Место гибкого коммутатора в структуре коммутационной подсистемы оператора спс

Если в сфере сетей фиксированной связи сторонники решений на базе IP и гибкого коммутатора (Softswitch) появились достаточно быстро, то у операторов СПС до внедрения технологии пакетной коммутации речь об NGN даже не шла. Только после начала работ по проекту 3GPP, где был поставлен вопрос о концепции перехода от сетей GSM к сетям 3G, идеология NGN/Softswitch была взята на вооружение мобильным сообществом. Так, первое упоминание о Softswitch-архитектуре относится к 3GPP Rel 4.

Отметим, что уже при создании архитектуры сетей GPRS/EDGE (3GPP Rel. 99, 2,5G) были определены два домена: принципиально новый домен PS (Packet Switch, домен коммутации пакетов) и домен CS (Channel Switch, домен коммутации каналов). Последний обрабатывает трафик сигнализации и пользовательский трафик, обусловленные предоставлением услуг по коммутируемым каналам (рис. 6).

Новый домен PS предназначен для обработки трафика в пакетном режиме, а для его реализации необходимы такие элементы, как SGSN и GGSN. На рис. 8 приведена архитектура сети СПС, поддерживающая услуги CS-и PS-доменов. Реализация функций домена CS выполняется с помощью структурных элементов MSC, VLR и GMSC.

Для построения PS-сегмента предложена двухуровневая архитектура, базирующаяся на технологии IP. Нижний уровень состоит из совокупности внутренних сетей, принадлежащих отдельным операторам СПС и объединяющих узлы (фрагменты сети) одного оператора. При этом основой для построения PS-сегмента базовой сети могут служить PS-сегменты сетей стандарта GSM фазы 2+ с учетом требований по включению дополнительных интерфейсов, предусмотренных стандартами UMTS.

Основными элементами внутренних сетей являются:

• один или несколько узлов поддержки услуг GPRS (SGSN);

• шлюзовой узел поддержки услуг GPRS (GGSN);

• маршрутизаторы, шлюзы (Boarder Gateway) и устройства защиты (Firewalls);

• серверы DNS и др.

Взаимодействие этих элементов между собой осуществляется через внешнюю транспортную сеть (верхний уровень предложенной архитектуры).

Создание сегмента коммутации пакетов базовой сети предлагается осуществлять поэтапно. На первом этапе должны быть созданы внутренние сети, взаимодействующие между собой по выделенным каналам существующей первичной сети или по постоянным соединениям виртуальных каналов ATM.

В качестве основных требований, предъявляемых к PS-сегменту, определены следующие:

• гарантированное качество обслуживания;

• достаточная пропускная способность;

• маршрутизация IP-пакетов с минимальной задержкой;

• обеспечение роуминга абонентов;

• безопасность передаваемой информации.

При модернизации архитектуры сетей GSM/GPRS переработке в первую очередь подвергся CS-домен на базе Softswitch-идеологии. Здесь появился так называемый Mobile Softswitch (распределенный MSC). Mobile Softswitch состоит из MSC Server (MSC-сервер) и блока CS-MGW (Circuit Switched -Media Gateway Function). Основные функции MSC Server - управление вызовом и мобильностью, прием пользовательской сигнализации и ее преобразование в соответствующий сетевой формат. В состав MSC Server входит блок, функционально идентичный VLR, обеспечивающий хранение данных об абонентах. В ряде случаев MSC Server может выполнять функции управления соединением с внешними сетями, тогда его определяют как Gateway MSC Server.

В решении ряда вопросов, обсуждаемых в данной статье, блок CS-MGW играет ключевую роль, поскольку функционально он расположен на границе с транспортной опорной сетью оператора СПС или с сетью ССОП и осуществляет двухстороннее преобразование сигнализации. Для взаимодействия MSC Server и CS-MGW используется протокол Н.248.

При разработке Rel 4 3GPP удалось сохранить технологию коммутации каналов (в зоне "мобильный терминал CS-MGW"), что обеспечивает прозрачность сети 3G для сотовых телефонов, работающих в стандарте GSM.

При этом, как мы уже отмечали, опорная сеть должна быть реализована на базе ATM/I P-транспорта.

В документации 3GPP Rel 4 для поддержки взаимодействия элементов сети СПС определены основные интерфейсы и протоколы. Например, интерфейс Мс - участок MSC Server - CS-MGW, Nc - связь между несколькими MSC Server, обеспечивающими конкретную сессию, Nb - взаимодействие между различными CS-MGW.

Основные протоколы для Rel 4: H.248/Megaco, SIGTRAN и Bearer Independent Call Control (BICC). Так, MSC Server использует H.248/Megaco для управления MGW поверх Mc. Протокол SIGTRAN используется для транспортировки сигнализации С7 поверх IP-сетей. Кроме того, данный протокол используется для связи MGW и MSC Server и передачи команд сигнализации GSM/UMTS Radio Network к MSC Server поверх Mc-интерфейса. В CS-домене SIGTRAN может быть использован для связи MSC Server с HLR и IN/SCP. Протокол BICC используется для управления вызовом между двумя MSC Servers по Nc-интерфейсу, обеспечивая независимость подсистем (уровней) Control Plane и User Plane.