Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Перечень сокращений и терминов
• Введение
• 1. Общая характеристика, особенности и архитектурные принципы организации NGN
• 1.1 Общая характеристика NGN
• 1.2 Базовая архитектура NGN
• 1.2.1 Уровень услуг и эксплуатационного управления
• 1.2.2 Уровень управления коммутацией
• 1.2.3 Транспортный уровень
• 1.2.4 Уровень доступа
• 1.3 Оборудование NGN, его типы и классификации
• 1.3.1 Оборудование NGN уровня управления вызовом и коммутацией
• 1.3.2 Шлюзовое оборудование NGN
• 1.3.3 Терминальное оборудование NGN
• 1.3.4 Сервер приложений в NGN
• 2. Анализ базовых моделей технологий сетевого управления
• 2.1 Функциональные группы задач управления
• 2.2 Многоуровневое представление задач управления сетью в соответствии с моделью ВОС
• 2.3 Многоуровневое представление задач управления сетью в соответствии с моделью TMN
• 3. Анализ технологий и протоколов систем сигнализации NGN
• 3.1 Протоколы сетей NGN
• 3.2 Назначение системы ОКС №7
• 3.3 Архитектура H.323
• 3.4 Сигнализация на основе протокола SIP
• 4. Анализ взаимодействия технологии управления и систем сигнализации на основе SOFTSWITCH
• 4.1 Архитектура SoftSwitch
• 4.1.1 Функциональные объекты
• 4.1.2 Модуль контроллера медиашлюзов
• 5. Типовая методика расчета доставки управляющий и сигнальной информации
• 6. Охрана труда
• 6.1 Анализ условий труда на рабочем месте ЛКТ
• 6.3 Промышленная безопасности в промышленном помещении ЛКТ
• 6.4 Производственная санитария в промышленном помещении ЛКТ
• 6.5 Пожарная профилактика в промышленном помещении ЛКТ
• Выводы
• Перечень ссылок

Перечень сокращений и терминов

AAA - Authorization, Access, Accounts - авторизация, доступ, учет;

ACSE - Association Control Service Element - элемент услуги управления ассоциацией;

AG - Access Gateway - шлюз доступа;

AM - Accounting Management - учет работы сети;

ANF - Access Network Functions - функции сети доступа;

ANSI - American national standards institute - американский национальный институт стандартов;

AS - Application Servers - серверы приложений;

ASF - Application Support Functions - функция сервисных услуг;

ATM - Asynchronous Transfer Mode - асинхронный способ передачи данных;

B - ISUP - B-ISDN User Part - подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию широкополосной;

BM - Business Management layer - уровень бизнес-управления;

CM - Configuration Management - управление конфигурацией сети;

CMIP - Common Management Information Protocol - протокол общей управляющей информации;

CMIS - Common Management Information Service - служба общей управляющей информации;

CS - Capability sets - наборов возможностей;

CTF - Core Transport Functions - магистральные транспортные функции;

CА - Call Agent - сервер обслуживания вызова;

DUP - Data User Part - подсистема-пользователь поддерживающая сигнализацию сети передачи данных;

EF - Edge Functions - пограничные функции;

ETSI - European Telecommunications Standards Institute - европейский институт по стандартизации в области телекоммуникаций;

FM - Fault Management - управление процессом устранения отказов;

FS - Feature Servers - серверы дополнительных услуг;

GF - Gateway Functions - функции шлюзов;

GK - Gatekeeper - контроллер зоны;

GT - Global Title - глобального адреса;

IAD - Integrated Access Device - интегрированные устройства доступа;

ID - Interworking Domain - домен взаимодействия;

IG - Interworking Gateways - шлюзы взаимодействия;

INAP - Intelligent Network Application Part - прикладная подсистема интеллектуальной сети;

Invite - приглашает пользователя принять участие в сеансе связи;

IP - Internet Protocol - межсетевой протокол;

IPCC - International Packet Communication Consortium - международный консорциум пакетной связи;

ISDN - Integrated Services Digital Network - цифровой сети интегрального обслуживания;

ISO - International Organization for Standartization - международная организация по стандартизации;

ISUP - ISDN User Part - подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию;

ITU-Т - International Telecommunication Union - Международный Союз Электросвязи;

IUA - ISDN User Adaptation - протокол адаптации сигнализации пользователя ISDN;

M2UA - MTP2 User Adaptation Layer - уровень адоптации сигнализации пользователя MTP2;

M2РА - Peer-to-Peer Adaptation Layer - уровень адаптации сигнализации MTP2 между одноранговыми ситемами;

M3UA - MTP3 User Adaptation Layer - уровень адоптации сигнализации пользователя MTP3;

MAP - Mobile Application Part - прикладная подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию сетей подвижной связи;

MEGACO - Media Gateway Control Protocol - протокол управления транспортными шлюзами; протокол адаптации сигнализации пользователя ISDN

MF - Management Functions - управляющие функций;

MG - Media Gateway - транспортный шлюз;

MGC - Media Gateway Controller - контроллер транспортного шлюза;

MGCP - Media Gateway Control Protocol - протокол управления транспортными шлюзами;

MHF - Media Handling Functions - функции обработки медиаинформаци;

MMUSIC - Multiparty Multimedia Session Control - управлению многоточечными сеансами мультимедиа-связи;

MP - Management Plane - плоскость эксплуатационного управления;

MPLS - Multiprotocol Label Switching - многопротокольная коммутация по меткам;

MTP - Message Transfer Part - подсистема переноса сообщений;

MTP2 - Message Transfer Part level 2 - подсистема переноса сообщений, часть Общеканальной Системы Сигнализации № 7;

MTP3 - Message Transfer Part level 3 - подсистема переноса сообщений, часть Общеканальной Системы Сигнализации № 7;

NACF - Network Attachment Control Functions - функции управления подключением к сети;

NAPT - Nework Address Port Translation - трансляция сетевых адресов на уровне портов;

NE - Network Element - элементов сети;

NEM - Network Element Management Layer - уровень управления элементами сети;

NGN - Next Generation Networks - сеть нового поколения;

NM - Network Management layer - уровень управления сетью;

OMAP - Operation, maintenance and administration part - прикладная подсистема эксплуатационного управления;

OSA - Open Servies Access - открытый доступ к службам;

OSS - Operation Support System - системы эксплуатационного управления;

PCM - Pulse Code Modulation - тракт импульсно-кодовых модуляций;

PM - Performance Management - контроль производительности сети;

QoS - Quality of Service - качество обслуживания;

RACF - Resource and Admission Control Functions - функции управления ресурсами и доступом;

RAGW - Residential Access Gateway - резидентный шлюз доступа;

RAS - Registration, Admission, Status - сигнализация отвечает за регистрацию устройств в сети;

RTP/RTCP - Real-time Transport Protocol - протокол передачи реального времени;

SAP - Session Announcement Protocol - специального протокола;

SCCP - Skinny Client Control Protocol - подсистема управления соединениями сигнализации;

SCF - Service Control Functions - поддерживаемая скорость передачи ячеек;

SCN - Switched Circuit Network - коммутация каналов;

SCP - Service Control Point - управления услугами;

SDH - Synchronous Digital Hierarchy - синхронная цифровая иерархия;

SDP - Session Description Protocol - сетевого протокола;

SG - Signaling Gateway - сигнальный шлюз;

SIP - Session Initiation Protocol - протокол инициирования сеанса связи;

SIP-T - Session Initiation Protocol for Telephones - протокол согласования традиционной телефонной сигнализации с сигнализацией SIP;

SLA - Service Level Agreement - уровень предоставления услуг;

SLA - Service Level Agreement - уровне обслуживания;

SM - Service Management layer - уровень управления услугами;

SMAE - Service Management Application Element - прикладные объекты системного управления;

SMAP - System Management Application Process - прикладные процессы системного управления;

SMS - System Management System - система управления системой;

SSF - Service Support Functions - служба поддержки функций;

TCAP - Transaction capabilities application part - прикладная подсистема поддержки транзакций;

TCF - Transport Control Functions - функции управления транспортной сетью;

TDM - Time Division Multiplexing - временное мультиплексирование;

TF - Transport Functions - транспортные функции

TG - Trunking Gateway - транспортный шлюз;

TMN - Telecommunication Management Network - сети управления телекоммуникациями;

TSAP - Transport Layer Service Access Point - сервисная точка доступа транспортного уровня;

TUP - Telephone User Part - подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию телефонной сети;

UDP - User Datagram Protocol - действующий протокол;

UNI - User Network Interface - пользователь-сеть;

UP - User Part - подсистемы-пользователи;

V5UA - User Adaptation Layer - протокол адаптации сигнализации пользования сети допуска V5;

VPN - Virtual Private Network - виртуальная частная сеть;

XML - Хxtensible Markup Language - расширенный язык разметки;

2ВСК - сигнализация по двум выделенным сигнальным каналам;

АСР - автоматизированная система расчетов;

АСУП - системы управления предприятием;

АТС - автоматическая телефонная станция;

ВОС - взаимодействие открытых систем;

ДВО - дополнительные виды обслуживания;

МАК - мультисервисные абонентские концентраторы;

МКД - мультимедийный коммутатор доступа;

МСЭ-Т - рекомендация международного союза электросвязи;

ОАУ - объект административного управления;

ОКС №7 - общий канал сигнализации № 7;

ОУ - объект управления;

СПД - сеть передачи данных;

СПС - сеть подвижной связи;

ССОП - сети связи общего пользования;

СУ - системы управления;

ТОиЭ - техническое обслуживание и эксплотация;

ТфОП - телефонная сеть общего пользования.

Введение

Сеть следующего поколения (Next Generation Networks, NGN) - обеспечивает передачу всех видов медиатрафика с различными требованиями к качеству обслуживания и их поддержкой, а также распределенное предоставление неограниченного спектра телекоммуникационных услуг с возможностью их добавления, редактирования и тарификации. Она позиционируется как универсальная сеть, способная удовлетворить практически любые потребности пользователей с заданным качеством обслуживания. При этом предполагается простота введения новых услуг.

Пакетные технологии позволяют предложить пользователю в такой сети прозрачные автоматизированные принципы расчетов за присоединение, входящий и исходящий трафик, транзит трафика, рассчитывать сигнальный трафик, выделяя его составляющую, пропущенную от другого оператора.

В NGN применяется технология маршрутизации, которая организуется с помощью Softswitch поддерживающих трансляцию основных протоколов VoIP в протоколы традиционных сетей. Таким образом, оборудование программной, коммутации в NGN играет роль универсального программно-аппаратного комплекса.

Применение программных Softswitch с точки зрения построения сети является технологической инвестицией, так как ОКС №7 поддерживает сегодня работу в ТфОП. В состав NGN входит универсальная транспортная платформа с распределенной коммутацией.

В концепции построения NGN сети нового поколения заложена идея конвергенции (объединения) существующих сетей разных операторов и технологий (ТфОП, сетей мобильной связи и сетей с технологией IP).

Цель данной работы: проведения анализа технологий сетевого управления и сигнализации NGN.

Актуальность данной работы заключается в обеспечении взаимодействия систем управления и сигнализации на основе гибкого коммутатора (SoftSwich).

Целью выполнения раздела "охрана труда" является проведения анализа опасных и вредных факторов построение и анализ системы человек - машина - среда, проведение необходимых мер по обеспечению необходимого уровня электро- и пожаробезопасности рабочего оборудования и помещения.

1. Общая характеристика, особенности и архитектурные принципы организации NGN

1.1 Общая характеристика NGN

Термин "сети следующего поколения" (Next Generation Networks, NGN), появился в телекоммуникационной литературе в начале XXI века. Идею разработки NGN, было предложено в 2001 г. Европейским институтом стандартов электросвязи (European Telecommunications Standards, ETSI).

В основе взаимодействия NGN лежат следующие особенности [1]:

использование технологий передачи информации, которые обусловили рост цифрового трафика, прежде всего, за счет расширения использования Internet;

увеличение спроса на услуги сетей подвижной связи и на новые мультимедийные службы Triple Play (совместная передача голоса, видео, данных);

конвергенция сетей электросвязи и информационно-вычислительных сетей. Развитие на ее основе инфокоммуникационных сетей.

Переход к инфокоммуникационным сетям на основе технологии NGN осуществляется путем модернизации существующих телекоммуникационных и информационных сетей связи.

Концептуальной основой построения NGN является отделение функций коммутации от функций предоставления услуг. Ядром сети NGN является универсальная транспортная среда на основе сети с коммутацией пакетов. Такие сети предоставляют широкий перечень услуг и добавляют новые, по мере их разработки.

К достоинством NGN относят: гибкость маршрутизации и построения сетей, возможность более эффективного использования транспортных структур, удобство передачи разнородного трафика по общему каналу.

К недостатком NGN относят: сложность обеспечения качества обслуживания и безопасности доставки.

Рассмотрим базовую модель организации сетей следующего поколения.

1.2 Базовая архитектура NGN

Базовая архитектура NGN описывается четырехуровневой структурой, которая включает (рис. 1.1) [1]:

уровень услуг и эксплуатационного управления;

уровень управления коммутацией;

транспортный уровень;

уровень доступа.

Рисунок 1.1 - Базовая четырехуровневая архитектура NGN

Данная архитектура NGN реализует следующие функциональные особенности:

поддержка множества технологий доступа за счет гибкой конфигурации сети;

распределенное управление, которое обеспечивается на основе использования принципа распределенной обработки в пакетных сетях;

открытое управление, которое обеспечивают сетевые интерфейсы для поддержки процессов создания новых и изменения существующих услуг, а также путем поддержки средств обеспечения логики услуг сторонних поставщиков;

создание и предоставление услуг, при этом следует помнить, что процесс предоставления услуг разделен между функциями транспортной сети;

поддержка услуг конвергентных сетей, что необходимо для создания гибких, простых в использовании мультимедийных услуг для замещения технических возможностей конвергентных фиксировано-мобильных сетей с помощью функциональной архитектуры NGN;

реализация механизмов обеспечения соответствующих уровней безопасности и живучести сети на основе открытой сервисной архитектуры (Open Servies Access, OSA).

Проведем более детальный функциональный анализ уровней архитектуры NGN, приведенной на рис.1.1.

1.2.1 Уровень услуг и эксплуатационного управления

Первым уровнем, рассматриваемой на рис. 1.1 архитектуры NGN, является уровень услуг и эксплуатационного управления. Назначением данного уровня является передача информации между пользователями сети. Использование пакетных технологий на уровне транспортной сети позволяет обеспечить единые алгоритмы доставки информации для различных видов связи. Для пользователей, использующих терминалы мультимедиа (например, Н.323), может предоставляться расширенный перечень услуг [2].

Серверы приложений NGN, которые располагаются на данном уровне, предоставляют дополнительные коммуникационные и информационные услуги пользователям [3].

Услуги, предоставляемые в рамках NGN, можно классифицировать следующим образом:

базовые услуги (БУ): услуги, ориентированные на установления соединений между двумя оконечными терминалами с использованием NGN;

дополнительные виды обслуживания (ДВО): услуги, предоставляемые наряду с базовыми и ориентированные на поддержку дополнительных наборов возможностей (Capability Sets, CS);

услуги доступа: услуги, ориентированные на организацию доступа к ресурсам и точек присутствия интеллектуальных сетей, а также сетей передачи данных;

информационно-справочные услуги: услуги, ориентированные на предоставление информации из баз данных, входящих в структуру NGN;

услуги виртуальных частных сетей (Virtual Private Network, VPN), ориентированные на организацию и поддержание функционирования VPN со стороны элементов NGN;

услуги мультимедия, ориентированные на обеспечение и поддержку функционирования мультимедийных приложений со стороны NGN;

Задачей NGN при предоставлении БУ является установление и поддержание соединения с требуемыми параметрами. Под базовыми видами услуг понимаются:

услуги местной, междугородной, международной телефонной связи, предоставляемые с использованием (полным или частичным) сети на основе NGN-технологий. Базовые услуги телефонии в сетях NGN могут использовать технологии компрессии речи, при этом качество предоставления базовых услуг должно соответствовать классам "высший" и "высокий". Базовые услуги телефонии могут быть доступны пользователям, использующим терминалы сетей телефонной сети общего пользования (ТфОП), NGN, Н.323, протокол инициирования сеанса связи (Session Initiation Protocol, SIP);

услуги по передаче факсимильных сообщений между терминальным оборудованием пользователей. Услуга может предоставляться пользователям, использующим терминалы ТфОП и сетей подвижной связи (СПС);

услуги по организации модемных соединений между терминальным оборудованием пользователей. Услуга может предоставляться пользователям, использующим терминалы сетей ТфОП и NGN. Услуга доступа в сети IP не относится к данному классу;

услуга доставки информации "64 кбит/с без ограничений" и базирующиеся на ней услуги предоставления связи, определенные для технологии цифровой сети с интеграцией услуг (Integrated Service Digital Network, ISDN) для установления соединений между терминальным оборудованием пользователей. Услуга может предоставляться пользователям, использующим терминалы ISDN.

Предоставление БУ может сопровождаться ДВО, которые расширяют возможности пользователя по получению информации о соединении, тональных уведомлений, а также позволяют изменять конфигурацию соединения. В сетевом фрагменте NGN пользователям могут быть доступны следующие дополнительные виды обслуживания:

идентификация вызывающей линии;

запрет идентификации вызывающей линии;

предоставление идентификации подключенной линии;

переадресация вызова при отсутствии ответа;

переадресация вызова при занятости;

безусловная переадресация вызова;

идентификация злонамеренного вызова;

индикация ожидающего вызова/сообщения;

завершение вызова;

парковка и перехват вызовов;

удержание вызова;

замкнутая группа пользователей;

конференцсвязь с расширением, и другие.

Следует отметить, что в зависимости от используемого типа подключения и терминального оборудования, а также с возможностью SoftSwitch, наборы и алгоритмы предоставления услуг могут отличаться.

Также, следует отметить, что NGN для проходящих через нее вызовов должна обеспечивать поддержку ДВО, инициированных в других сетях.

Уровень услуг в сети NGN содержит следующие функции [1]:

управление услугами, включает поддержку профилей услуг пользователей;

поддержка приложений и услуг.

Функции управления услугами (Service Control Functions, SCF) включают управление ресурсами, функции регистрации, аутентификации и авторизации для различных услуг, управление медиа ресурсами, такими как специализированные устройства и шлюзы на сигнальном уровне. Функции управления услугами поддерживают профили услуг пользователей.

Функции поддержки приложений (Application Support Functions, ASF) и функции поддержки услуг (Service Support Functions, SSF) включают функции шлюзов, регистрации, аутентификации и авторизации на уровне приложений. Эти функции доступны функциональным группам "приложения" и "конечные пользователи". С помощью интерфейса "пользователь-сеть" (User Network Interface, UNI) ASF и SSF обеспечивают точку доступа к функциям конечных пользователей.

Функции административного управления (Management Functions, MF) обеспечивают возможность управлять сетью NGN для предоставления услуг с заданным уровнем качества, безопасности и надежности. Функции административного управления используются на транспортном уровне и уровне услуг, для каждого этого уровня они реализуют следующие задачи:

управление процессом устранения отказов;

управление конфигурацией сети;

управление расчетами с пользователями и поставщиками услуг;

контроль производительности сети;

обеспечение безопасности работы сети.

1.2.2 Уровень управления коммутацией

Вторым уровнем, рассматриваемой на рис.1.1 модели NGN, является уровень управления коммутацией. В задачи уровня коммутации и передачи входит управление установлением соединения в NGN. Данная функция реализуется на уровне элементов транспортной сети под внешним управлением оборудования SoftSwitch, которое является носителем интеллектуальных возможностей сети. Он координирует управление обслуживанием вызовов, сигнализацию и функции, обеспечивающие установление соединения через одну или несколько сетей.

При использовании в сети нескольких SoftSwitch, они совместно обеспечивают управление установлением соединения, а непосредственное взаимодействие осуществляется по межузловым протоколам сигнализации, например по протоколу SIP.

SoftSwitch реализует следующие функции:

обработка вех видов сигнализации, используемых в его домене;

хранение и управление абонентскими данными пользователей, подключенных к его домену непосредственно или через оборудование шлюзов доступа;

взаимодействие с серверами приложений для предоставления расширенного списка услуг пользователям сети.

При установлении соединения, оборудование SoftSwitch осуществляет сигнальный обмен с функциональными элементами уровня управления коммутацией. Такими элементами являются все шлюзы, терминальное оборудование NGN, оборудование других SoftSwitch и АТС с функциями контроллера транспортных шлюзов (Media Gateway Controller, MGC).

На данном уровне терминальное оборудование пакетной сети взаимодействует с оборудованием SoftSwitch по протоколу SIP и H.323. Пользовательская информация от терминального оборудования поступает на уровень узлов доступа пакетной сети и далее маршрутизируется под управлением SoftSwitch.

Вся информация, связанная со статистикой работы NGN, учетом стоимости по направлениям и учетом стоимости для пользователей, накапливается и обрабатывается на уровне SoftSwitch для передачи в направлении соответствующих систем автоматизированных расчетов (АСР), технического обслуживания и эксплуатации (ТОиЭ).

1.2.3 Транспортный уровень

Транспортный уровень NGN строится на основе пакетных технологий передачи информации. Основой транспортного уровня NGN являются сети АТМ, IP, IP/MPLS, Ethernet и другие.

Сети, базирующиеся на технологии АТМ, имеют встроенные средства обеспечения качества обслуживания и могут использоваться при создании NGN практически без изменений. Использование в качестве транспортного уровня NGN, сетей на базе IP-технологий, требует реализации в них дополнительной функции обеспечения качества обслуживания.

Следует отметить, что транспортная сеть является опорной, поэтому к ней предъявляются высокие требования по обеспечению надежности, производительности и управляемости. В состав оборудования транспортной сети входят [4]:

транзитные узлы, выполняющие функции переноса и коммутации;

оконечные (граничные) узлы, обеспечивающие доступ абонентов к NGN;

контроллеры сигнализации, выполняющие функции обработки информации сигнализации, управление вызовами и соединениями;

шлюзы, позволяющие осуществить подключение традиционных сетей связи (например ТфОП, сеть передачи данных (СПД), СПС).

Транспортный уровень обеспечивает услуги IP - соединений для пользователей сети NGN с помощью соответствующих функций управления транспортом, включая функции управления сетевыми подключениями (Network Attachment Control Functions, NACF) и функции управления ресурсами и доступом (Resource and Admission Control Functions, RACF) [1,4].

Функции RACF обеспечивают взаимодействие между функцией управления услугами и транспортными функциями для поддержки QoS. Кроме того, они так же связаны с управлением транспортными ресурсами в сети доступа и в магистральной транспортной сети. Решение по управлению основывается на информации о требуемом транспорте, соглашениях о заданном уровне обслуживания (Service Level Agreement, SLA), правилах сетевой политики, приоритетах услуг и информации о состоянии и использовании транспортных ресурсов.

Функции RACF обеспечивают абстрактный подход к инфраструктуре транспортной сети для SCF и так же обеспечивают сервис-провайдерам независимость от сетевой топологии, связности, загрузки ресурсов, механизмов/технологий QoS. Функции RACF взаимодействуют с функциями SCF и транспортными функциями для различных приложений (например, SIP - вызовы, потоковое видео и др.), что требует управления транспортными ресурсами NGN, включая управление QoS, прохождение трансляции сетевых адресов на уровне портов (Nework Address Port Translation, NAPT).

NACF обеспечивают регистрацию на уровне доступа и инициализацию функций конечного пользователя для услуг доступа NGN. Эти функции обеспечивают транспортный уровень идентификации/авторизации, управляя пространством IP - адресов в сети доступа и аутентификацией сессий доступа. Функции NACF включают транспортный профиль пользователя, который храниться в виде функциональной базы данных, которая содержит пользовательскую информацию, а также другие данные управления.

Транспортные функции (Transport Functions, TF) обеспечивают соединение всех компонент и физически разделенных функций внутри NGN. Эти функции поддерживают передачу медиаинформации, а также информации управления (сигнализации), технического обслуживания. Транспортные функции включают функции сети доступа, пограничные функции, функции транспортного ядра (магистрали) и функции шлюзов [1,7].

Функции сети доступа (Access Hetwork Functions, ANF) обеспечивают подключение конечных пользователей к сети, а также сбор и агрегацию трафика, поступающего из сети доступа в транспортную магистраль (ядро). Эти функции также реализуют механизмы управления качеством обслуживания (Quality of Service, QoS), связанные непосредственно с пользовательским трафиком, включая управление буферами, очередями и расписаниями, пакетную фильтрацию, классификацию трафика, маркировку трафика, определение политик обслуживания и формирование профиля передачи трафика.

Пограничные функции (Edge Functions, EF) используются для обработки трафика, который получается путем агрегирования трафика, поступающего из различных сетей доступа, и передается в магистральную транспортную сеть. Они включают функции связанные с поддержкой QoS и управления трафиком.

Магистральные транспортные функции (Core Transport Functions, CTF) отвечают за гарантированную передачу информации через транспортную сеть с различным уровнем качества. Они обеспечивают механизмы реализации заданного уровня QoS для пользовательского трафика, включая управление буферами, очередями и расписанием, фильтрацию пакетов, классификацию, маркирование и формирование трафика, контроль и соблюдения правил обслуживания, управление шлюзами и функции межсетевых экранов.

Функции шлюзов (Gateway Functions, GF) обеспечивают возможность взаимодействовать с функциями конечных пользователей и/или другими сетями, включая другие типы сетей NGN. Функции шлюзов могут управляться непосредственно функциями уровня управления или через функции управления транспортной сетью.

Функции обработки медиаинформации (Media Handling Functions, MHF) обеспечивают при предоставлении услуг, таких как генерация тональных сигналов и перекодирование. Эти функции реализуются специальными ресурсами обработки медиаинформации на транспортном уровне.

1.2.4 Уровень доступа

Нижним уровнем, рассматриваемой на рис. 1.1 архитектуры NGN, является уровень доступа [5].

Данный уровень включает совокупность функций по управлению всеми процессами в телекоммуникационной системе, а также начисление платы за услуги связи и техническую эксплуатацию. Задача сети доступа - подключить терминал пользователя к ресурсам транспортной сети и обеспечить высокую скорость обмена данными и относительно хорошие параметры качества QoS.

Классификация сетей доступа проводиться по ряду характеристик [6]:

по набору предоставляемых услуг (назначение передаваемой информации, по уровням в соответствии с уровневой моделью);

по используемым средам передачи (кабели с медными проводниками, оптические кабели, радио - среды в различных диапазонах волн);

по используемой топологии (точка-точка, звезда, дерево, ячеистая, кольцо);

по используемым технологиям доставки информации (кабельные, беспроводные, комбинированные);

по методам разделения среды передачи (статическое, статистическое мультиплексирование).

Следует отметить, что передаваемая информация делится по своему назначению на следующие виды:

пользовательская: например, данные, видео, речевая информация;

сигнальная: для поддержания процедур установления и разъединения соединения;

управления: например, для сбора аварийных сигналов, тестирования, администрирования.

Уровень доступа в соответствии с используемыми функциями можно разделить на следующие подуровни:

физический: функции синхронизации, мультиплексирования (среда передачи);

звено данных: защита от ошибок;

сетевой: маршрутизация сообщений.

С точки зрения вышележащих уровней, в доступе реализуются только услуги сигнализации и управления. Для их поддержки, устройства доступа могут содержать функциональные узлы для обработки всего стека протоколов в плоскости сигнализации или управления.

Как было отмечено, уровень доступа реализует подключение терминального оборудования к ресурсам транспортной сети. Терминальное оборудование не входит в состав сети NGN и может быть любым из набора абонентского оборудования существующих проводных и беспроводных сетей [1,3]. Однако такое терминальное оборудование может быть включено в сеть NGN только через согласующее шлюзовое абонентское оборудование уровня доступа. Непосредственное подключение к сети возможно только с помощью пакетных абонентских терминалов, работающих с использованием протоколов SIP и Н.323.

1.3 Оборудование NGN, его типы и классификации

Типы оборудования NGN и его классификация предоставлены на рис. 1.2 Как видно из рисунка, оборудование NGN бывает 4-х основных типов:

управление вызовом и коммутацией;

шлюзовое оборудование;

терминальное оборудование;

серверы приложений.

Рассмотрим более подробно назначение данных типов оборудования, входящих в состав NGN.

Рисунок 1.2 - Типы и классификация оборудования NGN

1.3.1 Оборудование NGN уровня управления вызовом и коммутацией

Как изображено на рис. 1.2, основным типом оборудования уровня управления вызовами и коммутацией является SoftSwitch и АТС с функциями контроллера шлюзов [7].

К основным характеристикам SoftSwitch в NGN относят эффективность и максимальное количество обслуживаемых базовых вызовов за единицу времени. Производительность SoftSwitch является одной из главных характеристик, на основе которой должен проводиться выбор оборудования в процессе планирования и проектирования сети.

В дополнение к рассмотренным ранее функциям можно добавить следующие основные функции, которые также поддерживаются оборудованием SoftSwitch [7,8]:

управления базовым вызовом, обеспечивающие прием и обработку сигнальной информации и реализации действий по установлению соединения в пакетной сети;

аутентификации и авторизации абонентов, подключаемых в пакетную сеть как непосредственно, так и с использованием оборудования доступа ТфОП;

маршрутизация вызовов в пакетной сети;

тарификации и сбора статистической информации;

управление оборудованием транспортных шлюзов;

предоставление ДВО (Реализуется в оборудовании SoftSwitch или совместно с сервером приложений).

SoftSwitch обслуживает вызовы от различных источников нагрузки, этими источниками являются [3,7]:

вызовы от терминалов, не предназначенных для работы в сетях NGN и подключаемых через оборудование резидентных шлюзов доступа;

вызовы от оборудования сети доступа, не предназначенного для работы в сетях NGN и подключенного через оборудование шлюзов доступа;

вызовы от оборудования, использующего первичный доступ учрежденческого-производственного АТС (УПАТС) и подключаемого через оборудование шлюзов доступа;

вызовы от сети телекоммуникаций, обслуживаемые с использованием общеканальной сигнализации ОКС №7, с включением сигнальных каналов либо непосредственно в SoftSwitch, либо через оборудование сигнальных шлюзов;

вызовы от других SoftSwitch, обслуживаемые с использованием сигнализации SIP.

Оборудование SoftSwitch может поддерживать следующие виды протоколов [4,7]:

1) протоколы взаимодействия с существующими фрагментами сети ТфОП, такие как:

непосредственное взаимодействие: ОКС №7 в части протоколов подсистемы пользования цифровой сети интеграцией служб (Integrated Service Digital Network User Part, ISUP) и подсистемы управления соединениями сигнализации (Skinny Client Control Protocol, SCCP);

взаимодействие через сигнальные шлюзы: подсистемы переноса сообщений (Message Transfer Part 2, MTP2), уровень адоптации сигнализации пользователя MTP2 (MTP 2 User Adaptation Layer, M2UA), уровень адаптации сигнализации пользователя MTP3 (Message Transfer Part 3 User Adaptation Layer, M3UA) для передачи сигнализации ОКС №7 через пакетную сеть;

протокол адаптации сигнализации пользователя ISDN (MEGACO) для передачи информации, поступающей по системам сигнализации по выделенным сигнальным каналам (2ВСК);

2) протоколы взаимодействия с терминальным оборудованием, такие как:

непосредственное взаимодействие с терминальным оборудованием пакетных сетей (SIP и Н.323);

взаимодействие с оборудованием шлюзов, обеспечивающим подключение терминальные оборудования ТфОП: MEGACO (H.248) для передачи сигнализации по аналоговым абонентским линиям.

протоколы взаимодействия с другими SoftSwitch: SIP-технологиями;

протоколы взаимодействия с оборудованием интеллектуальных платформ (SCP): прикладная часть интеллектуальной сети (Intelligent Network Application Part, INAP);

протоколы взаимодействия с серверами приложений: в настоящее время взаимодействие с серверами приложений;

3) протоколы взаимодействия с оборудованием транспортных шлюзов, используются:

для шлюзов, поддерживающий транспорт IP или IP/ATM: H.248, MGCP, IPDC;

для шлюзов поддерживающие транспорт АТМ: BICC;

4) поддерживаемые интерфейсы в оборудование SoftSwitch:

интерфейс Е1 (2048 кбит/с) для подключения сигнальных каналов ОКС №7, включаемых непосредственно в SoftSwitch;

интерфейсы семейства Ethernet для подключения к IP-сети. Через Ethernet - интерфейсы передается сигнальная информация в направлении пакетной сети.

1.3.2 Шлюзовое оборудование NGN

Шлюзы (Gateways) - устройства доступа к сети и сопряжения с существующими сетями. Оборудование шлюзов реализует функции по преобразованию сигнальной информации сетей с коммутацией пакетов в сигнальную информацию пакетных сетей, а также функции по преобразованию информации транспортных каналов в пакеты IP/ячейки ATM и маршрутизации пакетов IP/ячеек ATM. Шлюзы функционируют на транспортном уровне сети.

Для подключения к NGN оборудования различных сетей доступа используются следующие виды шлюзов:

транспортный шлюз (Media Gateway, MG) - реализация функций преобразования речевой информации в пакеты IP/ячейки ATM и маршрутизации пакетов IP/ячеек ATM;

сигнальный шлюз (Signalling Gateway, SG) - реализация функции преобразования систем межстанционной сигнализации сети ОКС №7

транкинговый шлюз (Trunking Gateway, TGW) - совместная реализация функций MG и SG;

шлюз доступа (Access Gateway, AGW) - реализация функции MG и SG для оборудования доступа, подключаемого через интерфейс V5;

резидентный шлюз доступа (Residential Access Gateway, RAGW) - реализация функции подключения пользователей, использующих терминальное оборудование телекоммуникации, к мультисервисной сети.

Оборудование транспортного шлюза выполняет функции устройства, производящего обработку информационных потоков среды передачи, а также содержит функции:

функцию адресации: обеспечивает присвоение адресов транспортировки IP для средства приема и передачи;

функцию транспортировки: обеспечивает согласованную транспортировку потоков среды передачи между доменом IP и доменом сети с коммутацией каналов;

функцию трансляции кодека: маршрутизирует информационные транспортные потоки между доменом IP и доменом сети с коммутацией каналов;

функцию обеспечения секретности канала среды передачи: гарантирует секретность транспортировки информации к направлению шлюза;

функцию транспортного окончания сети с коммутацией каналов: включает реализацию процедур всех низкоуровневых аппаратных средств и протоколов сети;

функцию транспортного окончания сети пакетной коммутации: включает реализацию процедур всех протоколов, задействованных в распределении транспортных ресурсов, на сети пакетной коммутации, включая процедуры использования кодеков;

функцию обработки транспортного потока с пакетной коммутацией/ коммутацией каналов: обеспечивает преобразование между каналом передачи аудио информации, каналом передачи факсимильной информации или каналом передачи данных на стороне сети с коммутацией каналов и пакетами данных на стороне сети пакетной коммутации;

функцию предоставления канала для услуг: обеспечивает такие услуги, как передача уведомлений и тональных сигналов в направлении к сети с коммутацией каналов или к сети пакетной коммутации;

функцию регистрации использования: определяет и/или регистрирует информацию о сигнализации, информацию о приеме или передаче сообщений, передаваемых в транспортных потоках;

функцию информирования об использовании: сообщает внешнему объекту о текущем и/или зарегистрированном использовании (ресурсов);

функцию менеджмента: обеспечивает взаимодействие с системой менеджмента сети.

АТС с функциями MGC - оборудование АТС, в котором помимо функций коммутации каналов реализованы функции по коммутации пакетов, функции шлюзов и частично функция SoftSwitch. Функционально к такому оборудованию одновременно предъявляются требования, определены как для SoftSwitch, так и для шлюзов.

1.3.3 Терминальное оборудование NGN

Также в оборудование устройств NGN на рис. 1.2 входит терминальное оборудование. Это терминальные устройства, используемые для предоставления голосовых и мультимедийных услуг связи и предназначенные для работы в пакетных сетях.

Существует два основных типа терминальных устройств, предназначенных для работы в пакетных сетях: SIP - терминалы и Н.323 - терминалы. Данное оборудование может иметь как специализированное аппаратное (Standalone), так и программное исполнение (Softphonel).

Терминальное оборудование поддерживает протоколы SIP или Н.323 в направлении SoftSwitch для передачи информации сигнализации и управления коммутацией и протоколы RTP/RTCP для передачи пользовательской информации.

Сервер приложений используется для предоставления расширенного списка дополнительных услуг абонентам пакетных сетей или абонентам, получающим доступ в пакетные сети. Сервера приложений предназначены для выполнения функций уровня услуг и управления услугами.

Терминальное оборудование - терминальные устройства, используемые для предоставления голосовых и мультимедийных услуг связи, и предназначенные для работы в пакетных сетях.

Также иногда используется терминальное оборудование на основе протокола MEGACO. Такое терминальное оборудование совмещает в себе функции аналогового телефонного аппарата и шлюза доступа в части преобразования сигнализации по аналоговым абонентским линиям. Его функциональные возможности ограничиваются возможностями аналогового аппарата, но оно может непосредственно подключаться к пакетной сети.

Еще одним видом терминального оборудования являются интегрированные устройства доступа (Integrated Access Device, IAD). Как правило, IAD обеспечивает подключение терминального оборудования сетей ТфОП (аналоговые ТА и терминалы ISDN) и терминального оборудования сетей передачи данных. В IAD реализуются функции по преобразованию протоколов сигнализации ТфОП в протоколы пакетных сетей (SIP/H.323) и преобразование потоков пользовательской информации между сетями с коммутацией каналов и пакетными сетями.

1.3.4 Сервер приложений в NGN

В заключении проводимого анализа оборудования следует уделить внимание описанию сервера приложений (рис. 1.2). Он используется для предоставления расширенного списка дополнительных услуг абонентам пакетных сетей или абонентам, получающим доступ в пакетные сети. Сервера приложений предназначены для выполнения функций уровня услуг и управления услугами.

Возможные услуги сервера приложений можно разделить на [4,8]:

услуги, подобные дополнительным услугам традиционных сетей связи с коммутацией каналов (извещение о входящем вызове, переадресация, конференция);

услуги, подобные услугам интеллектуальных сетей связи (вызов по предоплаченным картам, телеголосование, вызов, свободный от оплаты);

услуги, специфичные для компьютерных сетей (интерактивный обмен сообщениями (Instant Messaging, IM), многопользовательские сетевые игры);

услуги, специфичные для широкополосных сетей связи (видео по заказу, игры по заказу, интерактивное телевидение).

Данные услуги в сетях NGN могут представлять различные комбинации из вышеперечисленных услуг или быть специфичными (специально описанными) для сетей NGN. Услуга может применяться не к одному типу трафика (аудио, видео, данные), а к любой их комбинации с необходимой синхронизацией информационных потоков и необходимым классом обслуживания для каждого потока.

Помимо предоставления услуги, сервер приложений отвечает за управление/конфигурирование услуги со стороны пользователя в интерактивном режиме. Сервер приложений должен быть способен взаимодействовать с пользователем посредством графического интерфейса.

Взаимодействие между сервером приложения и пользователем сети NGN строится на базе модели "клиент - сервер". При этом приложение делится на клиентский и серверный процессы. В сети, помимо серверов приложения, используются еще следующие типы серверов:

файловые серверы: неорганизованное хранилище информации с общим доступом;

информационные серверы или серверы баз данных, используют организованное хранилище информации с определенной логикой доступа;

узкоспециализированные серверы - выполняют специфические задачи в сети, например коммуникационные (proxy, RAS), специализированные сетевые базы данных (DHCP, DNS, WINS), взаимодействия (транзакций, сообщений, почтовые) и масса других типов (для каждого сетевого протокола и технологии может использоваться свой сервер).

Сервер приложений предназначен для выполнения прикладных процессов. При этом функциональная логика размещается на сервере, а логика представления - на клиенте. Основной задачей сервера приложений является обеспечение максимальной степени доступности того или иного сервиса (услуги), а также универсального интерфейса взаимодействия с клиентом с учетом технических возможностей пользовательского терминала и канала связи.

2. Анализ базовых моделей технологий сетевого управления

2.1 Функциональные группы задач управления

Для обеспечения нормальной работы и развития телекоммуникационных и информационных сетей в условиях изменяющихся к ним требований, внешних воздействий, изменений структуры сети (выхода из строя отдельных участков и ввода в строй новых), появление новых видов связи, технологий и услуг, а также изменений информационных потоков необходимо иметь соответствующие системы управления (СУ) сетью. При этом сеть рассматривается как совокупность объекта управления (ОУ) (управляемой подсистемы) и системы управления (управляющих устройств) связанных между собой потоками управляющей информации и подвергающихся внешнему воздействию.

Независимо от ОУ, необходимо, чтобы СУ выполняла ряд функций, которые определены международными стандартами. Так, например, рекомендации ITU-Т Х.700 и близкий к ним стандарт ISO 7498-4 делят задачи системы управления на пять функциональных групп [9]:

управление ошибками (локализация и диагностика повреждений в сети);

управление конфигурацией сети;

управление производительностью и надежностью (планирование сети);

управление безопасностью;

учет работы сети.

Рассмотрим задачи этих функциональных групп более подробно.

1. Управление ошибками (Fault Management).

Данная функциональная группа решает задачи выявления, определения и устранение последствий сбоев и отказов в работе сети. На этом уровне выполняется не только регистрация сообщений об ошибках, но и их фильтрация, маршрутизация и анализ на основе некоторой корреляционной модели. Фильтрация позволяет выделить из достаточно интенсивного потока сообщений об ошибках, характерного для большой сети, только важные сообщения, маршрутизация обеспечивает их доставку нужному элементу системы управления, а корреляционный анализ позволяет найти причину, породившую поток взаимосвязанных сообщений (например, обрыв кабеля может быть причиной большого количества сообщений о недоступности сетей и серверов).

Устранение ошибок может быть как автоматическим, так и полуавтоматическим. В первом случае система непосредственно управляет оборудованием или программными комплексами и обходит отказавший элемент (например, за счет резервных каналов). В полуавтоматическом режиме основные решения и действия по устранению неисправности выполняют люди, а система управления только помогает в организации этого процесса - оформляет квитанции на выполнение работ и отслеживает их поэтапное выполнение.

В этой функциональной группе иногда выделяют подгруппу управления проблемами, подразумевая под проблемой сложную ситуацию, требующую для разрешения обязательного привлечения специалистов по обслуживанию сети.

2. Управление конфигурацией (Configuration Management).

В задачи данной функциональной группы входит конфигурирование параметров как элементов сети (Network Element, NE), так и сети в целом. Для элементов сети, таких как маршрутизаторы, мультиплексоры, с помощью этой функциональной группы определяются сетевые адреса, идентификаторы (имена), географическое положение.

Для сети в целом управление конфигурацией обычно начинается с построения топологической карты сети, то есть отображении реальных связей между NE и изменении связей между ними (образование новых физических или логических каналов, изменение таблиц коммутации и маршрутизации).

Управление конфигурацией (как и другие задачи СУ) могут выполняться в автоматическом, ручном или полуавтоматическом режимах. Например, карта сети может составляться автоматически на основании зондирования реальной сети управляющими пакетами, а может быть введена оператором системы управления вручную. Чаще всего применяются полуавтоматические методы, когда автоматически полученную карту оператор подправляет вручную. Методы автоматического построения топологической карты, как правило, являются фирменными разработками.

3. Управление производительностью и надежностью (Performance Management)

В задачи данной функциональной группы входит оценка на основе накопленной статистической информации таких параметров, как время реакции системы, пропускная способность реального или виртуального канала связи между двумя конечными абонентами сети, интенсивность трафика в отдельных сегментах и каналах сети, вероятность искажения данных при их передаче через сеть, а также коэффициент готовности сети или ее определенной транспортной службы. Функции анализа производительности и надежности сети нужны как для оперативного управления сетью, так и для планирования развития сети.

Результаты анализа производительности и надежности позволяют контролировать соглашение об уровне обслуживания (Service Level Agreement, SLA), заключаемое между пользователем сети и ее администраторами или компанией, продающей услуги. Обычно в SLA оговариваются такие параметры надежности, как коэффициент готовности службы в течение года и месяца, максимальное время устранения отказа, а также параметры производительности, например, средняя и максимальная пропускная способности при соединении двух точек подключения пользовательского оборудования, максимальная задержка пакетов при передаче через сеть (если сеть используется только как транзитный транспорт). Без средств анализа производительности и надежности поставщик сетевых услуг не сможет контролировать и обеспечивать требуемый уровень обслуживания для конечных пользователей сети.

4. Управление безопасностью (Security Management)

В задачи данной функциональной группы входит контроль доступа к ресурсам сети (данным и оборудованию) и сохранение целостности данных при их хранении и передаче через сеть. Базовыми элементами управления безопасностью являются процедуры аутентификации пользователей, назначение и проверка прав доступа к ресурсам сети, распределение и поддержка ключей шифрования, управления полномочиями. Часто функции этой группы не включаются в системы управления сетями, а реализуются либо в виде специальных продуктов (например, системы аутентификации и авторизации Kerberos, различных защитных экранов, систем шифрования данных), либо входят в состав операционных систем и системных приложений.

5. Учет работы сети (Accounting Management).

В задачи данной функциональной группы входит регистрация времени использования различных ресурсов сети (устройств, каналов и транспортных служб). Эти задачи имеют дело с такими понятиями, как время использования службы и плата за ресурсы (billing). Ввиду специфического характера оплаты услуг у различных поставщиков и различными формами соглашения об уровне услуг эта группа функций обычно не включается в коммерческие системы и платформы управления, а реализуется в заказных системах, разрабатываемых для конкретного заказчика.

Рассмотрим, как преобразуются общие функциональные задачи системы управления, определенные в стандартах X.700/ISO 7498-4, в задачи такого конкретного класса систем управления, как системы управления компьютерами и их системным и прикладным программным обеспечением. Их называют системами управления системой (System Management System, SMS) [9,10].

Обычно SMS выполняет следующие функции.

Учет используемых аппаратных и программных средств (Configuration Management). Система автоматически собирает информацию об установленных в сети компьютерах и создает записи в специальной базе данных об аппаратных и программных ресурсах. После этого администратор может быстро выяснить, какими ресурсами он располагает и где тот или иной ресурс находится (например, узнать о том, на каких компьютерах нужно обновить драйверы принтеров, какие компьютеры обладают достаточным количеством памяти, дискового пространства)