Сети нового поколения и технология softswitch

И.М.Быков, Е.В.Лашнева, СЕТИ и Телекоммуникации

Сегодня все операторы, включая операторов IP-телефонии, активно испытывают системы softswitch, рассматривая их с точки зрения широкого применения в сетях связи. Одновременно совершенствуется и внедряется нормативная и техническая база для использования подобных систем. Каковы же предпосылки внедрения систем softswitch, а также роль и место основных протоколов сети нового поколения?

Наметившаяся тенденция перехода от вертикально интегрированной бизнес модели к модели, построенной на доступности всего пакета услуг, независимо от способов доступа через универсальную сеть переноса информации, влечет за собой построение новой сетевой архитектуры, которая постепенно становится признанным стандартом в телекоммуникационном сообществе (рис.).

Благодаря такой архитектуре классический телефонный узел разбивается на компоненты, связанные между собой открытыми вертикальными интерфейсами. Подобный процесс уже наблюдался в компьютерной индустрии во время открытия компанией IBM аппаратных интерфейсов и отделения управляющего программного модуля от аппаратной реализации.

Переход к горизонтально интегрированным сетям, в которых уровень переноса информации отделен от уровня управления соединением, является важнейшим этапом, позволяющим расширить группу единых сетевых ресурсов и повысить общую эффективность операторской деятельности.

При строительстве сети с новой архитектурой инвестиции вкладываются уже не так в узкоспециализированное оборудование (телефонные станции, маршрутизаторы), как в оборудование, формирующее пакетную, мультисервисную сеть, поскольку специализированные мультимедийные и телефонные ресурсы располагаются только на уровне контроля и управления (рис.).

Конечно, большинство новых услуг будет связано с пакетными приложениями, однако нельзя забывать и о важности традиционных голосовых услуг в структуре доходов оператора. Остается открытым вопрос о том, какие дополнительные услуги и в каком объеме будут востребованы пользователями. Таким образом, переориентация инвестиций с узкоспециализированного оборудования на общие сетевые ресурсы обеспечивает оператору необходимую гибкость и защиту от изменения спроса на те или другие услуги.

Новые протоколы в архитектуре softswitch

Исследования по определению новой сетевой архитектуры ведутся в таких организациях, как ITU T, Multiservice Switching Forum, International Packet Communications Consortium.

Архитектура сети всегда включает в себя узел управления вызовом, который может называться softswitch, телефонный сервер, управляющий агент и шлюзовое оборудование сопряжения с пакетными сетями. Эталонные архитектуры с описанием основных функциональных блоков приведены в Packet Communication Reference Architecture, v2.0. April, 2003, International Packet Communications Consortium и MSF Technical Report, MSF TR ARCH 001 FINAL, March, 2003. Архитектура с разделенными функциями управления и переноса информации требует наличия вертикальных открытых протоколов взаимодействия.

Новая сетевая архитектура

В появлении каждого протокола прослеживается своя логика. Например, для обеспечения массового внедрения мультимедийных услуг требовался протокол, который бы гармонично использовал технологии интернета, был прост в применении и позволял внедрять целый ряд абсолютно новых приложений и услуг. SIP-протокол идеально сочетал в себе эти функции.

Стремление операторов обеспечить весь набор классических телефонных услуг на пакетных сетях привело к появлению протокола BICC как эволюции протокола ISUP.

Естественно, при переходе к разделенной архитектуре возникает необходимость в протоколе управления шлюзовыми элементами, и основным направлением становится совершенствование протокола H. 248, который создавался совместными усилиями организаций IETF (рабочая группа Megaco) и ITU T.

Работы в рамках протоколов Sigtran стали необходимыми для обеспечения более надежной передачи информации сигнализации, чем при использовании стека TCP/IP.

В таблице ниже кратко приводятся функциональные назначения и некоторые особенности данных протоколов.

Таким образом, поддержка оборудованием тех или других протоколов напрямую связана с обеспечением требуемой сетевой функциональности. А теперь стоит подробнее остановиться на особенностях систем для модернизации сети связи общего пользования.

Требования к системам для модернизации сети связи общего пользования

Исторически сложилось так, что интерес к системам softswitch возник у частных операторов связи, которые не могли вкладывать значительные инвестиции в дорогостоящее классическое оборудование коммутации каналов. Системы softswitch рассматривались с точки зрения полноценной замены местной и транзитной станции связи (идентичные обозначения – Class5 и Class4 функциональность).

Существуют и более специфические требования для ряда приложений, где не обязательна полная поддержка классических услуг связи. Такие требования к softswitch предъявляют, в частности, системы передачи голоса по IP-сетям и офисная IP-телефония.

В Таблице приведены Функциональные назначения протоколов в архитектуре Softswitch

Стремление расширить базу предлагаемых оператором услуг за счет внедрения видеосвязи, видеоконференций, центров обработки звонков обусловило наличие еще одной области для систем softswitch.

Эффективная реализация этих систем может быть достигнута только для соответствующей области применения. Решение должно отвечать требованиям оператора, касающимся представления телекоммуникационных услуг, и последним стандартам, а также учитывать особенности существующей сети связи.

Необходимо отметить следующие важные требования к системам softswitch для применения на ТфОП:

• обеспечение базовых и дополнительных видов обслуживания;
• SSP функциональность с поддержкой протокола INAP R;
• реализация специальных функций, принятых на взаимосвязанной сети РФ;
• поддержка открытых протоколов SIP, BICC, H. 248;
• возможность использования существующи хсистем передачи ИКМ для подключения абонентских концентраторов.

Заслуживает внимания пример внедрения решения softswitch на основе оборудования Engine Softswitch компании "Эрикссон" для фрагмента областной сети.

Надо учитывать, что расчеты носят качественный характер и призваны показать принцип внедрения технологии нового поколения, а также набор и параметры используемых аппаратных средств.

Пример внедрения системы softswitch

Как известно, административно каждая область разделена на районы с районными центрами и средними и малыми населенными пунктами, относящимися к райцентру. На уровне областного центра абонентов обслуживают городские телефонные сети (ГТС)5-6-значной нумерации. За обслуживание абонентов районов отвечают сельские телефонные сети (СТС). СТС состоит из центральной станции (ЦС), в которую могут включаться абоненты, и оконечных станций (ОС). Центральные станции обычно расположены в райцентрах и связываются между собой через междугородную станцию (АМТС), установленную в областном центре. Также в составе СТС есть узловые станции (УС), в которые тоже могут подключаться абоненты и ОС. Узловые и оконечные станции обычно располагаются в средних и малых населенных пунктах, и емкость их может варьироваться от 50 до 400 номеров. Основные особенности телефонной сети района – это существующие системы передачи ИКМ, большая доля аналоговых станций, низкая телефонизация района, сложная структура сети, особенной для СТС.

Переходить к новой организации сети в области необходимо постепенно и начинать лучше с областного и районных центров, где выше плотность телефонизации, больше абонентов и цифровых АТС. Решение softswitch позволит упростить структуру сети (в сети будет только три уровня – абонентский, уровень переноса информации и управления), использовать на местном уровне существующие системы передачи ИКМ, постепенно обновить коммутационное оборудование и увеличить телефонную плотность в области.

Элементами сети Engine Softswitch являются:

• телефонный сервер (TeS), который управляет логикой прохождения вызова и контролирует коммутационные ресурсы, реализованные в шлюзах доступа (MSG), используя стандартизованный H. 248. Производительность – 300–600 вызовов/с в ЧНН (час наибольшей нагрузки);
• мультисервисный шлюз (MSG), выполняющий подключение ИКМ оборудования к пакетной сети и обеспечивающий коммутацию голосовых соединений. Масштабируемая производительность – 50 –200 вызовов/св ЧНН;
• пакетная сеть IP/MPLS для передачи голоса и данных;
• абонентские узлы доступа (EAR), которые выполняют функцию выносного абонентского концентратора с масштабируемой емкостью.

Количество и места установки телефонных серверов и шлюзов определяются по исходным данным сети, таким как число абонентов, удельная нагрузка на абонента, среднее время разговора, территориальный разнос абонентов и производительность телефонного сервера и шлюзов доступа.

Изменение принципа инвестиций при строительстве сети нового поколения

Для фрагмента областной сети с 300 000 абонентов, нагрузкой на абонента 0,12 Эрланг и средним временем разговора 120 с расчетная интенсивность поступающей нагрузки составляет около 300 вызовов/с в ЧНН. Более точное значение должно определяться с учетом распределения нагрузки и других параметров.

При производительности телефонного сервера 300 –600 вызовов/с достаточно установить один сервер в областном центре. Однако в телефонной связи очень важна такая характеристика сети, как надежность, поэтому рекомендуется использовать два телефонных сервера, работающих по принципу тандема.

Количество шлюзов, которое необходимо установить, зависит от производительности шлюза, распределения абонентов в районах и наличия систем передачи, по которым будут подключаться абонентские выносы. Для рассматриваемой сетевой модели и производительности шлюзов 50-70 вызовов/с может оказаться достаточной установка в районных центрах трех-четырех шлюзов.

Важно отметить, что высокая производительность шлюзов позволяет оператору точно определять места их установки и не быть связанным ограничениями по обработке вызовов.

Подключение абонентов осуществляется посредством установки выносных абонентских концентраторов, связанных со шлюзом доступа по фирменному протоколу. Подключение другого оконечного оборудования возможно также по протоколам DSS1 и V5. 2. Для связи с существующими фрагментами сети телефонный сервер через шлюз доступа подключается к опорно-транзитным узлам по сигнализации ОКС 7.

Структура телефонной сети области с использованием решения Engine Softswitch представлена на рисунке.

Пример построения телефонной сети области с использованием концепции Engine Softswitch

Заключение

Итак, переход к сетям нового поколения в первую очередь связан с внедрением разделенной архитектуры, где функциональные блоки взаимодействуют через открытые интерфейсы. Использование оборудования, основанного на открытых стандартах, становится для оператора связи конкурентным преимуществом, поскольку обеспечивает гибкость при внедрении и предоставлении услуг связи.

Доход от предоставления голосовых услуг в ближайшее время по-прежнему будет играть важную роль для операторов связи. Модернизированная на основе последних сетевых решений телефонная сеть даст возможность оператору сделать следующие шаги для дальнейшего развития – внедрить новейшие дополнительные услуги.