Мультисервисные сети2

Устройство управления Softswitch может быть подключено напрямую одновременно к терминалу H.248, терминалу MGCP и клиенту SIP для реализации соответствующих услуг.

Если устройство управления Softswitch расположено в местной сети PSTN/ISDN, то оно реализует функцию обработки вызовов местной телефонной станции. Если устройство управления Softswitch расположено в междугородной сети PSTN/ISDN, то оно реализует функцию обработки вызовов междугородной станции.

2)Функция адаптации протоколов доступа. Устройство управ-

ления Softswitch является открытым мультипротокольным объектом, взаимодействующим с различными медиа-шлюзами, терминалами и сетями посредством стандартных протоколов, таких как H.248, SCTP, ISUP/IP, TUP/IP, INAP/IP, H.323, RADIUS, SNMP, SIP, M3UA, MGCP, BICC и т.д.

3)Функция предоставления услуг/функция интерфейса. Уст-

ройство управления Softswitch обеспечивает реализацию услуг, предоставляемых станцией PSTN/ISDN, включая базовые и дополнительные услуги, поддерживает работу с существующим пунктом IN SCP по реализации услуг, предоставляемых существующей сетью IN, и совместно с сервером приложений обеспечивает предоставление различных платных дополнительных услуг (Value Added Services, VAS).

Устройство управления Softswitch поддерживает стандартные INAP-интерфейсы с сетью IN и интерфейсы с сервером приложений, что упрощает для сторонних поставщиков задачу разработки услуг.

4) Функция взаимодействия. Устройство управления Softswitch,

будучи внешним интерфейсом системы Softswitch, обеспечивает взаимодействие с другими одноранговыми объектами.

Устройство управления Softswitch поддерживает взаимодействие между сетью пакетной передачи и существующей сетью сигнализации ОКС № 7 через шлюз сигнализации.

Для предоставления пользователям различных интеллектуальных услуг устройство управления Softswitch поддерживает взаимодействие с существующей сетью IN, реализуемое через шлюз сигнализации. Функции типа IVR, необходимые для реализации интеллектуальных услуг, предоставляются медиа-сервером и медиа-шлю- зом, функционирующими под управлением устройства управления

Softswitch.

Устройство управления Softswitch взаимодействует с IP-сетью существующей системы H.323 посредством протокола H.323.

Для обеспечения взаимодействия между устройствами управления Softswitch используется протокол SIP-T или протокол BICC.

Обеспечивается взаимодействие между терминалами H.248, SIP и MGCP в сети IP.

132Глава 5. Объединение традиционной телефонной сети и пакетной сети

5)Функция поддержки приложений. Устройство управления Softswitch обеспечивает реализацию функций поддержки приложений, таких как тарификация, аутентификация, эксплуатация и техобслуживание.

В самом устройстве управления Softswitch система тарификации отсутствует. Оно лишь генерирует подробную запись о вызове (CDR; call detail record), и соответствующие тарификационные данные выводятся после окончания вызова или во время вызова (в случае вызовов слишком большой продолжительности).

Для передачи тарификационных данных (то есть, CDR) устройство управления Softswitch посредством стандартного протокола может быть подключено к биллинговому центру. В случае обычных услуг для регулярного сбора тарификационных данных, предоставляемых устройством управления Softswitch, в биллинговом центре может быть использован протокол FTP. Минимальный интервал сбора данных составляет 5 мин. В случае услуг, предоставляемых по учетной карте, или услуг с предоплатой, для передачи тарификационных данных в биллинговый центр в режиме реального времени или для разъединения соединения в режиме реального времени устройство управления Softswitch использует протокол RADIUS.

Устройство управления Softswitch передает пользовательскую информацию (например, сведения о том, подписан ли абонент на ту или иную услугу) в систему тарификации через стандартный интерфейс XML.

Устройство управления Softswitch поддерживает функцию аутентификации доступа для пользователей и шлюзовых устройств с целью предотвращения доступа со стороны несанкционированного пользователя/устройства.

В устройстве управления Softswitch реализованы совершенные функции эксплуатации и техобслуживания и обеспечивается управление локальным техобслуживанием. Оно поддерживает также механизм NM на основе SNMP и удаленное централизованное управление сетью; возможно его включение вместе с другими устройствами NE в состав центра NM для обеспечения унифицированного управления.

6)Функция разрешения адресов. Устройство управления Soft-

switch используется для преобразования адреса E.164 в IP-адрес и поддерживает функцию разрешения адресов.

7) Функция управления ресурсами. В устройстве управления

Softswitch реализована функция управления ресурсами, выполняющая унифицированное управление ресурсами системы, например распределение, освобождение и контроль ресурсов.

Перейдем к описанию функций, выполняемых шлюзами.

Шлюз сигнализации (Signaling Gateway, SG). Шлюз сигнализации

SG – это сетевое оборудование, устанавливаемое на границе традиционной сети сигнализации ОКС № 7 с коммутацией каналов и сети

пакетной передачи и обеспечивающее эффективное взаимодействие между двумя системами межсетевой сигнализации. SG может играть важную роль в сети следующего поколения не только в качестве шлюза сигнализации для реализации взаимодействия между сетью с коммутацией каналов и сетью с коммутацией пакетов. Он может быть также использован в качестве независимого оборудования передачи сигнальных сообщений при построении сети сигнализации на основе IP.

Шлюз сигнализации SG может использоваться в сетевой структуре в качестве прокси-пункта сигнализации и в качестве транзитного пункта сигнализации. Существует два варианта сетевого применения шлюза в качестве прокси-пункта сигнализации: сигнализация, зависящая от каналов, и сигнализация, не зависящая от каналов. Кроме того, шлюз сигнализации SG может быть использован для построения сети сигнализации ОКС № 7 в сети IP посредством прямого взаимодействия.

В SG используется стандартный протокол уровня адаптации и протокол транспортного уровня, разработанный рабочей группой IETF Sigtran, с мощными возможностями адаптации, полным набором функций и высокой степенью надежности. SG обеспечивает прием и передачу стандартных сообщений системы сигнализации ОКС № 7 на стороне сети с коммутацией каналов и передачу стандартных сообщений протокола уровня адаптации и протокола транспортного уровня рабочей группы Sigtran с использованием сигнализации IETF на стороне сети пакетной передачи.

Транковый шлюз. Транковый шлюз (trunking gateway, TG) распо-

ложен на границе сети PSTN и системы Softswitch; он выполняет функцию преобразования речи/факсимильных сообщений, используемых на стороне абонента сети PSTN/ISDN, в речь/факсимильные сообщения, используемые на стороне сети IP, и наоборот. Этот шлюз отвечает главным образом за обеспечение доступа PSTN к базовой сети IP по соединительным линиям, при этом он реализует функцию преобразования речи/факсимильных сообщений, используемых на стороне абонента сети PSTN/ISDN, в речь/факсимильные сообщения, используемые на стороне сети IP, и наоборот.

В сети NGN с архитектурой Softswitch шлюз TG совместно со шлюзом сигнализации реализует функцию взаимодействия между существующей стационарной сетью PSTN/ISDN и сетью пакетной передачи.

Шлюз доступа (Access Gateway, AG). Шлюз AG расположен на граничном уровне системы Softswitch и отвечает главным образом за непосредственное подключение телефонного абонента к сети IP; он реализует также функцию преобразования между абонентскими речевыми сигналами/факсимильными сообщениями и речевыми сигналами/факсимильными сообщениями, используемыми на стороне сети IP. Он обеспечивает доступ к узкополосной речевой услуге по обыч-

ной абонентской линии, имеющей доступ к Z-интерфейсу, цифровой абонентской линии PRI-интерфейса и абонентской линии с V5.x- доступом. В системе Softswitch он реализует функции компрессии/декомпрессии речевого сигнала (G.723.1, G.711, G.729 и т.д.), факсимильной связи (T.30, T.38) и другие функции VoIP или IP FAX под управлением H.248/MGCP.

Когда AG используется во время вызова на стороне вызывающего абонента, он обеспечивает совместно с Softswitch инициирование вызова, DTMF-набор номера, генерацию необходимых тональных сигналов и т.д. Когда AG используется во время VoIP-вызова на стороне вызываемого абонента, он обеспечивает совместно с Softswitch подключение вызова, посылку абоненту вызывного сигнала и т.д.

В сети NGN с архитектурой Softswitch шлюз AG реализует совместно со шлюзом SG доступ к телефонному абоненту, при этом AG выполняет главным образом функции оконечной станции.

Специализированной формой шлюза доступа является сервер доступа к сети (Network Access Server, NAS). Он служит терминатором для вызова от модемов и обеспечивает доступ к пакетной сети.

Другие устройства, представленные на рис. 5.3.

Интегрированное устройство доступа (IAD). IAD представляет собой шлюзовое оборудование, которое используется для обслуживания отдельных абонентов и мелких корпоративных пользователей и обеспечивает подключение различных абонентских терминалов (например, ПК, телефон и факсимильный аппарат) к сети с коммутацией пакетов. Устройство IAD, реализованное на основе IP, выполняет следующие основные функции:

1)Прозрачная транспортировка услуг передачи данных.

2)Обеспечение VoIP-обработки речевых сигналов.

3)Предоставление широкого спектра услуг абонентам.

IP-терминалы. К IP-терминалам относятся IP-телефоны, станции IP PBX и программные телефоны (software phone). Как правило, это интеллектуальные терминалы, реализованные на основе либо протокола H.323, либо протокола SIP. Различие между IP-терминалами и медиа-шлюзами заключается в отсутствии необходимости преобразования носителя информации, поскольку в IP-терминалах речевые сигналы уже представлены в цифровом виде.

Среда создания услуг. Гибкая среда создания услуг позволяет операторам внедрять новые услуги без необходимости дорогостоящей модификации оборудования. Должна обеспечиваться поддержка двух видов серверов: SCP и сервера приложений.

Система управления сетью. Система управления сетью (Network Management System, NMS) осуществляет управление всеми сетевыми элементами в сети Softswitch. Для связи с сетевыми элементами она использует, как правило, протокол SNMP.

Система поддержки. AAA-сервер, крупномасштабная распределенная база данных и сервер стратегий обеспечивают необходимую поддержку нормальной работы сети Softswitch.

Перечислим преимущества, связанные с использованием Softswitch. Прежде всего отметим, что Softswitch обеспечивает не только интеграцию сетей, но и, что еще более важно, интеграцию услуг, и это является важным шагом в направлении к главной цели – «персональной связи», то есть связи с любым абонентом, в любое время, в любом месте и любыми средствами.

Решение операторского класса. Система Softswitch обеспечива-

ет построение сети NGN в целом. Она позволяет отделить прикладной уровень и уровень управления от ядра сети, формирует стандартную полностью открытую прикладную платформу, наилучшим образом удовлетворяет потребности пользователей по созданию различных новых и интегрированных услуг в соответствии с их конкретными требованиями, предоставляя тем самым законченное решение, ориентированное на NGN.

Высокая надежность, гарантируемая многоуровневой струк-

турой сети. Система Softswitch имеет многоуровневую архитектуру, при этом связь между различными уровнями осуществляется через стандартные интерфейсы; таким образом, функции различных уровней реализуются независимо друг от друга и не оказывают никакого влияния друг на друга. Модификация оборудования на одном уровне никак не сказывается на нормальной работе любого другого уровня. Кроме того, сетевая платформа общего пользования позволяет операторам использовать оборудование сторонних производителей. Система Softswitch поддерживает работу многопроцессорной системы, обеспечивая возможность создания гибких конфигураций в соответствии со специфическими требованиями различных сетей.

Широкий спектр решений с гибкими режимами организации се-

ти. Архитектура Softswitch позволяет предоставлять услуги через различные физические шлюзы, обеспечивая тем самым разнообразные решения по построению сетей. Операторы могут выбирать различные типы шлюзов в полном соответствии со своими требованиями и существующими сетевыми ресурсами для обеспечения наивысшей эффективности работы системы и своевременной окупаемости инвестиций.

Например, для пользователя терминала доступа предусмотрены следующие режимы: Softswitch + AG, Softswitch + IAD, Softswitch + IP-

телефон, Softswitch + PC-телефон и т.д.

Низкие затраты на построение сети. Компоненты системы

Softswitch не только распределены по сетевой структуре, но и отделены друг от друга физически. Устройство управления Softswitch, различные шлюзы, сервер приложений и т.д. могут быть размещены в разных местах, что позволяет существенно снизить затраты на по-

строение сети и транспортировку трафика. Кроме того, удаленный доступ предоставляет полную свободу по реализации возможностей централизованного управления сервера приложений, устройства управления стратегией (policy management device) и т.д., снижая степень дублирования инвестиций операторов.

С другой стороны, будущая конкуренция будет все больше концентрироваться на предоставлении услуг, поэтому простота и оперативность реализации новых услуг, обеспечиваемые системой Softswitch, позволит еще больше снизить расходы на их реализацию и сократить долговременные инвестиции, предназначенные для эксплуатации сети.

Новые источники доходов. Система Softswitch предоставляет стандартную, полностью открытую прикладную платформу, обеспечивающую возможность внедрения новых услуг либо путем модификации с помощью сервера приложений, либо за счет использования компонентов сторонних производителей. Это не только обеспечивает решение проблем операторов, связанных с определением того, следует ли концентрировать свои усилия на развитии услуг или развитие сетей, но и предоставляет операторам возможность поиска различных вариантов применения услуг, повышая их конкурентоспособность и создавая новые источники доходов.

Система Softswitch позволяет поставщикам услуг в любое время расширять емкость системы или внедрять новые услуги, обеспечивая тем самым возможность настройки услуг согласно конкретным требованиям пользователей.

Более высокие прибыли. Интегрированная платформа и открытые интерфейсы протоколов системы Softswitch позволяют более быстро предоставлять пользователям многочисленные услуги. Очевидно, что в будущем конкурентная борьба между операторами будет сосредоточена на предоставлении услуг, поэтому все большее значение в конкуренции будут приобретать не только типы предоставляемых услуг, но и – что еще более важно – оперативность их предоставления.

Если новые услуги NGN будут определять образ повседневной жизни пользователей (на работе и дома), эти пользователи будут все больше полагаться на конкретных поставщиков услуг и очень неохотно будут воспринимать радикальные перемены. Следовательно, чем оперативнее поставщики будут предоставлять пользователям услуги, соответствующие индивидуальным потребностям последних, тем большее число пользователей им удастся сохранить за собой. Из этого можно сделать вывод о том, что система Softswitch предоставляет операторам большие преимущества.

Централизованная интеллектуальная система NMS. В системе

Softswitch реализован механизм управления сетью на основе заданных стратегий, обеспечивающий переход от традиционного статиче-

ского управления сетью (Network Management, NM) к динамическому NM. В NM на основе стратегий имеется определенная интеллектуальная система, обеспечивающая централизованную обработку задач управления техобслуживанием, которая может быть использована для унифицированного управления всей сетью в целом. Управление на основе заданных стратегий обеспечивает централизованное унифицированное управление трафиком и качеством обслуживания QoS во всей сети, реализуемое в режиме реального времени, а также обеспечивает безопасность работы в масштабе всей сети.

Защита инвестиций. Система Softswitch поддерживает эффективное взаимодействие с существующими сетями, поэтому реформирование сети не оказывает никакого влияния на предоставление услуг конечным пользователям. За счет использования различных комбинаций сетевых элементов система Softswitch обеспечивает реализацию различных решений, а поскольку прикладной уровень и уровень управления представляют собой централизованные и унифицированные платформы, то это позволяет избежать дублирования инвестиций.

5.3.Протоколы сигнализации в сетях на основе Softswitch. Краткий обзор

Существует множество протоколов сигнализации. При этом каждая сигнальная система имеет собственный уникальный набор характеристик, что делает взаимодействие между ними достаточно сложным. Softswitch служит интерфейсом между сетями с разными сигнальными системами, обеспечивая взаимодействие между ними либо прямо, либо с помощью шлюза SG, связь с которым осуществляется посредством протокола SIGTRAN. Softswitch управляет также шлюзами MG, применяя при этом протоколы MGCP, H.248 (MEGACO).

Дисциплина обмена информацией между различными элементами сети определяется с помощью набора стандартных протоколов, которые, вообще говоря, модифицируются для решения возникающих время от времени проблем. Эти протоколы являются другим основным элементом мультисервисных сетей (схема взаимодействия протоколов приведена на рис. 5.4).

Пионером в стандартизации протоколов, описывающих взаимодействие узлов при использовании IP-телефонии, стал комитет International Telecommunication Union – Telecommunication Standardization Sector (ITU-T), который в 1996 г. разработал стандарт H.323, регламентирующий такое взаимодействие. Хотя рекомендации, касающиеся передачи голосового и видеотрафика, разрабатывались еще с начала 1990-х годов, они не предполагали использование IP-сетей в качестве транспорта для этого трафика, а касались в основном ISDN.

Рис. 5.4. Протоколы взаимодействия в сети на основе Softswitch

Стремление использовать сложившуюся структуру IP-сетей привело к появлению в 1996 г. стандарта H.323 (Visual Telephone Systems and Terminal Equipment for local Area Networks which Provide a NonGuaranteed Quality of Service – видеотелефоны и терминальное оборудование для локальных сетей с негарантированным качеством обслуживания). В 1998 г. была одобрена вторая версия этого стандар-

та – H.323 v.2 (Packet-based multimedia communication systems – муль-

тимедийные системы связи для сетей с коммутацией пакетов). В сентябре 1999 г. была одобрена третья версия рекомендаций, 17 ноября 2001 г. была одобрена четвертая версия стандарта H.323. Сейчас H.323 – один из важнейших стандартов из этой серии. Стандарт H.323 – это рекомендации ITU-T для мультимедийных приложений в вычислительных сетях, не обеспечивающих гарантированное качество обслуживания (QoS). Такие сети включают в себя сети пакетной коммутации IP и IPX на базе Ethernet, Fast Ethernet и Token Ring.

Одновременно с рекомендациями ITU-T Европейский институт стан-

дартизации телекоммуникаций ETSI (Europe Telecommunications Standardization Institute) начал работу над проектом TIPHON (Telecommunications and IP Harmonizations over Network). Главным приоритетом этого проекта является решение проблем взаимодействия между сетями с маршрутизацией пакетов и сетями с коммутацией каналов.

Комитет IETF (Internet Engineering Task Force) занимается разра-

боткой протоколов и стандартов, направленных на развитие мультимедийных возможностей Интернет. Разработанные им решения находят широкое применение в IP-телефонии. Так, комитетом был пред-

ставлен протокол резервирования ресурсов RSVP (Resource Setup Reservation Protocol), опубликованный в документе RFC-2205. Прото-

кол RSVP позволяет конечным системам резервировать сетевые ресурсы для получения необходимого качества услуг. Отправители предоставляют маршрутизаторам общие характеристики трафика (например, темп передачи данных, вариабельность), получатели определяют требуемый уровень качества услуг. Маршрутизаторы сводят затем воедино запросы на выделение ресурсов на общих участках маршрутов движения полезной нагрузки.

Далее, для обеспечения передачи данных в режиме реального вре-

мени был разработан протокол RTP (Real-time Transport Protocol), опуб-

ликованный в документе RFC-1889. При использовании RTP каждый пересылаемый пакет данных снабжается информацией о времени его посылки, что позволяет принимающей стороне выстраивать полученные пакеты в определенном временном порядке. В качестве дополнительного средства адаптации приложений к изменяющимся нагрузкам на сеть совместно с RTP может применяться протокол RTCP (Real-time Transport Control Protocol). Используя этот протокол, приложение может, например, отслеживать пропускную способность сети и переключаться в режим кодирования/декодирования аудиосигнала более низкого качества при существенном возрастании нагрузки на сеть передачи данных [2].

Несколько специальных рабочих групп IETF занимаются разработкой протоколов, направленных на узкоспециализированные области применения. Специализированная рабочая группа MMUSIC (Multiparty Multimedia Session Control) разработала собственный протокол при-

кладного уровня SIP (Session Initiation Protocol), опубликованный в

RFC-2543 и принятый в качестве стандарта в марте 1999 г. Несколько рабочих групп IETF в данный момент работают над

проектами, использующими понятие качества обслуживания CoS (Class of Service). К таким проектам относится механизм многопрото-

кольной коммутации MPLS (Multiprotocol Label Switching) и специфи-

кация дифференцированного обслуживания (Differential Services, DiffServ). При использовании MPLS к IP-пакетам добавляется специальная метка, указывающая, что пакет должен проходить через глобальную сеть по заранее определенным маршрутам, что позволяет существенно уменьшить время поиска адресов, по которым должны передаваться пакеты. Технология Diff-Serv предназначена для присвоения различным приложениям различных значений параметров QoS. Фактически это означает, что для каждого из приложений в передаваемых этими приложениями IP-пакетах будут устанавливаться биты ToS, указывающие класс обслуживания для различных видов трафика.

Кроме того, в IETF существует рабочая группа MEGACO, разработавшая в недавнем прошлом протокол управления шлюзами MGCP (Media Gateway Control Protocol). Впоследствии специально для орга-

низации эффективного взаимодействия между шлюзами рабочая группа IETF SIGTRAN разработала протокол SCTP (Stream Control Transport Protocol), который должен прийти на смену протоколам TCP/UDP в сетях, построенных на основе MGCP.

Продолжая работу над усовершенствованием протокола MGCP, рабочая группа MEGACO IETF и исследовательская группа SG 16 ITU-T предложили протокол MEGACO/H.248, разработанный на основе протокола MGCP и представляющий собой более функциональную и усовершенствованную версию последнего.

Рекомендация H.323. Одной из первых рекомендаций, регламентирующих взаимодействие устройств при передаче аудио- и видеоинформации, является стандарт H.323 [3]. Этот стандарт описывает процессы передачи чувствительных к времени доставки данных по сетям с негарантированным качеством обслуживания (QoS) и предусматривает:

процедуры управления полосой пропускания;

механизмы взаимодействия сетей;

платформенную независимость;

поддержку многоточечных конференций;

поддержку многоадресной передачи;

стандарты для кодеков сжатия информации.

Основными устройствами в сети передачи данных согласно H.323

являются следующие.

Пользовательский терминал – устройство, с помощью которого клиент осуществляет работу с сетью IP-телефонии (непосредственно проводит вызов абонента). Схема терминала представлена на рис. 5.5 [4].

Шлюз (gateway) – рекомендуемое устройство для поддержки взаимодействия между различными сетями (например, трансляция протоколов H.255.0 и H.221 при взаимодействии с абонентами ISDN-устройств).

Контроллер зоны (softswitch) – рекомендуемое устройство, играющее роль виртуальной телефонной станции, с реализованными функциями управления и адресации вызовов, обеспечения дополнительных телефонных сервисов (например, передача или перенаправление вызовов), управления качеством полосы пропускания для получения необходимого QoS, управления общим использованием сетевых ресурсов, а также сетевого администрирования и безопасности.

Устройство организации многоточечных конференций (MultiPoint Control Unit) – устройство для поддержки многоточечных конференций по централизованной, децентрализованной или гибридной схеме. В централизованной схеме каждый контроллер обменивается информационными потоками с центральным устройством, перенаправляющим или распределяющим вызовы с использованием H.245. В децентрализованной схеме для доставки информации используется технология групповой адресации, а передача управляющей и контрольной информации также осуществляется между терминалами и MCU. Гибридная схема объединяет эти два подхода.