Организация интеллектуальной сети в г. Кокшетау на базе платформы оборудования Alcatel S12

83

Введение

Концепция интеллектуальной сети является сегодня одной из определяющих концепций развития современных сетей связи. Интерес, проявляемый к ИС (интеллектуальная сеть), не случаен и основан на преимуществах, которые получают администрации связи, операторы сетей и абоненты при реализации услуг ИС, называемых также услугами дополнительных доходов (value added services). Кроме того, данная концепция позволила осуществить выход на рынок средств связи не только производителей коммутационного оборудования, но и ведущих производителей средств вычислительной техники (СВТ) и современных средств обработки информации. Концепция ИС формируется уже более десяти лет и после выпуска в 1993 году ITU-T (International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector - Международный Союз Электросвязи - Сектор стандартизации в области связи) пакета рекомендаций серии Q.1200 стала действующим международным стандартом, поддерживаемым также практически всеми основными организациями стандартизации связи - ETSI, ANSI и др.

Интеллектуальная сеть (IN - Intelligent Network) - это новый способ (архитектура, концепция) организации предоставления услуг на сети электросвязи, который облегчает введение новых дополнительных услуг и управление ими. ИС является сегодня одной из определяющих концепций развития современных сетей связи. Интерес, проявляемый к ИС, основан на тех преимуществах, которые получают как клиенты, так и операторы связи при реализации услуг интеллектуальной сети. Основная цель перехода к архитектуре ИС заключается в желании упростить доступ клиентов к услугам, а для оператора - упростить порядок ввода новых услуг. Развитие такого рода услуг продиктовано возросшими потребностями бизнес-структур в необходимости укрепления обратной связи со своими клиентами.

АО «Казахтелеком» продолжает активную работу по предоставлению своим абонентам современных услуг связи и внедряет услуги интеллектуальных сетей. Создание единой интеллектуальной сети АО «Казахтелеком» охватит все регионы Республики и позволит значительно расширить спектр услуг связи, предоставляемых как самим АО «Казахтелекомом», так и сторонними телекоммуникационными операторами, которые могут найти новые взаимовыгодные формы сотрудничества с нашей компанией. Кроме того, внедрение интеллектуальных сетей послужит построению сетей будущего: сближению фиксированных и мобильных сетей, интеграции традиционных сетей связи и сетей Internet [6].

В основе архитектуры ИС лежат так называемые наборы возможностей (CS -- Capability Sets), определяющие функциональные возможности сети при предоставлении услуг. Разработка набора возможностей первого этапа CS1 завершена в рамках рекомендаций серии Q.1200 и опирается на существующие сетевые технологии сетей коммутации каналов. Отличительной особенностью данных услуг является то, что они могут быть активизированы только в процессе установления/разъединения соединения. По терминологии ITU-T услуги CS1 относятся к услугам типа «А», они являются одноконцевыми (Single Ended) с централизованной логикой управления (Single Point of Control) [7].

Принципы создания и предоставления услуг в ИС определяются четырехуровневой концептуальной моделью, стандартизованной в рекомендации ITU-T I.312/Q.1201. Модель отражает абстрактный подход к описанию ИС и состоит из четырех плоскостей. Собственно услуга описывается на первом уровне -- плоскости услуг SP (Service Plane). Здесь отсутствует информация о том, как именно осуществляется предоставление услуг сетью. На втором уровне -- глобальной функциональной плоскости GFP (Global Functional Plane) -- услуга представляется в виде цепочки независимых от услуг конструктивных блоков (SIB), разработка которых необходима для внедрения услуг. В рекомендации ITU-T Q.1213 специфицированы как операции, выполняемые блоками SIB, так и данные, необходимые для их выполнения. На третьем уровне распределенной функциональной плоскости DFP (Distributed Functional Plane) - операции, выполняемые SIB, объединяются в группы, называемые функциональными объектами, которые при внедрении услуг могут быть распределены по различным физическим объектам - сетевым центрам. Здесь сеть рассматривается как совокупность функциональных объектов, взаимодействующих друг с другом и, таким образом, порождающих информационные потоки. Четвертый уровень - физическая плоскость РР (Physical Plane) - описывает сетевые центры, содержащиеся в них функциональные элементы и протоколы взаимодействия с другими элементами сети.

В настоящем дипломном проекте предлагается организация интеллектуальной сети в г.Кокшетау на базе платформы оборудования Alcatel S12. Организация интеллектуальной сети позволит повысить доходы операторов при минимальных затратах, без изменения структуры сети и оборудования

1 Анализ состояния существующей сети телекоммуникаций и обоснование необходимости создания интеллектуальной сети в г.Кокшетау

1.1 Маркетинговые исследования по созданию интеллектуальной сети

1.1.1 Географическо-экономические особенности региона

Кокшетау - исторически-географический регион на северной части РК (Республики Казахстан). Граничит с многими областями Казахстана. Территория региона богата водными и горными ресурсами. Город Кокшетау - административный центр Акмолинской области (1999г.), а с 1944 - 1997гг. был центром Кокчетавской области. Город расположен от столицы Астана на северо-западе на расстоянии 276 км. Население (2003г.) 133,1 тыс. человек. Площадь города 420,0 км². Климат в городе, как и в других городах северной части РК резко-континентальный. Кокшетау - крупный промышленный центр. В городе развивается легкая, пищевая промышленности, машиностроение, химическая промышленность, производство неметаллических изделий, картонно-бумажная промышленность, теплоэнергетика, электроэнергетика, газовые предприятия и предприятия водоснабжения. Функционирует также на территории города золотодобывающее предприятие «Васильковский», АО «Тыныс» (выпускает агрегаты авиационной техники, счетчики водоснабжения, и многое другое), АО «Наука-Восток» (выпускает агрегаты). В городе хорошо развита деревоперерабатывающая промышленность, мясо-молочная промышленность, зерноперерабатывающее производство, комбинат по выпуску минеральных вод и напитков. В общей сложности в г.Кокшетау функционирует свыше 45 предприятий малого бизнеса (2003г.), где работают около 20 тыс. человек. Протяженность автодорог по городу составляет свыше 267 км. Перевозка грузов осуществляется в основном по автомобильным дорогам. Работает и авиатранспорт. Железные дороги соединяют г.Кокшетау со всеми регионами Казахстана и СНГ, а также странами дальнего зарубежья [28].

В секторе здравоохранения города функционируют 13 СВА, 17 поликлиник, несколько больниц, около 50 аптек.

В сфере образования функционируют 2 университета, несколько институтов, 15 школ. Город богат в сфере культуры и спорта, имеется 2 театра, филармония, хореографический ансамбль, система библиотек, 4 музея, выставочные залы, около десяти клубов, несколько стадионов, бассейнов, лыжная база, около десяти спортивных школ.

В центральной части города Кокшетау расположены административные и культурные центры, после переезда областного центра из г.Астаны в г.Кокшетау значительно активизировалась деятельность предприятий, в городские инфраструктуры вкладываются инвестиции, улучшилось экономическое благосостояние населения. Все эти факты создают предпосылки для развития и улучшения качества сети и предоставляемых услуг телекоммуникаций.

1.1.2 Характеристика сети телекоммуникаций г.Кокшетау

В г.Кокшетау работают несколько компаний предоставляющих телекоммуникационные услуги, а также доступ в Интернет и передачи информации, используя кабельные и спутниковые каналы (до 128 кбит/с).

В настоящее время в г.Кокшетау действует четыре АТС (Автоматическая телефонная станция), две подстанции SSA, четыре подстанции RSU и одна подстанция М-200 (рисунок 1.1). Общая монтированная емкость сети составляет 41588 номеров, задействованная емкость - 39039 номеров (таблица 1.1), использование емкости сети - 92,71%. Уровень телефонизации составляет 30 ТА (телефонных аппаратов) на 100 жителей (рисунок 1.2).

Таблица 1.1 - Сводная таблица по АТС г.Кокшетау

№ п/п	Наименование АТС	Тип АТС	Год ввода в экспл.	Монтированная емкость, номеров	Задействованная емкость, номеров	Используемая емкость, %
1	АТС-23	S-12	2006	5000	4500	90
2	АТС-25	S-12 MLE	1995	12790	12585	98,412
3	ПСЭ-260/261	S-12 RSU	1995	2790	2761	99,077
4	АТС-262	S-12 SSAx1	1995	1300	1287	99,023
5	ПСЭ-263	S-12 RSU	1995	380	364	96,926
6	ПСЭ-264	S-12 RSU	1995	770	722	93,852
7	ПСЭ-265	M-200	2003	256	218	85,15
8	ПСЭ-266	S-12 RSU	1995	2850	2838	99,559
9	АТС-267/268	S-12 SSAx1	1995	1400	1310	93,57
10	АТС-42	S-12	2003	6750	6170	91,45
11	АТС-77	S-12 MLE	2002	6790	5880	86,612
12	ПСЭ-278	S-12 RSU	2004	512	404	78,91
Итого:	41588	39039	92,71

Существующие сети всех АТС построены по шкафной системе с применением прямого питания. На ГТС ускоренными темпами внедряются современные технологии, такие как HDSL (Высокоскоростная цифровая абонентская линия), ADSL (Асимметричная цифровая абонентская линия), узкополосный и широкополосный абонентский доступ с применением мультиплексорного оборудования. Станции связаны между собой по оптическому кабелю с применением оборудования STM (Синхронный транспортный модуль). На сети применяется шестизначная система нумерации.

Связь со спецслужбами на городской телефонной сети г.Кокшетау осуществляется по общему пучку соединительных линий через узел спецслужб - УСС, который расположен на АТСЭ-25. В качестве соединительных линий между РАТС и УСС используется цифровые каналы систем передачи.

Организована спецслужба с трехзначной нумерацией - служба времени (060), справочная служба телеграфа (061), служба погоды (062).

Для включения в мировые системы телекоммуникаций национальная сеть связи должна соответствовать мировым стандартам. Появление таких глобальных информационных сетей как Интернет, подразумевает передачу больших потоков информации, а это возможно только при соответствующей достоверности и скорости передачи данных. Среди важнейших направлений развития городской телефонной сети была цифровизация АТС и соединительных линий. Это позволит предоставить абонентам более широкий список услуг и высокое качество связи, в том числе высококачественные интеллектуальные услуги.

В настоящее время появляется большое число операторов предоставляющих услуги связи (сети мобильной связи GSM, DAMPS, пейджинговые компании, провайдеры Интернет, транкинговые сети). Оборудование, на базе которого предоставляются все эти услуги, являются современными цифровыми средствами связи. Поэтому, для того, чтобы в недалеком будущем успешно конкурировать на рынке услуг связи, необходимо обеспечивать услугами связи, создать в конечном итоге интеллектуальные сети.

В связи с заменой АТСКУ-23 на цифровую АТС типа S-12 фирмы Alcatel (2006г). ГТС г.Кокшетау достигла 100% цифровизации сети. Это позволит предоставить всем абонентам города дополнительные виды услуг, внедрить систему повременного учета стоимости переговоров, вводить систему ЦТЭ (Центр технической эксплуатации), а также полностью перейти на систему ОКС №7, и создает предпосылки по созданию интеллектуальной сети.

В целом услуги интеллектуальной сети очень похожи на услуги ДВО (дополнительные виды обслуживания) и ЦСИО (цифровая сеть интегрального обслуживания), но в отличие от них могут быть реализованы в рамках глобальной сети связи. К их числу относятся такие знакомые нам услуги, как сокращенный набор, бесплатный вызов, направленный вызов, конференц-связь и др. Всего набор CS1 включает 25 видов услуг, которые должны поддерживаться телефонными сетями, сетями ЦСИО и мобильными сетями. В нашей стране наиболее распространены следующие из них: предоплаченные услуги - предоставляются по сервисным телефонным картам; со значительным отрывом лидируют по популярности среди всех видов услуг и используются для доступа к речевой почте, Интернету, сетям IP телефонии, платным информационным службам и др.; заказ услуги осуществляется при помощи PIN-кода, либо через серийный городской номер, либо через номер спецслужбы, либо номер 805 по правилам ИС; тарификация вызовов - позволяет создавать тарифные планы, зависящие от номеров и категорий вызываемого и вызывающего абонентов, использовать различные периоды тарификации, бесплатных порогов и т. д.; возможности управления процессами оплаты зависят от биллинговых подсистем; телеголосование (Mass Calling) - позволяет проводить опросы населения по телефону; свое мнение респондент выражает набором одной из цифр на терминале; в настоящее время услуга востребована преимущественно центральными телеканалами, а ее провайдерами являются операторы. Потенциал услуги вырастет, если в регионах появится интерес к опросам общественного мнения.

2 Концептуальные основы интеллектуальных сетей

Современный этап развития цивилизации связан с переходом к информационному обществу, существование которого невозможно без развитых инфокоммуникационных сетей (ИКС). Понятие ИКС отражает технические, технологические, экономические и организационные процессы производства, обработки, хранения и распространения информации. Необходимым условием создания ИКС является глобализация и персонализация услуг, которые предоставляются телекоммуникационными сетями. Стремление пользователей и сетевых администраций к расширению функциональных возможностей сетей в направлении расширения состава и изменения характера предоставляемых ими услуг является главным фактором, стимулирующим переход к новым сетевым технологиям [7].

Основными этапами эволюции сетей связи, с точки зрения состава предоставляемых услуг, являются этапы показанные на рисунке 2.1. Каждый этап имеет свою логику развития, взаимосвязь с предыдущими и последующими этапами. Кроме того, каждый этап зависит от уровня развития экономики и национальных особенностей отдельного государства.

Первый этап - построение телефонной сети общего пользования PSTN (Public Switched Telephone Network). В течение длительного времени каждое государство создавало свою национальную аналоговую телефонную сеть общего пользования (ТфОП). Телефонная связь предоставлялась населению, учреждениям, предприятиям и отождествлялась с единственной услугой - передачей речевых сообщений. В дальнейшем по телефонным сетям с помощью модемов стала осуществляться передача данных. Тем не менее, даже в настоящее время телефон остается основной услугой связи, принося эксплуатационным организациям более 80% доходов [13].



Рисунок 2.1 - Этапы развития сетей и услуг связи

Второй этап - цифровизация телефонной сети. Для повышения качества услуг связи, увеличения их числа, повышения автоматизации управления и технологичности оборудования, промышленно развитые страны в начале 70-х годов начали работы по цифровизации первичных и вторичных сетей связи. Были созданы интегральные цифровые сети IDN (Integrated Digital Network), предоставляющие также в основном услуги телефонной связи на базе цифровых систем коммутации и передачи. В настоящее время во многих странах цифровизация телефонных сетей практически закончилась.

Третий этап - интеграция услуг. Цифровизация сетей связи позволила не только повысить качество услуг, но и перейти к увеличению их числа на основе интеграции. Так появилась концепция цифровой сети с интеграцией служб ISDN (Integrated Service Digital Network). Пользователю этой сети предоставляется базовый доступ (2B+D), по которому информация передается по трем цифровым каналам: два канала В со скоростью передачи 64 Кбит/с и канал D со скоростью 16 кбит/с. Каналы В используются для передачи речевых сообщений и данных, канал D - для сигнализации и для передачи данных в режиме пакетной коммутации. Для пользователя с большими потребностями может быть предоставлен первичный доступ, содержащий (30B+D) каналов. Концепция ISDN существует около 20 лет, но широкого распространения в мире не получила по нескольким причинам. Во-первых, оборудование ISDN достаточно дорого, чтобы стать массовым; во-вторых, пользователь постоянно оплачивает три цифровых канала; в-третьих, перечень услуг ISDN превышает потребности массового пользователя. Именно поэтому интеграция услуг начинает заменяться концепцией интеллектуальной сети [6].

Четвертый этап - интеллектуальная сеть IN (Intelligent Network). Эта сеть предназначена для быстрого, эффективного и экономичного предоставления информационных услуг массовому пользователю. Необходимая услуга предоставляется пользователю тогда, когда она ему требуется и в тот момент времени, когда она ему нужна. Соответственно и платить он будет за предоставленную услугу в течение этого интервала времени. Таким образом, быстрота и эффективность предоставления услуги позволяют обеспечить и ее экономичность, так как пользователь будет использовать канал связи значительно меньшее время, что позволит ему уменьшить затраты. В этом заключается принципиальное отличие интеллектуальной сети от предшествующих сетей - в гибкости и экономичности предоставления услуг.

В свою очередь, уменьшение затрат индивидуального пользователя на новые услуги должно увеличить спрос на них, т.е. привести к увеличению прибыли поставщиков услуг. Соответственно расширение спроса на услуги приведет к увеличению поставок необходимого оборудования, т.е. к увеличению прибыли поставщиков оборудования. Таким образом, гибкость предоставления услуг в интеллектуальной сети приводит к объединению экономических интересов трех сторон: пользователей, поставщиков услуг и поставщиков оборудования [17].

Внедрение концепции ИС с набором возможностей CS1 изменяет не столько характер предлагаемых услуг, сколько технологию их производства и предоставления. Следующий принципиальный скачок в телекоммуникационных технологиях будет достигнут при переходе к инфокоммуникационным сетям следующего поколения (ИКС), которые предназначены не только для передачи информации между пользователями и предоставления телекоммуникационных услуг, но и для организации доступа пользователей к информационным услугам и контенту (информации), что меняет содержание задач сетевого управления и принципы построения сетевых центров.

Сети следующего поколения не отвергают опыт, накопленный в процессе эволюции сетей коммутации каналов. Они также используют программную логику для создания услуг, возможности цифровых интерфейсов для доставки услуг пользователям и концепцию построения отдельной интеллектуальной платформы для управления услугами. В то же время они принципиально отличаются от традиционных информационных и телекоммуникационных услуг, поскольку предполагают в комплексе автоматизированную обработку, хранение или предоставление по запросу информации с использованием информационных систем как на входящем, так и на исходящем концах соединения.

2.1 Новые услуги электросвязи

Быстрое, эффективное и экономичное предоставление услуг пользователю возможно лишь при новой концепции построения сетей связи, которая заключается в разделении функций коммутации и функций предоставления услуг. В классических телефонных сетях функции предоставления услуг являются неотъемлемой частью функций коммутационных систем. Это приводит к тому, что с ростом числа услуг и увеличением их функциональных особенностей резко увеличиваются аппаратные средства и особенно программное обеспечение коммутационных систем. В результате растет сложность коммутационных систем и, соответственно, их стоимость. Более того, происходит непрерывная модернизация коммутационных систем, обусловленная ростом числа предоставляемых услуг. Естественно, возрастает и стоимость предоставления услуг, что значительно замедляет рост спроса на них. Именно такой процесс происходит в настоящее время с ISDN [7].

До введения понятия интеллектуальной сети был возможен лишь один сценарий предоставления новых услуг электросвязи. Он основан на традиционном подходе, при котором ввод каждой новой услуги требует модернизации соответствующих аппаратно-программных средств коммутационных станций.

После введения ИС стал возможен второй сценарий предоставления новых услуг электросвязи. Он основан на реализации ряда основных элементов ИС, которые должны обеспечить снижение затрат на введение каждой новой услуги. В этом случае функции распределения информации отделены от функций предоставления дополнительных услуг. Для реализации услуг ИС требуются затраты на общие основные элементы, но в дальнейшем ввод каждой новой услуги требует существенно меньших затрат по сравнению с ТфОП.

Первый и второй сценарии, показанные на рисунках 2.2 и 2.3, определяют специфическую структуру затрат на различных этапах развития сети электросвязи. За единицу затрат для обоих сценариев принят уровень затрат на ТфОП, когда абонентам сети доступны лишь услуги по установлению соединений. Очевидно, что относительная стоимость сети электросвязи при введении небольшого перечня дополнительных услуг будет меньше при первом

сценарии. Начиная с определенного момента времени, когда перечень дополнительных услуг превышает некоторый уровень, второй сценарий становится предпочтительным.

Рисунок 2.2 - Затраты на реализацию дополнительных услуг в ТфОП



Рисунок 2.3 - Затраты на реализацию дополнительных услуг в ИС

Указанные на рисунке 2.3 основные элементы ИС можно рассматривать как одноименный уровень сети. Применительно к структуре ИС концептуальная модель представлена на рисунке 2.4 [6].

Процесс проключения телефонных соединений осуществляется на транспортном уровне, включающем сетевые узлы и коммутационные станции. Логика предоставления интеллектуальных услуг (ИУ) реализуется в соответствующих узлах интеллектуального уровня. Для взаимодействия интеллектуального и транспортного уровней используется сеть передачи данных (СПД), в качестве которой чаще всего используется сеть общеканальной сигнализации ОКС №7 со специальной прикладной подсистемой пользователя интеллектуальной сети INAP (Intelligent Network Application Part).

Рисунок 2.4 - Концептуальная модель ИС

Показанные в правой части рисунке 2.4 два треугольника отображают две весьма существенные для ИС особенности. Скорость обработки вызова на верхних уровнях падает с ростом их «интеллектуальности», которая, в свою очередь, падает по мере продвижения вниз по транспортному уровню предложенной модели электросвязи. В этих треугольниках заложены те проблемы, которые возникают по мере создания и развития ИС.

2.2 Модель обслуживания вызова в интеллектуальной сети

Модели обслуживания вызова в ТфОП и в ИС имеют существенные отличия, основанные на использовании новой концептуальной модели сети (рисунок 2.4). Схема, изображенная на рисунке 2.5, является логической моделью обслуживания вызовов в обычной телефонной сети. При введении каждой новой дополнительной услуги (ДУ) аппаратно-программные средства коммутационной станции (КС) соответствующим образом модифицируются. Для реализации общесетевой услуги необходимо провести аппаратно-программную модернизацию всех узлов сети. Соответствующие действия будут необходимы также во всех узлах при изменении алгоритма предоставления существующей общесетевой услуги. По мере роста числа предоставляемых услуг сложность и, следовательно, стоимость КС непрерывно растут. Эта причина и послужила стимулом разделения функций распределения информации и предоставления дополнительных услуг. Концепция ИС может считаться одним из наиболее успешных решений поставленной задачи. В соответствии с рекомендацией ITU-T 1.312/Q. 1201 модель обслуживания вызовов в ИС, показанная на рисунке 2.6, подразумевает введение в состав КС определителей вызова (ОВ), именуемых в зарубежной литературе как «Hook». Слово «hook» (крюк) в вычислительной технике обозначает дополнительные программные и/или аппаратные средства, облегчающие дальнейшее расширение функций и внесение изменений в какую-либо систему [17].



Рисунок 2.5 - Модель обслуживания вызова в ТфОП

Рисунок 2.6 - Модель обслуживания вызова в ИС

Модель обслуживания вызовов в ИС включает в себя три основных компонента:

- технические средства обработки основных вызовов, которые выполняют ряд стандартных процессов вне зависимости от предоставляемых и планируемых к введению дополнительных услуг;

- определители вызовов (Hook), опознающие заявки, направляемые в ИС и временно приостанавливающие процесс обслуживания вызова на период обмена информацией с логической частью ИС;

- логическая часть ИС, содержащая аппаратные средства и ПО, как для создания дополнительных услуг и передачи информации, управляющей стандартными процессами обработки вызовов [6].

Такое разделение функций обслуживания вызова в интеллектуальной сети имеет ряд достоинств. Во-первых, в ИС для обработки основного вызова используются обычные телефонные станции. Во-вторых, для выполнения функций определителей вызова необходимо только небольшая коррекция существующих коммутационных систем, что чаще всего реализуется соответствующим ПО. И самое главное - централизованная логика услуг ИС позволяет оператору ускорить и упростить процесс ввода новых и коррекции существующих ИУ, что сказывается на экономичности всей сети.

3 Сравнение возможностей оборудования различных производителей

3.1 Платформа ИС фирмы Siemens

Данная платформа ИС фирмы Siemens широко применяется в странах СНГ. Например в России после утверждения Минсвязи России спецификаций национальной версии протокола INAP (INAP-R) в России были созданы условия для внедрения на ТфОП услуг ИС. В середине 1997 года ряду зарубежных фирм было предложено представить свои технические предложения на поставку платформы ИС для сети ОАО «Ростелеком». Одним из условий была обязательная реализация протокола INAP-R. Было принято решение о размещении платформы ИС в Москве, где уже функционировала комбинированная АМТС/ АТС типа EWSD (версия ПО 7.1) производства IskraTel. В рамках проекта требовалось модернизировать ПО этой станции до уровня 10-й версии с реализацией функций SSP и протокола INAP-R. В качестве платформы ИС было выбрано оборудование IN Xpress v.5.2 производства фирмы Siemens [7].

Платформа ИС IN Xpress v.5.2 выполняет функции SCP/SMP/SCEP (рисунок 3.1). Ее компоненты базируются на использовании открытой системы семейства серверов SNI RM (RM200/RM300/RM400/RM600), функционирующих под управлением операционной системы UNIX V.4. «Московский» проект базируется на использовании UNIX-серверов типа RM600, выполняющих все необходимые функции SCP и SMP, рабочей станции (RM200), предназначенной для административных целей, и ПК, служащих для контроля обслуживания абонентов. Функции SCEP (проектное название ASD - Advanced Service Design) выполняет рабочая станция на базе RM200. Платформе ИС присвоен код 100 в структуре системы нумерации ВСС России (8-80Х-100-ХХХХ).

Узел SCP реализован в соответствии с многопроцессорной архитектурой «клиент-сервер» и высокоскоростной локальной сетью Ethernet для обеспечения связи между компонентами. В состав SCP входит два компьютерных элемента СЕ1 и СЕ2, образующих кластерную конфигурацию, которая функционирует в режиме разделения нагрузки. Если один СЕ выходит из строя, второй принимает на себя все его функции по обслуживанию задач.

SCP осуществляет обработку трафика вызовов, генерируемых ИС, и поддерживает предоставление большого числа услуг, обладающих разнообразными требованиями к обработке и емкости баз данных [6].

Основными функциями SCP являются:

- обработка перегрузки;

- восстановление работоспособности/устранение ошибок функцио-нирования;

- централизованное управление сигнализацией о сбоях и ошибках;

- надзор и мониторинг функционирования системы;

- перезапуск/ перезагрузка системы;

- обработка данных по услугам и абонентам;



Рисунок 3.1 - Архитектура платформы ИС IN Xpress v.5.2

- администрирование глобальных данных;

- сбор статистических данных;

- тарификация;

- техническое обслуживание.

Интерфейс между SCP и SSP/IP поддерживает процедуру распределенной обработки вызова услуги ИС в структурах: клиент (SSP) - сервер (SCP) и клиент (SCP) - промежуточный объект (SSP) - сервер (IP) в соответствии с процедурой смены состояний динамической системы обработки вызова услуги ИС (Q. 1214) и прикладным протоколом INAP-R, использующим стек протоколов ОКС №7 TCAP/SCCP/MTP [18].

Основным назначением узла SMP являются:

- предоставление возможности модификации параметров логики услуг ИС со стороны оператора сети, модификация данных логики услуги, как со стороны оператора, так и со стороны абонентов (при соответствующих ограничениях уровня доступа), ввод этих данных в SCP;

- активизация услуг в SCP;

- обеспечение контроля за доступом пользователя SMP (оператор сети, абонент услуги, пользователь услуги);

- обеспечение получения, обработки и предоставления статистических данных;

- обеспечение возможности отслеживания и индикации нештатных и аварийных ситуаций.

SMP связан с SCP при помощи внутрисистемного интерфейса посредством локальной сети LAN с использованием протокола Ethernet (рисунок 3.1). Интерфейсы с внешним окружением (оператор сети, поставщики и абоненты услуг) базируются на протоколах Х.25, TCP/IP, RS232 - V.24. В проекте реализована конфигурация «ведущий-ведомый» из двух серверов типа RM600-420 семейства RM, производства фирмы Siemens Nixdorf (SNI).

Функции создания услуг (SCEP) выполняет рабочая станция, имеющая проектное название ASD. Основным назначением SCEP является создание новых услуг ИС, т.е. создание логики услуг (ЛУ) и описание массива данных, и предоставление всех необходимых средств для прикладного программирования ЛУ. Одно из преимуществ платформы INXpress v.5.2 - возможность реализации интерфейса между SCEP и SMP на базе протокола TCP/IP. SCEP обеспечивает определение услуг на уровне SIB, управление ими, их настройку.

Функции узла коммутации услуг (SSP) были реализованы в комбинированной станции АМТС/АТС системы EWSD (версия ПО v.10). Станция распознает вызовы к платформе ИС и осуществляет их обработку в соответствии с инструкциями, полученными от SCP, а также обеспечивает доступ к услугам ИС через системы сигнализации в соответствии с «Ограничительным перечнем протоколов сигнализации, поддерживаемых цифровыми станциями сети общего пользования», утвержденным Минсвязи РФ в 1996 году [7].

В ПО станции предусмотрен анализ событий на различных фазах установления основного соединения, в результате чего осуществляется посылка сообщений в SCP для активизации программы выполнения ЛУ или поддержки уже активизированной программы ЛУ. В процессе обработки вызова ИС SSP может приостановить этот процесс и организовать диалог с SCP для получения инструкций по дальнейшим действиям. Программное обеспечение SSP обеспечивает контроль нагрузки, создаваемой вызовами ИС и организует диалог с SCP для получения инструкций по дальнейшим действиям. Кроме этого, одной из основных функций SSP является реализация функций учета стоимости вызовов ИС [8].

Для развития ИС в России очень важным было создание единого протокола на базе ОКС №7 - INAP-R, спецификации которого в основном соответствуют стандартам ETSI с учетом требований сети связи России и перспектив ее развития. На сегодняшний день уже разработан и внедрен протокол INAP-R как со стороны EWSD (SSP), так и со стороны SCP. В перспективе именно INAP-R должен обеспечить совместную работу оборудования разных производителей при предоставлении услуг ИС на российских сетях. Реализация INAP-R является единственной перспективной возможностью построения полномасштабных ИС в России.

Реализация стандартного интерфейса INAP-R позволит подключать цифровые станции с функциями SSP и протокола INAP-R. Заключив соответствующие контракты с операторами ИС и сетей электросвязи, можно напрямую выйти на платформу ИС IN Xpress сети «Ростелеком»/ММТ и предоставлять ИУ абонентам.

Станции EWSD установлены на сегодняшний день приблизительно в сорока регионах России. Это означает, что они становятся потенциальными заказчиками ИУ. При правильной маркетинговой политике и учитывая, что платформа IN Xpress может легко расширяться как по мощности, так и по числу услуг, реализация данного проекта открывает большие возможности для охвата значительной части рынка ИС России.

3.2 Построение ИС на базе оборудования Alcatel 1000 S12

Широко применяются в странах СНГ продукт для интеллектуального решения фирмы Alcatel. Консорциум Alcatel представляет комплексное решение ИС, основанное на полном и совместимом ряде изделий, которое позволяет оператору построить мощную ИС даже в окружении сети с оборудованием разных поставщиков. Поставщик услуг может воплотить новые услуги быстро во всех типах сетей, включая ТфОП (PSTN), цифровую сеть с интеграцией служб (ISDN), подвижной сети связи (GSM) и ведомственные сети. На рисунке 3.2 изображена архитектура интеллектуальной сети Alcatel [6].

Рисунок 3.2 - Архитектура ИС фирмы Alcatel

Что очень важно, любой узел коммутации Alcatel 1000 S12, вновь устанавливаемый или уже работающий, можно сконфигурировать как узел коммутации услуг (SSP). Эта платформа имеет открытую архитектуру, которая распределяет функции между модулями оборудования и ПО. Все это обеспечивает то, что любая станция в работе может развиваться простым добавлением ПО и оборудования без прерывания обслуживания. В случае ИС, функции SSP могут быть введены в структуру ПО Alcatel 1000 S12 добавлением ПО или совершенствованием старого ПО, не затрагивая коммутационное оборудование.

3.3 Оборудование Lucent Technologies для построения ИС

Продукция Lucent Technologies широко применяется в нашей Республике. Фирма также заинтересована в решении проблемы по созданию ИС. В ITU-T серии Q.12xx определены функциональные объекты, путем взаимодействия которых реализуются конкретные услуги ИС. В зависимости от распределения функций CCF, SSF и SCF, платформы ИС подразделяются на централизованные и распределенные.

Для предоставления услуг ИС на основе централизованной платформы на цифровой АТС устанавливается специальный модуль ПО, позволяющий АТС совмещать функции CCF/SSF и SCF. Такой совмещенный узел называется узлом коммутации и управления услугами SSCP. Станция 5ESS-2000 производства Lucent Technologies может функционировать как узел SSCP, при этом не требуется дополнительного оборудования, а пакет ПО загружается непосредственно в новую или уже установленную станцию 5ESS-2000.

В случае распределенной ИС необходима установка дополнительного оборудования: узла SCP, узла SMP, узла SCEP, IP. На рисунке 3.3 приведена архитектура ИС с использованием распределенной платформы и указанием интерфейсов между отдельными функциональными элементами. Чем большее число станций нижнего уровня сети охвачены функциями SSP, тем выше эффективность ИС [7].

Основа узла SSP - цифровая система коммутации 5ESS-2000. Пакет программного обеспечения SSP загружается так же, как и в случае централизованной платформы.

В качестве IP предлагается как самостоятельное оборудование, так и оборудование, интегрированное в узел SSP. Компания также предлагает PC для изменения записанных на IP речевых сообщений, которые выполнены на платформе Sun.

Узел SCP является исполнительной системой для предоставления услуг ИС. Основу SCP составляет современное надежное высокопроизводительное оборудование и комплект многоуровневого ПО. Компания предлагает полностью дублированную многопроцессорную платформу, выполненную на процессорах Intel.

На рисунке 3.4 приведена архитектура узла SCP производства Lucent Technologies. Основным элементом SCP является дублированный управляющий сервер, взаимодействующий с ТфОП через сетевые серверы, количество которых определяет емкость узла SCP. Сигнальные каналы ОКС №7 подключаются непосредственно к сетевым серверам [9].

В качестве узла SMP используется современная дублированная многопроцессорная система на основе платформы Hewlett Packard.

Узел SCEP применяется для конфигурации услуг ИС и дает оператору



Рисунок 3.3 - Распределенная архитектура ИС

связи дополнительные возможности по предоставлению новых услуг с помощью специально разработанного графического интерфейса методом графического программирования. Узел SCEP состоит из трех основных элементов: файлового сервера, выполненного на платформе Sun SPARC Ultra; PC, реализованной на базе оборудования Sun SPARC; сервера для функций компиляции на базе Intel Pentium.

Программное обеспечение всех компонентов ИС имеет модульную структуру и построено на базе отказоустойчивой платформы UNIX. Все программные модули соответствуют открытым стандартам UNIX.

Для предотвращения утечки информации в компьютерных системах компанией Lucent Technologies разработаны специальные модули, защищающие информацию от несанкционированного доступа, а также модули, позволяющие отслеживать злонамеренные вызовы в ИС [6].

Компания предлагает для использования пакет основных услуг ИС, в него входят: бесплатный телефон, дополнительная плата, телефонное голосование, телефонная карта, персональный номер, виртуальная частная сеть.

Для эксплуатации ИС и управления ею на узле SCP может быть предусмотрен интерфейс к автоматизированным системам технической эксплуатации и управления трафиком компании Lucent Technologies, таким как NFM/NOC1 (для управления сетевыми элементами ИС) и NetMinder (для управления трафиком ИС). Данные системы могут быть интегрированы в единый центр технической эксплуатации оператора связи.

Рисунок 3.4 - Архитектура узла SCP производства Lucent Technologies

3.4 Обоснование выбора оборудования для создания интеллектуальной сети

В соответствии с рекомендацией ITU-T 1.312/Q. 1201 определение интеллектуальной сети звучит следующим образом.

Интеллектуальная сеть - это архитектурная концепция предоставления новых услуг связи, обладающих следующими основными характеристиками:

- широкое использование современных методов обработки информации;

- эффективное использование сетевых ресурсов;

- модульность и многоцелевое назначение сетевых функций;

- интегрированные возможности разработки и внедрения услуг средствами модульных и многоцелевых сетевых функций;

- стандартизованное взаимодействие сетевых функций посредством независимых от услуг сетевых интерфейсов;

- возможность управления некоторыми атрибутами услуг со стороны абонентов и пользователей;

- стандартизованное управление логикой услуг [7].

Кроме того, следует отметить, что концепция ИС применима практически ко всем известным сегодня типам сетей, таким как:

- телефонная сеть общего пользования PSTN (Public Switched Telephone Network);

- сеть связи с подвижными системами PLMN (Public Land Mobile Network);

- узкополосная и широкополосная цифровые сети с интеграцией служб N(B) - ISDN (Narrowband (Broadband) Integrated Services Digital Network).

Опыты внедрения услуг и создания ИС операторов связи зарубежных стран, а также стран СНГ (особенно опыт России) показывают, что самым оптимальным считается создание ИС на базе существующего оборудования. Это обеспечивает в короткий срок без кардинальных изменений создание узлов ИС. Поэтому с учетом особенностей сети телекоммуникаций, а также сравнивая технические возможности оборудований различных фирм в настоящем дипломном проекте предлагаю создать интеллектуальную сеть в г.Кокшетау на базе оборудования S-12 фирмы Alcatel [6].

Выбор оборудования не случаен, так как на сети города полностью эксплуатируется данная система. Это позволяет оптимально решить вопросы по синхронизации, сигнализации и по эксплуатации. Создание узла ИС на базе платформы интеллектуальных услуг S-12 предлагаю на новой станции S-12 АТС-23. Данная станция находится в центре города, это позволяет также оптимально решить вопросы по созданию центра трафика не только телефонных услуг, а также других «не телефонных» видов связи, в том числе интеллектуальных услуг. Выбор интеллектуальной платформы на основе существующего оборудования S-12 в конечном итоге отражается и на технико-экономических показателях оператора.

4 Техническая реализация интеллектуальной сети

4.1 Архитектура интеллектуальной сети

Согласно рекомендации ITU-T Q.I201 основополагающим требованием к архитектуре ИС является отделение функций предоставления услуг от функций коммутации и распределение их по различным функциональным подсистемам. Функции коммутации, как и для традиционных сетей, остаются в базовой сети связи, а функции управления, создания и внедрения услуг выносятся в создаваемую отдельно от базовой сети «интеллектуальную» надстройку, взаимодействующую с базовой сетью посредством стандартизованных интерфейсов [13].

Требование стандартизации протоколов обмена между базовой сетью и интеллектуальной надстройкой освобождает операторов сетей от существовавшей ранее зависимости от поставщиков коммутационного оборудования. Взаимодействие между функциями коммутации и управления услугами осуществляется посредством прикладного протокола интеллектуальной сети INAP, стандартизованного ITU-T в рекомендации Q.1205. Управление созданием и внедрением услуг осуществляется через прикладной программный интерфейс API (Application Programm Interface). Таким образом, стандартизованные интерфейсы ИС делают сеть открытой для независимых изменений, как в интеллектуальной надстройке, так и в базовой сети [7].

Функциональная архитектура (рисунок 4.1) наглядно отражает одну из основных идей реализации ИС по формуле:

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СЕТЬ = КОММУТАТОР + КОМПЬЮТЕР

К этой формуле на протяжении многих лет стремились как производители коммутационного оборудования, так и производители СВТ (средств вычислительной техники). При этом первые получали возможность гибкого и оперативного создания и внедрения новых услуг связи без существенных изменений в коммутационном оборудовании, а вторые - выход на один из крупнейших сегментов рынка новых информационных технологий. На сегодняшний день видна устойчивая тенденция к глубокому взаимопроникновению этих двух технологий. Это приводит в будущем к созданию инфокоммуникационной сети следующего поколения.

Рисунок 4.1 - Схема функциональной архитектуры ИС

4.1.1 Принципы предоставления услуг ИС

На рисунке 4.2 дана классическая схема физической архитектуры ИС, в состав которой входят следующие элементы [6]:

- SSP (Service Switching Point) - узел коммутации услуг, представляющий собой АТС с соответствующей версией программного обеспечения и выполняющий функцию управления вызовом и функцию коммутации услуги;

- SCP (Service Control Point) - узел управления услугами (контроллер услуг), делает возможной работу с базой данных с транзакцией в реальном масштабе времени (РМВ). SCP интерпретирует поступающие запросы, обрабатывает данные и формирует соответствующие ответы;

- SDP (Service Data Point) - узел базы данных услуг, содержащий данные, используемые программами логики услуги, чтобы обеспечить индивидуальность услуги;

- IP (Intelligent Peripheral) - интеллектуальные периферийные устройства, представляющие собой независимые от используемых приложений устройства интеллектуальных ресурсов, обеспечивающие дополнительные к SSP возможности;

- SMP (Service Management Point) - узел менеджмента услуг, реализующий функции административного управления пользователями и/или сетевой информацией, включающей данные об услугах и программную логику услуги;

- SCEP (Service Creation Environment Point) - узел создания услуг, выполняет функцию среды создания услуг и служит для разработки, формирования и внедрения услуг в пункте их обеспечения SMP.



Рисунок 4.2 - Упрощенная схема ИС

Узлы упрощенной схемы ИС размещены на трех уровнях иерархии:

- узел коммутации услуг SSP с интеллектуальной периферией IP;

- узел управления услугами SCP с узлом данных услуги (базой данных) SDP;

- узел менеджмента услуг SMP с узлом создания услуг SCEP [13].

Для получения услуги ИС пользователь сети набирает номер той АТС, которая обладает функциями SSP, а также код услуги и номер услуги. Пользуясь протоколом INAP, АТС с функциями SSP общается с узлом SCP и получает необходимую информацию для предоставления услуги и обслуживания вызова. В обслуживании вызова принимает участие IP (для передачи голосовых команд пользователю, сбора дополнительной информации и т. д.). Общение между SCP, SSP и IP происходит в режиме РМВ с учетом жестких временных ограничений на обслуживание телефонного вызова.

Подготовка новых услуг происходит в узле SCEP, а за введение новых услуг отвечает узел SMP. Эти два центра действуют в условиях относительного масштаба времени, и для передачи информации о новых услугах в узел SCP используется, например, протокол Х.25 или Frame Relay.

В соответствии с вышеизложенным, обобщенно структуру сети, представляющую интеллектуальные услуги, можно классифицировать по времени выполнения и по функциональному назначению.

По времени выполнения выделяют узлы, работающие в режиме РМВ и в режиме относительного масштаба времени. Узлы SCP, SDP, SSP и IP участвуют непосредственно в процессе обработки «интеллектуального вызова» и работают в режиме РМВ. К узлам SMO и SCEP таких условий не предъявляется. Услуги создаются и изменяются независимо от базового процесса вызова абонента. Поэтому такие работы могут производиться в любое время.

По функциональному назначению следует отделить уровень физической сети от уровня интеллектуальной услуги (рисунок 4.2). К уровню физической сети следует отнести узел SSP и IP. Лишь эти два блока имеют жесткую связь с ТфОП посредством каналов связи. Взаимодействие других узлов осуществляется только через каналы сигнализации.

4.1.2 Стандартизация концепции ИС

Сегодня ITU-T разрабатывает долговременную архитектуру ИС (Long Term IN Architecture), в основе которой лежит определение так называемых наборов возможностей CS, описывающих конкретные аспекты целевой архитектуры ИС [7].

Разработка CS-1 уже завершена в рамках рекомендаций серии Q.1200, определяющих функциональные возможности ИС, основанных на существующих сетевых технологиях, например ISDN, и ориентированных на поддержку услуг реализованных на базе сетей с коммутацией каналов. Отличительной особенностью данных услуг является то, что они могут быть активизированы только в процессе установления/разъединения соединения. По терминологии ITU-T услуги CS1 относятся к услугам типа «А» - являются одноконцевыми (Single Ended) с централизованной логикой управления (Single Point of Control).

Отметим, что ITU-T активно ведет работы по спецификации наборов CS-2 и CS-3 для широкополосных сетей, где также рассматриваются способы интеграции концепций ИС с сетью управления телекоммуникациями TMN. При спецификации очередного CS предполагается обратная связь с предыдущими этапами для внесения изменений в процесс эволюции ИС (рисунок 4.3).

В 1997 году были выпущены рекомендации по набору услуг CS-2 Q.1220-Q.1228, в 1999 году - Q.1229. В рекомендации Q.1221 впервые определены сервисы управления услугами и сервисы создания услуг.

Сервис управления услугами включает три основных сервиса: адаптации услуги под заказчика, мониторинга услуг, контроля услуг [9].

Сервис создания услуг в свою очередь отвечает за сервисы: спецификации услуг, разработки услуг, проверки услуг, развертывания услуг, управления созданием услуг.

Рисунок 4.3 - Процесс стандартизации ИС (по рекомендации Q.1211)

4.2 Концептуальная модель ИС

Согласно рекомендации ITU-T 1.312/Q. 1201 основой для стандартизации в области интеллектуальных сетей связи является абстрактная концептуальная модель (INCM - Intelligent Network Conceptual Model). Модель состоит из четырех плоскостей (рисунок 4.4) и отражает абстрактный подход к описанию ИС. Модель разделяет аспекты, относящиеся к услугам, и аспекты, связанные с сетью, что позволяет описывать услуги и возможности ИС независимо от базовой сети, над которой создается интеллектуальная надстройка [6].

Первый уровень - плоскость (план) услуг (Service Plane) представляет взгляд на ИС исключительно с точки зрения услуг. Здесь отсутствует информация о том, как именно осуществляется предоставление услуг сетью.

Второй уровень - глобальная функциональная плоскость GFP (Global Functional Plane) описывает возможности сети, которые необходимы разработчикам для внедрения услуг. Здесь сеть рассматривается как единое целое, даются модели обработки вызова ВСР и независимых от услуг конструктивных блоков SIB.

Третий уровень - распределенная функциональная плоскость DFP (Distributed Functional Plane) описывает функции, реализуемые узлами сети. Здесь сеть рассматривается как совокупность функциональных элементов, порождающих информационные потоки.

Четвертый уровень - физическая плоскость РР (Physical Plane) описывает узлы сети, содержащиеся в них функциональные элементы и протоколы взаимодействия [7].

На рисунке 4.4 используются следующие обозначения: SF (Service Feature) - характеристика услуги; ВСР (Basic Call Process) - базовый процесс вызова; FE (Functional Entity) - функциональная единица; FEA (FE Action) - действие FE; PE (Physical Entity) - физическая единица; SIB (Service Independent Block) - независимый от услуг конструктивный блок; IF (Information Flow) - информационный поток; POI (Point of Initiation) - точка инициации; FOR (Point of Return) - точка возврата.

Рисунок 4.4 - Концептуальная модель ИС (по рекомендации Q.1201)

4.2.1 Услуги и свойства услуг ИС. Плоскость услуг

В рекомендациях ITU-T Q.12H различают два термина «service» - услуга, и «service feature» - компонент (свойство) услуги.

Согласно Q.1290 услугой является самостоятельное коммерческое предложение, характеризуемое одним или более компонентами (возможностями), открытыми для дополнения. Компонент услуги является ее специфической частью, который в совокупности с другими услугами и компонентами услуг может составлять часть самостоятельного коммерческого предложения, определяя составляющую, которая может быть различима пользователем [12].

Согласно Q.1211 набор CS-l включает 25 видов услуг, которые должны поддерживаться сетями PSTN, ISDN и PLMN. Следует отметить, что определение набора услуг является одним из первых этапов при создании ИС в конкретном регионе и зависит от требований, сложившихся на местном рынке услуг связи.

В настоящее время в мире широкое применение нашли только некоторые услуги. На основе анализа мирового опыта в качестве первой очереди внедрения ИС в странах СНГ в основном выбраны пять услуг CS-lrus. Согласно Q.1211 эти услуги определяются 21 свойством (из общего их числа 38 свойств), где «С» (Core feature) обозначает обязательное свойство, «О» (Optional feature) - свойство по выбору, «-» - свойство в услуге не используется.