Multi-Protocol Label Switching (GMPLS) Signaling Functional Specification, IETF Request for Comments, RFC 3471, January 2003.

9.Rousseau B. and Papadimitriou D. GMPLS. Tne Telecommunication holy grail or prag-

matic meahs of raising carrier profitability? Alcatel strategy White Paper, 2003. 10.Interfaces for the Optical Transport Network (OTN), ITU-T G.709, 2003.

11.Алленов О.М. Технология GMPLS: методы защиты и восстановления. Вестник свя-

зи, 2002. – № 9. – С. 72-78.

Глава 5. Объединение традиционной телефонной сети и пакетной сети на основе технологии

Softswitch

Сеть сигнализации является основой для всех телекоммуникационных служб, находящихся в сетях разных типов. И хотя сигнальная архитектура интеллектуальных сетей будущего полностью не определена, некоторые ее важные черты ясны уже сегодня. Так, она будет поддерживать разнообразные протоколы, чтобы операторы смогли оказывать многочисленные новые услуги в интеллектуальных сетях, построенных с использованием унаследованной инфраструктуры. «Стандартный» набор возможностей, которыми обладает классическая сигнализация телефонных сетей общего пользования (ТфОП) – обнаружение неисправностей, разделение сигнальной нагрузки, распределенный интеллект, будет усилен за счет масштабируемости, быстродействия и экономичности пакетных сетей.

Всетях будущего важную роль сохранит сигнализация ОКС № 7

[1].Она будет отвечать за перенаправление вызова, запоминание данных о вызове и другие функции обработки вызовов, работу биз- нес-приложений – расчет с абонентами (биллинг), индивидуальное обслуживание абонентов и т.д., а также за предоставление многих услуг нового поколения – уведомление абонента, работающего online, о поступлении вызова, оказание услуг по предоплате, навигацию в Интернет при подключении on-line по беспроводной сети и другие. В то же время комбинация технологий IP и ОКС № 7 на уровне сигнальной сети позволит операторам воспользоваться преимуществами сетей обоих типов: сохранить инвестиции, вложенные в построение инфраструктуры интеллектуальных сетей (IN), и перейти к конвергированным сетям, использующим протоколы сигнализации для передачи голоса через IP. В конвергированных сетях IP-технологии помогут поддерживать сеансы мультимедиа, новые режимы доступа абонентов, новые услуги, более эффективно использовать полосу пропускания и, как результат, значительно снизить расходы операторов.

Стыковка сетей традиционной телефонии с сетями пакетной коммутации в современных конвергированных сетях осуществляется на основе общей сигнальной сети, обеспечивающей независимое управление передачей информации и соединяющей разнородные сети. Общая сигнальная сеть позволяет провайдерам оказывать услуги, присущие ТфОП, с гибкостью и эффективностью, которые свойственны пакетным сетям.

Современная инфраструктура сигнальных сетей развивается в направлении распределенной архитектуры, которая основана на использовании технологии Softswitch.

По мере того как интеллект сигнальной сети будет возрастать, сети сигнализации начнут приближаться к информационным системам, решающим задачи сетевого планирования, предотвращения мошенничества, расчетов с абонентами, гарантированного предоставления услуг и поддержки других бизнес-приложений, а операторы инфраструктуры станут широко применять методы искусственного интеллекта для анализа сигнальной информации.

5.1. Что такое Softswitch?

Дословный перевод этого термина на русский язык звучит как «программный коммутатор». Термин «программный коммутатор», наиболее часто используемый для обозначения Softswitch, наводит на мысль, что Softswitch это некая разновидность традиционной АТС, что весьма далеко от истины.

На рис. 5.1 и 5.2 показаны модели традиционного коммутатора каналов и программного коммутатора (Softswitch). Функции коммутатора каналов разделяются и распределяются по пакетной магистрали с использованием Softswitch. Информационные интерфейсы коммутатора каналов (линейные и платы соединительных линий) заменяются медиа-шлюзами (шлюзами среды передачи), преобразующими потоки с мультиплексированием по времени (TDM) в потоки пакетов IP или ячеек АТМ. Коммутационная матрица заменяется высокопроизводительной пакетной магистралью. Контроллер коммутатора, управляющий коммутацией речевых каналов в коммутационной матрице, заменяется Softswitch, который на основании сигнальной информации, получаемой из сети коммутации каналов, управляет коммутацией и маршрутизацией информационных и сигнальных пакетов между шлюзами среды передачи пакетной магистрали. Отсюда термин – кон-

троллер медиа-шлюзов (Media Gateway Controller, MGC), используе-

мый часто как синоним Softswitch. Весь интеллект обработки вызовов находится в контроллере, а шлюзы служат «тупыми» кроссконнекторами медиа-потоков. Чтобы подключить те или иные медиапотоки, шлюз руководствуется командами, поступающими от MGC. Softswitch, медиа-шлюзы (Media Gateway, MG) и серверы приложений относятся к базовым элементам открытой архитектуры сетей нового поколения. В одном из руководящих документов (РД) для обозначения изделия Softswitch используется название «гибкий коммутатор».

Термин «Softswitch» в его широком смысле используется для описания коммуникационных систем нового поколения, основанных на открытых стандартах и позволяющих строить мультисервисные сети с

Рис. 5.1. Модель традиционного коммутатора каналов

Рис. 5.2. Модель Softswitch

выделенным сервисным «интеллектом». Такие сети обеспечивают эффективную передачу речи, видео и данных и обладают бóльшим потенциалом для развертывания дополнительных услуг, чем традиционные сети ТфОП. Таким образом, под термином Softswitch понимают и устройство, и технологию, обеспечивающую решение задачи создания мультисервисных сетей.

Следует отметить, что у разработчиков телекоммуникационного оборудования тоже нет единого мнения по вопросу о том, что же такое Softswitch и функции Softswitch одного производителя отличаются от функций Softswitch другого.

Очевидно, что Softswitch должен быть устройством управления и для ТфОП, и для сети с коммутацией пакетов. Однако каждая из этих сетей будет воспринимать Softswitch по-своему. Для телефонной сети общего пользования он будет одновременно и пунктом сигнализации ОКС № 7 (SP или STP), и транзитным коммутатором, поддерживающим другие системы сигнализации ТфОП (Е-DSS1, 2ВСК, R2), а для сети с коммутацией пакетов – устройством управления транспортными шлюзами (MGC) и/или контроллером сигнализации, будет выпол-

нять функции привратника Н.323 и функции сервера HSIP. Функции преобразования информации целиком отдаются медиа-шлюзам, а логика обработки вызовов возлагается на контроллеры этих шлюзов. Такой подход позволяет использовать единый программный интеллект обработки вызовов для сетей разных типов (традиционных, пакетных, гибридных) с разными форматами речевых пакетов и с разным физическим транспортом.

Распределенная модель управления вызовами, используемая в технологии Softswitch, играет важную роль для успешного перехода операторов к новой архитектуре, помогает им пройти путь развития своих сетей безболезненно, без приостановки обслуживания абонентов и в полной мере использовать унаследованные систему сигнализации и инфраструктуру интеллектуальных сетей.

Softswitch позволяет поддерживать традиционные протоколы сигнализации и протоколы сигнализации следующего поколения, а также разнообразные транспортные технологии: речь через АТМ (VoATM), речь через IP (VoIP), стандарт коммутации поверх меток (MPLS). Триггеры интеллектуальных сетей (IN) для поддержки таких услуг, как перенос номеров абонентов или бесплатный вызов, могут быть добавлены непосредственно в MGCs. Действия по установке триггеров, сопровождению программного обеспечения, обновлению таблицы трансляции и другие осуществляются централизованно программным коммутатором, а не многочисленными коммутаторами в сети, поэтому эксплуатационные расходы и уровень сложности сетей снижаются. Добавим, что триггеры IN в составе программного коммутатора могут использоваться и для разработки новых приложений, выполняющих, например, перенаправление вызова в пределах/за пределами сети, перенаправление по приоритету и др.

В заключение заметим, что по мнению некоторых специалистов, в условиях существования двух телекоммуникационных миров (коммутации каналов и коммутации пакетов) Softswitch, наряду с обеспечением их взаимодействия, призван решить не менее важную задачу – постепенное освобождение традиционной транспортной сети от трафика.

5.2. Обобщенная структура сети на основе Softswitch

Основная задача сетей нового поколения заключается в обеспечении взаимодействия разных коммуникационных подсистем, что позволит для передачи голоса, данных и видео использовать единую инфраструктуру.

Каждая коммуникационная подсистема такой мультисервисной сети может использовать различную технику для обработки своего трафика (голоса, данных, видео) и на каждой стадии этого процесса могут применяться различные стандарты. На границе сети эти потоки должны быть приведены к единому формату. Эту задачу выполняют шлюзы.

SG: Signaling gateway (шлюз сигнализации); TG: Trunking gateway (транковый шлюз); AG: Access gateway (шлюз доступа); NAS: Narrowband access server (узкополосный сервер доступа); IAD: Integrated access device (интегрированное устройство доступа); WAG: Wireless access gateway (шлюз беспроводного доступа); H.323GW: H.323 gateway (шлюз H.323); IP PBX: IP-based private branch exange (офисная телефонная станция на основе IP); MSAG: Multi-service access gateway (мультисервисный шлюз доступа)

Рис. 5.3. Сеть NGN на основе Softswitch

Они играют ключевую роль во взаимодействии пакетной сети и сети ТфОП. Шлюзы в сети NGN относятся к уровню доступа (рис. 5.3). Всего в иерархической структуре сети на основе технологии Softswitch различают четыре уровня. Это, помимо уровня доступа, базовый уровень (ядро), уровень управления и прикладной уровень (уровень услуг).

Под базовым уровнем передачи понимается в основном сеть коммутации пакетов, состоящая из магистрального оборудования пере-

дачи типа IP-маршрутизатора и/или ATM-коммутаторов. Он представляет собой основу для передачи информации в сети Softswitch.

Уровень управления представлен блоком управления Softswitch и обеспечивает реализацию интегрированных функций управления и обработки, таких как обработка и управление вызовами, адаптация и взаимодействие протоколов доступа, и формирует общесетевую платформу поддержки приложений.

Прикладной уровень обеспечивает интерфейс пользователя с системой, реализацию интегрированных интеллектуальных услуг, ориентированных на пользователей, и настройку услуг в соответствии с их требованиями.

Взаимодействие между уровнями осуществляется через стандартные интерфейсы и под управлением устройства управления

Softswitch.

Рассмотрим далее функции устройств, представленных на рис. 5.3. Начнем с Softswitch. Он выполняет следующие функции.

1) Функция обработки и управления вызовами. Обеспечивает-

ся выполнение функций управления (включая обработку вызовов, управление соединениями, обнаружение событий активизации интеллектуальных вызовов и управление ресурсами) для установления, удержания и освобождения соединений для базовых вызовов. Поддержка приема запросов мониторинга от функции коммутации услуг и обработка связанных с вызовами событий. Обеспечивается поддержка приема информации, связанной с управлением вызовами, от функции коммутации услуг и поддержка установления и текущего контроля соединений.

Поддержка функции управления базовыми двухсторонними вызовами и многосторонними вызовами. Функция управления многосторонними вызовами включает в себя установление специального логического отношения для многосторонних вызовов, подключение/отключение/блокировку/прослушивание участников вызова, управление звуковым микшированием и т.д. Обеспечивается идентификация различных событий, таких как «трубка снята», «набор номера», «трубка повешена», информация о которых поступает из медиа-шлюза, управление передачей медиа-шлюзом пользователю различных тональных сигналов, таких как сигнал ответа станции, вызывной сигнал, сигнал контроля посылки вызова, и формирование планов нумерации в соответствии с требованиями операторов.

Устройство управления Softswitch совместно с шлюзом сигнализации обеспечивает установление и освобождение соединения. Используются стеки протоколов ОКС № 7 и IP; в качестве основного протокола передачи информации используется протокол SCTP. Осуществляется управление передачей медиа-шлюзом сигнала IVR и различных служебных сигналов, таких как второй сигнал ответа станции.