Проектирование сетевого оборудования NGN

/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Кубанский государственный университет

(ФГБОУ ВПО 'КубГУ')

Физико-технический факультет

Кафедра оптоэлектроники

Специальность 210401 - Физика и техника оптической связи

Дипломная работа

Проектирование сетевого оборудования NGN

Работу выполнил

Кучер Андрей Олегович

Научный руководитель

канд.техн. наук, профессор

Ю.Н. Белов

Нормоконтролер инженер

И.А. Прохорова

Краснодар 2013

Реферат

Кучер А.О. Проектирование сетевого оборудования ngn. Дипломная работа: 106 с., 19 рис., 13 табл., 13 использованных источников, 2 приложения.

Сеть нового поколения (NGN), семейство протоколов H.323, протокол SIP, принцип декомпозиции шлюза, программный коммутатор Softswitch, шлюз сигнализации, SI3000, система СОРМ, АТС-68.

Целью дипломной работы является проектирование сетевого оборудования NGN, а также рассмотрение архитектуры Softswitch.

В работе приведены подробные методические указания по расчету сетей следующего поколения, состоящие из двух частей, каждая из которых посвящена расчету пропускной способности каналов и нагрузки в одной из сетевых архитектур, а именно: распределенного абонентского коммутатора, распределенного транзитного коммутатора. Так же в работе приведён пример оборудование NGN.

Определена стоимость работ, необходимых для монтажа, подключения и конфигурирования вновь вводимого оборудования.

Содержание

Обозначения и сокращения

Введение

1. Анализ принципов построения NGN

1.1 Определение NGN

1.2 Задачи NGN

1.3 Основные характеристики NGN

1.4 Возможности NGN

2. Архитектура сети NGN

3. Модели NGN

3.1 Основная эталонная модель NGN

3.2 Обобщённая функциональная модель NGN

4. Преимущества и недостатки NGN

4.1 Преимущества NGN

4.1.1 Построение единой конвергентной сети

4.1.2 Снижение эксплуатационных расходов

4.1.3 Эффективное управление сетью

4.1.4 Простота создания корпоративных сетей

4.1.5 Возможность организации распределённых контакт-центров

4.1.6 Поддержка разнородных услуг

4.1.7 Поддержка информационной экономики

4.2 Недостатки NGN

4.2.1 Отсутствие чёткой нормативной базы

4.2.2 Взаимодействие оборудования разных поставщиков

4.2.3 Недостаточные надёжность и живучесть

4.2.4 Проблема качества обслуживания

4.2.5 Недостаточная квалификация персонала

4.2.6 Проблема контента

4.2.7 Риски инвестиций

5. Технология Softswitch

5.1 Архитектура Softswitch

5.2 Сигнализации Softswitch

5.3 Роль Softswitch в ТфОП и IP сетях

5.4 Построение сети с устройствами Softswitch

5.5 Построение сети IP-телефонии с устройствами Softswitch

5.6 Роль и структура Softswitch-консорциума

5.7 Варианты применения Softswitch в составе ЕСЭ РФ

6. Концепция IMS

6.1 Общие сведения о IMS

6.1.1 Уровень абонентских устройств и транспорта

6.1.2 Уровень управления вызовами и сеансами

6.1.3 Уровень серверов приложений

6.2 Развитие архитектуры IMS

7. Расчет транспортной пакетной сети с использованием технологии NGN

7.1 Исходные данные

7.2 Расчет характеристик абонентских концентраторов и транспортных шлюзов мультисервисной пакетной сети

7.2.1 Расчет характеристик шлюза доступа (AGW)

7.2.2 Расчет характеристик транспортных шлюзов мультисервисной транспортной сети

7.3 Расчет характеристик Softswitch

7.4 Определение маршрутов передачи потоков информации в транспортной сети

7.5 Выбор типа интерфейса для взаимодействия коммутаторов транспортной сети

8. Оборудование NGN

8.1 Softswitch класса 5

8.2 Магистральный шлюз mGate.ITG

8.3 Голосовой IP-шлюз

8.4 Шлюз сигнализации/медиашлюз (SMG)

8.5 Система СОРМ

9. Оценка стоимости оборудования, необходимого для модернизации сети

9.1 Расчёт капитальных затрат

9.2 Срок окупаемости

10. Безопасность труда при монтаже и обслуживании оборудования связи

Заключение

Список использованных источников

Приложение А. Существующая сеть передачи данных АТС-68

Приложение Б. Сеть передачи данных АТС-68 после внедрения нового оборудования (Softswitch)

Приложение В. Варианты применения Softswitch в составе ЕСЭ РФ

• Обозначения и сокращения

NGN	Сеть следующего поколения
ССОП	Сеть связи общего пользования
PSTN	Телефонная сеть общего пользования
ISDN	Цифровая сеть с интеграцией служб
SIP	Протокол установления сеанса
QoS	Качество обслуживания
MPLS	Многопротокольная коммутация по меткам
TCP/IP	Протокол управления передачей
SGW	Шлюз сигнализации
MGC	Контроллер медиашлюза
ID	Интеллектуальная база данных
RTP	Протокол Internet доставки пакетов в реальном масштабе времени
SCP	Узел управления услугами
LAN	Локальная сеть
MGCP	Протокол контроля медиашлюзов
RSVP	Протокол резервирования ресурсов
MC	Контроллер многоточечных соединений
MCU	Устройство управления конференциями
UAC	Клиент агента пользователя

Введение

В настоящее время всё чаще встречаются публикации, посвящённые коренному преобразованию ТфОП и переходу к сети следующего поколения (NGN). Она позиционируется как универсальная сеть, способная удовлетворить практически любые потребности пользователей с заданным качеством обслуживания. При этом предполагается простота введения новых услуг.

Обычно рассматривается два основных варианта перехода к NGN - начиная с транспортной сети и с сети доступа.

Идущий в России процесс цифровизации сетей электросвязи охватывает как сети общего пользования, так и ведомственные и частные сети, которые с переходом к цифровым методам передачи с высокой пропускной способностью, новым системам сигнализации и сетевым концепциям предоставления услуг пользователям все более усложняются. Одно из важнейших направлений цифровизации - модернизация сетей связи общего пользования на основе концепции NGN (Next Generation Network) - сетей связи следующего поколения.

Основная задача сетей нового поколения заключается в обеспечении взаимодействия существующих и новых телекоммуникационных сетей, поддерживаемых единой инфраструктурой для передачи любых видов информации (голоса, данных, видео).

Под термином 'сеть следующего поколения' (NGN) понимают концепцию построения сетей связи, обеспечивающих предоставление неограниченного набора услуг с гибкими возможностями по их управлению, персонализации и созданию новых услуг за счет унификации сетевых решений. В состав NGN входит универсальная транспортная платформа с распределенной коммутацией.

В концепции построения мультисервисной сети нового поколения заложена идея конвергенции (объединения) существующих сетей разных операторов и технологий (ТфОП, сетей мобильной связи и сетей с технологией IP). Конвергенция (Convergence) процесс постепенного сближения различных технологий и служб связи с целью унификации оборудования и расширения функциональных возможностей систем и сетей [1].

1. Анализ принципов построения NGN

1.1 Определение NGN

Учитывая новые реалии рынка, характерными особенностями которых являются: открытая конкуренция операторов в связи с дерегулированием рынков, взрывной рост цифрового трафика, например, в связи с увеличением использования сети Интернет, повышение спроса на новые мультимедийные услуги, рост потребности в общей мобильности связи, конвергенция сетей и услуг связи и т. д., NGN считают конкретной реализацией GII (глобальной информационной инфраструктуры).

Существует несколько подходов к определению NGN. Однако все они основываются на принципах организации способов предоставления услуг. Одно из наиболее корректных определений звучит следующим образом: 'сети следующего поколения - это всеохватывающее понятие для инфраструктуры, реализующей перспективные услуги, которые должны быть в будущем предложены Операторами мобильных и фиксированных сетей, одновременно с продолжением поддержки всех существующих на сегодняшний день услуг. Сети следующего поколения используют пакетные технологии передачи и коммутации, базируются на физическом слое оптических каналов, обеспечивают полноценное взаимодействие с существующими сетями'.

1.2 Задачи NGN

Согласно международным рекомендациям, сети NGN должны выполнять следующие функции:

· способствовать честной конкуренции;

· поощрять частные инвестиции;

· определять принципы архитектуры и возможности для приведения в соответствие с различными регламентирующими требованиями;

· обеспечивать открытый доступ к сетям;

· обеспечивать универсальное предоставление услуг и доступ к ним;

· способствовать обеспечению равных возможностей для всего населения;

· способствовать разнообразию содержания, включая культурное и языковое разнообразие.

1.3 Основные характеристики NGN

Основными характеристиками сетей NGN являются:

· передача с пакетной коммутацией;

· разделение функций управления между пропускной способностью канала-носителя, вызовом/сеансом, а также приложением/услугами;

· развязка между предоставлением услуг и транспортировкой и предоставление открытых интерфейсов;

· поддержка широкого спектра услуг, приложений и механизмов на основе унифицированных блоков обслуживания (включая услуги в реальном масштабе времени, в потоковом режиме, в автономном режиме и мультимедийные услуги);

· возможности широкополосной передачи со сквозной функцией QoS (качества обслуживания);

· взаимодействие с существующими сетями с помощью открытых интерфейсов;

· универсальная мобильность;

· неограниченный доступ пользователей к разным поставщикам услуг;

· разнообразие схем идентификации;

· единые характеристики обслуживания для одной и той же услуги с точки зрения пользователя;

· сближение услуг между фиксированной и подвижной связью;

· независимость связанных с обслуживанием функций от используемых технологий транспортировки;

· поддержка различных технологий 'последней мили';

· выполнение всех регламентирующих требований, например, для аварийной связи, защиты информации, конфиденциальности, законного перехвата и т. д.

1.4 Возможности NGN

Сеть NGN должна предоставлять возможности (транспортные ресурсы, протоколы и т. д.) для целей создания, развертывания и управления всеми возможными видами услуг (известными или пока не известными). Сюда входят услуги, использующие среду разного вида (аудио, визуальную, аудиовизуальную) со всеми типами схем кодирования и услуги передачи данных, диалоговые, с адресацией конкретному устройству, групповой адресацией и вещанием, услуги передачи сообщений, простой передачи данных в реальном масштабе времени и в автономном режиме, с регулированием задержки и устойчивые к задержке услуги. Услуги с различными требованиями к ширине полосе от нескольких кбит/с до сотен Мбит/с, с гарантированной полосой или без нее, должны поддерживаться в рамках возможностей технологии транспортировки. В NGN делается особый упор на обеспечение соответствия требованиям заказчика со стороны поставщиков услуг, причем некоторые из поставщиков будут предлагать своим клиентам возможность настройки своих собственных услуг. NGN должна включать связанные с обслуживанием интерфейсы программирования приложений (API), чтобы поддерживать создание, предоставление и управление услугами [2].

2. Архитектура сети NGN

Архитектура сети связи, построенной в соответствии с концепцией NGN, представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Сеть, построенная в соответствии с концепцией NGN

Основу сети NGN составляет универсальная транспортная сеть, реализующая функции транспортного уровня и уровня управления коммутацией и передачей. В состав транспортной сети NGN могут входить:

· транзитные узлы, выполняющие функции переноса и коммутации;

· оконечные (граничные) узлы, обеспечивающие доступ абонентов к мультисервисной сети;

· контроллеры сигнализации, выполняющие функции обработки информации сигнализации, управления вызовами и соединениями;

· шлюзы, позволяющие осуществить подключение традиционных сетей связи (ТФОП, СПД, СПС).

Контроллеры сигнализации могут быть вынесены в отдельные устройства, предназначенные для обслуживания нескольких узлов коммутации. Использование общих контроллеров позволяет рассматривать их как единую систему коммутации, распределенную по сети. Такое решение не только упрощает алгоритмы установления соединений, но и является наиболее экономичным для операторов и поставщиков услуг, так как позволяет заменить дорогостоящие системы коммутации большой емкости небольшими, гибкими и доступными по стоимости даже мелким поставщикам услуг. Назначением транспортной сети является предоставление услуг переноса. Реализация инфокоммуникационных услуг осуществляется на базе узлов служб (SN) и/или узлов управления услугами (SCP).

SN является оборудованием поставщиков услуг и может рассматриваться в качестве сервера приложений для инфокоммуникационных услуг, клиентская часть которых реализуется оконечным оборудованием пользователя. SCP является элементом распределённой платформы ИСС и выполняет функции управления логикой и атрибутами услуг. Совокупность нескольких узлов служб или узлов управления услугами, задействованных для предоставления одной и той же услуги, образуют платформу управления услугами. В состав платформы также могут входить узлы административного управления услугами и серверы различных приложений. Оконечные/оконечно-транзитные узлы транспортной сети могут выполнять функции узлов служб, т.е. состав функций граничных узлов может быть расширен за счет добавления функций предоставления услуг. Для построения таких узлов может использоваться технология гибкой коммутации (Softswitch).

Концепция NGN во многом опирается на технические решения, уже разработанные международными организациями стандартизации. Так, взаимодействие серверов в процессе предоставления услуг предполагается осуществлять на базе протоколов, специфицированных IETF (MEGACO), ETSI, Форумом 3GPP и т.д. Для управления услугами будут использованы протоколы H.323, SIP и подходы, применяемые в интеллектуальных сетях связи [3].

3. Модели NGN

3.1 Основная эталонная модель NGN

Сеть следующего поколения (NGN) - это концепция построения сетей связи, обеспечивающих предоставление неограниченного набора услуг с гибкими возможностями по их управлению, персонализации и созданию новых услуг за счет унификации сетевых решений. В состав NGN входит универсальная транспортная платформа с распределенной коммутацией.

Взаимодействие сетей друг с другом обеспечивается с помощью шлюзов (Gateway) - аппаратно-программных средств сопряжения сетей разнородной архитектуры с разными протоколами и форматами данных. Шлюзы выполняют основную роль при взаимодействии пакетной и телефонной сетей. Технологические решения, способные стать основой NGN, существуют уже сейчас.

Перечислим требования, которым должен удовлетворять мультисервисная сеть:

· гарантированное качество обслуживания (QoS) пользователей;

· доставка информации, чувствительной к задержке, в реальном масштабе времени;

· обеспечение передачи данных с требуемой скоростью;

· централизованное управление сетью.

Основная задача сетей нового поколения заключается в обеспечении взаимодействия существующих и новых телекоммуникационных сетей, поддерживаемых единой инфраструктурой для передачи любых видов информации (голоса, данных, видео).

Для транспортной сети следует подобрать такую технологию, которая удовлетворяла бы первым трем требованиям. Но при этом нельзя упускать из виду, что NGN должна взаимодействовать с существующими в наше время телекоммуникационными сетями и быть приспособленной к совершенствованию.

Логично отталкиваться от наиболее развитой сегодня технологии доставки TCP/IP и взять за основу протокол IP. Он удовлетворяет третьему требованию и, благодаря технологии VoIP (передачи речи по IP-сетям), отвечает второму.

Одной из основных характеристик NGN служит развязка между услугами и транспортировкой, что позволяет предлагать их отдельно и развивать независимо. Поэтому в архитектуре NGN должно быть четкое разделение между функциями обслуживания и функциями транспортировки. NGN позволяет предоставлять как существующие, так и новые услуги вне зависимости от используемой сети и типа доступа.

Таким образом, в базовой функциональной модели NGN выделяют два слоя: транспортный и сервисный.

Транспортный слой обеспечивает перенос информации между двумя географически разделёнными точками. В частности, транспортный слой обеспечивает обмен информацией между следующими объектами:

· пользователь - пользователь;

· пользователь - сервисная платформа;

· сервисная платформа - сервисная платформа.

Вообще говоря, в транспортном слое могут применяться все типы сетевых технологий, а именно: ориентированная на соединение коммутация каналов (connection-oriented circuit-switched - CO-CS), ориентированная на соединение коммутация пакетов connection-oriented packet-switched - CO-PS), неориентированная на соединение коммутация пакетов (connectionless packet-switched - CLPS). Однако для построения NGN предпочтение отдаётся технологии IP с поддержкой качества обслуживания.

Сервисный слой может включать в себя сложный набор географически распределённых сервисных платформ или в простейшем случае набор функций, реализованный двумя конечными пользователями. Для предоставления полного набора услуг в сервисный слой включаются прикладные функции. Примерами служб, реализуемых на данном уровне, могут быть передача речи, данных, видео или любая их комбинация.

На этом уровне осуществляется подключение терминалов пользователей к сети на основе применения разнообразных средств и преобразование исходного формата данных в соответствующий формат, используемый для передачи в данной сети. На уровне доступа используются следующие устройства:

· медиашлюзы доступа (AGW);

· медиашлюзы сигнализации (SGW);

· устройства интегрированного доступа (IAD);

· медиашлюзы соединительных линий (TGW).

Медиашлюз (MGW) терминирует (доставляет) вызовы из телефонной сети, компрессирует и пакетирует голос, передает пакеты c компрессированной голосовой информацией в сеть IP, а также проводит обратную операцию для вызовов пользователей телефонной сети из сети IP. В случае вызовов, поступающих от ISDN/PSTN, медиашлюз передает сигнальные сообщения контроллеру медиашлюза. Возможны преобразования протокола сигнализации ISDN/PSTN в сообщения Н.323 средствами самого медиа шлюза. Медиашлюз может также поддерживать удаленный доступ, виртуальные частные сети, фильтрование трафика TCP/IP и т.п.

Медиашлюз сигнализации (SGW) находится на границе между PSTN и IP-сетью и служит для преобразования сигнальных протоколов и прозрачную доставку сигнальных сообщений из коммутируемой ISDN/PSTN в пакетную сеть. Шлюз сигнализации транслирует сигнальную информацию через сеть IP контроллеру медиашлюза или другим шлюзам сигнализации и обеспечивает взаимодействие с базами данных ID. В интеллектуальных сетях это взаимодействие происходит по протоколу INAP [4].

На уровне коммутации и транспорта осуществляется коммутация пакетов с помощью маршрутизаторов и IP-коммутаторов уровня 3, в которых обработка пакетов выполняется аппаратно. Эти устройства распределены в транспортной сети (WAN). На этом уровне осуществляется предоставление абонентам единообразной и интегральной платформы доставки информации с высоким качеством и большой пропускной способностью.

На уровне управления ресурсами транспортной сети осуществляется управление вызовами с использованием требуемого набора протоколов сигнализации. На этом уровне используется многофункциональный объект Softswitch (контроллер медиашлюза) - апофеоз совершенствования телекоммуникационных средств.

Softswitch осуществляет управление:

· вызовами;

· медиашлюзами (Media Gateway, MG);

· распределением ресурсов магистральной сети;

· обработкой сигнальных сообщений;

· аутентификацией;

· учетом стоимости услуг;

· предоставлением абонентам основных речевых услуг связи, мобильной связи, мультимедиа связи, а также интерфейсов программирования приложений (API).

Контроллер медиашлюза (Media Gateway Controller, MGC) выполняет регистрацию и управляет пропускной способностью медиашлюза, обменивается сообщениями с узлами ISDN/PSTN. Взаимодействие между MGC и GW (по протоколу MGC/GW) происходит в IP-сети.

На уровне услуг и приложений осуществляется предоставление большого разнообразия услуг, а также поддержка целостности установленных соединений. На этом уровне применяются следующие системы:

· OSS (Operation Support System) - система поддержки эксплуатации, состоящая из двух подсистем: системы управления сетью (NMS) и интегрированной системы тарификации услуг;

· AS (Application Server) - сервер приложений, используемый для создания и управления логикой различных услуг с добавленной стоимостью и услуг интеллектуальной сети, а также для предоставления инновационной платформы по разработке услуг и предоставления услуг сторонних провайдеров с помощью открытых интерфейсов (API) для программирования приложений;

· LS (Location Server) сервер местоположения, используется для динамического распределения маршрутов между Softswitch в NGN, определяет возможность установления соединений с пунктом назначения;

· Сервер RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service) сервер службы аутентификации удаленных вызывающих пользователей (используется для централизованной аутентификации пользователей, шифрования пароля, выбора услуг и фильтрации, а также централизованной тарификации услуг);

· MRS (Media Resource Server) сервер медиаресурсов, используется для реализации функций выбора среды передачи при организации основных и услуг с добавленной стоимостью (обеспечение тональных сигналов в процессе предоставления услуг, конференцсвязи, интерактивного голосового ответа (Interactive Voice Response, IVR), услуг записанных сообщений и речевого меню);

· SCP (Service Control Point) узел управления услугами, является основным узлом интеллектуальной сети (IN) и используется для хранения абонентских данных и управления логикой услуг.

Протоколы управления шлюзами

В предыдущие годы были разработаны протоколы управления шлюзами:

· Simple Gateway Control Protocol (SGCP);

· Internet Protocol Device Control (IPDC);

· Media Gateway Control Protocol (MGCP), на основе которого был разработан протокол MEGACO.

В настоящее время применяется протокол MEGACO (H.248), разработанный ITU-T совместно с IETF на основе уже существовавшего к тому времени протокола управления медиашлюзом MGCP.

Протоколы взаимодействия уровня услуг и приложений с уровнем управления ресурсами

Основополагающим принципом привлечения новых клиентов является быстрое создание и внедрение требуемых им услуг и приложений. Эта задача может быть решена с помощью открытых интерфейсов прикладного программирования (Application Programming Interfaces, API's), представляющих собой набор типовых программных функций и команд, предназначенных для создания и поддержки различных служб операционной среды. Между уровнем услуг и приложений и уровнем управления ресурсами могут использоваться следующие API:

· OSA (Open Service Access, OSA) концепция открытого доступа к услугам;

· Parlay API, JAIN, WinAPI - открытые интерфейсы прикладного программирования;

· SIP (Session Initiation Protocol) - протокол инициализации сеанса;

· XML (Extensible Markup Language) - расширяемый язык разметки, проблемно ориентированный язык для создания Web-страниц (язык одобрен консорциумом W3C (World Wide Web Consortium), который координирует с 1994 г. разработку новых сетевых технологий Internet).

Открытые интерфейсы дают операторам возможность предоставлять абонентам доступ к услугам и приложениям, расположенным как на серверах, принадлежащих этому оператору, так и серверах третьей стороны, вне зависимости от используемого оборудования и операционной системы.

Система прикладного программирования Parlay API, как и подобные ей системы, обеспечивает конфигурирование, размещение ресурсов, сертификацию и проверку полномочий на право доступа к информации для внешних приложений Parlay, основанных на IP. С помощью Parlay API могут быть реализованы: разработка, управление и использование интеллектуальных услуг без модификации оборудования Softswitch .

Существующие сети должны иметь доступ к NGN с помощью оборудования конечного пользователя (Residential Gateway, RGW) и шлюзов для подключения различных сетей доступа (Access Gateway, AGW):

· UTRAN-UMTS (универсальная мобильная телекоммуникационная система);

· сеть радио доступа GSM (Radio Access Net GSM, RAN-GSM);

· беспроводная абонентская линия (Wireless Local Loop, WLL);

· локальная сеть (Local Area Net, LAN);

· тракты с временным разделением каналов (Time Division Multiplexing, TDM).

На рисунке 2 приведена структурная схема сети нового поколения.

Транспортной основой NGN является высокоскоростная опорная сеть с коммутацией пакетов (IP/MPLS, IP/ATM). Опорная сеть с коммутацией пакетов позволяет ускорить интеграцию телефонных сетей, сетей передачи данных и сетей кабельного телевидения (КТВ).

Шлюз соединительных линий (TGW) обеспечивает преобразование цифрового сигнала, созданного кодером G.711 (PCM) и принимаемого со скоростью 64 Кбит/с из телефонной сети или ISDN, в цифровой компрессированный сигнал, созданный кодером G.729 и передаваемый со скоростью 8 Кбит/с маршрутизаторами IP-сети с помощью протокола RTP. Шлюз соединительных линий выполняет также обратное преобразование.

Контроллер управления шлюзами (MGC) использует протоколы: H.248/MEGACO, UDP, IP, GE. Пограничный маршрутизатор (LER), коммутирующий IP-пакеты с помощью меток, обеспечивает согласование Internet (Intranet) с сетью, использующей технологию многопротокольной коммутации с помощью меток (MPLS).

Рисунок 2 - Структурная схема сети нового поколения

На рисунке 3 приведён пример услуг (сервисов), обеспечиваемый сетью NGN.

Рисунок 3 - Разделение услуг и транспорта в NGN

Каждый слой содержит один или несколько уровней. Уровень состоит из трёх плоскостей:

· плоскость пользователя;

· плоскость контроля;

· плоскость менеджмента.

Рисунок 4 - Основная эталонная модель NGN

3.2 Обобщённая функциональная модель NGN

Для построения сети, удовлетворяющей концепции GII, в функциональной модели NGN ITU выделяет три категории объектов: функции, сервисы, ресурсы. Сервисы реализуются различными функциями с помощью доступных ресурсов. Один и тот же сервис может реализовываться разным набором функций и наоборот, одна функция может использоваться для реализации различных сервисов. Их взаимосвязь показана на рисунке 5. Функции NGN показаны на рисунке 6 [5].

Рисунок 5 - Обобщённая функциональная модель NGN

Рисунок 6 - Функции NGN

4. Преимущества и недостатки NGN

4.1 Преимущества NGN

4.1.1 Построение единой конвергентной сети

Это является основным преимуществом концепции NGN. Создание единой конвергентной сети, как было отмечено выше, стало возможно при развитии инфокоммуникаций и проникновении электронно-вычислительной техники в классическую телефонную среду.

4.1.2 Снижение эксплуатационных расходов

При использовании одной конвергентной сети вместо нескольких специализированных уменьшается число необходимого обслуживающего персонала. Уменьшается число разнородного оборудования. Мониторинг сети осуществляется эффективнее за счёт применения одного центра эксплуатации.

4.1.3 Эффективное управление сетью

При внедрении сети NGN упрощается управление сетью. Это обусловлено двумя причинами: во-первых, объединением специализированных сетей в одну, и, во-вторых, применением технологий пакетной коммутации на базе протокола IP. В традиционных сетях с коммутацией каналов не предусматривается ремаршрутизация в случае перегрузки конкретного направления (если не осуществлено полноценное внедрение TMN). Основным же свойством пакетных сетей является динамическая маршрутизация. При правильной настройке данное свойство может существенно повысить суммарную производительность сети. Применение пакетной коммутации позволяет организовывать обходные пути и при отказе некоторых элементов транспортной сети.

4.1.4 Простота создания корпоративных сетей

Применение NGN упрощает создание корпоративных сетей. При классическом подходе к построению сетей предприятию необходимо отдельно арендовать канал доступа в интернет и определённое количество телефонных линий, причём зачастую у разных операторов. Применение единого транспорта даёт возможность обойтись всего одним подключением. Кроме того, создание корпоративной сети на базе IP-телефонии (VPN) позволяет использовать на предприятии единый пул сокращённых телефонных номеров. Стоит отметить, что интеллектуальная сеть на базе коммутации каналов также позволяет организовать подобную услугу, однако она не нашла широкого применения из-за высокой стоимости и ограниченных функциональных возможностей.

4.1.5 Возможность организации распределённых контакт-центров

Внедрение NGN позволяет организовывать распределённые контакт-центры. Сотрудники предприятия, использующего данную функциональность, могут в определённых случаях вообще не выходить из дома. Традиционные контакт-центры также могут предоставлять такую возможность, однако применение IP позволяет не покупать отдельный телефонный номер, а использовать динамически назначаемый IP-адрес.

Создание распределённого контакт-центра особенно важно для транснациональных компаний. Использование архитектуры 'follow the sun' позволяет организовать круглосуточную техподдержку с использованием сотрудников различных стран.

4.1.6 Поддержка разнородных услуг

Сеть NGN позволяет организовать поддержку услуг совершенно противоположными свойствами - от телеметрии до широкополосного видео. Пользователю может быть предоставлена такие полоса пропускания и качество обслуживания, какие он закажет.

4.1.7 Поддержка информационной экономики

Данный пункт особенно актуален для РФ. Создание NGN потребует развития высокотехнологичного производства. Информационные технологии являются возобновляемым ресурсом, который в будущем может и должен стать основой развитой экономики [6].

4.2 Недостатки NGN

Наряду с явными достоинствами, сети NGN, на сегодняшний день, имеют ряд недостатков, которые необходимо отметить для полного формирования представления о сетях связи следующего поколения.

4.2.1 Отсутствие чёткой нормативной базы

Одним из важнейших факторов, тормозящих развитие NGN, является отсутствие чёткой нормативной базы, определяющей архитектуру NGN. Фактически, единственным официальным документом министерства связи РФ, являются 'концептуальные положения', определяющие принципы построения сети на самом общем уровне. Для выбора конкретной технологии оператору необходимо обладать решительностью и богатым собственным опытом, который не всегда подсказывает оптимальные решения. Зачастую операторам и производителям самим приходится составлять требуемые документы.

4.2.2 Взаимодействие оборудования разных поставщиков

При отсутствии чёткой нормативной базы часто возникает проблема взаимодействия оборудования разных поставщиков. В мае прошлого года завершена первая фаза испытаний, в ходе которой изучалась функциональность оборудования и определялась возможность его использования при модернизации телефонной сети. Практически ни один из производителей не прошел все тесты без ошибок. В процессе доработки оборудования и повторных испытаний была снята примерно треть замечаний. Оставшиеся можно разделить на следующие основные группы:

· расхождение в реализации протоколов, вызванные неоднозначностью спецификаций;

· трансляция ошибок, генерируемых Softswitch-оборудованием, в сеть ОКС-7 через протоколы SIGTRAN;

· использование фирменных (нестандартизованных) протоколов;

· ограничения при передаче сигналов аналоговых модемов и факсов;

· ограниченная поддержка функций v5.2.

Несомненно, данные недоработки в дальнейшем будут устранены, но они снижают доверие потенциальных покупателей оборудования, тем самым отодвигая сроки окончательной доработки функциональности.

4.2.3 Недостаточные надёжность и живучесть

Надежность ТфОП в последние 10-15 лет оценивается коэффициентом готовности, который выражается в числе 'девяток' и равен '5 девяткам', т.е. 99.999%. Это очень высокий показатель. Для сравнения:

99% - простой 3,7 дней в год;

99.9% - простой 9 часов в год;

99.99% - простой 53 мин. в год;

99.999% - простой 5,5 мин. в год.

Архитектура NGN предполагает применение на транспортном уровне пакетной коммутации, а традиционное оборудование данных для IP не обеспечивает готовности '5 девяток'. Надежность компьютерных систем сегодня оценивается величиной Кг = 98, 5. Эта величина определяется не только сетью ПД, но и реализацией приложений с использованием серверов и хост-машин.

Рисунок 7 - Причины системной ненадёжности

В сети NGN надёжность также определяется на двух уровнях - транспортном и уровне приложений, соответственно, коэффициент готовности системы определяется как произведение коэффициентов готовности её составляющих.

Надёжность транспортной системы целиком и полностью определяется оператором. А вот надёжность уровня приложений может зависеть как от оператора (в случае предоставления всего спектра услуг оператором), так и от сторонних провайдеров (например, при применении аутсорсинга).

Надёжность серверов приложений может находиться в зависимости не только от оператора, предоставляющего транспортную сеть, но и от поставщика контента. Кроме того, необходимо учитывать специфику предоставляемых услуг. Например, простой сервера электронной почты в течение получаса не сопоставим по экономическим и 'имиджевым' потерям с получасовым отсутствием телефонной связи.

Следует особо отметить проблему живучести NGN. Живучесть - способность системы противостоять воздействию извне. Цифровую телефонную станцию практически невозможно 'положить' злонамеренно. Сеть ОКС - выделенная и получить несанкционированный доступ к ней практически нереально. В сетях NGN сигнализация и пользовательские данные передаются по одной среде, что, в принципе, не исключает возможность атак на устройства управления сетью NGN.

4.2.4 Проблема качества обслуживания

На сегодняшний день нет чёткого ответа на вопрос обеспечения качества обслуживания. Очевидно, что при переходе от традиционных сетей к сетям следующего поколения качество обслуживания, по меньшей мере, не должно ухудшиться. Сегодня многие маршрутизаторы, используемые на магистральных участках интернет, не поддерживают приоритезацию трафика, следовательно, в инфраструктуре NGN использовать их будет нельзя. Потребуется замена очень больших объёмов оборудования.

Не до конца определена и технология обеспечения качества обслуживания. На ранних этапах развития мультисервисной сети предлагалось использовать АТМ, которая блестяще справлялась с поставленной задачей. К сожалению, решения с применением АТМ оказались слишком дорогими. Несколько лет назад основным механизмом обеспечения QoS в NGN считали MPLS. Однако сегодня это утверждение не может быть воспринято безусловно. Появляются предложения использования Ethernet в качестве транспортной технологии.

Таким образом, вопрос обеспечения качества обслуживания в NGN остаётся открытым.

4.2.5 Недостаточная квалификация персонала

Одной из проблем NGN является недостаточная квалификация персонала основных операторов. Опыта и знаний в данной области не хватает всем, однако в нашей стране эта особенность выражена наиболее явно. В реальном понимании как технических, так и коммерческих законов NGN специалисты не обладают достаточной квалификацией.

4.2.6 Проблема контента

Одной из главных проблем является недостаточная зрелость услуг нового поколения в новой бизнес-модели. Многие интернет-провайдеры жаждут интересного контента, однако никто не хочет платить за его разработку. Для нормального развития сетей NGN необходим мощный и качественный контент.

Представляется два сценария его формирования: оптимистический и пессимистический. При первом сценарии каждый человек становится генератором контента, при втором этого не происходит. На сегодняшний день в пользу первого варианта развития событий говорит существование пиринговых сетей обмена информацией. Однако в таких сетях, сплошь и рядом, происходит нарушение авторских прав. Пользователь, фактически, платит не за информацию, а лишь за переданный трафик. Будущее данного вида обмена информацией весьма неопределённое.

Источником локального контента могут стать домашние сети, где зарождаются и идеи локального контента, и мысли о каскадировании доступа к контенту, и проекты минимизации расходов по его созданию. Конечно, есть идеи и интерактивных игр между домовыми сетями.

Услуга - это товар, который нужно не только 'предоставить', но и продать, чтобы получить доход. Поэтому при переходе к NGN во главу угла должен ставиться не только (и не столько) технологический аспект, сколько экономический и маркетинговый

4.2.7 Риски инвестиций

Сеть NGN для чистой голосовой телефонии неэффективна. В настоящее время многие ошибочно считают, что недорогой маршрутизатор, пригодный для десяти компьютеров, будет с легкостью обслуживать десять телефонов. Но этого не произойдет, поскольку в телефонии другие требования к производительности и качеству, ведь это услуга действует в реальном времени. По оценкам некоторых специалистов, создание качественной мощной инфраструктуры для NGN-сети потребует в 1,3 раза больше средств, чем покупка самой телефонной станции.

Одним из основных препятствий развития NGN является инертность человеческого мышления, так называемый 'фактор бабушки'. России, в отличие, например, от Бельгии, не арендуют телефонный аппарат у компании, а покупают. И поскольку абонентское оборудование становится собственностью, то заставить абонента купить новое устройство очень тяжело. Кроме того, необходимо учитывать финансовую инерцию - телефонные станции стоят довольно дорого, и менять их с той же частотой, с какой мы обновляем компьютерный парк, уже не получится [7].

5. Технология Softswitch

С учетом того, что в мультисервисных сетях нового поколения будет передаваться и обрабатываться трафик разных видов (речевой трафик реального времени, трафик данных, видеоинформация), можно выделить три направления работ:

1. Новые телекоммуникационные услуги с универсальным доступом из ТфОП/ISDN и IP-сетей, о чем сейчас много пишут (да и делают не меньше, чем пишут) в контексте эволюции концепции Интеллектуальной сети и конвергенции услуг связи, и примером чему может служить универсальная интеллектуальная платформа ПРОТЕЙ;

2. Новые подходы к проблеме качества обслуживания, о чем пишут еще больше, но, все равно, недостаточно; предложено их немало (технологии MPLS, резервирование ресурсов RSVP и т.д.), однако работы в этом направлении затрудняет отсутствие согласованной структуры мультисервисной сети следующего поколения;

3. Проблема сигнализации и управления в мультисервисной сети.

В принципе, процесс конвергенции сетей уже идет полным ходом, и главная проблема на данный момент заключается, пожалуй, в отсутствии единой системы сигнализации, так что направление (3) можно назвать доминирующим. Единой системы сигнализации пока не создано, а вот устройство, позволяющее обрабатывать и преобразовывать различные протоколы сигнализации, уже есть. Это Softswitch, область применения которого демонстрирует рисунок 8.

Softswitch - это устройство управления сетью NGN, призванное отделить функции управления соединениями от функций коммутации, способное обслуживать большое число абонентов и взаимодействовать с серверами приложений, поддерживая открытые стандарты.

Рисунок 8 - Сфера действия Softswitch

SoftSwitch является носителем интеллектуальных возможностей IP-сети, он координирует управление обслуживанием вызовов, сигнализацию и функции, обеспечивающие установление соединения через одну или несколько сетей.

5.1 Архитектура Softswitch

Согласно разработанной в рамках Консорциума IPCC модели архитектуры Softswitch предусматриваются четыре функциональные плоскости:

· транспортная плоскость - отвечает за транспортировку сообщений по сети связи. Включает в себя Домен IP-транспортировки, Домен взаимодействия и Домен доступа, отличного от IP.

· плоскость управления обслуживанием вызова и сигнализации - управляет основными элементами сети IP-телефонии. Включает в себя контроллер медиашлюзов, Call Agent, Gatekeeper.

· плоскость услуг и приложений - реализует управление услугами в сети. Содержит серверы приложений и серверы ДВО.

· плоскость эксплуатационного управления - поддерживает функции активизации абонентов и услуг, техобслуживания, биллинга и другие эксплуатационные задачи.

В рамках рассмотренных плоскостей, Консорциумом выделяется 12 основных функциональных объектов (ФО):

Таблица 1 - Основные функциональные объекты Softswitch

Функциональная плоскость		ФО	Функциональный Объект	Протоколы сигнализации
плоскость услуг и приложений	1.1	AS-F	ФО сервера приложений (Application Server Function)	SIP, MGCP, H.248, LDAP, HTTP, CPL, XML, Open APIs
	1.2	SC-F	ФО управления услугами (Service Control Function)	INAP, CAP, MAP, Open APIs
плоскость управления вызовами и сигнализации	2.1	SPS-F	ФО прокси-сервера SIP (SIP Proxy Server Function)	SIP
	2.2	R-F	ФО маршрутизации вызова (Routing Functions)	ENUM, TRIP
	2.3	A-F	ФО учета, авторизации, аутентификации (Accounting Functions)	RADIUS
	2.4	CA-F	ФО устройства управления шлюзом (Call Agent Function)	SIP, SIP-T, BICC, H.323, Q.931, Q.SIG, INAP, ISUP,TCAP
	2.5	MGC-F	ФО контроллера медиашлюзов (Media Gateway Controller Function)	H.248, MGCP
транспортная плоскость	3.1	MS-F	ФО транспортного сервера (Media Server Function)	SIP, H.248, MGCP
	3.2	IW-F	ФО взаимодействия (InterWorking Function)	H.323/SIP, IP/ATM
	3.3	SG-F	ФО шлюза сигнализации (Signaling Gateway Function)	SIGTRAN (M3UA, IUA, V5UA over SCTP)
	3.4	MG-F	ФО медиашлюза (Media Gateway Function)	RTP/RTCP, TDM, H.248, MGCP
	3.5	AGS-F	ФО сигнализации шлюза доступа (Access Gateway Signaling Function)

5.2 Сигнализации Softswitch

Основная задача Softswitch - согласовывать разные протоколы сигнализации как сетей одного типа, например, при сопряжении сетей H.323 и SIP, так и при взаимодействии сетей коммутации каналов с IP-сетями.

Основные типы сигнализации, которые использует SoftSwitch, - это сигнализация для управления соединениями, сигнализация для взаимодействия разных SoftSwitch между собой и сигнализация для управления транспортными шлюзами. Основными протоколами сигнализации управления соединениями сегодня являются SIP-T, ОКС-7 и H.323. В качестве опций используются протокол E-DSS1 первичного доступа ISDN, протокол абонентского доступа через интерфейс V5, а также все еще актуальная сигнализация по выделенным сигнальным каналам CAS.

Основными протоколами сигнализации управления транспортными шлюзами являются MGCP и Megaco/H.248, а основными протоколами сигнализации взаимодействия между коммутаторами SoftSwitch являются SIP-T и BICC.

За счет доступа к различным сетям и приложениям, на базе Softswitch гораздо проще организовывать различные виды услуг и дополнительных видов обслуживания:

· Полный набор современных услуг телефонии, таких как интеллектуальная маршрутизация вызовов, в зависимости от доступности абонента, ожидание вызова, удержание и перевод вызовов, трехсторонние конференции, парковка и перехваты вызовов, многолинейные группы абонентов и т. д.

· Назначение прямых городских номеров на любую из линий, разрешение или запрет определенных видов входящей/исходящей связи на них, получение статистики соединений.

· Широкие возможности активации и деактивации услуг и сервисов на определенной телефонной линии, посредством кодов активации, набираемых с телефона, посредством web-интерфейса, посредством обращения к голосовому порталу IVR, посредством меню телефонного аппарата.

· Голосовые сервисы, такие как голосовая почта, с возможностью отправки полученного сообщения на email и т. П [8].

5.3 Роль Softswitch в ТфОП и IP-сетях

Для телефонной сети общего пользования он будет одновременно и пунктом сигнализации ОКС 7 (SP или STP), и транзитным коммутатором, поддерживающим другие системы сигнализации ТфОП (E-DSS1, 2ВСК, R2), а для сети с коммутацией пакетов - устройством управления транспортными шлюзами (Media Gateway Controller) и/или контроллером сигнализации (Signaling Controller).

Функции преобразования информации целиком отдаются транспортным шлюзам (Media Gateway - MG), а логика обработки вызовов возлагается на контроллеры этих шлюзов (Media Gateway Controller - MGC). Такая структура позволяет использовать единый программный интеллект обработки вызовов для сетей разных типов (традиционных, пакетных, гибридных) с разными форматами речевых пакетов и с разным физическим транспортом, что, в свою очередь, дает возможность применять стандартные компьютерные платформы, операционные системы и среды разработки.

Назначение Softswitch - полный контроль процесса установления любого соединения. Вне зависимости от того, пользователь какой сети является инициатором этого процесса, и от того, кто будет вызываемым пользователем (или пользователями, если речь идет о конференцсвязи). Таким образом, Softswitch должен работать со всеми используемыми системами сигнализации и обеспечивать взаимодействие между устройствами, работающими по разным протоколам, что иллюстрирует рисунок 9.

Рисунок 9 - Сетевое окружение Softswitch.

5.4 Построение сети с устройствами Softswitch

И все же, проблема наличия стандартного и эффективного протокола при создании мультисервисной сети на основе устройств Softswitch остается, но, в первую очередь, - для взаимодействия между собой именно этих устройств. Сегодня, в основном, предлагается использовать для взаимодействия между устройствами Softswitch протоколы SIP/SIP-T, а для взаимодействия Softswitch с подчиненными им коммутационными устройствами - протоколы стандарта MGCP/ MEGACO/H.248. И те, и другие протоколы разрабатывались организацией IETF и поэтому изначально ориентированы на IP-сети. Это говорит о том, что они легко интегрируемы в стек существующих протоколов Интернет.

SIP является протоколом прикладного уровня, позволяющим устанавливать, изменять и завершать мультимедийные сессии. Текстовый формат его сообщений значительно упрощает их кодирование, декодирование и анализ, и это позволяет реализовать протокол на базе любого языка программирования. Число информационных полей в сообщениях SIP составляет всего несколько десятков (при сотнях в протоколе Н.323). Естественно, такой протокол работает быстрее и эффективней, что очень важно при взаимодействии устройств Softswitch между собой.

Кроме того, организация IETF разработала модифицированный протокол SIP-T (SIP for Telephony). В основном, это было сделано с целью интеграции сигнализации ОКС №7 с протоколом SIP. Узел взаимодействия SIP-сети с сетью ОКС 7 инкапсулирует сообщения ISUP в SIP-сообщения и транслирует часть информации из сообщений ISUP в заголовки сообщений SIP, чтобы обеспечить их транспортировку.

Поскольку сегодня вариант MGCP/MEGACO/H.248 широко используется при построении сетей IP-телефонии (SIP пока менее универсален и менее распространен), то на нем я остановлюсь чуть более подробно.

В основе работы протоколов стандарта MGCP/MEGACO/H.248 лежит принцип декомпозиции шлюзов, предусматривающий, что комплекс устройств разбивается на отдельные функциональные блоки, которые можно обобщенно описать следующим образом:

* транспортный шлюз - Media Gateway (MG), - который выполняет преобразование речевой информации, поступающей со стороны ТфОП с постоянной скоростью, в вид, пригодный для передачи по сетям с маршрутизацией пакетов IP: кодирование и упаковку речевой информации в пакеты RTP/UDP/IP, а также обратное преобразование;

* устройство управления - Media Gateway Controller (MGC), - выполняющее функции управления шлюзом и контролирующее процессы установления и разрыва соединения между MG;

В соответствии с этими рекомендациями (H.248, MGCP) весь интеллект обработки вызовов находится в контроллере MGC, а транспортные шлюзы просто исполняют поступающие от него команды. При этом транспортный шлюз выполняет все функции преобразования разнотипных потоков и сигнальных сообщений и передает контроллеру всю сигнальную информацию, обработав которую, тот выдает команду, определяющую дальнейшие действия транспортного шлюза.

Чтобы управлять работой транспортных шлюзов, контроллеры MGC должны получать и обрабатывать сигнальную информацию как от пакетных сетей, так и от телефонных сетей, основанных на коммутации каналов. В пакетных сетях сигнальная информация в большинстве случаев переносится по протоколу SIP или на основе рекомендации Н.323. Эти протоколы работают поверх IP-транспорта, а поскольку контроллер MGC тоже имеет выход в пакетную сеть (IP-сеть) для взаимодействия с транспортными шлюзами, то достаточно иметь в MGC соответствующие интерфейсы для получения сигнальной информации разных стандартов (например, SIP и Н.323). В то же время, сигнализация телефонной сети - общеканальная (ОКС 7, PRI ISDN) или по выделенным сигнальным каналам (ВСК) упереносится, как правило, в среде с коммутацией каналов, а большинство контроллеров MGC не имеют прямого выхода в эту среду, поэтому для доставки классической телефонной сигнализации ее необходимо упаковывать (инкапсулировать) в пакетный (IP) транспорт.

Помимо вышеупомянутых протоколов, в системах Softswitch реализуются протокол BICC передачи по IP-сети сигналов ОКС 7 и протокол IPDC передачи по IP-сети сигналов DSS1 ISDN.

Bearer Independent Call Control (BICC) разрабатывается Сектором стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи (МСЭ) с 1999 года и ориентирован на использование для соединения двух сетей ОКС 7 через сеть пакетной коммутации.

Этот протокол можно рассматривать как еще одну подсистему-пользователя существующего набора протоколов сигнализации ОКС 7. В самом деле, сообщения управления соединениями протокола BICC могут транспортироваться подсистемой переноса сообщений (MTP). Но его же можно рассматривать и как полностью новый протокол. Сообщения BICC могут также транспортироваться через другие пакетные сети. Смысл здесь такой: зачем сохранять и обслуживать выделенную пакетную сеть сигнализации, если вы создаете другую пакетную сеть для транспортировки потоков пользовательской информации? Эта мультитранспортная способность протокола BICC достигается путем удаления из него тех относящихся к транспортировке процедур, которые существовали в ISUP, и размещения их в так называемом конвертере транспортировки сигнализации (signaling transport converter). При этом протокол BICC становится не зависящим от способа передачи сигнальной информации.

Протокол IPDC используется разными производителями оборудования IP-телефонии для управления шлюзами и для организации транспортных потоков внутри пакетных сетей при передаче речи. Кроме того, протокол IPDC служит для переноса по IP-сетям сигнальной информации ТфОП/ISDN (например, в одной из реализаций Softswitch сообщения DSS1 преобразуются в сообщения IPDC) (рис.10). Архитектура сети, построенной с использованием протокола IPDC, так же, как и сети на основерекомендации Н.248, базируется на идее декомпозиции шлюзов.

Рисунок 10 - Протокол IPDC

Из сказанного выше ясно, что Softswitch должен уметь работать с протоколами сигнализации, имеющими совершенно разную архитектуру, и взаимодействовать с транспортными шлюзами, основанными на разных технологиях. Решение связанных с этим задач в Softswitch может базироваться, например, на отделении функций взаимодействия со специализированными протоколами, от функций обработки и маршрутизации вызовов между аппаратной частью и программным ядром устройства. Все сообщения протоколов сигнализации и управления устройствами приводятся к единому виду, удобному для представления в единой программной модели обработки вызовов.

5.5 Построение сети IP-телефонии с устройствами Softswitch

Разобрав принцип работы устройства Softswitch, можно рассмотреть процесс установления соединения в сети IP-телефонии, построенной на базе Softswitch. Существует три основных сценария соединений в сети IP-телефонии:

1. Телефон - телефон;

2. Телефон - компьютер;

3. Компьютер - компьютер.

Первый сценарий чаще всего встречается при транзите через IP-сеть телефонного междугороднего/международного трафика. Предположим, что используется система сигнализации ОКС 7 (рис.11). Тогда Softswitch взаимодействует с телефонными коммутаторами, работающими в сети ОКС 7, и выполняет функции пункта сигнализации SIP этой сети.

При запросе одной из телефонных станций соединения этот запрос в виде сообщения IAM, передаваемого по выделенной сети ОКС 7, попадает на Softswitch, который производит разборку полученной сигнальной единицы, выделяет из неесигнальную информацию и на основе обработки этой информации принимает решение о маршрутизации вызова и о начале обмена сигнальной информацией с АТС.

После этого формируется сигнальное сообщение IAM в сторону вызываемой станции, которая может находиться в зоне действия другого Softswitch, и тогда сначала сообщениями будут обмениваться сами устройства Softswitch, а уже от них сообщения будут транслироваться к обеим АТС. Итак, происходит обмен стандартными сообщениями ОКС 7 с вызывающей и вызываемой станциями через IP-сеть. Получив от вызываемой станции сообщение ANM об ответе вызываемого абонента, Softswitch транслирует это сообщение в сторону вызывающей станции. Затем соответствующим транспортным шлюзам дается команда установить соединение, для чего может быть использован, например, интерфейс Н.248 или IPDC (в случае H.248 команда предписывает переместить определенные виртуальные и физические порты шлюза из нулевого во вновь созданный контент). После этого происходит формирование речевого соединения по сети IP (RTP/RTCP). Таким образом, устанавливается соединение двух пользователей ТфОП (или сети подвижной свзи) через IP-сеть.

Рисунок 11 - Установление соединения телефон-телефон с сигнализацией ОКС 7

Во втором сценарии начало установления соединения остается прежним, но дальше Softswitch не взаимодействует с вызываемой АТС (её просто нет), а устанавливает прямое соединение входного транспортного шлюза (к которому поступает поток от вызывающей станции) с терминалом вызываемого абонента через сеть IP-телефонии.

Рисунок 12 - Установление соединения телефон-компьютер

Softswitch может также выступать как устройство, обеспечивающее взаимодействие между сетями IP-телефонии, которые построены с использованием различных протоколов SIP, Н.323. В третьем сценарии абоненты могут находиться как в одной и той же сети, построенной на одном стандарте, так и в разных сетях IP-телефонии. Тогда Softswitch будет с одной стороны взаимодействовать, например, с клиентом SIP, а с другой - с терминалом Н.323. В этом случае работа Softswitch будет больше похожа на работу конвертера сигнализации, но, тем не менее, все функции управления будет выполнять именно он [9].

5.6 Роль и структура Softswitch-консорциума

Дальнейшие исследования в этом и во всех других названных выше направлениях осуществляются в рамках международного Softswitch-консорциума, который был создан с целью обеспечить совместимость и взаимодействие систем Softswitch. Консорциум ISC (The International Softswitch Consortium) был создан в мае 1999 года и на данный момент включает в себя примерно 150 членов. Ведущие компании телекоммуникациионного рынка объединили усилия для продвижения во всем мире технологий мультисервисных сетей следующего поколения и организовали представительный форум разработчиков, менеджеров и специалистов в различных областях телекоммуникаций для обсуждения и формирования общей структуры систем Softswitch, их компонентов и функций.

В консорциум входят Alcatel, Cisco, Clarent, Ericsson, Level 3, Lucent Technologies, Marconi, Motorola, Nokia, Radcom, Samsung, Siemens, VocalTec и др.

В настоящее время создано шесть рабочих групп: группа приложений (Applications WG), группа управления устройствами (Device Control WG), группа маркетинга (Marketing WG), группа SIP (SIP WG), административная группа (Session Management WG) и юридическая группа (Legal Intercept WG).

Под эгидой консорциума организован учебный центр, проводятся семинары и конференции по тематике современных технологий. Кроме того, работает Интернет-форум, где проходит обсуждение многих аспектов технологий и самого консорциума?. Работа такого консорциума представляется особенно важной в свете создания (конечно, в будущем, может быть - далеком, а может быть - и не очень) единой мультисервисной сети, охватывающей всю планету.

5.7 Варианты применения Softswitch в составе ЕСЭ РФ

Регулирующие отечественный телекоммуникационный рынок документы предусматривают различные варианты Softswitch в зависимости от применения, места, занимаемого им в сети, а также от выполняемых функций. В этой дипломной работе рассматриваются наиболее распространенные варианты использования технологии Softswitch. Существуют следующие варианты применения Softswitch в составе ЕСЭ РФ:

· Softswitch в качестве транзитного узла;

· Softswitch в качестве распределенной оконечной станции коммутации;

· Оборудование Softswitch в качестве распределенного SSP;

· Оборудование Softswitch в качестве распределенного узла телематических служб.

Более подробно эти варианты применения представлены и описаны в Приложении 2.

6. Концепция IMS

В 2002 г. партнерство 3GPP, разрабатывающее стандарты для мобильных сетей 3G, предложило концепцию IMS для сетей мобильной связи, заключающуюся в создании домена IP Multimedia Domain в дополнение к уже имеющимся доменам пакетной передачи данных и коммутации каналов. Несколько позже появился проект TISPAN (Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking), распространяющий архитектуру IMS на фиксированные сети и стимулирующий конвергенцию фиксированных и мобильных сетей FMC (Fixed-Mobile Convergence).

6.1 Общие сведения о IMS

Унифицированная сервисная архитектура IMS поддерживает широкий спектр сервисов, основанных на гибкости протокола SIP (Session Initiation Protocol). Как показано на рис.13, IMS поддерживает множество серверов приложений, предоставляющих как обычные телефонные услуги, так и новые сервисы (обмен мгновенными сообщениями, мгновенная многоточечная связь, передача видеопотоков, обмен мультимедийными сообщениями и т.д.).

Сервисная архитектура представляет собой набор логических функций, которые можно разделить на три уровня: уровень абонентских устройств и шлюзов, уровень управления сеансами и уровень приложений.

6.1.1 Уровень абонентских устройств и транспорта

На этом уровне инициируется и терминируется сигнализация SIP, необходимая для установления сеансов и предоставления базовых услуг, таких как преобразование речи из аналоговой или цифровой формы в IP-пакеты с использованием протокола RTP (Realtime Transport Protocol). На этом уровне функционируют медиашлюзы, преобразующие базовые потоки VoIP в телефонный формат TDM. Медиасервер предоставляет различные медиасервисы, в том числе конференц-связь, воспроизведение оповещений, сбор тоновых сигналов, распознавание речи, синтез речи и т.п. Ресурсы медиасервера доступны всем приложениям, т.е. любое приложение (голосовая почта, бесплатный номер 800, интерактивные VXML-сервисы и т.д.), которому необходимо воспроизвести оповещение или получить цифры набранного номера, может использовать общий сервер. Медиасерверы также поддерживают и нетелефонные функции, например, тиражирование голосовых потоков для оказания сервиса мгновенной многоточечной связи (PTT). При использовании для различных сервисов общего пула медиасерверов отпадает необходимость в планировании и инжиниринге медиаресурсов для каждого отдельного приложения.

6.1.2 Уровень управления вызовами и сеансами

На этом уровне располагается функция управления вызовами и сеансами CSCF (Call Session Control Function), которая регистрирует абонентские устройства и направляет сигнальные сообщения протокола SIP к соответствующим серверам приложений. Функция CSCF взаимодействует с уровнем транспорта и доступа для обеспечения качества обслуживания по всем сервисам. Уровень управления вызовами и сеансами включает сервер абонентских данных HSS (Home Subscriber Server), где централизованно хранятся уникальные сервисные профили всех абонентов. Профиль содержит текущую регистрационную информацию (например, IP-адрес), данные роуминга, данные по телефонным услугам (например, номер переадресации), данные по обмену мгновенными сообщениями (список абонентов), параметры голосовой почты (например, приветствия) и т.д. Централизованное хранение позволяет различным приложениям использовать эти данные для создания персональных справочников, информации о присутствии в сети абонентов различных категорий, а также совмещенных услуг. Централизация также существенно упрощает администрирование пользовательских данных и гарантирует однородное представление активных абонентов по всем сервисам.

На уровне управления вызовами и сеансами также располагается функция управления медиашлюзами MGCF (Media Gateway Control Function), которая обеспечивает взаимодействие сигнализации SIP с сигнализацией других медиашлюзов (например, H.248). Функция MGCF управляет распределением сеансов по множеству медиашлюзов, для медиасерверов это выполняется функцией MSFC (Media Server Function Control).

6.1.3 Уровень серверов приложений

Этот уровень содержит серверы приложений, которые обеспечивают обслуживание конечных пользователей. Архитектура IMS и сигнализация SIP обеспечивают достаточную гибкость для поддержки разнообразных телефонных и других серверов приложений. Так, разработаны стандарты SIP для сервисов телефонии и сервисов IMS.

Архитектура IMS поддерживает множество серверов приложений для телефонных сервисов. Сервер телефонных приложений TAS (Telephony Application Server) принимает и обрабатывает сообщения протокола SIP, а также определяет, каким образом должен быть инициирован исходящий вызов. Сервисная логика TAS обеспечивает базовые сервисы обработки вызовов, включая анализ цифр, маршрутизацию, установление, ожидание и перенаправление вызовов, конференц-связь и т.д.

TAS также обеспечивает сервисную логику для обращения к медиасерверам при необходимости воспроизведения оповещений и сигналов прохождения вызова. Если вызов инициирован или терминирован в ТфОП, сервер TAS обеспечивает сигнализацию SIP к функции MGCF для выдачи команды медиашлюзам на преобразование битов речевого потока TDM (ТфОП) в поток IP RTP и направление его на IP-адрес соответствующего IP-телефона. абонентский коммутатор концентратор ngn

TAS обрабатывает триггерные точки вызова IN в соответствии с моделью телефонного вызова. При достижении вызовом триггерной точки TAS приостанавливает обработку вызова и проверяет профиль абонента (где содержится информация о том, какие должны быть задействованы серверы приложений) на необходимость выполнения дополнительных услуг. TAS формирует управляющее сообщение ISC (SIP IP Multimedia Service Control) и передает управление вызовом соответствующему серверу приложений. Этот механизм может быть использован для вызова как унаследованных сервисов IN, так и новых сервисов на базе SIP.

В одном сообщении IMS могут содержаться данные о нескольких TAS, предоставляющих определенные услуги различным типам абонентских устройств. Например, один сервер TAS предоставляет услуги IP Centrex (частные планы нумерации, общие справочники, автоматическое распределение вызовов и т.д.), другой сервер поддерживает УАТС и предоставляет услуги VPN. Взаимодействие нескольких серверов приложений осуществляется посредством сигнализации SIP-I для завершения вызовов между абонентскими устройствами различных классов.

Функция коммутации услуг IM-SSF.

Функция коммутации услуг IM-SSF (IP Multimedia ? Services Switching Function) обеспечивает взаимодействие сообщения SIP с соответствующими сообщениями CAMEL, ANSI-41, подсистем INAP (Intelligent Network Application Protocol) или TCAP (Transaction Capabilities Application Part). Это взаимодействие позволяет поддерживаемым IMS IP-телефонам получать доступ к сервисам определения имени вызывающей стороны, бесплатного номера 800, переноса локального номера, и др.

Дополнительные серверы телефонных приложений.

Прикладной уровень может также содержать автономные независимые серверы, предоставляющие дополнительные услуги в любой стадии вызова посредством триггеров. К таким услугам относятся набор номера, переадресация и установление конференц-связи щелчком мыши, услуги голосовой почты, услуги интерактивного речевого взаимодействия (IVR), VoIP VPN, предоплаченный биллинг, блокирование входящих и исходящих вызовов.

Другие серверы приложений.

На прикладном уровне также могут находиться серверы приложений SIP, не использующие модель телефонного вызова. Такие серверы взаимодействуют с клиентами абонентских устройств для предоставления сервисов IM, PTT, сервисов присутствия и т.п. Реализация сервисов на базе SIP (нетелефонных сервисов) в общей архитектуре IMS позволяет осуществлять взаимодействие двух видов сервисов и создавать новые смешанные услуги. В качестве примера можно привести вывод на дисплей списка абонентов с указанием статуса присутствия в сети, причем набор номера и доступ к другим услугам (телефония, IM, PTT) осуществляется щелчком мыши. Другой пример ? использование одного предоплаченного счета для оплаты услуг телефонии и видео по запросу.

Шлюз открытого сервисного доступа OSA-GW.

Гибкость архитектуры IMS позволяет сервис-провайдерам добавлять сервисы в сеть VoIP путем взаимодействия с действующими приложениями или же путем интеграции собственных или разработанных третьими фирмами серверов приложений на базе SIP. Кроме того, сервис-провайдеры могут предоставить возможность своим клиентам разрабатывать и внедрять сервисы, задействующие ресурсы сети VoIP. Например: предприятие может реализовать сервис автоматической генерации речевого или мгновенного сообщения о доставке заказа; триггером такого сообщения является информация о местоположении курьера, передаваемая посредством карманного компьютера. Однако зачастую работающие на таких предприятиях разработчики не знакомы с протоколами телефонной сигнализации (SS7, ANSI41, CAMEL, SIP, ISDN и т.д.), хотя и имеют образование в области информационных технологий. Для решения этой проблемы Форум Parlay в тесном сотрудничестве с 3GPP и ETSI разработал прикладной программный интерфейс Parlay API для организации взаимодействия с телефонными сетями [4]. Взаимодействие SIP и Parlay API осуществляется посредством шлюза OSA-GW (Open Services Access ? Gateway), который входит в прикладной уровень архитектуры 3GPP IMS. Другие прикладные серверы, как говорилось выше, обеспечивают взаимодействие между SIP и протоколами телефонии (ANSI-41, CAMEL, INAP, TCAP, ISUP и т.д.). Шлюз OSA-GW позволяет корпоративным приложениям на базе Parlay получать доступ к информации о присутствии и состоянии вызова, устанавливать и разрывать сеансы связи, независимо управлять сегментами вызова (соединениями с вызывающей и вызываемой сторонами). Шлюз OSA-GW реализует интерфейс Parlay Framework, который позволяет корпоративным серверам приложений регистрироваться в сети и управляет доступом к сетевым ресурсам.

6.2 Развитие архитектуры IMS

Архитектура IMS определена в стандартах 3GPP (3rd Generation Partnership Project), Европейского института стандартов связи ETSI и Форума Parlay. На рис.13 представлен упрощенный вариант архитектуры IMS.

Большинство из описанных в предыдущих разделах сервисов являлись узкополосными сервисами передачи голоса и данных. Однако сигнализация SIP и архитектура IMS поддерживают и широкополосные мультимедийные сервисы, такие как вещательное ТВ с многоадресными (IP multicast) видеопотоками, видео по запросу, видеонаблюдение, видеотелефония, видеоконференцсвязь, виртуальные лекционные залы и многое другое. Для реализации таких сервисов в сети должны быть установлены дополнительные мультимедийные серверы приложений и абонентские устройства (см. рис.14).

Рисунок 13 - Упрощенный вариант архитектуры IMS

Рисунок 14 - Дополнительные услуги IMS

С расширением сферы применения мультимедийных услуг появится необходимость перейти от используемых сегодня базовых механизмов обеспечения качества обслуживания на более высокий уровень. Кроме мониторинга доступной полосы пропускания необходимо контролировать количество активных сеансов связи реального времени. В архитектуре IMS абонентские устройства и серверы приложений VoIP и широкополосных мультимедийных услуг посылают запросы на инициирование сеанса через общий элемент CSCF. Функция CSCF определяет уровни трафика, взаимодействуя с сетью транспорта и доступа, и может отказать в установлении дополнительных сеансов.

Необходимо расширение архитектуры IMS, которая обеспечила бы поддержку расширенного спектра услуг. Многие современные абонентские устройства VoIP, например, IP-УАТС, не поддерживают сигнализацию SIP, используя обычно протокол H.323. Интегрированные устройства доступа IAD с поддержкой VoIP поверх DSL часто используют протокол MGCP.

Соответственно, для поддержки этих распространенных абонентских устройств в сети IMS необходимо обеспечить взаимодействие поддерживаемых ими стандартов сигнализации и протокола SIP. С этой целью уже предложены новые граничные сигнальные шлюзы.

Ни один абонент не откажется использовать коммуникационные сервисы в реальном времени и в органичном взаимодействии друг с другом. И сервис-провайдеры могут, организовав взаимодействие сервисов, предоставлять своим клиентам новые возможности [10].

7. Расчет транспортной пакетной сети с использованием технологии NGN

Для примера в данной дипломной работе приведён пример расчета оборудования NGN на АТС - 68 (см. приложение 1). Т.к. на АТС - 68, как и на других АТС г. Краснодар уже стоит станция AXE-10, выполняющая многие функции Softswich, мной будет показан пример расчёта оборудования, якобы заменяющего эту станцию AXE-10. Так как модернизация оборудования на АТС была произведена недавно, то замена оборудования в ближайшие годы на АТС не наблюдается. Но в дальнейшем, в перспективе, скорее всего будет произведена замена этих станций на Softswich.

7.1 Исходные данные

Таблица 2 Исходные данные количества источников

№ вар.	Колич. терминалов PSTN, подключаемых к сетям доступа пакетной сети	Колич. терминалов ISDN, подключаемых по базовому доступу (BRA) к пакетной сети доступа	Колич. подключаемых PBX и колич. потоков типа E1	Колич. подключаемых LAN и колич. абонентов в каждой	Колич. подключаемых к AGW сетей доступа и колич. потоков типа E1	Колич. существующих ССОП, подключаемых к проектируемой трансп. сети*
12	16000	200	5/1	5/2000	3/4	3

В силу того, что сеть будет развиваться в дальнейшем, необходимо заложить запас. Поэтому следует увеличить исходные данные на 20%

Таблица 3 Исходные данные для проектирования шлюзов доступа

Номер шлюза доступа (AGW)	Кол-во абонентов PSTN	Кол-во абонентов ISDN (BRA)	Кол-во новых сетей доступа/кол-во потоков E1 для связи с каждой	Кол-во подключаемых PBX/кол-во потоков E1	Кол-во подключаемых LAN/ кол-во абонентов в каждой
1	6400	80	1/5E1	1/2E1	1/2400
2	6400	80	1/5E1	2/2E1	2/2400
3	6400	80	1/5E1	2/2E1	2/2400

Таблица 4 Нагрузка при взаимодействии абонентов пакетной сети друг с другом и существующими сетями общего пользования

Взаимодействующие объекты	Доля общей нагрузки
ССОП 1 абоненты пакетной сети	10%(*)
ССОП 2 абоненты пакетной сети	30%(*)
ССОП 3 абоненты пакетной сети	20%(*)
абоненты пакетной сети абоненты пакетной сети	40%(*)
(*) - доля в общей нагрузке, создаваемой пользователями пакетной сети

Таблица 5 Значения удельной нагрузки и интенсивности вызовов

Объекты	Удельная нагрузка yi, Эрл	Интенсивность вызовов, обслуживаемых одним каналом DS0 (V=64 Кбит/с), выз/чнн	Средняя длина сигнальных сообщений, октетов	Среднее количество сигнальных сообщений при обслуживании вызова
Абонентские линии PSTN	0,1	5	50	10
Абонентские линии ISDN	0,2	10	50	10
Терминалы H.323, SIP, MEGACO	0,1	5	50	10
Потоки E1, используемые для связи с существующими ССОП	0,8	35
Потоки E1, используемые для связи с PBX	0,8	35

Большинство потоков информации пользователей будут подвергаться компрессии в шлюзах с помощью кодека G.726 (скорость выходного потока v=32 Кбит/с). Так как алгоритм дает практически такое же качество воспроизведения речи, как и ИКМ. Так же это кодек обладает низкой задержкой. Из недостатков можно назвать чувствительность к ошибкам, однако он будет применяться в транспортной мультисервисной сети, где этот показатель достаточно низок.

Лишь малая доля вызовов (10%) будет обслуживаться без компрессии с помощью кодека G.711 (скорость выходного потока v=64 Кбит/с).

В данном проекте принимаются следующие упрощения:

межсетевые потоки существующих сетей общего пользования (ССОП) не проходят через проектируемую пакетную сеть;

замыкание потоков информации между любыми объектами, подключенными к одну шлюзу, происходит через коммутатор транспортной пакетной сети.

Ядро транспортной сети в данном проекте составляют три коммутатора SW1, SW2, SW3. Для повышения надежности они замкнуты в кольцо. Так как количество источников нагрузки достаточно большое и они примерно равномерно распределены, то сеть будет содержать три резидентных шлюза. К транспортной мультисервисной сети должны быть подключены три системы связи общего пользования. Для решения этой задачи необходимо организовать три транспортных шлюза. Структура транспортной мультисервисной сети приведена на рис.15.

Рисунок 15 - Схема зоны проектирования

7.2 Расчет характеристик абонентских концентраторов и транспортных шлюзов мультисервисной пакетной сети

7.2.1 Расчет характеристик шлюза доступа (AGW)

Таблица 6 - данные для расчёта транспортного ресурса шлюза AGW

Величина	Значение
	6400
	80
	400
	10
	400
	10
	400
	10

При построении распределенного абонентского концентратора могут использоваться шлюзы доступа (Access Gateway, AGW), выполняющие как функции концентраторов, так и средств доступа к пакетной транспортной сети. К шлюзам доступа (AGW) подключают терминалы пользователей ТфОП и терминалы с базовым доступом ISDN. К шлюзам доступа (AGW) подключаются учрежденческие АТС (PBX) и существующее оборудование абонентских выносов. Терминалы SIP, MGCP, H.323 (IP-телефоны) новых пользователей могут подключаться к локальным цифровым сетям (LAN).

Нагрузка, создаваемая пользователями AGW определяется по формуле 1:

(1)

При расчете нагрузки будем использовать значения удельной нагрузки yi, создаваемой пользователями в ЧНН. В формулах используются следующие обозначения:

- нагрузка, создаваемая пользователями i-го AGW, Эрл;

0,8 - удельная нагрузка, поступающая от пользователей сетей доступа и PBX, Эрл,

0,1 - удельная нагрузка, поступающая от пользователей PSTN, SHM, Эрл,

0,2- удельная нагрузка, поступающая от пользователей ISDN, Эрл,

NPSTN - количество терминалов PSTN, подключаемых с помощью аналоговых абонентских линий;

NISDN - количество терминалов ISDN, подключаемых с использованием базового доступа (BRA);

NSHM - количество терминалов SIP/H.323/MGCP, подключаемых к LAN;

NV5 - количество сетей доступа, подключаемых к шлюзу доступа по интерфейсу V5.2;

Nj v5 - количество пользовательских каналов в j-том интерфейсе V5.2;

NPBX - количество сетей ограниченного пользования (PBX), подключаемых к шлюзу доступа;

Nk PBX - количество пользовательских каналов в интерфейсе 'PBXk - шлюз доступа'.

Таким образом, расчет нагрузки, создаваемой пользователями подключенными к AGW1, AGW2 и AGW3 находим по формуле 1:

Доля внутренней нагрузки пользователей, подключенных к одному шлюзу, которая замыкается через один коммутатор транспортной сети, определяется по формуле 2:

, (2)

Тогда, согласно формуле (2):

В таблице 6 приведена нагрузка, создаваемая пользователями пакетной сети и распределение ее между объектами сети (с учетом данных таблицы 4).

Таблица 7 - Нагрузка, создаваемая пользователями пакетной сети

Номер шлюза доступа	Исходящая нагрузка, Эрл	Внутренняя нагрузка абонентов, подключенных к одному шлюзу, Эрл	Нагрузка AGW1AGW2, AGW1AGW3, AGW2 AGW3	Исходящая нагрузка к ССОП 1, Эрл	Исходящая нагрузка к ССОП 2, Эрл	Исходящая нагрузка к ССОП 3, Эрл
AGW1	1049,6	0,289*1049,6=303,35	761,16*0,4304	761,16*0,176	761,16*0,3228	761,16*0,2152
AGW2	1289,6	0,355*1289,6=457,81	761,16*0,4304	761,16*0,176	761,16*0,3228	761,16*0,2152
AGW3	1289,6	0,355*1289,6=457,81	915,62*0,4366	915,62*0,192	915,62*0,3275	915,62*0,2183

При расчете транспортного ресурса для передачи пользовательской информации шлюзами AGW1,AGW2 и AGW3 учтем долю нагрузки, которая будет обслуживаться без компрессии (х=10%) по формуле 3:

, (3)

где - транспортный ресурс для передачи пользовательской информации шлюзами, Мбит/с;

- коэффициент избыточности транспортного ресурса, который принимается равным 1,25;

x - доля информационных потоков, обслуживаемая шлюзом доступа без компрессии;

-ресурс, требуемый для работы кодека G.726, кбит/с;

-ресурс, требуемый для передачи информации с выхода кодека G.711, кбит/с.

Тогда согласно формуле 3:

Общий транспортный ресурс шлюза AGW для передачи пользовательской и сигнальной информации рассчитаем по формуле 4:

, (4)

где LMEGACO - средняя длина сообщений в байтах протокола MEGACO, используемого при передаче сигнальной информации по абонентским линиям локальных сетей с терминалами, использующими протокол MEGACO;

NMEGACO, NMGCP, NSIP,H.323 - среднее количество сообщений протокола MEGACO, MGCP, SIP, H.323 при обслуживании вызова, соответственно;

PPSTN, PISDN, PPBX, PSH - интенсивность вызовов пользователей PSTN, ISDN, PBX, SIP, H.323 соответственно;

NPSTN, NV5, NISDN, NPBX, NSH - количество абонентов, подключаемых по аналоговым абонентским линиям, по интерфейсу V5.2, количество PBX, подключаемых к шлюзу доступа и количество терминалов SIP и H.323, соответственно;

LV5UA - средняя длина сообщения протокола V5UA (V5.2 User Adaptation Layer - протокол адаптации сигнализации пользователя сети доступа, подключаемой по интерфейсу V5.2);

NV5UA - среднее количество сообщений протокола V5UA при обслуживании вызова;

PV5 - интенсивность вызовов, поступающих от терминалов, использующих протокол V5UA;

NV5 - количество сетей доступа, подключаемых к шлюзу доступа по интерфейсу V5.2;

LIUA - средняя длина сообщений протокола IUA (ISDN Q.921 User Adaptation - протокол адаптации сигнализации пользователя ISDN);

NIUA - среднее количество сообщений протокола IUA при обслуживании вызова;

1/450 - результат приведения размерностей 'байт в час' к размерностям 'бит в секунду' (8/3600 = 1/450).

Таким образом, транспортный ресурс необходимый для передачи сигнальной информации для AGW1 определяется по формулам (4.1), (4.2), (4.3), (4.4) и (4.5):

Общий транспортный ресурс AGW1 определяется по формуле (4):

Аналогично, рассчитывается транспортный ресурс необходимый для передачи сигнальной информации для AGW2:

Аналогично, рассчитываем транспортный ресурс для AGW3:

Общий транспортный ресурс для взаимодействия AGW1, AGW2 и AGW3 рассчитаем по формуле (3):

7.2.2 Расчет характеристик транспортных шлюзов мультисервисной транспортной сети

Нагрузка от AGW1, AGW2, AGW3 на TGW1, TGW2, TGW3 для организации связи с ССОП, равна (см. таблицу 6):

Зная нагрузку TGW, найдем количество требуемых трактов типа E1 (V=2,048 Мбит/с) для подключения существующей ССОП к транспортной сети по формуле:

, (5)

где yE0 - удельная нагрузка одного канала типа E0 ( = 0,8 Эрл);

i - номер TGW.

Объем транспортного ресурса пакетной сети для TGW рассчитаем по формуле:

(6)

Т.к. значения , , несоизмеримо малы и результат получится с минимальной погрешностью, то таким образом, объем транспортного ресурса пакетной сети для TGW равняется:

Таблица 8 - Нагрузка взаимодействующих объектов проектируемой сети

Объект	Нагрузка, Эрл
AGW1 AGW1	303,35
AGW1 AGW2	228
AGW1 AGW3	152
AGW2 AGW1	228
AGW2 AGW2	457,81
AGW2 AGW3	152
AGW3 AGW1	92
AGW3 AGW2	275
AGW3 AGW3	457,81
AGW1 TGW1	76
AGW1 TGW2	228
AGW1 TGW3	152
AGW2 TGW1	76
AGW2 TGW2	228
AGW2 TGW3	152
AGW3 TGW1	92
AGW3 TGW2	275
AGW3 TGW3	183

7.3 Расчет характеристик Softswitch

Скорость в интерфейсе 'Softswitch - SW' для обслуживания пользователей AGW рассчитаем по формуле, в которой учтены значения интенсивностей вызовов, количества и средней длины сигнальных сообщений в процессе обслуживания вызова (см. таблицу 5):

V_SX = 5(11,11 NPSTN + 77,77(NV5 + NPBX) + 22,22 NISDN + 5,55 NSH); (7)

где I - количество шлюзов доступа, обслуживаемых Softswitch;

K - количество интерфейсов типа V5;

N - количество PBX;

Nk_V5, Nn_PBX - количество каналов DS0 в интерфейсе V5.2, PRI.

При расчете производительности Softswitch используем формулу (8)

(8)

При расчете производительности Softswitch, который обслуживает TGW, используем формулу (9):

(9)

Таким образом, производительность Softswitch, который обслуживает ТGW равняется:

.

Требуемая минимальная производительность Softswitch для обслуживания всех шлюзов проектируемой сети:

.

В таблицу 9 сведем результаты расчета производительности Softswitch.

Таблица 9 - Результаты расчета производительности Softswitch

Объект сети	Производительность Softswitch PSX, выз/чнн
PAGWSX	189130
PTGW SX	66150
PSX = PAGWSX + PTGW SX	255820

Минимальную суммарную производительность коммутаторов транспортной сети для обслуживания всех потоков от AGW и TGW находим по формуле 10:

транспортный шлюз интерфейс коммутатор сеть

, (10)

Принимая условие отсутствия собственного коммутатора в используемых шлюзах (Mm_GW = 0), находим требуемую производительность (PSW) коммутаторов транспортной сети для обслуживания всех шлюзов при длине пакета = 2400 бит:

Сведем результаты расчета транспортного ресурса, требуемого для обслуживания объектов проектируемой сети, в таблицу 10.

Таблица 10 - Производительность коммутаторов транспортной сети, требуемая для обслуживания объектов проектируемой сети

Объект сети	Необходимый ресурс, Мбит/с
AGW1	34
AGW2	34
AGW3	41
TGW1	8
TGW2	24
TGW3	16
SW	157

7.4 Определение маршрутов передачи потоков информации в транспортной сети

В таблице 11 приведем требования резервирования транспортной пакетной сети для передачи потоков информации между ее коммутаторами.

Таблица 11 - Требования резервирования транспортной пакетной сети для передачи потоков информации между ее коммутаторами

Участок сети	Функционирование без отказов интерфейсов между коммутаторами	Функционирование при нарушении интерфейсов транспортной сети
SW1SW2	AGW1 SW1SW2AGW2 TGW1 SW1SW2AGW2 AGW1 SW1SW2TGW2	Нарушение SW1 SW2 AGW1SW1SW3SW2AGW2 TGW1 SW1SW3SW2AGW2 AGW1 SW1SW3SW2TGW2
SW1SW3	AGW1 SW1SW3AGW3 TGW1 SW1SW3AGW3 AGW1 SW1SW2TGW3	Нарушение SW1 SW3 AGW1SW1SW2SW3AGW3 TGW1 SW1SW2SW3AGW3 AGW1 SW1SW2SW3TGW3
SW2SW3	AGW2 SW2SW3AGW3 TGW2 SW2SW3AGW3 AGW2 SW2SW3TGW3	Нарушение SW2 SW3 AGW2SW2SW1SW3AGW3 TGW2 SW2SW1SW3AGW3 AGW2 SW2SW1SW3TGW3

В таблице 12 приведем результаты распределения транспортных ресурсов (с учетом данных таблицы 8), необходимых для взаимодействия шлюзов, подключенных к транспортной сети, за исключением объектов, взаимодействующих через один коммутатор.

, (11)

Таблица 12 - Распределение транспортных ресурсов для взаимодействия шлюзов

Направление информационного обмена	Необходимый ресурс при функционировании без отказов, Мбит/с
AGW1 AGW2	9,12
TGW1 AGW2	3,04
AGW1 TGW2	9,12
AGW1 AGW3	6,08
TGW1 AGW3	3,68
AGW1 TGW3	6,08
AGW2 AGW3	6,08
TGW2 AGW3	11
AGW2 TGW3	6,08

Используя данные таблицы 12, найдем необходимые транспортные ресурсы для пересылки информации между коммутаторами транспортной сети и сведем их в таблицу 13.

Таблица 13 - Ресурсы для пересылки информации между коммутаторами транспортной сети

Участок сети	Необходимый ресурс при функционировании без отказов, Мбит/с	Необходимый ресурс при функционировании с отказами, Мбит/с
SW1 - SW2	9,12+9,12+3,04=21,28	60,28
SW1 - SW3	6,08+6,08+3,68=15,84	60,28
SW2 - SW3	5,2+5,2+5,8=23,16	60,28

Распределение транспортных потоков при функционировании без отказов показано на рисунке 14.

Рисунок 14 - Распределение транспортных потоков проектируемой сети при функционировании без отказов

В таблице 14 приведены значения скоростей информационных потоков и производительность коммутаторов транспортной сети.

Таблица 14 Производительность коммутаторов транспортной сети

Номер коммутатора	Скорость информационного потока, Мбит/с	Производительность, IP-пакетов/с
SW1	60,28	25117
SW2	60,28	25117
SW3	60,28	25117

7.5 Выбор типа интерфейса для взаимодействия коммутаторов транспортной сети

Если расстояние между коммутаторами транспортной сети не превышает 40 км и отсутствует первичная цифровая сеть с технологией SDH, то может быть использована технология 10 GbE.

Данные таблицы 12 показывают, что требуемые скорости интерфейсов SW1- SW2, SW1- SW3, SW2- SW3 больше 50 Мбит/с.

Учитывая то обстоятельство, что расстояние между коммутаторами транспортной сети может составлять десятки километров (что исключает использование интерфейсов типа Fast Ethernet), а также интенсивное развитие сетей, использующих принципы NGN, выбираем тип интерфейса

10 GbE (10 Gigabit Ethernet). Чтобы обеспечить дуплексный режим и высокую живучесть сети, необходимо использовать четыре оптических волокна (два для реализации дуплексного режима и два для резервирования по схеме 1:1).

8. Оборудование NGN

8.1 Softswitch класса 5

Комплекс imSwitch5 от компании НТЦ ПРОТЕЙ - это идеальная альтернатива стандартным цифровым системам, несущая в себе превосходную функциональность, гибкую масштабируемость и безупречную надежность. Предназначен для построения узлов местной связи с использованием технологии коммутации пакетов, расширенным набором традиционных ДВО и услуг нового поколения.

Полная совместимость со всей линейкой оборудования ПРОТЕЙ открывает абонентам доступ ко всему спектру интеллектуальных услуг.

Благодаря поддержке широкого спектра сигнальных систем, SoftSwitch 5 идеально подходит для использования на стыках сетей с различными типами сигнализации.

Это решение обладает всеми функциями стандартных станций, с добавлением поддержки самых передовых услуг Triple Play и услуг Интеллектуальных сетей. И все это поставляется в виде компактного, экономичного комплексного решения, которое в том числе поможет снизить затраты на содержание сети и обеспечит эффективный переход от традиционных TDM-сетей к сетям нового поколения.

Преимущества

· Полностью сертифицированное отечественное решение;

· Широкий набор ДВО/VAS встроенных и на базе внешних сервисных платформ;

· Совместимость с оборудованием сторонних производителей;

· Централизованное техобслуживание через SSH, CLI, Web-интерфейс, SNMP;

· Горизонтальное масштабирование;

· Поддержка протокола Radius для легкой интеграции с биллинговыми системами;

Дополнительно

· Поддержка протоколов SIP, SIP-T, H.323, H.248/MEGACO, SIGTRAN;

· Модульная архитектура;

· Поддержка IMS;

· Услуги CENTREX;

· Встроенная система СОРМ;

Рисунок 13 - Комплекс imSwitch5

8.2 Магистральный шлюз mGate.ITG

Магистральный шлюз предназначен для обеспечения взаимодействия между сетью NGN и традиционной телефонной сетью, работающей по технологии TDM.

Аппаратно, шлюз может быть представлен в одном из двух исполнений:

- в виде компактного модуля 1U 19' (2 или 4 потока Е 1 в модуле)

Рисунок 14 - Магистральный шлюз mGate.ITG

Основные характеристики:

*Протоколы сигнализации: SIP, SIP-I, H.323, H.248, SIGTRAN,

ОКС№7, E-DSS1 (PRI), 2ВСК, (R1.5), R2;

* Кодеки: G711A-Law, G.723.1, G.729;

* Факсы: T.38, G.711;

* Функции внутренней коммутации.

8.3 Голосовой IP-шлюз

VoIP-шлюз (Voice over IP-шлюз) - устройство, предназначенное для подключения телефонных аппаратов или офисных АТС к IP-сети для передачи через неё голосового трафика.

Рисунок 15. Голосовой шлюз с предустановленным по CISCO SPA8000-G5

Возможности голосового шлюза Cisco SPA8000-G5 включают в себя восемь портов RJ-11 FXS для подключения аналоговых телефонов к IP-сетям и один многопортовый 50-контактный разъем RJ-21, обеспечивающий дополнительную возможность подключения. Также устройство имеет один порт 10/100BASE-T RJ-45 Ethernet для подключения к маршрутизатору или многоуровнему коммутатору.

Имеющий прочный корпус голосовой шлюз SPA8000-G5 является идеальным решением для бизнеса и потребительских голосовых служб, включая call-центры. Покупатели могут обеспечить защиту и расширение инвестиций путем использования имеющихся аналоговых телефонов и оборудования для телеконференций.

Установленный у конечного пользователя и удаленно настроенный, каждый голосовой шлюз SPA8000-G5 преобразует голосовой трафик в пакеты данных для передачи в IP-сетях и использует международные сетевые стандарты для передачи голоса и факсов.

8.4 Шлюз сигнализации/медиашлюз (SMG)

В плате сигнального медиашлюза предусмотрен медиасервер, который поддерживает широкий спектр функций обработки мультимедиа, включая генерирование объявлений, обнаружение и генерирование сигналов DTMF, воспроизведение и запись сообщений, конференц-связь и другие дополнительные функции. С помощью VoiceXML можно логически комбинировать и встраивать эти функции в среду выполнения логики услуг, что позволяет реализовывать множество базовых и усовершенствованных услуг, включая воспроизведение объявлений, конференцсвязь, интерактивное речевое меню, расширенные функции распознавания речи, передачу речевых сообщений, а также приложения созданные по требованию заказчика.

Рисунок 16 - Плата медиашлюза (SMG)

Сигнальный медиа-шлюз размещается всегда в MEA корпусе, где посредством двух 1000 BaseT Ethernet интерфейсов связывается через 'backpanel' с Ethernet коммутатором, который отвечает за связь компонент, размещенных в MSAN корпусе и связь их с внешней IP сетью.

Шлюз SMG может быть подключен к оборудованию TDM максимум через 32 интерфейса E1, и к IP-сети через 2 интерфейса Gigabit Ethernet.

Сигнальный шлюз отвечает за преобразование V5.2, DSS1/QSIG и SSN7 сигнализаций в IP сигнализации MGCP, V5UA/SCTP, IUA/SCTP, M3UA/SCTP, M2UA/SCTP, M2PA/SCTP и обратно.

8.5 Система СОРМ

На сегодняшний день телекоммуникационные сети (ТфОП, Интернет, NGN и т.д.) являются мощным инструментом, который, к сожалению, находит применение и в противозаконных действиях. Для предотвращения и раскрытия преступлений самого различного уровня была разработана Система Оперативно Розыскных Мероприятий (СОРМ). Принцип работы которой заключается в перехвате пользовательской и статистической информации на сетях связи для ее дальнейшего использования в правоохранительных целях.

Применение СОРМ является эффективной мерой обеспечения безопасности, как на уровне государства, так и в бытовой сфере. Функции законного перехвата (Lawful Interception) реализованы на сетях многих стран мира (Россия, США, Германия, Турция и т.д.) и с каждым днем количество государств внедряющих законный перехват увеличивается.

Текущие требования для Взаимоувязанной Сети Связи РФ предполагает организацию законного перехвата почти на всех существующих сетях связи. Для этого оператору необходимо устанавливать набор дополнительного оборудования, выполняющего соответствующие функции.

Научно-Технический Центр ПРОТЕЙ предлагает специализированный аппаратно-программный комплекс СОРМ . Предлагаемое оборудование позволяет реализовать функции СОРМ на сетях оператора связи, причем комплекс может быть одинаково успешно установлен как на фиксированных сетях связи, так и на сетях мобильных операторов (GSM, CDMA), а, кроме того, и на мультисервисных сетях (VoIP), работающих в соответствии с концепцией IMS или NGN.

Решения от НТЦ ПРОТЕЙ позволяют установить функции СОРМ на сетях оператора связи с поддержкой стандартный интерфейсов (Handover Interface, HI) в соответствии с требованиями ВСС РФ [14].

Решения от НТЦ Протей позволяют организовать СОРМ не только на традиционных, но и на мультисервисных сетях (VoIP, NGN) при глобальном перехвате (пассивном контроле) всего трафика. Возможность масштабируемости и наращивания представленных решений позволяют использовать их как для реализации СОРМ на корпоративных сетях с минимальным числом абонентов, так и на сетях большой абонентской емкости.

Рисунок 17 - Оборудование SI3000 и система СОРМ

9. Оценка стоимости оборудования, необходимого для модернизации сети

9.1 Расчёт капитальных затрат

Капитальные вложения - это затраты труда, материально-технических ресурсов, денежных средств на воспроизводство основных фондов; это инвестиции (вложения) в основной капитал (основные фонды), в том числе затраты на новое строительство, на расширение, реконструкцию и техническое перевооружение действующих предприятий, приобретение машин, оборудования, проектно-изыскательские работы и другие затраты. Таким образом, капитальные вложения принимаются равными сметной стоимости строительного (модернизируемого) объекта.

Любые проекты, осуществляемые в области капитального строительства и модернизации производства, вначале проходят экспертную проверку, которая представляет собой начальный этап анализа эффективности капитальных вложений.

В процессе проведения экспертной проверки данный проект оценивается в техническом и экономическом плане. С этой целью изучается предварительное технико-экономическое обоснование проекта. В том случае, если в результате предварительного рассмотрения проекта он будет оценен положительно, то затем осуществляется более углубленное проектное исследование, к которому допускаются лишь наиболее эффективные проекты.

Капитальные вложения являются важнейшим экономическим показателем, так как непосредственно характеризуют, во что обходится создание возможности для, например, подключения большего числа новых абонентов к сети передачи данных.

Капитальные затраты на ввод в эксплуатацию участка сети нового оборудования складываются из:

- капитальных вложений на станционное оборудование;

- капитальных вложений на монтажно-строительные работы, измерения и входной контроль после установки оборудования, определяемых в размере 20% от стоимости оборудования;

- транспортно-заготовительных расходов, составляющих 1 - 6% от стоимости оборудования.

Капитальные затраты на станционное оборудование можно определить по формуле:

(12)

(13)

(14)

где - капитальные затраты на приобретение оборудования (руб.);

- затраты на монтаж оборудования (руб.);

- транспортно-заготовительные расходы.

Капитальные затраты на приобретение оборудования приведены ниже в таблице 15:

Таблица 15

№, пп	Наименование	Кол-во, шт.	Стоимость, руб.
			Единицы	Всего
1	MEA 10-слотовая секция, 19'/ETSII,6U	1	15549,60	15549,60
2	Защитная заглушка двойного незанятого слота для секции MEA	1	151,37	151,37
3	Защитная заглушка незанятого слота для секции MEA	2	174,79	349,57
4	Плата коммутатора Ethernet для небольшого MSAN (MEA 10 и менее), 4*GE комбинированных (SFP/RJ-45) порта (без модулей SFP) - IDJ	2	23730,89	47461,78
5	ПО системы SI3000 MSAN (лицензия на плату коммутатора Ethernet)	2	6201,70	12403,40
6	Серверная плата MEA - CVJ	2	80694,70	161389,40
7	CS, прикладное программное обеспечение (MEA)	1	83775,75	83775,75
8	CS, лицензия на управление вызовами, на 1 соед.линию SIGTRAN - от 1 до 999 линий (на заказ)	60	288,21	17292,37
9	CS, Лицензия на 1 VoIP абонента с набором абонентских услуг 'VoIP Basic' - от 1 до 4999 абонентов (на заказ)	2000	177,18	354369,60
10	CS, Лицензия на 1 VoIP абонента с набором абонентских услуг 'VoIP Advanced' - от 1 до 4999 абонентов (на заказ)	2000	356,62	713243,70
11	Лицензия на функциональность СОРМ	1	31524,74	31524,74
12	СОРМ, лицензия на интерфейс к центру мониторинга (на интерфейс Е 1)	1	170780,91	170780,91
13	Плата SMG (CMI), 8 E1	2	69374,47	138748,93
14	SMG, прикладное программное обеспечение, на SMG, на SMG, версия MG6113CX	2	14353,16	28706,32
15	Лицензия на речевой канал SS7/DSS1, для SMG, на канал	60	211,77	12706,20
16	Лицензия на сигнальный канал SS7, для SMG, на канал	2	13599,57	27199,14
17	SMG, базовая лицензия на речевые сообщения автоответчика, на каждый канал речевых сообщений автоответчика	30	119,80	3593,89
18	SMG, лицензия на канал медиа сервера, на канал	37	288,21	10663,63
19	Маршрутизатор Cisco 2811, карта HWIC-1CE1T1-PRI, питание- пост.ток, кабель электропитания	1	92469,05	92469,05
20	SMG, лицензия SMG на функциональность LI/СОРМ, на SMG	1	37419,17	37419,17
21	LCD монитор 22 дюйма	1	5447,09	5447,09
22	Сервер начального уровня: 1*QC E3-1230 3.20Ghz 8GB RAM 2*500GB HDD dual power, dual port GB NIC, tower, no OS	1	42580,40	42580,40
23	SI3000 MN, прикладное программное обеспечение (для ОС Linux)	1	26792,89	26792,89
24	Функция лицензирования типа Master SI3000 MNS для сетевых элементов CS и MN	1	6920,71	6920,71
25	Услуга инсталляции CentOS Linux OS	1	2315,68	2315,68
26	MN, лицензия на управлениеNE (CS, SMG, AS, AGW) и MPS	4	868,87	3475,49
27	MN, лицензия на управляемый NE доступа (платы шлюза доступа)	2	131,79	263,58
28	MN, лицензия на управляемый порт (абонентских линий, соединительных линий, ШПД)	480	17,74	8513,86
29	Блок DC распределения FRS с сервисной розеткой без контрольного блока ETS 1	1	4125,36	4125,36
30	Шкаф стандарта ETSI BxШхГ 2200х 600х 300 мм	1	10175,78	10175,78
31	Перфорированная крышка для шкафа ETSI, 250 мм	6	303,91	1823,48
32	Перфорированная крышка для шкафа ETSI, 100 мм	1	320,53	320,53
33	Базовый монтажный набор (В)	1	2424,36	2424,36
34	Базовый монтажный набор для заземления 15м/16мм 2	1	1631,49	1631,49
35	Кабельный желоб (3000х 257)	1	3452,68	3452,68
36	Симметричный кабель DDF, 32 пары, 16 Е 1, в обмотке, используется для периферийных плат CMx	2	2174,08	4348,15
37	Кабель UTP (1 м)	20	17,97	359,42
38	Документация пользователя SI3000-СОРМ,бумага	1	138,59	138,59
39	Документация пользователя SI3000 MSCN, диск	1	657,86	657,86
40	Документация пользователя SI3000 MNS, диск	1	657,86	657,86
41	Инструкция по монтажу	1	3580,55	3580,55
	Всего:			2089804,34

Итак, стоимость Softswitch и всех комплектующих для его установки составляет 2 089 804,34 рублей:

руб.

Исходя из этого, можем рассчитать затраты на монтаж оборудования:

Транспортно-заготовительные расходы:

Суммарные капитальные затраты составят:

9.2 Срок окупаемости

Срок окупаемости - это время, требуемое для покрытия начальных инвестиций за счет чистого денежного потока, генерируемого инвестиционным проектом.

Срок окупаемости капиталовложения в годах равняется чистой сумме капиталовложения, деленной на среднегодовой приток наличности в связи с данной инвестицией. Этот параметр позволяет разделять проекты на долгосрочные и краткосрочные и дает некоторое представление о степени риска.

, (15)

где Т - срок окупаемости;

К - сумма капиталовложений, направленных на реализацию проекта;

Д - сумма чистого денежного дохода за один период (один год) эксплуатации проекта.

Так как из 4000 абонентов подключено 25%, то количество абонентов, пользующихся услугой VoIP составляет 1000 человек.

Из них 700 абонентов с набором абонентских услуг 'VoIP Basic', а 300 абонентов с набором услуг 'VoIP Advanced'.

a₁ - абоненты с набором 'VoIP Basic';

a₂ - абоненты с набором 'VoIP Advanced'

Средняя абонентская плата набора абонентских услуг 'VoIP Basic' составляет 180 рублей, а набора 'VoIP Advanced' - 300 рублей в месяц. Плюс учитываем стоимость подключения терминала. Оно составляет 500 рублей.

б₁ - стоимость услуги 'VoIP Basic';

б₂ - стоимость услуги 'VoIP Advanced';

c - стоимость подключения услуги;

А - стоимость подключения абонентов;

Б₁, Б₂ - ежемесячная абонентская плата абонентов a1 и b1

Таким образом получаем:

А = (a₁+a₂) c (16)

А = (700+300) 500 = 500 000 рублей

Б₁ = a₁b₁ и Б₂ = a₂b₂ (17)

Б₁ = 700 180 = 126 000 рублей

Б₂ = 300 300 = 90 000 рублей

Д = А + (Б₁ + Б₂) 12, (18)

Д = 500 000 + (126 000 + 90 000) 12 = 3 092 000 рублей

Срок окупаемости составит:

Исходя из приведенных выше подсчетов, можно сделать вывод о том, что данный проект относится к разряду быстроокупаемых - срок окупаемости составляет примерно 10 месяцев.

10. Безопасность труда при монтаже и обслуживании оборудования связи

Монтаж и эксплуатация нового оборудования узла доступа должны осуществляться в соответствии с требованиями 'Правил по охране труда при работах на телефонных станциях и телеграфах' ПОТ РО-45-007-96, Правил эксплуатации электроустановок и Правил устройства электроустановок (ПУЭ) с соблюдением техники безопасности.

К помещениям узла доступа, где будет размещено новое оборудование предъявляются следующие требования: производственные помещения всех действующих, а также вновь строящихся и реконструируемых телефонных станций и телеграфов должны соответствовать требованиям действующих строительных норм и правил, ведомственных норм технологического проектирования ВНТП 111-93, ВНТП 112-92, ВНТП 113-93, ведомственных строительных норм ВСН 600-IV-87, ВСН 333-93, ВСН 01-83, ВСН 332-93, Правил устройства электроустановок (ПУЭ), Правил эксплуатации электроустановок потребителей, Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей и Правил пожарной безопасности в Российской Федерации, утвержденных МВД России 14.12.93 г., настоящих Правил и Санитарных правил и норм СанПиН 2.2.2.542-96, утвержденных Постановлением Госкомсанэпиднадзора России от 14.07.96 г. № 14.

К работам по техническому обслуживанию, ремонту и монтажу оборудования Softswitch допускаются лица не моложе 18 лет:

- прошедшие медицинское освидетельствование, соответствующее специфике работ;

- обученные безопасным методам работы;

- прошедшие проверку знаний требований по безопасности труда;

- имеющие группу по электробезопасности;

- имеющие соответствующую квалификацию согласно тарифно-квалификационному справочнику;

- имеющие соответствующие знания оборудования узла доступа, полученные на курсах изготовителей систем телекоммуникаций;

- базовые знания по работе с измерительными приборами и умение работать с ними;

- навыки обращения с волоконными световодами и источниками лазерного излучения.

В случае установки оборудования Softswitch представителями фирмы-производителя оборудования, командированные лица, прибывшие для выполнения работ, должны иметь именные удостоверения установленной формы о проверке знаний по охране труда и присвоенной группе по электробезопасности. Проверка знаний по охране труда командированного персонала должна проводиться по месту постоянной работы. При первом прибытии на место командировки работники проходят инструктаж по охране труда с учетом особенностей оборудования, на котором им предстоит работать, а лица, на которых возлагаются обязанности выдающих наряд, ответственных руководителей, производителей работ и наблюдающих, проходят инструктаж и по схемам электроснабжения этого оборудования.

При монтаже нового оборудования необходимо руководствоваться правилами ПТЭ и ПТБ. Монтаж оборудования должен производить персонал с категорией допуска по электробезопасности не ниже IV.

Токоведущие части оборудования, доступные случайному прикосновению и находящиеся под напряжением свыше 42 В переменного тока или 110 В постоянного тока - для помещений с повышенной опасностью, и свыше 12 В - для помещений особо опасных, должны быть закрыты или ограждены.

Оборудование и приборы, содержащие лазерный генератор, должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.040-83. Работники, эксплуатирующие оборудование, содержащее лазерный генератор, должны иметь группу по электробезопасности не ниже III. На кожухе лазерного генератора должен быть нанесен знак лазерной опасности Лазерный генератор должен быть закрытого типа. Установку и смену блоков, содержащих лазерный генератор, необходимо производить только при снятом напряжении. На оборудовании (блоке), где устанавливается лазерный генератор, должен быть указан класс лазера по ГОСТ 12.1.040-83. В зависимости от класса должен быть определен порядок его обслуживания. Обслуживающему персоналу запрещается: визуально наблюдать за лазерным лучом для исключения травмы глаз; направлять излучение лазера на человека.

Для работы должен применяться ручной инструмент, отвечающий следующим требованиям: деревянные рукоятки инструмента должны быть изготовлены из древесины твердых и вязких пород, гладко обработаны и надежно закреплены; рабочая часть инструмента не должна иметь трещин и сколов. Гаечные ключи должны иметь маркировку и соответствовать размерим гаек. Применение прокладок в гаечных ключах при наличии зазора не допускается. Запрещается удлинять рукоятку гаечного ключа вторым ключом или трубой. Соединение изолирующих рукояток с ручками инструмента и изоляцией стержней отверток должно быть прочным, исключающим возможность их взаимного продольного перемещения и проворачивания при работе. Инструмент с изолирующими рукоятками (плоскогубцы, пассатижи, кусачки боковые, ключи торцовые, отвертки и т.п.) должен: иметь диэлектрические чехлы или покрытия без повреждений (расслоений, вздутий, трещин) и плотно прилегающих к рукояткам; храниться в закрытых помещениях, не касаясь отопительных батарей и защищенным от солнечных лучей, влаги, агрессивных веществ.

Санитарно гигиенические требования

Для дистанционного управления и текущего контроля оборудования используется сетевой терминал пользователя, реализованный на базе настольного персонального компьютера с монитором диагональю 17 дюймов.

Рабочее место оператора терминала должно отвечать санитарно гигиеническим требованиям оператора видеотерминала (ВДТ) в соответствии с СанПиН 2.2.2.542-96.

Конструкция ВДТ, его дизайн и совокупность эргономических параметров должны обеспечивать надежное и комфортное считывание отображаемой информации в условиях эксплуатации.

Конструкция ВДТ и ПЭВМ должна обеспечивать мощность экспозиционной дозы рентгеновского излучения в любой точке на расстоянии 0,05 м от экрана и корпуса ВДТ при любых положениях регулировочных устройств не превышающую 0,1 мбэр/час (100 мкР/час).

При создании рабочих мест с ВДТ и ПЭВМ должны учитываться расстояния между рабочими столами с видеомониторами (в направлении тыла поверхности одного видеомонитора и экрана другого видеомонитора), которое должно быть не менее 2,0 м, а расстояние между боковыми поверхностями видеомониторов - не менее 1,2 м.

Следует учитывать, что вычислительная техника является источником значительного тепловыделения, что приводит к повышению температуры и понижению влажности воздуха в помещениях, поэтому установленные нормами оптимальные параметры микроклимата не могут быть достигнуты без устройства эффективных систем вентиляции и кондиционирования

Осветительные установки должны обеспечить равномерную освещенность с помощью отраженного или рассеянного светораспределения; они не должны создавать слепящих бликов на клавиатуре и других частях пульта, а также на экране видеотерминала (ВДТ) в направлении глаз оператора.

Режим труда и отдыха должен зависеть от характера выполняемой работы: при вводе данных, чтении информации с экрана непрерывная продолжительность работы с видеотерминалом не должна превышать 6 часов при восьмичасовом рабочем дне [13].

Заключение

В данной дипломной работе получены следующие основные результаты:

1. Выполнен анализ принципов построения и функционирования мультисервисных сетей связи с использованием технологии NGN.

2. Рассмотрена архитектура сети NGN.

3. Рассмотрена технология Softswitch и IMS.

4. Рассмотрены протоколы сигнализации NGN (SIP, H.323, MGCP, MEGACO, BICC, SIGTRAN).

5. Приведён состав оборудования NGN.

6. Показан пример расчета гибкого коммутатора, шлюзов доступа.

7. Описаны необходимые мероприятия по методам безопасных работ и охраны труда при монтажных работах в ЛАЦ и дальнейшем обслуживании нового оборудования.

8. Приведен расчет стоимости оборудования с учётом закупки дополнительного оборудования со всеми необходимыми комплектующими и расходами, связанными с его установкой и настройкой, рассчитан срок окупаемости расширения сети.

Список использованных источников

1 Олифер В.Г. Основы компьютерных сетей / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. - Спб.: Питер, 2009. -520 с.

2 Олифер В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. 3-е изд./ В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. - Спб.: Питер, 2006. - 958 с.

3 Пескова С.А. Сети и телекоммуникации 4-е изд., стер / С. А Пескова. - М.: Академия, 2009. - 350 с.

4 Абилов А.В. Сети связи и системы коммутации / А.В. Абилов. - М.: Радио и связь, 2004. - 288 с.

5 Гольдштейн Б.С. Softswitch / Б.С. Гольдштейн. - М.: БХВ - Санкт-Петербург, 2006. - 314 с.

6 Довгий С.А. Современные телекоммуникации / С.А. Довгий. - М.: Эко - Трендз, 2005. - 320 с.

7 Берлин А.Н. Коммутация в системах и сетях связи / А.Н. Берлин. - М.: Эко -Трендз, 2006. - 344 с.

8 Википедия: Свободная энциклопедия. Softswitch. - (Рус.).-URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Softswitch

9 Бакланов И.Г. NGN: принципы построения и организации / И.Г. Бакланов; под ред. Ю.Н. Чернышова. - М.: Эко-Трендз, 2008.

10 Атцик А.А. Расчет и проектирование сетевого оборудования NGN/IMS: учебное пособие для курсового проектирования / А.А. Атцик, А.Б. Гольдштейн. - ГОУВПО СПбГУТ, 2011. - 72 с.

11 Каталог сетевого оборудования NGN // Москва: 'Тим Компьютерс'. - Электронный ресурс, посвященный телекоммуникационному оборудованию. - (Рус.).- URL: http://www.protei.ru/products/xsm/features/.

12 Оборудование NGN: Продукты и решения НТЦ ПРОТЕЙ // Научно-исследовательский институт Телекоммуникационных систем. Портал научно-образовательной школы СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича. - (Рус.).- URL: http://niits.ru/products/?mak.

13 ПОТ Р О-45-007-96. Правила по охране труда при работах на телефонных станциях и телеграфах. - СПб.: ЦОТПБСП, 2003. - 47с.

Приложение А. Существующая сеть передачи данных АТС-68

Приложение Б. Сеть передачи данных АТС-68 после внедрения нового оборудования (Softswitch)

Приложение В. Варианты применения Softswitch в составе ЕСЭ РФ

Softswitch в качестве транзитного узла. Оборудование Softswitch в качестве транзитного узла относится к классу IV. В тех зоновых сетях ЕСЭ РФ, где имеется сегмент транспортной сети на базе технологии коммутации пакетов, оборудование Softswitch может использоваться для обеспечения транзита внутризонового трафика в пределах телефонной зоны или для транзита речевого трафика в местной сети связи. При внедрении технологии Softswitch обеспечивается повышение эффективности использования существующей транспортной сети с коммутацией пакетов за счет передачи по ней речевого трафика. Внедрение технологии Softswitch и технологии пакетной коммутации позволяет параллельно существующей инфраструктуре с коммутацией каналов создать сегмент сети NGN на базе коммутации пакетов. Вначале этот сегмент может использоваться, например, для пропуска пиковой нагрузки или для организации резервных маршрутов. Это позволит также отказаться от использования устаревших транзитных станций коммутации и заменить их коммутацией пакетов. Кроме того, при строительстве новых станций коммутации транзитная нагрузка между ними тоже может передаваться по сети с коммутацией пакетов.

К основным преимуществам внедрения технологий пакетной коммутации и технологии Softswitch для обслуживания телефонной нагрузки следует отнести создание сетевой инфраструктуры, которая может стать основой для организации распределенной системы коммутации, и платформы для предоставления дополнительных услуг, в том числе пользователям, подключенным к сети связи по IP. Кроме того, при использовании Softswitch возможно уменьшение в сети ОКС 7 числа пунктов сигнализации, включая транзитные.

Softswitch в качестве распределенной оконечной станции коммутации. Оборудование Softswitch в качестве распределенной оконечной станции коммутации (Softswitch V класса) может использоваться для подключения оборудования абонентского доступа или оконечных (пользовательских) терминалов NGN и выполнять ряд функций обслуживания вызовов - прием и обработку сигнальной информации, ведение учета стоимости, сбор статистики. Функции же коммутации пользовательских соединений обеспечиваются шлюзами доступа (или оборудованием IP-концентраторов в случае SIP-телефонов). Оконечные станции местной сети могут быть заменены выносами, подключающимися через оптические линии к транспортной сети, что дает возможность развивать услуги на базе IP. К основным преимуществам организации распределенной оконечной станции на базе Softswitch и технологий коммутации пакетов относятся расширение перечня предоставляемых услуг связи (услуги IP-Centrex, конвергентные услуги связи, услуги на базе шлюзов Parlay или серверов приложений); возможность создания выносов на базе AG; предоставления пользователям услуг телефонии по технологии VoIP с реализацией в шлюзах алгоритмов компрессии речи, уменьшающих требуемую полосу пропускания в 1,5-4 раза в зависимости от типа используемого кодека; предоставление пользователям делового сектора услуг VPN; увеличение количества точек присоединения телефонных сетей взаимодействующих операторов путем установки дополнительных шлюзов; создание из одной точки гибких тарифных планов в отношении абонентов всей сети, построенной на базе оборудования Softswitch.

Оборудование Softswitch в качестве распределенного SSP. Оборудование Softswitch базируется на технологии распределенной коммутации и позволяет организовать распределенный узел коммутации услуг SSP интеллектуальной сети, который обеспечивает доступ пользователей к интеллектуальным услугам, реализованным в существующих узлах управления услугами SCP. Функция коммутации услуг (SSF) реализуется за счет совместного функционирования шлюзов и контроллера шлюзов MGC. При этом функция интерфейса с SCP и функция управления установлением соединения при предоставлении интеллектуальных услуг реализуются в контроллере MGC. В качестве протокола взаимодействия между SSP и SCP используется протокол INAP-R, который рассмотрен в курсовом проекте 'Системы коммутации TDM-сети', выполненном студентами кафедры в предыдущем семестре.

По сравнению с рассмотренной в том курсовом проектировании интеллектуальной сети связи на базе классической платформы IN, организация распределенного узла SSP на базе оборудования Softswitch имеет следующие преимущества:

· минимизация инвестиций на внедрение функции SSF, так как в 'классическом' варианте необходимо либо модернизировать все станции коммутации, в которых должна осуществляться обработка вызовов от пользователей интеллектуальными услугами, либо устанавливать оборудование выделенного SSP в нескольких сетевых точках;

· минимизация инвестиций на расширение функций SSF в случае модернизации или внедрения новых интеллектуальных услуг, так как в 'классическом' варианте модернизировать приходится все точки SSP, а в случае распределенного SSP - только функции MGC;

· возможность организации доступа к интеллектуальным услугам, реализованным как в сетях, базирующихся на технологии коммутации пакетов, так и в сетях, базирующихся на коммутации каналов, в рамках единой сетевой инфраструктуры;

· возможность предоставления расширенного списка интеллектуальных услуг за счет серверов приложений, управляемых со стороны оборудования Softswitch;

· возможность предоставления дополнительных (интеллектуальных) услуг, включая персональную мобильность, конвергентные услуги, требующие интеграции сетей связи.

Оборудование Softswitch в качестве распределенного узла телематических служб. В качестве распределенного узла телематических служб оборудование Softswitch позволяет создавать точки доступа в Интернет; предоставлять доступ к услугам местной и внутризоновой передачи речевой информации по сетям передачи данных с использованием нумерации телефонной сети; организовать передачу информации по сети передачи данных без использования нумерации телефонной сети (SIP-телефония); предоставлять услуги мультимедиа и т.д. Для предоставления услуг транспортировки информации по сети передачи данных без использования нумерации телефонной сети (IP-телефонии) необходимо обеспечить преобразование имен или адресов пользователей в адреса IP. Для этого используется система ENUM (система единых коммуникационных номеров), позволяющая по URI (единообразный идентификатор ресурсов) определить адрес IP. Такое предоставление услуг мультимедиа ориентировано на пользователей, использующих SIP-терминалы.

Основным преимуществом использования решений на базе Softswitch при построении распределенного узла телематических служб является возможность использования единой сетевой инфраструктуры для предоставления существующих и перспективных телематических услуг. При этом обеспечивается возможность гибкого внедрения новых дополнительных услуг за счет наличия в шлюзах Parlay стандартных прикладных интерфейсов; возможность обеспечения роуминга услуг за счет взаимодействия шлюзов Parlay, установленных в разных сетях, с сервером приложений, в котором реализована услуга; возможность гибкой тарифной политики; централизованный сбор тарифной и статистической информации; снижение эксплуатационных расходов за счет централизации точки контроля за предоставлением услуг.

Необходимо отметить, что в зависимости от производителя оборудование Softswitch может быть ориентировано на одно или на несколько из вышеперечисленных применений. Наибольший эффект от сети на базе оборудования Softswitch может достигаться только при наличии сети с коммутацией пакетов, обеспечивающей гарантированное качество обслуживания при передаче речевой информации. При этом оборудование Softswitch позволяет использовать его в нескольких сетевых сценариях, а именно: в качестве транзитной станции коммутации и местной оконечной станции коммутации, а также в качестве платформы для предоставления дополнительных (интеллектуальных и телематических) услуг.