Общая архитектура сети NGN

1. NGN – сети следующего поколения

Раздел 2. Общая архитектура сети NGN

2. Общая архитектура сети NGN

• Четырехуровневая и трехуровневая модель NGN
• Выбор технологии для транспортной сети и сети
доступа (IP/MPLS, ATM, GE, SDH, xWDM, PON,
FTTH, ADSL, VDSL)
• Первичные сети. Вторичные сети. Глобальные
сети. Метропольные сети. Локальные сети.
• Функциональная структура. Классификация
оборудования.

3. Четырехуровневая модель NGN

4. Архитектура сети NGN

Уровень услуг
Уровень управления
Уровень транспорта
Уровень доступа

5. Уровни архитектуры сети NGN

уровень управления услугами;
уровень управления коммутацией;
транспортный уровень;
уровень доступа.

6. Задачи уровней сети NGN

7. Уровень управления услугами

Предоставление инфокоммуникационных услуг
Управление услугами
Создание и внедрение новых услуг
Взаимодействие различных услуг

8. Уровень управления услугами

• позволяет реализовать специфику услуг и применять одну и ту
же программу логики услуг вне зависимости от типа
транспортной сети и способа доступа;
• наличие этого уровня позволяет также вводить на сети
электросвязи любые новые услуги без вмешательства в
функционирование других уровней;
• может включать множество независимых подсистем ("сетей
услуг"), базирующихся на различных технологиях, имеющих
своих абонентов и использующих свои, внутренние системы
адресации.

9. Уровень управления услугами

• Операторам связи требуются механизмы, позволяющие
быстро и гибко развертывать, а также изменять услуги в
зависимости от индивидуальных потребностей пользователей.
• Такие механизмы предусмотрены открытой сервисной
архитектурой OSA (Open Services Access) – основной
концепцией будущего развития сетей электросвязи в части
внедрения и оказания новых дополнительных услуг.
• При создании систем на основе OSA должны присутствовать
следующие ключевые моменты:
– открытая среда для создания услуг;
– открытая платформа управления услугами.

10. Уровень управления услугами

• На протяжении нескольких лет различными организациями
предлагалось несколько вариантов реализации концепции
OSA, пока в 1998 г. не был сформирован консорциум Parlay
Group, который занимается созданием спецификаций
открытого
API
(Application
Programming
Interface),
позволяющего управлять сетевыми ресурсами и получать
доступ к сетевой информации.
• Архитектура Parlay является
реализаций концепции OSA
одной
из
практических

11. Архитектура Parlay

Как показано на рисунке разные сети связи имеют различные
сетевые элементы, в частности:
• в сети подвижной электросвязи второго поколения входят
SGSN (Serving GPRS Support Node) и MSC (Mobile Switching
Center);
• в телефонную сеть общего пользования входит SSP (Service
Switching Point) коммутатор услуг в ТфОП;
• в сети подвижной электросвязи третьего поколения входит SCSCF (Serving Call Session Control Function);
• ведомственные АТС.
Каждый из этих элементов выходит на шлюз (Gateway) по своему
протоколу, а задача шлюза по концепции OSA/Parlay состоит в
том, чтобы свести все протоколы к единым интерфейсам API.
Тогда приложения можно писать без учета особенностей
нижележащих сетей, и следует только строго придерживаться
интерфейсов API.

12. Архитектура Parlay

13. Уровень управления коммутацией

• Обработка информации сигнализации
• Маршрутизация вызовов
• Управление потоками

14. Уровень управления коммутацией

• Функция установления соединения реализуется на уровне элементов
базовой сети под внешним управлением оборудования программного
коммутатора (Softswitch). Исключением являются АТС с функциями
контроллера шлюзов (MGC – Media Gateway Controller), которые сами
выполняют коммутацию на уровне элемента транспортной сети.
• В случае использования на сети нескольких Softswitch они
взаимодействуют посредством соответствующих протоколов (как правило,
семейство SIP-T) и обеспечивают совместное управление установлением
соединения.
• Softswitch должен осуществлять:
– обработку всех видов сигнализации, используемых в его домене;
– хранение и управление абонентскими данными пользователей,
подключаемых к его домену непосредственно или через
оборудование шлюзов доступа;
– взаимодействие с серверами приложений для оказания расширенного
списка услуг пользователям сети.

15. Транспортный уровень

• Коммутация
• Прозрачная передача информации
пользователя

16. Требования к транспортному уровню

• Поддержка функций управления трафиком;
• Поддержка соединений в реальном времени и соединений,
нечувствительных к задержкам;
• Различные модели соединений: «точка-точка», «точкамноготочие», «многоточие-многоточие»;
• Гарантированные уровни производительности, надежности,
доступности и масштабируемости.

17. Транспортный уровень NGN рассматривается как уровень, составными частями которого являются сеть доступа и базовая сеть.

• Под сетью доступа понимается системно-сетевая инфраструктура, которая
состоит из абонентских линий, узлов доступа и систем передачи,
обеспечивающих подключение пользователей к точке агрегации трафика
(к сети NGN или к традиционным сетям электросвязи).
• Для организации уровня доступа могут использоваться различные среды
передачи. Это может быть медная пара, коаксиальный кабель, волоконнооптический кабель, радиоканал, спутниковые каналы либо любая их
комбинация.
• Особенностью
инфраструктуры
NGN
является
использование
универсальной базовой сети, базирующейся на технологиях пакетной
коммутации.
• Базовая сеть – это универсальная сеть, реализующая функции
транспортировки и коммутации. В соответствии с данными функциями
базовая сеть представляется в виде трех уровней :
– технология коммутации пакетов;
– технологии формирования тракта;
– среда передачи сигналов.

18. Модель базовой сети

Нижний уровень модели – среда передачи сигналов. Этот уровень
должен быть реализован на кабелях с оптическими волокнами (ОВ) или
на цифровых радиорелейных линиях (РРЛ).

19. Сегодня при выборе технологической основы перспективной считается IP, ввиду того, что:

• использование технологии IP/MPLS в среде Ethernet позволяет
повысить масштабируемость и качество обслуживания до
уровня, необходимого для транспортных сетей, а
спецификации MPLS RSVP-TE Fast Reroute обеспечивает
восстанавливаемость трактов в пределах 50 мс. Это означает,
что сети Ethernet приобретают характеристики и надежность
SDH или ATM;
• количество приложений, использующих протокол IP, будет
возрастать, соответственно доля трафика IP будет
увеличиваться, и, как следствие, неизбежны проблемы
технологии АТМ, связанные с дополнительными накладными
расходами полосы пропускания при передаче IP-трафика,
вследствие чего происходит увеличение стоимости реализации
сетевых решений на базе АТМ.

20. В состав базовой 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 электросвязи (ТфОП, СПД, СПС).

21. Уровень доступа

• Шлюзы;
• Сеть доступа;
• Оконечное абонентское оборудование

22.

К технологиям построения сетей доступа относятся:
– беспроводные технологии (Wi-Fi, WiMAX);
– технологии
на
основе
систем
кабельного
телевидения (DOCSIS, DVB);
– технологии xDSL;
– оптоволоконные технологии (пассивные оптические
сети (PON)).

23. Трехуровневая модель NGN

24. Еще одна концепция…

Сабина Турсунова

25. Задачи уровней сети NGN

Уровень доступа. На этом уровне находятся такие устройства, как:
– Стандартные терминалы POTS/ISDN;
– Устройства интегрированного доступа IAD;
– Оконечные абонентские терминалы VoIP;
– Мобильные терминалы;
– Программные телефоны;
– …
Уровень агрегации трафика. На этом уровне находятся такие медиаустройства, как:
– Абонентские концентраторы нового поколения IP-AMG, PON и т.д.;
– Медиа-шлюзы для конвергенции телефонного трафика между
традиционной и пакетной сетями;
– Шлюзы сигнализации.

26. Задачи уровней сети NGN

Транспортный уровень. Данный уровень состоит из магистральной сети
передачи данных, основанной на технологии IP/MPLS и региональных сетей
передачи данных, основанных на технологии Gigabit Ethernet. Транспортный
уровень должен обеспечивать достаточную пропускную способность для
передачи всех видов телефонного трафика с обеспечением качества сервиса
(QoS).
Уровень управления вызовами. Задачей этого уровня является обработка
информации сигнализации, маршрутизация вызовов и управление
соединениями и тарификация вызовов.
Уровень управления сетью. Задачей данного уровня является управление
всеми элементами, входящими в состав NGN.

27. Задачи уровней сети NGN

Уровень управления услугами. Уровень управления услугами содержит
функции управления логикой услуг и приложений и представляет собой
распределенную вычислительную среду, обеспечивающую:
– предоставление инфокоммуникационных услуг;
– управление услугами;
– создание и внедрение новых услуг;
– взаимодействие различных услуг.
Данный уровень позволяет реализовать специфику услуг, и применять
одну и ту же программу логики услуги вне зависимости от типа
транспортной сети (IP, АТМ, FR и т.п.) и способа доступа.
Наличие этого уровня позволяет также вводить на сети любые новые
услуги без вмешательства в функционирование других уровней.

28. Общая архитектура сети NGN

• Четырехуровневая и трехуровневая модель
NGN
• Выбор технологии для транспортной сети и
сети доступа (IP/MPLS, ATM, GE, SDH, xWDM,
PON, FTTH, ADSL, VDSL)
• Первичные сети. Вторичные сети.
Глобальные сети. Метропольные сети.
Локальные сети.
• Функциональная структура. Классификация
оборудования.

29. Современные и будущие сети связи должны удовлетворять следующим требованиям:

• обладать необходимой пропускной способностью для
пропуска трафика всех потребителей услуг;
• обеспечивать требуемые уровни качества всех видов услуг;
• обладать необходимым уровнем надежности;
• обеспечивать возможность централизованного мониторинга
и управления работоспособностью сети;
• обладать средствами анализа производительности работы
сети и возможностью быстрого масштабирования для
удовлетворения возрастающих потребностей пропуска
трафика.

30.

Уровень доступа является той границей телекоммуникационной сети, где
конечным клиентам предоставляются услуги.
Следовательно, на этом уровне важно создать максимально удобную для
клиентов и наиболее эффективную для оператора структуру, которая
удовлетворяла бы следующим требованиям:
• предоставление наибольшей возможной (по экономическим и
техническим показателям) полосы пропускания до клиента;
• универсальность с точки зрения среды передачи (медь, оптика, радио);
• возможность централизованного управления;
• возможность совместной работы с единой системой аутентификации,
авторизации и биллинга;
• возможность удаленного управления абонентским терминалом для
исключения человеческого фактора.

31. Сеть доступа

• Сеть доступа является тем участком сети связи, на который
возлагается
функция
доставки
всех
видов
услуг,
организованных в ядре сети.
• Сеть доступа может стать самым узким участком сети связи,
не позволяющим предоставлять абонентам наиболее
востребованные и высокодоходные услуги, а также не
позволить на равных конкурировать с другими операторами
связи на рынке широкополосного доступа.
• При этом сеть доступа требует очень больших инвестиций при
смене технологии построения и длительного времени для
проведения модернизации и смены технологии.

32. При создании оптических сетей доступа должны соблюдаться следующие основополагающие принципы:

• сохранение существующих сетей доступа, которые не выработали свой
ресурс, с целью защиты инвестиций;
• строительство фрагментов ОСД методом наложения в объеме,
необходимом для предоставления услуг повышенного качества;
• обеспечение сквозного качества предоставляемых услуг по всей сети;
• строительство ОСД при реализации проектов по построению новых сетей
доступа;
• комплексный подход при разработке долгосрочной программы развития
сетей доступа;
• клиентоориентированный подход. Тесная связь бизнес-процессов с
проектами модернизации сети;
• применение только проверенных передовых, «открытых» решений
операторского класса.

33. Перспективная сеть оптического доступа должна соответствовать следующим требованиям:

• «мультисервисность»
–
независимость
технологий
предоставления услуг от транспортных технологий (любая
услуга через любой транспорт);
• «широкополосность» – возможность гибкого и динамичного
изменения скорости передачи информации в зависимости от
потребности пользователя;
• «мультимедийность» – способность сети передавать
одновременно многокомпонентную информацию (голос,
видео, данные);
• «интеллектуальность» – возможность управления услугой со
стороны оператора или пользователя.

34. Основные преимущества построения ОСД:

• высокая масштабируемость;
• модульное расширение;
• поддержка
оборудования
разных
производителей;
• высокая скорость доступа;
• высокое качество связи;
• независимость от скорости доступа, от
расстояния до абонента.

35. Технология ADSL

• Технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) –
асимметричная цифровая абонентская линия – была
разработана для обеспечения высокоскоростного доступа к
интерактивным видеослужбам (видео по запросу, видеоигры и
т.п.) и не менее быстрой передачи данных (доступ в Интернет,
удаленный доступ к ЛВС и другим сетям).
• Технология ADSL является наиболее массовым и дешевым
способом предоставления услуг ШПД для абонентов, не
предъявляющих высоких требований к скорости доступа к сети
Интернет.
• Сеть ШПД по технологии ADSL может быть развернута
практически на любом участке сети связи, где используется
медная сеть доступа.

36. Принцип действия

Запрос
Клиент
Информация
Сервер
к серверу
к абоненту

37. Основополагающие принципы

• В технологии предусмотрена организация асимметричного
обмена данными.
• При внедрении ADSL объем работ должен быть
минимальным,
поскольку
технология
изначально
ориентирована на массовое внедрение.
• При любых нарушениях в оборудовании или сети NGN
традиционная телефонная связь должна работать.
• В технологии используются существующие абонентские
линии телефонной сети, в каком бы состоянии они не были.

38. Преобразование телефонного соединения в соединение ADSL

Телефонная линия или ISDN
Телефонная сеть
АТС
Абонентский
протокол ATM25
или Ethernet
NGN
ATU-R
DSLAM (ATU-C)
ADSL
модем
Сплиттер
Телефонная сеть
АТС
Сплиттер

39. Преимущества ADSL

• Возможность использования существующей медной
инфраструктуры;
• Быстрое внедрение;
• Низкая себестоимость;
• Огромный выбор операторского и клиентского
оборудования;
• Высокая совместимость;
• Удовлетворительная скорость нисходящего потока

40. Недостатки ADSL

• Низкое качество связи, обусловленное старением
кабеля и его повреждениями;
• Асимметричная скорость нисходящего и восходящего
потоков;
• Снижение скорости передачи данных в зависимости
от протяженности абонентских линий;
• Взаимное влияние абонентских линий при
увеличении количества абонентов в кабеле

41. Технология VDSL

• VDSL (Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line) – это стандарт
сверхвысокоскоростной цифровой абонентской линии. Стандарт
VDSL2 (ITU-T G.993.2) позволяет выпускать совместимое DSLоборудование, обеспечивающее передачу данных по телефонному
кабелю со скоростью до 100 Мбит/с в обоих направлениях на
расстояниях до 350 м.
• Технология VDSL является хорошей и относительно дешевой
альтернативой технологии ADSL, способной предоставить
абонентам расширенный спектр услуг ШПД, включая передачу
нескольких каналов IPTV (HDTV), и возможность симметричной
передачи данных. Сеть ШПД по технологии VDSL может быть
развернута практически на любом участке сети связи, где
используется медная сеть доступа, в т.ч. в существующие DSLAM и
МАД.

42. Стандарты для технологии xDSL, применяемые в настоящее время

Технология
ITU-T
Название
Год
выпуска
Максимальная
скорость
передачи
ADSL
G.992.1
G.dmt
1999
7 Мбит/с вниз, 800
кбит/с вверх
ADSL2
G.992.3
G.dmt.bis
2002
8 Мбит/с вниз, 1
Мбит/с вверх
ADSL2+
G.992.5
ADSL2plus
2003
24 Мбит/с вниз, 1
Мбит/с вверх
ADSL2-RE
G.992.3
Reach Extended
2003
8 Мбит/с вниз, 1
Мбит/с вверх
SHDSL
G.991.2
G.SHDSL
2001
5.6 Мбит/с вниз/
вверх
VDSL
G.993.1
Very-high-data-rate DSL
2004
55 Мбит/с вниз, 15
Мбит/с вверх
VDSL2
G.993.2
Very-high-data-rate DSL 2
2005
100 Мбит/с
вниз/вверх
04.06.2022
Сабина Турсунова

43. Преимущества VDSL

• Возможность использования существующей
медной инфраструктуры;
• Быстрое внедрение;
• Низкая себестоимость;
• Большой выбор операторского и клиентского
оборудования;
• Высокая совместимость;
• Высокая скорость нисходящего потока;
• Возможность работы в симметричном режиме;
• Возможность перехода в режим работы ADSL;
• Возможность установки оборудования VDSL в
существующие DSLAM

44. Недостатки VDSL

• Низкое качество связи, обусловленное старением
кабеля и его повреждениями;
• Ограниченная дальность работы на высоких
скоростях передачи данных;
• Снижение скорости передачи данных в
зависимости от протяженности абонентских
линий;
• Взаимное влияние абонентских линий при
увеличении количества абонентов в кабеле;
• Высокая стоимость клиентского оборудования (в
сравнении с ETTH и ADSL)

45. Технология PON

• PON – распределительная сеть
доступа,
основанная
на
древовидной
архитектуре
с
пассивными
оптическими
разветвителями
на
узлах,
представляет экономичный способ
обеспечить
широкополосную
передачу информации. При этом
архитектура
PON
обладает
необходимой
эффективностью
наращивания и узлов сети, и
пропускной способности.

46. Технология PON

Технология PON позволяет с использованием одного волокна организовать
полностью пассивную оптическую сеть доступа для 32 узлов в радиусе 20
км, предоставляя Ethernet и до 4 Е1 в каждом узле.
Суть технологии PON заключается в том, что между центральным узлом и
удаленными абонентскими узлами создается полностью пассивная
оптическая сеть, имеющая топологию дерева. В промежуточных узлах
дерева размещаются пассивные оптические разветвители (сплиттеры) –
компактные устройства, не требующие питания и обслуживания.
Технология PON является одной из наиболее перспективных технологий
организации доступа к сети Интернет для предоставления услуг Triple Play
для «продвинутых» пользователей. Наиболее эффективна в районах с
частной застройкой и для точечных применений.

47. Свойства сети PON

• Древовидная архитектура с передачей по одному волокну на
двух длинах волн навстречу друг другу: 1550 нм (от
центрального узла к абонентам, нисходящий поток) и 1310 нм
(от абонентов к центральному узлу, восходящий поток);
• На промежуточных узлах дерева, размещаются пассивные
оптические разветвители;
• Использование метода доступа TDMA позволяет гибко
распределять полосу пропускания между абонентами;
• На одно волокно, идущее из центрального узла (OLT), можно
подключить до 32 абонентских узлов (ONT);
• Максимальное удаление составляет 20 км.

48. Архитектура PON

49.

• Нисходящий поток от центрального узла к абонентам идет
на длине волны 1550 нм и имеет скорость 622 Мбит/с (в
сумме для всех абонентов).

50.

• Восходящие потоки от абонентов идут на длине
волны 1310 нм с использованием протокола
множественного доступа с временным разделением
(TDMA).

51. Технология PON может быть совмещена с технологией (плотного) волнового мультиплексирования DWDM.

52. Развитие технологии PON

• В 1998 г. Международный союз электросвязи (ITU-T) принял
предложенную
FSAN
(Full
Services
Access
Network)
спецификацию ATM PON (APON) в виде
рекомендаций G.983.x, утвердив вскоре и спецификацию
Broadband PON (BPON). Начинается строительство пассивных
оптических сетей в Японии и США.
• Технология APON (G.983.1) предусматривает передачу в сети
PON ячеек ATM со скоростью 155 Мбит/с в каждом
направлении. В спецификации BPON скорость передачи
увеличена до 622 Мбит/с, появляется возможность
реализовать широкополосные сервисы, включая доступ по
Ethernet и видео.

53. Развитие технологии PON

• Развитие Ethernet привело в 2001 г. к началу работы над
спецификацией Ethernet PON (EPON) на основе протокола
управления множеством узлов (Multi-Point Control Protocol – MPCP).
Появляется еще одна разновидность PON — Gigabit PON (GPON).
Стандарт предусматривает номинальную скорость передачи 622
Мбит/c или 1,25 и 2,5 Гбит/с, а также развитые механизмы
управления и защита на уровне протоколов.
• На сегодняшний день существует множество примеров успешного
построения масштабных коммерческих проектов на базе PON. Это
позволяет оценить потенциал EPON (Ethernet PON)/GPON (Gigabit
PON) технологий, которые могут стать в ближайшее время
настоящим «мейнстримом» в отрасли.

54. Сравнительный анализ трех технологий APON, EPON, GPON

Характеристики
APON (BPON)
EPON
GPON
Институты стандартизации / альянсы
ITU-T SG15 / FSAN
IEEE / EFMA
ITU-T SG15 / FSAN
Дата принятия стандарта
октябрь 1998
июль 2004
октябрь 2003
Стандарт
ITU-T G.981.x
IEEE 802.3ah
ITU-T G.984.x
Скорость передачи, прямой/обратный
поток, Мбит/с
155/155
622/155
622/622
1000/1000
1244/155,622,1244
2488/622,1244, 2488
Базовый протокол
ATM
Ethernet
SDH
Линейный код
NRZ
8B/10B
NRZ
Максимальный радиус сети, км
20
20 (>30 (обсуждается в
проекте))
20
Максимальное число абонентских узлов
на одно волокно
32
16
64 (128)
Приложения
Любые
IP, данные
Любые
Коррекция ошибок FEC
предусмотрена
нет
необходима
Длины волн прямого/обратного потоков,
нм
1550/1310
(1480/1310)
1550/1310
(1310/1310)
1550/1310
(1480/1310)
Динамическое распределение полосы
есть
Поддержка (на более
высоких уровнях)
есть
IP-фрагментация
есть
нет
есть
Защита данных
Шифрование
открытыми ключами
нет
Шифрование
открытыми ключами
Резервирование
есть
нет
есть
Оценка поддержки голосовых
04.06.2022
приложений и QoS
высока Сабина Турсунованизкая
высока

55. Принцип действия PON

• Основная идея архитектуры PON – использование всего
одного приемопередающего модуля в OLT для передачи
информации множеству абонентских устройств ONT и приема
информации от них.
• Число абонентских узлов, подключенных к одному
приемопередающему модулю OLT, может быть настолько
большим, насколько позволяет бюджет мощности и
максимальная скорость приемопередающей аппаратуры.
• В OLT и ONT встроены мультиплексоры WDM, разделяющие
исходящие и входящие потоки.

56. Принцип действия PON

57. Прямой и обратный поток

• Прямой поток на уровне оптических сигналов, является
широковещательным.
• Каждый абонентский узел ONT, читая адресные поля, выделяет из
этого общего потока предназначенную только ему часть
информации. Фактически, мы имеем дело с распределенным
демультиплексором.
• Все абонентские узлы ONT ведут передачу в обратном потоке на
одной и той же длине волны, используя концепцию
множественного доступа с временным разделением TDMA (time
division multiple access).
• Для того, чтобы исключить возможность пересечения сигналов от
разных ONT, для каждого из них устанавливается свое
индивидуальное расписание по передаче данных c учетом
поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT.
Эту задачу решает протокол TDMA MAC.

58. Топологии сетей доступа

Существуют четыре основные топологии
построения оптических сетей доступа:
• "кольцо",
• «точка-точка",
• "дерево с активными узлами",
• "дерево с пассивными узлами".

59.

60.

61.

62.

63. Преимущества PON

• Существенная экономия оптического волокна;
• Высокое качество услуг;
• Достаточная скорость нисходящего и восходящего потоков для
удовлетворения текущих потребностей абонентов;
• Надежность соединения вследствие наличия только пассивных
оптических разветвителей в промежуточных узлах дерева, не
требующих обслуживания;
• Масштабируемость. Древовидная структура сети доступа дает
возможность подключать новых абонентов экономичным
способом;
• Гибкость. Использование современных механизмов обеспечения
QoS позволяет предоставлять абонентам именно тот уровень услуг,
который им требуется;
• Экономия используемой площади под оборудование и расходов на
электропитание на стороне оператора

64. Недостатки PON

• Высокая цена;
• Недостаточная полоса пропускания в долгосрочной перспективе.
Разделяемая полоса пропускания в дереве оптоволоконных линий
сети PON используется как можно большим числом абонентов;
• Недостаточная информационная безопасность данных в общей
среде передачи;
• Повышенная стоимость компонентов из-за необходимости работать
на совокупной скорости передачи данных;
• Повышенная мощность оптического сигнала для компенсации
потерь в пассивных оптических разветвителях;
• Сложность диагностики неисправностей в пассивных оптических
разветвителях. Влияние поврежденной точки терминации
оптической сети на работу всех абонентов этой пассивной
оптической сети

65. Технология P2P

Организация сети доступа с топологией P2P не накладывает ограничения на
используемую сетевую технологию.
P2P может быть реализована как для любого сетевого стандарта, так и для
нестандартных (proprietary) решений, например, использующих оптические
модемы.
С точки зрения безопасности и защиты передаваемой информации при
соединении P2P обеспечивается максимальная защищенность абонентских
узлов.
Поскольку ОК нужно прокладывать индивидуально до абонента, этот
подход организации сети доступа является более дорогим по сравнению с
технологиями PON, но и наиболее гибким с точки зрения отсутствия
ограничений на используемые технологии для удовлетворения любых
потребностей клиента.
Технология P2P является одной из наиболее перспективных технологий
организации доступа к сети Интернет для предоставления услуг Tripple Play
для продвинутых пользователей.
Наиболее эффективна для предоставления услуг при высокой плотности
абонентов и для корпоративного сегмента рынка.

66. Преимущества P2P

• Высокое качество услуг;
• Высокая надежность соединения;
• Единоличное использование ресурсов оптического
волокна абонентом;
• Высокая симметричная скорость доступа для
удовлетворения потребностей в долгосрочной
перспективе;
• Возможность индивидуального подключения любых
портов со стороны оператора и предоставления
любых скоростей доступа

67. Недостатки P2P

• Относительно высокая цена;
• Необходимость предоставления пары оптических
волокон для каждого абонента. Громоздкая
оптическая инфраструктура (имеется возможность
использования WDM);
• Повышенное энергопотребление на стороне
оператора;
• Значительное
использование
площадей
и
мощностей ЭПУ для оборудования P2P у оператора

68. Технология ETTH

• ETTH – один из способов постоянного подключения к Интернету по
протоколу FastEthernet.
• Скорость подключения составляет 100 Мбит/с или 1 Гбит/c.
• До каждого подключаемого дома производится прокладка оптического
кабеля. В качестве соединительных абонентских линий используется витая
пара пятой категории либо оптические соединительные линии.
• Технология Ethernet является более дешевой альтернативой полностью
оптических сетей доступа (PON, P2P) для организации доступа к сети
Интернет и для предоставления услуг Triple Play для обычных
нетребовательных пользователей.
• Наиболее эффективна для предоставления услуг при высокой плотности
абонентов.

69. Преимущества ETTH

Умеренная стоимость порта;
Высокая симметричная скорость доступа;
Возможность построения кольцевых сетей доступа;
Использование коаксиального кабеля для внутридомовой
разводки;
• Экономичное использование магистральных оптических
волокон;
• Применение стандартизированных составляющих при
организации подключений;
• Доступный инструментарий технического обслуживания на
канальном уровне

70. Недостатки ETTH

• Ограниченные возможности диагностики неисправностей на
клиентской стороне, сбора статистики и управления
качеством обслуживания;
• Проприетарность систем, адаптированных для применения в
сетях доступа;
• Ограничение пропускной способности кольца на всех
абонентов, подключенных к нему и ограничение количества
портов на каждый узел числом портов используемого шасси;
• Необходимость установки активного оборудования в
непосредственной близости к абонентам;
• Приспособлена в основном для многоквартирных домов.

71. Алгоритм принятия решений при выборе технологий строительства

Работники служб/отделов маркетинга филиалов определяют степень
концентрации высокодоходных сегментов в районах населенного
пункта.
Работники служб/отделов маркетинга филиалов определяют районы
населенного пункта с высоким спросом на услуги FTTx и требуемую
емкость сети для 100% обеспечения.
Работники технического блока филиала определяют объем
требуемых инвестиций для реализации проектов.
Определяется перечень проектов филиала с ранжированием по
приоритетности и коммерческой целесообразности проектов
(приоритетными являются проекты с применением технологии FTTx и
направленные на ковровое покрытие наложенной сетью районов
населенных пунктов с большой концентрацией высокодоходных
сегментов).
Инициируются бизнес-планы.

72. Технология SDH

• Синхронная
цифровая
иерархия
(SDH)
—
технология
широкополосных
транспортных
сетей,
которые
являются
инфраструктурой для подключения пользователя к широкому
спектру услуг.
• Сети SDH позволяют передавать информационные потоки на
скоростях до 10 Гбит/сек, предоставляют широкий диапазон
скоростей доступа, в том числе совместимых с плезиохронной
цифровой иерархией, прозрачны для трафика любой природы
(голос, данные, видео).
• Заложенная в структуру SDH сигнала служебная информация
обеспечивает
возможность
централизованного
управления
сетевыми устройствами и сетью в целом, позволяя гибко и
оперативно обслуживать сеть и предоставлять пользователям
необходимые потоки, а также реализует механизмы защиты
информационных потоков в сети от возможных аварий.

73. Операция ввода/вывода потока в PDH.

E4 (140 Мбит/с)
140
140
34
34
34
34
8
8
8
8
2
2
E1 (2 Мбит/с)
Пользователь
E4 (140 Мбит/с)

74. PDH

Наличие в PDH потоках выравнивающих битов, делает невозможным
прямое извлечение из потока, составляющих его компонентов.
• Так, чтобы извлечь из потока 140 Мбит/сек (Е4) поток 2 Мбит/сек (Е1)
необходимо демультиплексировать Е4 на четыре потока 34Мбит/сек
(Е3), затем один из Е3 на четыре потока 8 Мбит/сек (Е2), и только
после этого можно вывести требуемый Е1.
• А для организации ввода/вывода
требуется трехуровневое
демультиплексирование,
а
затем
трехуровневое
мультиплексирование.
• Использование систем PDH в сетях передачи данных, требует
большого количества мультиплексоров, что значительно удорожает
сеть и усложняет ее эксплуатацию.

75. Цели и задачи разработки SDH.

Желание преодолеть указанные недостатки PDH привели к разработке в
США иерархии синхронной оптической сети (SONET), а в Европе
аналогичной синхронной цифровой иерархии (SDH), предложенными
для использования на волоконно-оптических линиях связи.
Целью разработки, в обоих случаях, было создание иерархии, которая
позволила бы:
• вводить/выводить исходные потоки без необходимости производить
сборку разборку;
• разработать структуру кадров, позволяющую осуществлять развитую
маршрутизацию и управление сетями с произвольной топологией;
• загружать и переносить в кадрах новой иерархии кадры PDH иерархии
и других типов трафика (АТМ, IP);
• разработать стандартные интерфейсы для облегчения стыковки
оборудования.

76. SDH и SONET

• В сетях SDH и SONET, используются синхронные схемы передачи с
байт-интерливингом при мультиплексировании.
• В качестве формата основного сигнала первого уровня в иерархии
SDH был принят синхронный транспортный модуль STM-1 с
размером кадра 2430 байт и стандартным периодом повторения
кадров 125 мксек, что дает скорость передачи 155.52 Мбит/сек.
• Мультиплексирование с коэффициентом кратности 4 дает
следующий ряд скоростей SDH иерархии: STM-4, STM-16, STM-64
или соответственно 622.08, 2488.32, 9953.28 Мбит/сек.
• Ряд скоростей SONET начинается с сигнала ОС-1, имеющего
скорость 51.84 Мбит/сек, а далее сигналы ОС-3, ОС-12, ОС-48
совпадают по скорости с STM-1, STM-4, STM-64.

77. Модель SDH

SDH
мультиплексор
SDH
регенератор
SDH
кросс-коннектор
SDH
мультиплексор
PDH
PDH
ATM
ATM
IP
IP
Регенераторная
секция
Регенераторная
секция
Мультиплексорная секция
Маршрутный уровень
Мультиплексорная секция

78. Многоуровневая модель SDH

PSTN/ISDN
ATM
IP
Path layer
Multiplex section layer
Regenerator section layer
Physical layer
POH — маршрутный заголовок
MSOH — заголовок мультиплексорной секции
RSOH — заголовок регенераторной секции
Оптический кабель, радиорелейная линия

79. Многоуровневая модель SDH

Самый низкий — физический уровень, представляющий передающую среду.
Секционный уровень отвечает за сборку синхронных модулей STM-N и
транспортировку их между элементами сети. Он подразделяется на
регенераторную и мультиплексорную секции.
Маршрутный уровень отвечает за доставку сигналов, предоставляемых сетью для
конечного пользователя (PDH, ATM и др.), и упакованных в полезной нагрузке STMN. Согласно терминологии SDH, эти сигналы называют компонентными или
трибутарными сигналами, а предоставляемые пользователю интерфейсы доступа к
сети — трибутарными интерфейсами.
Передача сигнальной информации для каждого уровня в SDH осуществляется при
помощи механизма заголовков. Каждый STM-N кадр имеет секционный заголовок
SOH (Section OverHead), состоящий из двух частей: заголовка регенераторной
секции RSOH (Regenerator Section OverHead) и мультиплексорной секции MSOH
(Multiplex Section OverHead).
Для упаковки и транспортировки в STM-N трибутарных сигналов предложена
технология виртуальных контейнеров. Виртуальный контейнер состоит из поля
полезной нагрузки — контейнера, на которое отображается трибутарный сигнал, и
маршрутного заголовка POH (Path OverHead), который указывает тип контейнера и
служит для сбора статистики о прохождении контейнера по сети

80. Структура кадра STM-N

270 колонок
1
9
270
1
2
RSOH
3
4
AU poiter
5
6
7
MSOH
8
9
A1
A1
A1
A2
A2
A2
J0
X
X
X
X
B1
E1
F1
D1
D2
D3
AU pointer
B2
K1
K2
D4
D5
D6
D7
D8
D9
D10
D11
D12
S1
B2
B2
M1
E2
A1, A2 — кадровая синхронизация
B1, B2 — мониторинг качества сигнала
D1…D12 — встроенные каналы управления
E1, E2 — служебные каналы голосовой связи
F1 — канал передачи данных для нужд пользователя
J0 — способ мультиплексирования STM-N
K1, K2 — управление автоматическим переключением
S1 — индикатор статуса синхронизации
M1 — уведомление об ошибках передачи
Х — зарезервировано для национального использования
• — поля определяемые средой передачи

81. Базовые элементы сетей SDH

Сети SDH строятся из четырех типов
функциональных
модулей
(сетевых
элементов):
• регенераторы,
• терминальные мультиплексоры,
• мультиплексоры ввода/вывода и
• кросс-коннекторы.

82. Регенератор

• Регенератор используется для
увеличения
допустимого
расстояния между узлами сети
путем
восстановления
входящих сигналов SDH.
• Это расстояние зависит от
степени затухания сигнала в
передающей
среде
и
параметров
приемопередающего оборудования.
• Для
одномодового
оптического
кабеля
оно
составляет 15-40 км для длины
волны 1310 нм и 40-110 км для
1550 нм.
STM-N
REG
STM-N

83. Терминальный мультиплексор

• Терминальный мультиплексор
(TM)
предназначен
для
мультиплексирования
и
демультиплексирования
сигналов PDH и STM (в
терминологии SDH их называют
трибутарными
или
компонентными
интерфейсами) в агрегатный
поток STM-N.
• Он также может осуществлять
локальную
коммутацию
с
одного
трибутарного
интерфейса на другой.
PDH
TM
SDH
STM-N

84. Мультиплексор ввода/вывода

• Мультиплексор ввода/вывода (ADM)
имеет на входе те же наборы
интерфейсов, что и ТМ, и, как правило,
два агрегатных потока STM-N (условно
называемых
"восточный"
и
"западный").
• В этих мультиплексорах плезиохронные
или синхронные сигналы могут быть
извлечены из или добавлены в поток
STM-N, при этом часть полезной
нагрузки сигнала STM-N проходит через
устройство транзитом.
• Это дает возможность создавать
самовосстанавливающиеся кольцевые
структуры (Self Healing Ring — SHR),
которые,
в
случае
аварии,
автоматически коммутируют потоки в
обход поврежденных участков или
элементов сети.
STM-N
STM-N
ADM
PDH
SDH

85. SDH кросс-коннектор

• Кросс-коннектор
(DXC)
—
распределительный узел сети,
осуществляющий
неблокируемые перекрестные
соединения между любыми
его портами.
• SDH
кросс-коннекторы
выполняют эти функции на
уровне
виртуальных
контейнеров VC-n, для этого
PDH сигналы отображаются на
виртуальные
контейнеры
соответствующего уровня.
STM-16
STM-4
STM-1
STM-16
STM-4
STM-1
140Мбит/с
34Мбит/с
140Мбит/с
34Мбит/с
2Мбит/с
2Мбит/с
DXC

86. Основные функции, выполняемые сетевыми элементами SDH следующие:

• маршрутизация виртуальных контейнеров, проводимая на
основе использования информации в маршрутном заголовке
РОН соответствующего контейнера;
• консолидация или объединение виртуальных контейнеров;
• трансляция потока от точки к нескольким точкам (point-tomultipoint);
• сортировка или перегруппировка (grooming) виртуальных
контейнеров, осуществляемая с целью создания нескольких
упорядоченных, например, по типу переносимого сервиса,
потоков;
• ввод/вывод виртуальных контейнеров.

87. Топология сетей SDH

Топология «точка-точка»
• Это простейшая топология, включающая два терминальных
мультиплексора, соединенных оптической линией связи с или без
регенератора. Каждый из мультиплексоров действует как концентратор
трибутарных потоков Е1, Е3 и др.
• Эта топология широко используется при передаче больших потоков
данных по высокоскоростным магистральным каналам. Она может
быть реализована, как по схеме без резервирования канала, так и по
схеме со 100% резервированием типа 1+1, использующей основной и
резервный агрегатные каналы.
Топология «последовательная линейная цепь»
• Эта топология используется тогда, когда существует необходимость
ответвлений в ряде точек линии, где могут вводится и выводится
каналы доступа. Реализуется она путем включения вдоль линии связи
мультиплексоров ввода/вывода.

88. Топология сетей SDH

Топология «звезда»
• В этой топологии один из узлов сети (кросс-коннектор) играет роль
концентратора (или хаба), распределяя часть трафика по другим
удаленным узлам, а оставшуюся часть на терминалы пользователей.
Топология «кольцо»
• Эта топология наиболее широко используется при построении SDH
сетей первых двух уровней иерархии (STM-1 и STM-4). Строительными
блоками этой архитектуры являются мультиплексоры ввода/вывода,
которые соединяются в кольцо с однонаправленной либо
двунаправленной передачей трафика.
• Широкое использование кольцевой топологии обусловлено тем, что
построенные на ее основе сети способны самовосстанавливаться
после некоторых достаточно характерных типов отказов.

89. Механизмы самовосстановления и схемы резервирования

Линейная защита.
• Простейшая форма реализации этой защиты — защита 1+1, используемая
в соединениях точка-точка, где на каждую рабочую линию отводится одна
резервная. При обнаружении потери сигнала на рабочей линии,
оборудование на обоих концах автоматически переключается на
резервную.
• Более экономичный вариант — защита 1:N, используемый, в основном, на
магистральных участках большой протяженности. В этом случае на
несколько рабочих линий отводится одна резервная. Резервная линия
может быть использована для передачи низкоприоритетного трафика,
который просто прерывается, если необходимо подменить вышедшую из
строя рабочую линию.
• Механизмы защиты 1+1 и 1:N стандартизированы ITU-T в Рекомендации
G.783.

90. Механизмы самовосстановления и схемы резервирования

Кольцевая защита.
• Различаются для кольцевых структур с однонаправленными и
двунаправленными соединениями.
• В однонаправленном кольце все данные передаются по
одной оптической жиле в одном направлении.
• Вторая оптическая жила, с противоположным направлением
передачи, рассматривается как резервная.
• В случае аварии на одном из сегментов кольца, передача в
направлении
поврежденного
участка
автоматически
коммутируется на резервное кольцо

91. Схема самовосстановления однонаправленного кольца

Основное кольцо
Резервное кольцо

92.

• В двунаправленном кольце обе оптические жилы
используются для передачи и приема сигналов
между элементами сети.
• Емкость
канала
разбивается
на
несколько
двунаправленных рабочих линий.
• При разрыве кольца, на концах поврежденного
сегмента потоки коммутируются на резервную
рабочую линию в обход этого сегмента.

93. Схема резервирования в двунаправленном кольце

Рабочий маршрут
Резервный маршрут

94. Волновое мультиплексирование (WDM)

• Волновое мультиплексирование (Wave Division Multiplexing, WDM) — это
концепция объединения нескольких потоков данных по одному
физическому волоконнооптическому кабелю.
• Такое
увеличение
емкости
кабеля
достигается
исходя
из
фундаментального принципа физики. Он состоит в том, что лучи света с
разными длинами волн не взаимодействуют между собой.
• Основная идея систем WDM состоит в использовании нескольких длин
волн (или частот) для передачи отдельного потока данных на каждой из
них.
• За счет этой техники удалось в 16-160 раз увеличить широкополосность
канала из расчета на одно волокно.

95. Мультиплексирование с делением по длине волны в оптическом волокне

• На входе канала сигналы с
помощью призмы объединяются
в одно общее волокно.
• На
выходе
с
помощью
аналогичной
призмы
эти
сигналы разделяются.
• Число волокон на входе и выходе
может достигать 32 и более
(вместо призм в последнее
время
используются
миниатюрные
зеркала,
где
применяется развертка по длине
волны).

96. Мультиплексирование с делением по длине волны в оптическом волокне

• Передаваемые данные должны посылаться на определенной несущей
длине волны.
• Обычно волновое мультиплексирование WDM осуществляется в окне
прозрачности. Окно прозрачности — область частот, находящаяся между
двумя провалами, в которой обеспечиваются лучшие условия
распространения радиоволн. 1530-1560 нм, где обеспечивается
минимальное затухание сигнала до 0,2 дБ/км.
• Как правило, волоконнооптические системы используют 3 длины волны —
850, 1310 и 1550 нм.
• Если входной сигнал является оптическим и передается на одной из этих
длин волн, он должен быть преобразован для передачи с длиной волны
окна прозрачности WDM.

97. Мультиплексирование с делением по длине волны в оптическом волокне

• При наличии нескольких независимых входных сигналов каждый из них
должен быть преобразован для передачи на своей длине волны в рамках
этого диапазона.
• Затем эти сигналы объединяются с помощью оптической системы таким
образом, что большая часть мощности всех сигналов передается по одному
оптическому волокну.
• На другом конце линии световые сигналы разделяются с помощью
сплиттера (еще одной системы линз) на несколько каналов.
• Каждый из этих каналов проходит через фильтры, отделяющие только одну
из длин волн.
• В конце концов, каждая из отделенных длин волн попадает на свой
приемник, который преобразует ее в исходный вид (оптический на длинах
волн 850, 1310 и 1550 нм или медный).

98. Технология WDM

• Существует два типа систем WDM, обеспечивающих грубое
(CWDM) мультиплексирование с большим шагом разноса
несущих или плотное (DWDM) разделение шкалы длин волн.
• Системы CWDM обычно обеспечивают передачу от 8 до 16
длин волн с шагом в 20 нм, от 1310 до 1630 нм.
• Системы DWDM работают с количеством длин волн до 144,
обычно с шагом менее 2 нм примерно в том же диапазоне
длин волн.
• WDM (CWDM или DWDM) обычно используется в одном из
двух приложений:

99. Технология WDM

• Первое и главное состоит в увеличении объема информации,
передаваемого по оптическому волокну.
• Большое количество потоков данных передаются по
небольшому количеству оптических кабелей.
• Это дает возможность значительно увеличить пропускную
способность оптического кабеля. Так, при скорости 10 Гбит/с
на канал общая пропускная способность каждого волокна
составит 1,25 Тбит/с.
• Во многих случаях проложить новый оптический кабель
оказывается слишком дорого или просто невозможно. Тогда
использование технологии WDM становится единственной
возможностью для увеличения пропускной способности.

100. Технология WDM

• Второе приложение WDM появилось сравнительно недавно, когда все
большее число заказчиков стали использовать высокоскоростные каналы
связи.
• В этом случае оператор связи предоставляет заказчикам, имеющим офисы в
разных точках города, длины волн в своем кабеле для организации каналов
"точка-точка".
• Например, крупная компания, имеющая два здания в разных концах
города, может поставить задачу их объединения. Для решения этой
проблемы оператор может развернуть сеть. При использовании WDM
оператору нет необходимости заботиться о том, какой протокол или
технология используется заказчиками, что дает возможность более гибкого
предоставления услуг.

101. Технология WDM

• Устройства для организации WDM пассивны, т.е. не требуют
электропитания.
• Однако многие из них требуют постоянной температуры.
• Для
этого
устанавливаются
устройства
регулировки
температуры, а им необходимо удаленное электропитание.
Тогда используется смешанный кабель, который наряду с
оптическими волокнами содержит медные жилы.
• Для обеспечения норм по затуханию при передаче
информации
по
оптическим
кабелям
применяются
регенераторы и усилители сигналов.

102. Оптические системы передачи с линейной регенерацией

При передаче одиночного оптического сигнала каждый
регенератор преобразует оптический сигнал в электрический,
корректирует временные параметры, выделяет передаваемую
информацию и в результате управляет лазерным передатчиком
для регенерации сигнала и последовательного ввода
информации в оптический кабель для передачи ее по
следующему участку.

103. DWDM составной сигнал с одним участком разделения по длине волны

• Преобразование
оптического
сигнала
в
электрический сигнал требует больших затрат,
поскольку применяет очень дорогие компоненты
(лазеры и сверхскоростную электронику).
• Схема на следующем слайде передает составной
WDM-сигнал.
• При этом на каждом регенераторном участке
производится разбиение составного сигнала на
отдельные сигналы.
• Далее
производится
индивидуальное
преобразование в электрическую форму и
индивидуальная регенерация.

104. DWDM составной сигнал с одним участком разделения по длине волны

105. DWDM составной сигнал с оптическим усилителем

• Более предпочтительно применение оптических усилителей, которые
могут усиливать сигнал на всех длинах волн, составляющих WDM-сигнал.
• Оптический усилитель на оптоволконе, легированном эрбием (ErbiumDoped Fiber Amplifier — EDFA) — это отрезок оптоволокна типа EDF и
полупроводниковый лазерный диод в качестве источника "накачки".
• Усилитель принимает ослабленный сигнал и генерирует мощный сигнал в
оптический кабель, легированный эрбием. От воздействия мощного
сигнала атомы эрбия возбуждаются и генерируют фотоны в той же самой
фазе и направлении, что и посылаемый сигнал. В результате получается
эффект усиления.
• Применение усилителей снижает потребность в применении
регенераторов.
• Установка усилителей позволяет увеличить расстояние между
регенераторами и связанное с ними преобразование оптика-электроника
до сотен и тысяч километров

106. DWDM составной сигнал с оптическим усилителем

107. Общая архитектура сети NGN

• Четырехуровневая и трехуровневая модель NGN
• Выбор технологии для транспортной сети и сети
доступа (IP/MPLS, ATM, GE, SDH, xWDM, PON,
FTTH, ADSL, VDSL)
• Первичные сети. Вторичные сети. Глобальные
сети. Метропольные сети. Локальные сети.
• Функциональная
структура.
Классификация
оборудования.

108. Первичные и вторичные сети

• Первичные сети состоят только из линий связи, усилительной
и каналообразующей аппаратуры на станциях.
• Линии связи, проложенные между городами и в крупных
городах, промежуточные усилительные пункты, оконечные
пункты - все это первичная сеть, служащая для получения
аналоговых и цифровых типовых каналов и трактов.
• Вторичные сети содержат, кроме того, узлы коммутации,
позволяющие переключать каналы связи на различные
направления.
• На основе вторичных сетей создаются многочисленные
службы связи, предоставляющие разные услуги.

109. Первичные сети делятся на магистральные, зоновые и местные сети

110. Глобальные сети

• Глобальная сеть — это объединение компьютеров,
расположенных на большом расстоянии, для общего
использования мировых информационных ресурсов.
• В настоящее время для обеспечения связи в
глобальных сетях выработаны единые правила —
технология Интернет. Эти правила устанавливают:
– единый
способ
подключения
отдельного
компьютера или локальной сети к глобальной;
– единые правила передачи данных;
– единую систему идентификации компьютера в
сети (сетевой адрес).

111. Глобальные сети

• Одной из основных целей было создание сети, устойчивой к частичным
повреждениям. Одним из путей достижения этой цели является разработка
технологии децентрализованной обработки информации в сети.
• Децентрализация обработки информации достигается следующим
образом. Каркас глобальных сетей составляют хост-компьютеры,
являющиеся мощными узлами связи. Они обеспечивают надежный
круглосуточный обмен информацией между пользователями сети.
• Хост-компьютеры соединяются между собой выделенными телефонными
каналами связи.
• Совокупность хост-компьютеров обеспечивает связь с международными
телекоммуникационными сетями.
• При неисправности одного узла (компьютера) в сети сохраняется
возможность обмена информацией между другими компьютерами, так как
пакеты данных на пути к компьютеру с нужным адресом автоматически
направляются по альтернативному маршруту, в обход аварийного участка.
Для получателя информации не имеет значения, каким путем пакеты
информации будут доставлены на его компьютер.

112. Локальные сети

• Локальные сети предназначены для обмена информацией
между компьютерами, расположенными на небольшом
расстоянии друг от друга, в пределах одного здания.
• Локальная сеть — это объединение компьютеров,
расположенных на небольшом расстоянии друг от друга.
• Локальные сети позволяют:
– совместно использовать аппаратные ресурсы (периферийные
устройства, накопители);
– совместно использовать программные ресурсы (сетевые версии
прикладного программного обеспечения);
– создавать и совместно использовать информационные ресурсы для
работы пользователей над общими задачами;
– централизовать усилия по информационной безопасности.

113. Локальные сети

• По способу связи компьютеров в локальной сети различают:
– одноранговые сети;
– сети с выделенным сервером.
• В одноранговых сетях используется технология «равный к
равному». Любой компьютер может использовать ресурсы
другого подключенного к нему компьютера. Иначе говоря,
любой компьютер может выступать и как сервер, и как клиент.
• В одноранговых сетях работа приложений на компьютере
ухудшается, когда его ресурсами пользуются другие
компьютеры сети.
• Сети с выделенным сервером гораздо стабильнее и
производительнее.

114. Общая архитектура сети NGN

• Четырехуровневая и трехуровневая модель NGN
• Выбор технологии для транспортной сети и сети
доступа (IP/MPLS, ATM, GE, SDH, xWDM, PON,
FTTH, ADSL, VDSL)
• Первичные сети. Вторичные сети. Глобальные
сети. Метропольные сети. Локальные сети.
• Функциональная
структура.
Классификация
оборудования.

115.

116.

117. Softswitch

• Softswitch реализует функции по логике обработки вызова, доступу к
серверам приложения, сбору статистической информации, сигнальному
взаимодействию с сетью ТфОП и внутри пакетной сети, управлению
установлением соединения и др.
• Softswitch является основным устройством, реализующим функции уровня
управления коммутацией и передачей информации.
• В оборудовании Softswitch должны быть реализованы следующие
основные функции:
– функция управления базовым вызовом, обеспечивающая прием и обработку сигнальной
информации и реализацию действий по установлению соединения в пакетной сети;
– функция аутентификации и авторизации абонентов, подключаемых в пакетную сеть как
непосредственно, так и с использованием оборудования доступа ТфОП;
– функция маршрутизации вызовов в пакетной сети;
– функция тарификации, сбора статистической информации;
– функция управления оборудованием транспортных шлюзов;
– функция предоставления ДВО (дополнительных видов обслуживания). Реализуется в
оборудовании Softswitch или совместно с сервером приложений;
– функция ОАМ&Р: эксплуатация, управление (администрирование), техническое
обслуживание и предоставление той информации, которая не нужна непосредственно для
управления вызовом и может передаваться к системе управления элементами через
логически отдельный интерфейс;
– функция менеджмента: обеспечивает взаимодействие с системой менеджмента сети.

118. Softswitch

Дополнительно в оборудовании Softswitch могут
быть реализованы следующие функции:
• функция сигнального пункта сети ОКС7;
• функция предоставления расширенного списка
ДВО. Реализуется самостоятельно или с
использованием серверов приложений;
• функция
взаимодействия
с
серверами
приложений;
• функция SSP;

119. Основные характеристики Softswitch

• Производительность – максимальное количество обслуживаемых базовых
вызовов за единицу времени (как правило, за час). Производительность
Softswitch — это одна из главных характеристик, на основе которой должен
проводиться выбор оборудования и проектирование сети.
• Производительность оборудования Softswitch различна при обслуживании
вызовов от различных источников, что объясняется как различным
объемом и характером поступления сигнальной информации от разных
источников, так и заложенными алгоритмами обработки сигнальной
информации.
• При проектировании сети NGN, в части возможностей Softswitch, важно
иметь наиболее полную информацию о производительности для
различных видов нагрузки, а также для смешанных типов нагрузки при
различных долях каждого из видов.

120. Основные характеристики Softswitch

• Надежность – свойство объекта сохранять во времени и в установленных
пределах значения всех параметров и способность выполнять требуемые
функции в заданных режимах и условиях применения.
• Требования по надежности к оборудованию Softswitch характеризуются
средней наработкой на отказ, средним временем восстановления,
коэффициентом готовности, сроком службы.
• При проектировании сети следует понимать, что выход из строя Softswitch
приведет к пропаже всех видов связи в обслуживаемом сетевом фрагменте
(домене); поэтому должны быть предусмотрены меры по обеспечению
дублирования и защиты оборудования.

121. Поддерживаемые протоколы

• При взаимодействии с существующими фрагментами сети СТОП:
– непосредственное взаимодействие: ОКС7 в части протоколов МТР, ISUP
и SCCP;
– взаимодействие через сигнальные шлюзы,: M2UA, M3UA, М2РА для
передачи сигнализации ОКС7 через пакетную сеть;
– V5UA для передачи сигнальной информации V5 через пакетную сеть;
– IUA для передачи сигнальной информации первичного доступа ISDN
через пакетную сеть;
– MEGACO (Н.248) для передачи информации, поступающей по системам
сигнализации по выделенным сигнальным каналам (2ВСК). В
настоящее время известны подобные реализации в части системы
сигнализации R1.
• При взаимодействии с другими Softswitch: SIP-T.

122. Поддерживаемые протоколы

• При взаимодействии с терминальным оборудованием:
– непосредственное взаимодействие с терминальным оборудованием
пакетных сетей: SIP и Н.323;
– взаимодействие с оборудованием шлюзов, обеспечивающим
подключение терминального оборудования СТОП: MEGACO (H.248) для
передачи сигнализации по аналоговым абонентским линиям; IUA для
передачи сигнальной информации базового доступа ISDN.
• При взаимодействии с оборудованием интеллектуальных платформ (SCP):
INAP.
• При взаимодействии с серверами приложений: в настоящее время такое
взаимодействие, как правило, базируется на внутрифирменных
протоколах, в основе которых лежат технологии JAVA, XML, SIP и др.
• При взаимодействии с оборудованием транспортных шлюзов:
– для шлюзов, поддерживающих транспорт IP или IP/ATM: H.248, MGCP,
IPDC и др.;
– для шлюзов, поддерживающих транспорт ATM: BICC.

123. Поддерживаемые интерфейсы

• интерфейс Е1 (2048 Кбит/с) для подключения сигнальных
каналов ОКС7, включаемых непосредственно в Softswitch;
• интерфейсы семейства Ethernet для подключения к IP-сети.
Через
Ethernet-интерфейсы
передается
сигнальная
информация в направлении пакетной сети.

124. Шлюзы (Gateways)

• Устройства доступа к сети и сопряжения с
существующими сетями.
• Оборудование шлюзов реализует функции по
преобразованию сигнальной информации сетей с
коммутацией пакетов в сигнальную информацию
пакетных сетей, а также функции по преобразованию
информации транспортных каналов в пакеты IP /
ячейки ATM и маршрутизации пакетов IP / ячеек ATM.
• Шлюзы функционируют на транспортном уровне /
уровне доступа.

125. Шлюзы

• транспортный шлюз (Media Gateway (MG)) - реализация функций
преобразования речевой информации в пакеты IP/ячейки ATM и
маршрутизации пакетов IP/ячеек ATM;
• сигнальные шлюзы (Signalling Gateway (SG)) - реализация функции
преобразования систем межстанционной сигнализации сети ОКС7 в
системы сигнализации пакетной сети;
• транкинговый шлюз (Trunking Gateway (TGW)) - совместная
реализация функций MG и SG;
• шлюз доступа (Access Gateway (AGW)) - реализация функции MG и
SG для оборудования доступа;

126. Транспортный шлюз

Оборудование транспортного шлюза должно выполнять функции
устройства, производящего обработку информационных потоков
среды передачи.
Оборудование транспортного шлюза должно реализовывать
следующий перечень обязательных функций:
• функцию
адресации:
обеспечивает
присвоение
адресов
транспортировки IP для средства приема и передачи;
• функцию
транспортировки:
обеспечивает
согласованную
транспортировку потоков среды передачи между доменом IP и
доменом сети с коммутацией каналов, включая, например,
выполнение
процедур
преобразования
кодировок
и
эхокомпенсации;

127. Транспортный шлюз

• функцию трансляции кодека: маршрутизирует
информационные транспортные потоки между доменом IP и
доменом сети с коммутацией каналов;
• функцию обеспечения секретности канала среды передачи:
гарантирует секретность транспортировки информации в
направлении к шлюзу и от шлюза;
• функцию транспортного окончания сети с коммутацией
каналов: включает реализацию процедур всех
низкоуровневых аппаратных средств и протоколов сети;
• функцию транспортного окончания сети пакетной
коммутации: включает реализацию процедур всех
протоколов, задействованных в распределении транспортных
ресурсов, на сети пакетной коммутации, в том числе
процедуры использования кодеков;

128. Транспортный шлюз

• функцию обработки транспортного потока с пакетной коммутацией
/ коммутацией каналов: обеспечивает преобразование между
каналом передачи аудиоинформации, каналом передачи
факсимильной информации или каналом передачи данных на
стороне сети с коммутацией каналов и пакетами данных (например
RTP/UDP/IP или ATM) на стороне сети пакетной коммутации;
• функцию предоставления канала для услуги: обеспечивает такие
услуги, как передача уведомлений и тональных сигналов в
направлении к сети с коммутацией каналов или к сети пакетной
коммутации;
• функцию
регистрации использования: определяет
и/или
регистрирует информацию о сигнализации и/или информацию о
приеме или передаче сообщений, передаваемых в транспортных
потоках;

129. Транспортный шлюз

• функцию информирования об использовании: сообщает внешнему
объекту о текущем и/или зарегистрированном использовании
(ресурсов);
• функцию ОАМ&Р: эксплуатация, управление (администрирование),
техническое обслуживание и предоставление той информации,
которая не нужна непосредственно для управления вызовом и
может передаваться к системе управления элементами через
логически отдельный интерфейс;
• функцию менеджмента: обеспечивает взаимодействие с системой
менеджмента сети.

130. Сигнальный шлюз

Оборудование сигнального шлюза должно выполнять функции
посредника при сигнализации между пакетной сетью и сетью с
коммутацией каналов.
Оборудование сигнального шлюза должно реализовывать следующий
перечень обязательных функций:
• функцию окончания протоколов уровня, располагающегося ниже
уровня протокола управления вызовом сети с коммутацией каналов;
• функцию секретности сигнальных сообщений: обеспечивает
секретность сигнальных сообщений в направлении к шлюзу и от
шлюза;
• функцию ОАМ&Р: эксплуатация, управление (администрирование),
техническое обслуживание и предоставление той информации,
которая не нужна непосредственно для управления вызовом и
может передаваться к системе управления элементами через
логически отдельный интерфейс;
• функцию менеджмента: обеспечивает взаимодействие с системой
менеджмента сети.

131. Основные характеристики шлюзов

• Емкость
– Определяется как в направлении ТфОП, так и в направлении к пакетной сети.
– В первом случае емкость определяется количеством подключаемых потоков Е1
в направлении сети ТфОП для транспортных шлюзов, а также количеством
аналоговых абонентских линий и количеством (S,Т) - интерфейсов для
подключения абонентов базового доступа ISDN для резидентных шлюзов
доступа.
– В направлении к пакетной сети емкость определяется количеством и типом
интерфейсов. Например, емкость в направлении пакетной сети может
составлять один интерфейс Ethernet 100BaseT.
• Производительность
– Как правило, производительность является достаточной для обслуживания
потоков вызовов, определяемых емкостными показателями оборудования.

132. Протоколы

Для транспортных шлюзов:
–
–
в направлении к Softswitch: Н.248, MGCP, IPDC для управления вызовами при
использовании транспортной технологии IP; BICC для управления вызовами
при использовании транспортной технологии ATM;
в направлении к другим шлюзам или терминальному оборудованию
пакетной сети: RTP'RTCP при использовании транспортной технологии IP; PNNI
или UNI при использовании ATM.
Для сигнальных шлюзов:
–
–
в направлении к сети ТфОП: в зависимости от реализации возможна
поддержка уровня МТР2 или МТРЗ системы сигнализации ОКС7. В первом
случае сигнальный шлюз должен терминировать уровень МТРЗ и передавать
всю "вышестоящую " информацию в направлении Softswitch с
использованием протокола M2UA. Во втором случае сигнальный шлюз
должен терминировать уровень МТРЗ и передавать "вышестоящую "
информацию в направлении Softswitch с использованием протокола M3UA;
в направлении к Softswitch: в зависимости от используемых механизмов
обработки ОКС7 могут поддерживаться M2UA или M3UA.

133. Протоколы

• Для шлюзов доступа:
– в направлении к Softswitch для передачи сигнальной информации, связанной с
обслуживанием вызова: V5UA при подключении оборудования сети доступа:
MEGACO (Н.248) при подключении абонентов, использующих сигнализацию по
аналоговой абонентской линии; IUA при подключении абонентов,
использующих базовый доступа ISDN. Для передачи сигнальной информации
управления шлюзами: Н.248, MGCP, IPDC;
– в направлении к другим шлюзам и терминальному оборудованию пакетной
сети: RTP, RTCP;
– в направлении к ТфОП: сигнализацию по аналоговым абонентским линиям,
сигнализацию базового доступа ISDN в части протоколов уровня 2 (LAP-D),
сигнализацию по интерфейсу V5 в части протоколов уровня 2 (LAP-V5).

134. Поддерживаемые интерфейсы

Транспортные шлюзы:
–
в направлении к ТфОП поддерживают интерфейсы PDH (E1) и/или SDH
(STM1/4). В направлении пакетной сети на основе IP-технологий: интерфейсы
Ethernet.
Сигнальные шлюзы:
–
в направлении ТфОП в основном поддерживают интерфейс PDH (Е1), а в
направлении пакетной сети – интерфейс 10Base Ethernet:
Шлюзы доступа:
–
в направлении ТфОП поддерживают интерфейс по аналоговым абонентским
линиям, интерфейсы базового доступа ISDN (U-, S-, S-Т) для резидентных
шлюзов и интерфейс PDH (E1) и шлюзов доступа, осуществляющих
подключения оборудования интерфейса V5. В направлении пакетной сети на
основе IP технологий: интерфейсы 10-100Base Ethernet. В направлении
пакетной сети на основе ATM технологий: UNI.

135. Терминальное оборудование

Терминальные устройства, используемые для предоставления голосовых и
мультимедийных услуг связи и предназначенные для работы в пакетных сетях.
Существует два основных типа терминальных устройств, предназначенных для
работы в пакетных сетях: SIP-терминалы и Н.323-терминалы. Данное оборудование
может иметь как специализированное аппаратное (standalone), так и программное
исполнение (softphone).
Еще одним видом терминального оборудования являются интегрированные
устройства доступа (IAD). Как правило, IAD обеспечивает подключение
терминального оборудования сетей ТфОП (аналоговые ТА и терминалы ISDN) и
терминального оборудования сетей передачи данных. В IAD реализуются функции
по преобразованию протоколов сигнализации ТфОП в протоколы пакетных сетей
(SIP/H.323) и преобразованию потоков пользовательской информации между
сетями с коммутацией каналов и пакетными сетями. Ближайшая аналогия с IAD в
сетях ТфОП — оборудование малых УПАТС.
Терминальное оборудование поддерживает протоколы SIP или Н.323 в
направлении Softswitch для передачи информации сигнализации и управления
коммутацией и протоколы RTP/RTCP для передачи пользовательской информации.
Для подключения к сети, как правило, применяется Ethernet-интерфейс.

136. Сервер приложений

• Используется для предоставления расширенного списка дополнительных
услуг абонентам пакетных сетей или абонентам, получающим доступ в
пакетные сети.
• Серверы приложений предназначены для выполнения функций уровня
услуг и управления услугами.
• Спецификация выполняемых функций зависит от реализуемой с помощью
сервера услуги группы услуг и не может быть сформулирована на
абстрактном уровне.
• Серверы приложений, как правило, взаимодействуют с оборудованием
Softswitch, где задействованы технологии Java, XML, SOAP.
• Подключение производится в основном с использованием интерфейсов,
базирующихся на Ethernet.