ngn сети что это
Особенности сетей нового поколения (NGN) Часть 1
Next Generation Network (NGN) peculiarities
Part 1
Сеть нового поколения, или Next Generation Network (NGN), – понятие не новое и уже несколько лет обсуждается в среде специалистов в области связи. О сетях NGN известными авторами написаны книги [1, 2]. Однако для многих специалистов NGN все еще ассоциируются просто с новыми сетями: адаптивными, интеллектуальными, мультисервисными или IP-сетями. Автор подготовил краткий обзор особенностей NGN.
Next Generation Network (NGN) is not a new concept and is discussed some years in the sphere of network specialists. Famous authors have written some book on this topic [1, 2]. But for many specialists NGN is associated just with new networks: adaptive, intellectual, multi-service or IP networks.
Предпосылки появления NGN
Начнем с того, что развитие рынка услуг связи привело к следующим предпосылкам появления сетей NGN:
Основные понятия
Синонимами NGN, по мнению ряда авторов, могут быть понятия: адаптивные сети (AN – Adaptive Networks), интеллектуальные сети (IN – Intelligent Networks) и мультисервисные сети (MN – Multiservice Networks). Однако понятие AN может одинаково хорошо относиться к традиционным и NGN-сетям. Понятие IN внедрено в 1986 г. (Ameritech, США) в связи с появлением системы сигнализации SS7 (ОКС-7), а понятие MN отражает суть конвергенции сетей с коммутацией цепей и пакетов. С позиций систем передачи данных (СПД) сеть NGN это сеть Интернет следующего поколения на базе протокола IPv6 с его новой (и без ограничений) структурой IP-адреса. С позиций мобильных сетей это сети поколения 3G и выше, использующие для своего управления подсистемы модели ОКС-7. С позиций классической телефонии это сеть IP-телефонии (IPT), управляемая программным коммутатором (softswitch).
Фактически же NGN базируется на представлении о новом типе сети, введенном в рек. ITU-T Y.100 (6.98) в связи с задачей создания глобальной информационной инфраструктуры (GII – Global Information Infrastructure), где указано, что в этой сети «все виды информации, включая голос, данные или видео/мультимедиа просто сводятся к цифровым потокам бит для передачи их по пути распространения (или по цифровой сети)». Более того, было подчеркнуто, что «указанное не исключает возможности разрыва связей между сетями и их полезными нагрузками». Сама же сеть NGN «рассматривалась как реализация GII или по крайней мере некоторых ее компонентов» (Y.2011).
Модель OSI и NGN
Хотя NGN, как ясно из определения, является сетью пакетной коммутации, структура уровней и иерархия протоколов модели OSI не применима непосредственно в сети NGN и может интерпретироваться только определенным образом.
Основное отличие сети NGN
Функциональная модель сети NGN может быть грубо представлена в виде двух взаимодействующих, но независимых слоев: слоя сервисов NGN (services) и транспортного слоя NGN (transport), см. рис. 1а.
Показанные типы сервиса включают: телефонию (классы: audio, fax и др.); данные (www, e-mail и др.) и видео (TV, movie и др.). Каждый слой двухслойной модели представлен тремя плоскостями (см. рис. 1б): плоскостью пользователя (user plane); плоскостью управления (control plane) и плоскостью менеджмента (management plane).
Вторым краеугольным камнем является взаимосвязь сети NGN с принципами сетевой архитектуры, изложенными в рек. G.805 (базовая функциональная архитектура транспортных сетей), рек. G.809 (функциональная архитектура многоуровневых сетей, без соединений между уровнями) и рек. Y.110 (принципы глобальной информационной инфраструктуры).
Известно, что рек. G.805 описывает функциональную архитектуру тран спортных сетей независимо от технологий. Эта общая функциональная архитектура может быть использована в качестве базовой для гармонизации набора архитектур таких транспортных сетей, как ATM, SDH и PDH, а также связующего звена для соответствующих рекомендаций по менеджменту, анализу рабочих характеристик и спецификации оборудования. Рек. G.809 описывает функциональную архитектуру транспортных сетей без предварительного установления соединений с точки зрения их способности передавать информацию. Функциональная и структурная архитектура этих сетей описывается независимо от сетевых технологий. А значит, эти рекомендации должны быть взяты за основу для описания транспортных сетей, не использующих предварительного установления соединений, но реализующих определенную технологию.
Транспортные функции
Существует набор транспортных функций, которые отвечают за перенос цифровой информации между любыми двумя географически разделенными точками. В транспортном слое может находиться сложный набор многоуровневых сетей, составленных из уровней 1–3 модели OSI. Транспортные функции в первую очередь обеспечивают возможность подключения. В частности, транспортный слой облегчает возможность следующих типов подключений: пользователя к пользователю; пользователя к сервисной платформе; сервисной платформы к сервисной платформе.
В общем случае все типы сетевых технологий могут быть развернуты в транспортном слое, включая технологии с коммутацией цепей (CO-CS) и пакетов (CO-PS), рассчитанные на предварительное установление соединений, а также многоуровневые технологии пакетной коммутации без предварительного установления соединения (CLPS) в соответствии с рек. G.805 и G.809. Для сетей NGN предполагается, что IP может быть рассмотрен как протокол, предпочтительный для обеспечения не только сервисов NGN, но и легальных сопутствующих сервисов. Сервисные платформы обеспечивают такие сервисы, как телефония, Web-сервисы и др. Сервисный слой может (в общем случае) охватить целый ряд сложных географически разнесенных платформ, а в простейшем случае ограничиться сервисными функциями двух сайтов конечных пользователей.
Прикладные функции
Существует набор прикладных функций, относящихся к сервису, который вызывается/активизируется. Среди сервисов могут быть, например, голосовые сервисы (включая телефоннию), сервис передачи данных (включая сервисы на основе Web, но не ограничиваясь ими), видеосервисы (включая фильмы и TV-программы, но не ограничиваясь ими) или комбинации вышеперечисленного (например, мультимедийные сервисы, такие как видеотелефония и игры). Так как существует много других схем классификации типов сервиса (например, сервисы пакетные/реального времени или сервисы уникастинга/мультикастинга/бродкастинга), на рис. 1а (верхний слой) приведены примеры сервисов, которые могут работать в сети NGN.
Каждый слой охватывает один или несколько уровней, причем каждый уровень концептуально состоит из плоскости данных (или плоскости пользователя), плоскости управления и плоскости менеджмента. В общем случае каждый слой будет иметь свой набор ролевых функций, игроков и административных доменов (рек. Y.110). Роли, вовлеченные в сервисное обеспечение, не зависят от тех, что вовлечены в обеспечение возможности соединяться с помощью транспорта. Каждый слой должен обрабатываться отдельно (с технической точки зрения). Это достигается обязательным разбиением плоскостей пользователя (или данных) на две, размещенные в двух слоях (рис. 1б). Опираясь на изложенное, в NGN и выделены два слоя.
Слои NGN-сети
Сервисный слой NGN
Это часть NGN, обеспечивающая функции пользователя (user functions), которые передают сервисные данные, а также функции, которые управляют и администрируют сервисные ресурсы и сетевые сервисы, осуществляя тем самым пользовательские сервисы и приложения.
Сервисы пользователя могут быть реализованы рекурсивно с помощью многих сервисных уровней, имеющихся в данном слое. Сервисный слой NGN занимается приложениями и их сервисами, которые функционируют между одноранговыми объектами. Например, сервисы могут быть связаны с приложениями типа голос, данные или видео, организованными отдельно или в комбинации в случае мультимедийных приложений. С точки зрения архитектурных перспектив любой уровень слоя сервисов рассматривается как уровень, имеющий собственные плоскости пользователя, управления и менеджмента.
Транспортный слой NGN
Эта часть NGN обеспечивает функции пользователя, которые передают данные, а также функции, которые управляют и администрируют транспортные ресурсы так, чтобы переносить эти данные между терминальными окончаниями/узлами/объектами.
Передаваемые таким образом данные могут быть информацией пользователя или данными управления и администрирования. Может быть установлено динамическое или статическое соответствие с информацией управления или менеджмента, передаваемой между такими окончаниями/узлами/объектами. Транспорт слоя NGN реализуется многоуровневыми сетями итеративно, как описано в рек. G.805 и G.809. С точки зрения архитектуры каждый уровень транспортного слоя рассматривается как уровень, имеющий собственные плоскости пользователя, управления и менеджмента (см. ниже).
Для обоих слоев NGN (сервисного и транспортного) общие архитектурные концепции плоскостей данных (или пользователя), управления и менеджмента могут логически совпадать (как показано на рис. 1б). На этом же рисунке видно, что произошло разделение не только плоскостей пользователя на несколько слоев сервиса и транспорта, но также и плоскостей управления и менеджмента. В отношении этих двух плоскостей важно определить:
Эти определения, возможно, перекрывают общие для менеджмента и/или управления функции. Важно то, что концепция плоскостей NGN не подразумевает какую-то их вертикальную интеграцию, хотя требует определения эталонных точек между плоскостями различных слоев. Все это вводится, чтобы облегчить переход от функциональных аспектов архитектуры NGN к ее реализации путем учета менеджмента и управления. Реализация, менеджмент и управление сетями NGN не рассматриваются в рек. Y.2011.
Связь между основной моделью NGN и рек. ITU-T
Функциональные принципы архитектуры рек. G.805 и G.809 могут быть применены к вертикальной связи между многоуровневыми сетями в рамках одной сети NGN, а подходы, изложенные в рек. Y.110, – к оценке роли, игроков и организаций в корпоративной модели (Enterprise Model), к сервисам и приложениям в структурной модели (Structural Model), к функциям и интерфейсам в функциональной модели (Functional Model) и к компонентам в модели реализации (Implementational Model).
Общая функциональная модель
Рек. Y.110 формализует структурную модель, где сервисы и их компоненты описываются отдельно, обеспечивая:
Как и GII, сеть NGN должна разделять анализ сервисов и функций. Рек. Y.110 может быть использована как руководство для декомпозиции на инфраструктурные и прикладные сервисы, сервисы Middleware и Baseware. Рек. G.805, G.809, G.807/Y.1302, M.3010, M.3400, M.3050.x, X.700 и X.701 были разработаны для освещения функциональных аспектов (транспортной) сетевой операции. При изучении NGN их следует принимать во внимание, а их связи между функциями, сервисами и ресурсами должны быть установлены для обоих слоев NGN.
Эти сервисы и функции связаны между собой, так как функции обычно встроены в сервисы. Более того, существует определенная похожесть между подтипами этих сервисов и функций. Однако не существует однозначного соответствия между функциями и сервисами, и это одна из причин, почему они должны рассматриваться отдельно. Одна и та же функция (например, аутентификация пользователя) может быть использована для доставки двух различных сервисов (см. рек. Y.110, где представлены инфраструктурные и прикладные сервисы; сервисы middleware и baseware, включая связные сервисы и ресурсы – компоненты сервисов обработки и сохранения).
Удобно объединить эти функции в две группы или плоскости: одна охватывает все функции управления, другая – все функции менеджмента. Группирование функций одного и того же типа (то есть управления и менеджмента) дает возможность определить функциональные взаимосвязи внутри заданной группы, а также информационные потоки между функциями в этой группе. Обобщенно это показано на рис. 2, который дает представление об общей функциональной модели.
Этот рисунок показывает (в трехмерном виде) связь между сервисными ресурсами и функциями сервисного слоя NGN, с одной стороны, и транспортными ресурсами и функциями транспортного слоя NGN – с другой. Заметим, что рисунок показывает разделенные (рис. 1б) плоскости управления и менеджмента, но не показывает возможные общие функции для сервисного и транспортного слоев.
Ресурсы
Ресурсы обеспечивают физические и логические элементы (например, линии связи, устройства обработки, ЗУ и т.д.), которые, в свою очередь, обеспечивают сервис и функционирование сети. Как и в GII, обеспечение ресурсами должно идти отдельно от реализации функций и сервисов.
Ресурсы могут быть транспортными, которые обеспечивают, например, составление списков (коммутаторов, маршрутизаторов, линий связи и т.д.), или ресурсами обработки и памяти, такими, как обрабатывающие платформы, на которых могут быть запущены сервисные программы и приложения (сервисные платформы) или базы данных для хранения контента приложений. n
Литература
NGN (Next Generation Network — сеть следующего поколения)
NGN представляет собой универсальную многоцелевую сеть, предназначенную для передачи речи, изображений и данных с использованием технологии коммутации пакетов. По сути, она является результатом слияния Internet и телефонных сетей, объединяя в себе их лучшие черты. На практике это означает гарантированное качество голосовой связи и передачи данных. Таким образом, NGN имеет степень надежности, характерную для ТфОП (в противоположность негарантированному качеству связи через Internet) и обеспечивает низкую стоимость передачи в расчете на единицу объема информации (приближенной к стоимости передачи данных по Internet, а не ТфОП).
Основными свойствами NGN являются:
— «мультисервисность», под которой понимается независимость технологий предоставления услуг от транспортных технологий;
— «широкополосность», т. е. возможность гибкого и динамического изменения скорости передачи информации в широком диапазоне в зависимости от текущих потребностей пользователя;
— «интеллектуальность», под которой понимается возможность управления услугой, вызовом и соединением со стороны пользователя или поставщика услуг;
Структура сети, построенной по технологии NGN, представлена на рисунке 7.1.
Ещё выше находится плоскость управления услугами. Сети NGN поддерживают одну платформу управления и имеют общее ядро и для мобильной, и для фиксированной связи. В итоге абоненты получают единый набор услуг: и для ТФОП, и для IP-телефонии, и для мобильной сети.
Рисунок 7.1 – Архитектура сети NGN
Главным признаком NGN является предоставления услуг телефонной связина базе программных коммутаторов SoftSwitch. Softswitch центральное устройство в телефонной сети, соединяющее вызовы с разных телефонных линий, исключительно средствами программного обеспечения. Softswitch осуществляет управление:
2) медиашлюзами (Media Gateway, MG);
3) распределением ресурсов магистральной сети;
4) обработкой сигнальных сообщений;
6) учетом стоимости услуг;
7) предоставлением абонентам речевых услуг связи, мобильной связи и мультимедиа связи.
Softswitch, как IP-АТС, представляет собой комплекс программно-аппаратных средств, предназначенных для регистрации, управления оконечными и узловыми устройствами IP-сети, который также управляет маршрутизацией вызовов, различными услугами (переадресация, удержание, перевод вызова, конференции и т. п.), отслеживанием продолжительности соединений и т. д. На основе данных, полученных с этого программно-аппаратного комплекса, специальное ПО (биллинговые системы) определяет стоимость звонков и пользования услугами, которые предоставляет оператор. Системы позволяют подключать многие миллионы клиентских устройств (IP-телефонов, IP-шлюзов и т. п.) и управлять ими. С другой стороны, Softswitch представляет собой просто специализированное ПО, устанавливаемое на сервер. И если с IP-сетью у него «полное взаимопонимание», то для соединения с «традиционной» телефонной сетью Softswitch «разбрасывает щупальца» специализированных шлюзов — медиашлюзов и шлюзов сигнализации.
Но не одним процессом передачи данных ограничиваются функции Softswitch. В частности, к нему добавляется традиционное для многих IP-сетей устройство — сервер ААА или «triple A» (Authentication, Authorization, Accounting — идентификация, авторизация, тарификация), который взаимодействует с софтсвитчом по специализированному протоколу RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service — служба дистанционной идентификации пользователей по телефону).
Итак, Softswitch — в первую очередь, реализует функции Call Agent, управляя обслуживанием вызовов, т. е. распознаванием и обработкой цифр номера для функций маршрутизации и распознаванием момента ответа вызываемой стороны, момента, когда один из абонентов кладет трубку, а также регистрацией этих действий для начисления платы. Softswitch координирует обмен сигнальными сообщениями между сетями, управляет действиями, обеспечивающими соединение с логическими объектами в разных сетях, и преобразует информацию в сообщениях с тем, чтобы они были понятны на обеих сторонах несхожих сетей.
Рисунок 7.2 – Установление соединения «телефон телефон» в сетиNGN
Медиашлюзы, устанавливаются на границе NGN и традиционной ТФОП и стыкуют VoIP среду и линии ИКМ или аналоговые телефонные линии. Медиашлюзы выполняют компрессию и пакетизацию голоса, передачу компрессированных голосовых пакетов в сеть IP (рисунок 7.2), а также проводит обратную операцию для вызовов пользователей телефонной сети из сети IP, а также преобразование всех телефонных сигналов («вызов», тоновый набор, занято) в пакетный трафик. Один программный коммутатор может управлять множеством медиашлюзов, в том числе разнесенных географически. Расстояния между этими двумя устройствами в принципе может достигать тысяч километров, хотя их взаимное размещение стараются оптимизировать, а работу программных коммутаторов – дублировать. Медиашлюзы (Media Gateway), управляемые программным коммутатором, переправляют потоки в сеть доступа, преобразуя их в соответствующий формат.
Шлюз сигнализации находится на границе между ТфОП и IP-сетью. Шлюз сигнализации транслирует сигнальную информацию из ТфОП через пакетную сеть программному коммутатору или другим шлюзам сигнализации.
На уровне опорной коммутации осуществляется коммутация пакетов с помощью маршрутизаторов или IP-коммутаторов уровня 3, в которых обработка пакетов выполняется аппаратно. Пакетная сеть передачи данных с большой пропускной способностью, как правило, строится по технологии MPLS, что обеспечивает гибкую, скоростную и эффективную среду передачи. Данные любого типа (голос, видео, информация системы охранно-пожарной сигнализации и т. п.) доставляются абонентам быстро и с высоким качеством.
На уровне доступа в сети NGN, как правило, устанавливаются узлы мультисервисного доступа (Multi Service Access Node, MSAN). MSANы подключаются к опорной IP-сети почти всегда оптическим кабелем и очень редко медным кабелем. Для подключения IP-сети к MSANам в подавляющем большинстве случаев используется технология GE, и очень редко для этой цели применяются тракты SDH или тракты E1. MSANы могут соединяться между собой оптическим кабелем и подключаться к опорной IP-сети с использованием топологии дерево, линейная цепь, но чаще всего используется более живучая топология кольцо. Длина оптического кабеля между узлами такой сети может быть от единиц до 100км, что особенно актуально для сельских сетей связи. MSANы могут устанавливаться либо в уличных необслуживаемых шкафах (рисунок 6.3), либо в подъездах жилых домов, либо в виде IP-шлюза прямо в квартире у абонента.
В зависимости от потребностей абонентов в корпус MSAN устанавливаются те или иные блоки, обеспечивающие необходимые интерфейсы, например: интерфейсы POTS (для подключения обычного аналогового телефона), интерфейсы ADSL, VDSL, SHDSL для подключения DSL-модемов, интерфейсы Ethernet (для подключения локальных компьютерных сетей), интерфейсы WiMAX, LTE (чтобы обеспечить возможность осуществить беспроводной доступ мобильных пользователей), С помощью интерфейсов FTTH можно от MSANа завести волокно прямо в квартиру абонента.
Дата добавления: 2016-02-09 ; просмотров: 7261 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Ngn сети что это
NGN (англ. Next Generation Network или New Generation Networks — сети следующего или нового поколения) — это мультисервисные сети связи, ядром которых являются опорные IP-сети, поддерживающие полную или частичную интеграцию услуг передачи речи, данных и мультимедиа. Реализует принцип конвергенции услуг электросвязи.
Содержание
Предпосылки появления NGN
Изначально, для передачи различных типов информации, строились отдельные (ведомственные) сети связи: Телефонная сеть, телеграфная сеть, сети передачи данных и пр. Во второй половине XX века появилась идея объединить все ведомственные сети связи в одну. Таким образом была создана концепция сетей ISDN. Объединяющей сетью ISDN-сети является Телефонная Сеть Общего Пользования.
Но в конце XX века из-за различных причин (дороговизна ISDN-оборудования, бурное развитие IP-сетей, появление новых приложений и услуг) идея формирования глобальной сети ISDN потерпела неудачу. На смену концепции сетей ISDN, пришла концепция Сетей Следующего Поколения, NGN. В отличие от сети ISDN, сеть NGN опирается на сеть передачи данных на базе IP-протокола.
Согласно простейшему определению, сеть NGN — это открытая, стандартная пакетная инфраструктура, которая способна эффективно поддерживать всю гамму существующих приложений и услуг, обеспечивая необходимую масштабируемость и гибкость, позволяя реагировать на новые требования по функциональности и пропускной способности.
Принципы NGN
Основное отличие сетей следующего поколения от традиционных сетей в том, что вся информация, циркулирующая в сети, разбита на две составляющие. Это сигнальная информация, обеспечивающая коммутацию абонентов и предоставление услуг, и непосредственно пользовательские данные, содержащие полезную нагрузку, предназначенную абоненту (голос, видео, данные). Пути прохождения сигнальных сообщений и пользовательской нагрузки могут не совпадать.
Сети NGN базируются на интернет технологиях включающих в себя IP протокол и технологию MPLS. На сегодняшний день разработано несколько подходов к построению сетей IP-телефонии, предложенных организациями ITU-T и IETF: H.323, SIP и MGCP
Первый в истории подход к построению сети IP-телефонии на стандартизованной основе предложен Международным союзом электросвязи в рекомендации Н.323. Сети, построенные на базе протоколов H.323, ориентированы на интеграцию с телефонными сетями и могут рассматриваться как наложенные на сети передачи данных сети ISDN. Например, процедура установления соединения в данных сетях базируется на Рекомендации ITU-T Q.931.
Изначально предпочтение отдавалось протоколу H.323, но после выявления ряда проблем с NAT traversal и «local loop», более широкое применение стал получать протокол SIP. На данный момент протокол SIP широко применяется для предоставления VoIP услуг.
Одной из важнейших особенностей протокола SIP является именно его независимость от транспортных технологий.
Третий метод построения сетей NGN связан с принципом декомпозиции шлюзов. При использовании протокола MGCP, каждый шлюз разбивается на три функциональных блока:
При построении сети NGN, может использоваться как отдельный подход, так и их сочетание.
SoftSwitch
На сегодняшний день, основным устройством для голосовых услуг в сетях NGN является Softswitch — так называется программный коммутатор, который управляет VoIP сессиями. Также немаловажной функцией программного коммутатора является связь сетей следующего поколения NGN с существующими традиционными сетями ТфОП, посредством сигнального(SG) и медиа-шлюзов(MG), которые могут быть выполнены в одном устройстве. В терминах сети на базе протокола H323, Softswitch выполняет функции gatekeeper, в терминах сети на базе MGCP, он выполняет функции Call Agent.
IP Multimedia Subsystem (IMS) это стандартизированная архитектура сетей следующего поколения NGN, утвержденная Европейским Институтом по Стандартизации в области Телекоммуникаций (ETSI) и Проектом Партнерства 3-его Поколения (3GPP).
Переход к NGN
Но в целом, концепция перехода от сетей с коммутацией каналов к сетям с коммутацией пакетов на базе программного коммутатора, а в дальнейшем к сети на базе архитектуры IMS, — ясна. [3]
Производители оборудования
В числе производителей оборудования для сетей связи следующего поколения (NGN) такие крупные мировые вендоры как: Alcatel-Lucent, Avaya, Cisco Systems, Huawei, Siemens и др.
Одним из крупнейших российских производителей NGN-решений является компания МФИ Софт.