NGN — сети следующего поколения

pic

Сети следующего поколения, или Next Generation Network (NGN), вызывают сегодня повышенный интерес как со стороны телекоммуникационных операторов, так и их заказчиков. Такой интерес обусловлен увеличением влияния современных инфокоммуникационных технологий на повседневную жизнь человека и бизнес.
Существующие сегодня телефонные сети не были рассчитаны на новые приложения с их высокими требованиями к полосе пропускания и повсеместным распространением. Интернет в состоянии принять эти приложения, но применяемый в нем принцип максимальных усилий (Best Effort) не в состоянии обеспечить должные классы обслуживания и степени защиты. Несмотря на многолетнее эволюционное развитие, Интернет пока еще не стал подходящей средой для высококачественной передачи речи и видеоизображения, равно как и для работы приложений, требующих устойчивой высокой скорости ответа.

Одним из недостатков современных сетей является их узкая специализация. Фактически для каждого вида связи существует хотя бы одна самостоятельная сеть. В результате — наличие большого числа выделенных сетей, каждая из которых требует своего этапа разработки, производства и технического обслуживания. При этом ресурсы одной сети, как правило, не могут использоваться другой. Возникает потребность в эффективном управлении информационными ресурсами с одновременным расширением функциональности сетей и номенклатуры услуг. Для осуществления этой задачи требуется развертывание полнофункциональных мультисервисных сетей. Их создание и станет основой сетей связи следующего поколения.
Сети следующего поколения отражают процесс слияния двух отраслей — телекоммуникационной и информационной, проще говоря, телефонной и компьютерной. Благодаря этому обеспечивается широкий набор услуг, начиная с классических услуг телефонии и кончая различными услугами передачи данных или их комбинацией.

На самом деле сети нового поколения — это плод столетнего эволюционного развития телекоммуникаций, в котором масштабируемость и надежность телефонной сети общего пользования сочетаются с охватом и гибкостью сети Интернет.
Согласно простейшему определению, сеть нового поколения — это открытая, стандартная пакетная инфраструктура, которая способна эффективно поддерживать всю гамму существующих приложений и услуг, одновременно обеспечивая необходимую масштабируемость, чтобы принять завтрашнюю нагрузку по IP-трафику, и гибкость, позволяющую быстро реагировать на требования, диктуемые рынком. Обязательным условием является конвергенция, причем применительно ко всем аспектам: от конвергенции приложений (например, передачи речи и данных) до конвергенции инфраструктур (например, оптики и IP).
Сеть следующего поколения станет универсальной телекоммуникационной инфраструктурой, способной обеспечить все потребности связи и передачи данных. Она соединит между собой Интернет, обычные телефонные и беспроводные сети. Более того, у пользователей появится возможность «конструировать» коммуникационные сервисы в соответствии со своими потребностями. NGN имеет степень надежности, характерную для ТфОП, и обеспечивает низкую стоимость передачи в расчете на единицу объема информации, приближенную к стоимости передачи данных по Интернету.

NGN открывает массу возможностей построения наложенных сервисов поверх универсальной транспортной среды — от пакетной телефонии (VoIP) до интерактивного телевидения и WEB-служб. Сеть нового поколения отличается доступностью сервисов вне зависимости от местоположения пользователя и используемых им интерфейсов (Ethernet, xDSL, Wi-Fi и т. д.). Пользователь сети имеет доступ к любым сервисам.

Домашние и корпоративные пользователи нуждаются в целом ряде новых услуг связи: 1Р-телефония, быстрый доступ в Интернет, потоковое видео и аудио, удаленная работа, виртуальные выделенные сети (VPN), электронный бизнес, развлечения, удаленное обучение и другие.
Спрос определяет, какими должны быть услуги, когда их следует внедрять, и как это отразится на технических требованиях, предъявляемых к сетям связи.
Сеть нового поколения должна сочетать в себе гибкость и возможность быстрого внедрения новых услуг, которые потребуются рынку завтра, одновременно обеспечивая пути перехода к тем услугам, которые уже сегодня могут обеспечить высокие прибыли.

Что предлагает сеть NGN клиенту?

Во-первых, надежность и безопасность. Привычные нам кольцевые волоконно-оптические сетевые структуры (к примеру, сети SDH), в которых производится дублирование информационных потоков по схеме 1+1, продолжают функционировать при обрыве кабеля. Зато двойной обрыв — уже трагедия. Сеть NGN имеет гораздо большую живучесть благодаря функции MPLS Fast Reroute, которая оперативно реагирует (менее чем за 50 мс) на обрывы связи и перенаправляет информационные потоки на неповрежденные участки сети.

Во-вторых, управление, гибкость и масштабирование. Системный администратор сети управляет своей сетью, состоящей из фрагментов в различных офисах, вводя новых пользователей или манипулируя с выделенной клиенту телефонной номерной емкостью через простой WEB-интерфейс в реальном времени. После запроса пользователя изменение параметров услуг происходит практически мгновенно. К тому же обеспечиваются регулирование скорости доступа к сети NGN для каждой конкретной услуги, назначение класса обслуживания (CoS) для конкретного типа трафика, изменение критериев соответствия типа трафика классу обслуживания и другие.

В-третьих, развитый телефонный сервис, прежде всего набор услуг IP-Centrex. Эти услуги сеть NGN предоставляет в рамках организации виртуальной IP-PBX. При этом обеспечивается поддержка функциональности современных систем корпоративной IP-телефонии. IP-Centrex подразумевает также организацию полнофункционального Call-центра.

В-четвертых, операторы могут использовать возможности классификации трафика для предоставления услуг, требующих высокого приоритета, например, передачи голоса по IP. Этим с успехом могут пользоваться и клиенты, оперативно изменяя параметры соединения через Web-интерфейс.
В-пятых, обеспечиваются высокое качество (QoS) и соблюдение соглашений об уровне обслуживания (SLA). Сеть NGN способна гибко управлять трафиком, учитывая резервирование полосы пропускания, пропускную способность и текущую нагрузку каналов, приоритезацию трафика и другое.

В структуре сетей NGN присутствует несколько элементов, представляющих собой отдельные устройства или произвольные комбинации в интегрированном устройстве. Наиболее важными элементами сети NGN являются:

Медиа-шлюз (MG) терминирует голосовые вызовы из телефонной сети, сжимает и пакетирует голос, передает сжатые голосовые пакеты в сеть IP, а также проводит обратную операцию для голосовых вызовов из сети IP. В случае вызовов ISDN/POTS передает данные сигнализации контроллеру медиа-шлюза или же преобразования сигнализации в сообщения Н.323 производится в самом шлюзе.
Наряду с вышеописанным медиа-шлюз может также включать функциональность для удаленного доступа, маршрутизации, виртуальных частных сетей, фильтрования трафика TCP/IP и тому подобное.

Шлюз сигнализации (SG) служит для преобразования сигнализации и обеспечивает ее прозрачную передачу между коммутируемой и пакетной сетью. Он терминирует сигнализацию и передает сообщения через сеть IP контроллеру медиа-шлюза или другим шлюзам сигнализации.

Контроллер медиа-шлюза (MGC) выполняет регистрацию и управляет пропускной способностью медиа-шлюза. Через медиа-шлюз обменивается сообщениями с телефонными станциями.

pic

На рис. 1 приведен пример сети NGN, включающей в себя все вышеописанные элементы.
На сегодняшний день нет общепринятого подхода к физической реализации сети NGN. Производители аппаратуры связи, занимающие различные ниши на рынке, пошли по пути разработки собственных решений, объединяясь в промышленные форумы и консорциумы, среди которых необходимо выделить International Softswitch Consortium и Multiservice Switching Forum. Их задачей является обеспечение совместимости оборудования разных фирм-поставщиков при предоставлении инфокоммуникационных услуг на сетях NGN.
Производители активно предлагают оборудование нового класса — Softswitch, которое по своей структуре и функциональным возможностям наиболее полно отвечает требованиям базового элемента мультисервисной сети связи. В то же время предлагаемое оборудование Softswitch различается как по функциональным возможностям, так и по набору реализуемых стандартов. Более того, процесс стандартизации технологии Softswitch не завершен, имеется множество промежуточных версий спецификаций протоколов, отсутствует официальная классификация технологии.

Многие сети операторов телекоммуникаций построены на новом оборудовании, ресурс которого еще далеко не выработан, а затраты на их создание не компенсированы. Поэтому необходима интеграция будущих NGN с существующими сетями связи с коммутацией каналов. Должна быть определена оптимальная технико-экономическая стратегия перехода.
Можно выделить три основные группы оборудования, востребованного сегодня операторами электросвязи и перспективного с точки зрения дальнейшего применения в инфраструктуре NGN (рассматриваются только проводные решения): оборудование широкополосного доступа; оборудование транспортной инфраструктуры оператора; оборудование корпоративной сетевой инфраструктуры.
Возможности сетей следующего поколения можно рассмотреть на примере реальной сети NGN, услуги которой предоставляются компанией «Комстар — Объединенные Телесистемы». В двух словах это — мультисервисная волоконно-оптическая сеть с пакетной коммутацией, состоящая из десятков узлов доступа, выполненная по технологии Gigabit Ethernet (GbE) и MPLS (Multiprotocol Label Switching), работающая на скоростях до 1 Гбит/с и обладающая обширной зоной покрытия в Москве, а в дальнейшем и в других регионах России. Потенциал сети GbE более чем значителен, поскольку состоит из ресурсов волоконно-оптической инфраструктуры и сетей доступа компаний-операторов, объединившихся в составе вышеуказанной компании. В дальнейших планах — создание сетевого ядра с повышенной пропускной способностью на базе 10 GbE.

Доступ к сети NGN «Комстар — Объединенные Телесистемы» предоставляется с широким набором возможностей:

• по волоконно-оптическим линиям непосредственно к сети MPLS на скоростях 100-1000 Мбит/с
• через сети SDH/PDH по каналам Е1 (2 Мбит/с), Ethernet (до 10 Мбит/с)
• по медным парам по технологии gSHDSL и VDSL (симметрично со скоростями до 15 Мбит/с)
• по медным парам по технологии ADSL (асимметрично со скоростями 7,5/0,8 Мбит/с)
• по специализированным сетям ПД со скоростями N x 64 кбит/с
• через эфир по технологии широкополосного беспроводного доступа 802.1a/b (до 54 Мбит/с).

Новая сеть способна обеспечить поддержку широкого спектра интерфейсов и протоколов (Frame Relay, ATM, Ethernet и другие). Технологии MPLS позволяют обеспечить высокий уровень надежности, доступности и безопасности услуг, что принципиально отличает ее от других российских аналогов. Возможности NGN позволяют поверх сети разместить самые различные сервисы, ассортимент, качество и протоколы которых будут зависеть только от возможностей и потребностей клиента.

Сеть NGN компании «Комстар — Объединенные Телесистемы» позволяет различным подразделениям вне зависимости от их расположения работать в рамках единого виртуального офиса в отношении и широкого набора услуг связи — от узкополосных до широкополосных, и качества обслуживания — включая скорость передачи, возможность управления и гибкую динамичную тарификацию.
В Узбекистане первым и пока единственным в республике предприятием, осуществляющим проектирование и эксплуатацию сетей нового поколения, является узбекско-британско-российское СП East Telecom, созданное в 2003 году по инициативе Узбекского агентства связи и информатизации и компании Eastwell S.A. Ltd. (Великобритания).

Сеть NGN East Telecom обеспечивает широкий набор услуг, начиная с услуг телефонии и заканчивая различными услугами передачи данных, а также создает неограниченные возможности для внедрения новых комплексных услуг.
Сеть нового поколения East Telekom предоставляет своим клиентам следующие комплексные виды услуг:

• телефония с выходом на междугородные и международные каналы
• телефония с набором дополнительных функций
• голосовые услуги (Voice over IP — VoIP) с гарантией уровня качества, интеграции с интернет -и/или услугами VPN, приоритезации трафика, резервирования полосы пропускания по требованию клиента
• организация «видео по запросу» (Video on Demand — VOD)
• сетевые компьютерные игры по запросу (Game on Demand — GOD)
• высокоскоростное многоточечное соединение (1 Мбит/с — 1 Гбит/с)
• организация виртуальных выделенных каналов «точка — точка»
• организация виртуальной частной сети VPN (Virtual Private Networks)
• высокоскоростной Интернет (не менее 256Кбит/с)
• видеотелефония
• видеоконференц-связь
• организация сетей кабельного телевидения.

Услуги пакетной телефонии и мультимедийной связи поддерживаются гибким коммутатором SoftSwitch, обеспечивающим работу мультимедийных SIP и H.323 терминалов (как аппаратных, так и программных), с поддержкой широкого спектра мультимедийных аудио- и видеокодеков, включая G.711, G.723, H.261 и H.263. В зависимости от сети переноса информации объем выделяемой пропускной способности может определяться по согласованию между вызывающим и вызываемым оборудованием и затем динамически корректироваться.

Мультисервисная сеть СП East Telecom построена на основе высокоскоростного оптического транспорта. Для ее построения реализованы проекты:

• волоконно-оптическое кольцо (ВОК) в г. Ташкенте протяженностью 150 км
• волоконно-оптическая магистраль Ташкент — Нукус на основе STM-16
• каналы пропускной способностью STM-16/4 до всех областных центров республики
• порты FE (Fast Ethernet) до всех областных центров Узбекистана.

Транспортная сеть СП East Telecom в настоящее время состоит из 2 сегментов:

• опорной сети кольцевой конфигурации в г. Ташкенте на основе IP- пакетной коммутации и технологии передачи Gigabit Ethernet со скоростью 1 Гбит/с
• магистральной сети, построенной на базе системы передачи STM 16/4, со скоростями передачи 2,5 Гбит/с и 622 Мбит/с. между г. Ташкентом и областными центрами.

На базе цифровой сети нового поколения СП East Telecom планирует предоставление мультимедийных услуг на всей территории Республики Узбекистан.
Рост прибыли от услуг сетей нового поколения будет зависеть от способности провайдера быстро доводить до конечного пользователя уникальные, высокодоходные виды обслуживания. В ближайшем будущем основной доход традиционным операторам будут приносить голосовые услуги связи. Однако со временем объем трафика данных окажется сопоставимым с телефонным, а затем и превзойдет его.

На «цифровом» Западе NGN-технологии реализуются постепенно, в проектах небольшого масштаба, так как перед операторами не стоит задача модернизации сетевой инфраструктуры. По мнению специалистов, она станет актуальной для Европы не ранее 2009-2012 гг., в США чуть раньше — в 2006-2007 гг.

Orphus system