Сети связи следующего поколения (NGN)

1.

Сети связи следующего
поколения (NGN)
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
Дисциплина “Цифровые сети интегрального обслуживания”
2013 г.

2.

Концепция сетей связи NGN
Понятие сетей связи нового поколения – самое неконкретное
понятие в истории сетей связи. Оно совершенно не указывает на
какие-либо технологические принципы, а просто описывает
концепцию и набор функциональных требований.
Понятие NGN появилось когда трафик данных оказался важнее
речевого трафика, а информационные ресурсы становятся
стратегическим ресурсом наравне с природными ресурсами. В
этих условиях жизненно важной задачей становится обеспечение
максимально широкого доступа населения к информационным
ресурсам как самого общества, так и всей мировой цивилизации.
Пример адаптации существующей инфраструктуры под
концепцию NGN – технология SDH (модификация в виде NGSDH).
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

3.

Основные характеристики NGN
1. Сеть на базе коммутации пакетов с разделением функций
управления и переноса информации, в которой функции услуг
и приложений отделены от функций сети.
2. Сеть компонентного построения, где связь между
компонентами осуществляется по открытым интерфейсам.
3. Сеть, поддерживающая широкий спектр услуг, включая
услуги в реальном времени и мультимедийные услуги.
4. Сеть, обеспечивающая взаимодействие с традиционными
сетями связи.
5. Сеть, обладающая общей мобильностью услуг, независимо
от технологии доступа и типа используемого терминала и
предоставляющая абоненту возможность свободного выбора
провайдера услуг.
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

4.

Определение и стандартизирующие
организации
NGN – это концепция построения сетей связи с
коммутацией пакетов, в которых функции коммутации
отделены от функции
Включает множество групп для ускорения
FG-NGN
разработки стандартов
предоставления услуг,
SG11
Архитектура управления и сигнализация
позволяют предоставлять
Конвергенция фиксированной и мобильной
SSG
сетей
неограниченный набор
Перечень услуг, архитектура, миграция и QoS
SG13
услуг с возможностями
(изменена на FG-NGN)
ITU-T
SG16
Мультимедийные услуги
персонализации и
добавлять новые
ETSI
TISPAN
NGN-проект
по мере их
Сессионная архитектура управления базовой
ETSI
IMS
сетью
разработки.
IETF
Организации по
стандартизации
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
……...
Открытые стандарты Интернет
Исследовательские
группы или проекты
Область исследований
УрТИСИ, 2013

5.

Первичная и вторичная сети
Традиционно в основе классической сети связи лежит первичная сеть,
создающая типовые каналы и тракты. Эти каналы используются вторичными
сетями для обеспечения пользователей услугами связи. Вторичная сеть
берет из первичной сети типовой канал и предоставляет на его основе
пользовательскую услугу.
Услуга
Пользователи
Вторичная
сеть
Канал
Первичная Канал
Услуга
сеть (набор
Вторичная
типовых
сеть
каналов)
Пользователи
Технологии вторичных сетей могли развиваться как угодно, но при этом
всегда опираться на идею, что, в конечном счете, они должны использовать
типовые каналы первичной сети. Развитие же первичной сети шло путем
увеличения скорости типовых каналов.
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

6.

Транспортная сеть и сеть доступа
Концепция NGN установила приоритет для трафика данных, который
эффективнее всего передают технологии, основанные на коммутации пакетов.
Тогда понятие канала отошло на второй план, а стандартизация охватила
параметры предоставляемых ресурсов (виртуальных каналов).
В результате концепция NGN привела к появлению понятия транспортной
сети и сети доступа.
Информационные
ресурсы
Услуга
Пользователи
Сеть
доступа
Ресурс
Транспортная
сеть
Ресурс
Сеть
доступа
Услуга
Пользователи
Транспортная сеть – совокупность сетевых элементов, которые обеспечивают
передачу трафика. Сеть доступа – совокупность сетевых элементов,
обеспечивающих доступ абонентов к ресурсам транспортной сети с целью
получения услуг. Соответственно, любая технология, обеспечивающая
передачу трафика, может считаться транспортной. Аналогично и с технологией
доступа. Но из-за этого часто возникает сложность определения границы между
этими сетями. Например, технология Ethernet.
Но в данных понятиях уже нет указаний на то, какой ресурс должен быть
типовым для той или иной сети.
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

7.

Виртуализация ресурсов сети
В классической сети пользователь получает реальный ресурс сети (канал). А
в сетях связи NGN пользователь получает “доступ к виртуальному ресурсу”.
В итоге реальный ресурс постоянно меняется и зависит от множества
параметров и текущей загрузки сети. Это напоминает водопроводную систему
высотного здания.
Возможный выход – приоритетность
обслуживания. Но это только
временное решение, т.к. по мере
увеличения числа высокоприоритетных
пользователей опять начнутся
проблемы.
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

8.

IP-TV
Internet+
VoIP
3G
IP-TV
Internet
ТфОП/VoIP
GSM/3G
TV
Internet
ТфОП
GSM
Эволюция перехода к NGN
Back Office
Приложения/
услуги
Управление
сеансами
связи
Транспорт
Терминалы
Раздельные сети связи
Сеть Triple Play
Triple Play + FMC
Поскольку услуги начали сменять друг друга очень быстро, им стали придавать
особенное значение и потребовало выделить их в отдельный уровень.
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

9.

Архитектура сетей NGN
Уровень доступа – обеспечивает доступ
пользователей к ресурсам сети.
Уровень транспорта – представляет собой
основной ресурс сети, обеспечивающий
передачу информации между элементами сети.
Уровень управления – обеспечивает
управление вызовами с использованием
требуемого набора протоколов сигнализации.
Уровень услуг – определяет состав
информационного наполнения сети. Здесь
находится полезная нагрузка сети в виде услуг
по доступу пользователей к информации.
Услуги в таких сетях ориентированы на связь не между пользователями, а
на связь между пользователем и некоторыми информационными ресурсами.
Поэтому для концепции NGN характерны не симметричные связи “клиентклиент”, а асимметричные связи “клиент-сервер”. Это привело к появлению
целого класса асимметричных решений.
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

10.

Уровень доступа сетей NGN
Сети доступа всегда создаются “по месту” и обеспечивают
широкополосный доступ пользователя к сети NGN.
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

11.

Транспортный уровень сетей NGN
Транспортный уровень сети NGN предназначен для создания
полносвязанной инфраструктуры для пакетной передачи данных
разного типа, реализующей поддержку заданного качества
обслуживания (QoS).
Транспортный уровень должен обеспечить прозрачную передачу
информации пользователя различного вида (голос, видео, данные).
TDM-трафик
SDH
SDH
TDMтрафик
IP-трафик
GFP/VC/
LCAS
GE, 10GE,
MPLS
SDH
PoS
NG SDH
радио медь
ОВ
TDMтрафик
GFP/VC/
LCAS
T-MPLS,
PBT-TE
SDH
NG
SDH
WDM
DWDM
ОТС (DWDM+ROADM)
Оптическое
волокно
Оптическое волокно
Оптическое волокно
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
Клиентский
трафик
IP-трафик
Транспортные технологии
TDM-трафик
пакетный
канальный
оптический
Физическая
среда
УрТИСИ, 2013

12.

Транспортный уровень сетей NGN
1. Технология DWDM – скелет современного транспортного
уровня. Там, где есть DWDM, там идет основное развитие.
Основным вариантом реализации являются 40-канальные
системы. На отдельных участках начинают применяться 80канальные. Емкость каналов на магистральном уровне – 10100G. На зоновом уровне – 2,5-40G.
2. Технологии SDH и IP/MPLS являются основными наложенными
сетями. Все остальные так или иначе накладываются на них.
Инсталляции нового оборудования SDH практически
приостановлены. Основное развитие приходится на IP/MPLS.
3. Резервирование каналов реализовано на уровне наложенных
сетей.
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

13. Основы технологии WDM

Описание: Технология позволяет существенно увеличить пропускную
способность канала за счет организации многоканальной передачи трафика
по одному волокну. Реализует принцип частотного уплотнения каналов.
Технология оперирует
характеристиками
оптического сигнала таким
образом, что бы его легче
было передать по
оптическому волокну:
1310 нм или 1550 нм
1310 нм или 1550 нм
1537,00 нм 1537,79 нм
1310 нм или 1550 нм
1559,39 нм 1560,20 нм
- амплитуда;
- частота;
- помехозащищенность.
1310 нм или 1550 нм
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

14. Основы технологии WDM

Основными устройствами сети являются терминальные мультиплексоры,
устройства ввода/вывода, линейные усилители и устройства оптической
коммутации (ROADM).
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

15. Основы технологии WDM

Особенности технологий спектрального уплотнения:
• Самое эффективное использование ресурсов оптического волокна
(как в части емкости, так и в части расстояний передачи);
• Прозрачность передачи любого типа информации;
• Высокая масштабируемость сети;
• Наличие мощных механизмов повышения помехозащищенности
каналов;
• Возможность реализации полного резервирования на всех уровнях.
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

16. Основы технологии SDH

Задачи: агрегация низкоскоростных потоков. Позволяет формировать
высокоскоростные каналы с высоким уровнем управляемости и
надежности. Специализируется на передаче трафика TDM реального
времени.
Описание: Технология предполагает использование метода временного
мультиплексирования (TDM) и кросс-коммутации тайм-слотов.
Оборудование SDH оперирует потоками E1 (2,048 Мбит/с). Основными
устройствами сети являются SDH-мультиплексоры.
Терминология:
SDH – технология синхронной
цифровой иерархии
(англ. Synchronous Digital Hierarchy).
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

17. Основы технологии SDH

Основная скорость передачи - 155 Мбит/с (STM-1).
Более высокие скорости определяются как кратные STM-1: STM-4 - 622
Мбит/с, STM-16 - 2488 Мбит/с, STM-64 - 9953 Мбит/с, STM-256 - 39813 Мбит/с.
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

18. Основы технологии SDH

Особенности технологии синхронной цифровой иерархии:
• Синхронная передача данных;
• Выделенный гарантированный ресурс для каждого канала;
• Мощные инструменты мониторинга и управления за трафиком;
• Высокая надежность за счет разнообразных механизмов
резервирования;
• Хорошие и предсказуемые качественные характеристики передачи
информации;
•При передаче пакетного трафика возникают большие накладные расходы
(неэффективное использование емкости каналов).
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

19. Основы технологии IP/MPLS

Задачи: передача данных от одного узла сети к другому с помощью меток.
Является независимой от каких-либо протоколов передачи данных.
Специализируется на передаче пакетного IP трафика.
Описание: Технология MPLS основана на обработке заголовка MPLS,
добавляемого к каждому пакету данных. Создает виртуальный выделенный
канал. Основными устройствами сети являются PE- и P-маршрутизаторы.
Технологии пакетной коммутации не гарантируют выделения ресурсов сети
по всему пути прохождения трафика, а используют механизмы
приоритизации. Пакеты передаются в режиме живой очереди.
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

20. Основы технологии IP/MPLS

Терминология: MPLS – многопротокольная коммутация по меткам
(англ. Multiprotocol label switching).
PE-маршрутизатор – устройство на входе/выходе MPLS сети,
добавляющее пакетам необходимую метку.
P-маршрутизатор – устройство внутри MPLS сети, коммутирующее
информацию согласно меткам.
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

21.

Уровень управления вызовами в сети NGN
Уровень управления вызовами в мультисервисных сетях NGN –
это совокупность сетевых элементов, взаимодействующих по
стандартизированным протоколам и интерфейсам, образующих
распределенную
архитектуру
управления
вызовами
и
обеспечивающую управление коммутацией информации
различного вида, а также интеграцию ТфОП, СПС и сетей
передачи данных в процессе предоставления услуг связи.
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

22.

Требования к уровню управления в сети NGN
Уровень управления вызовами в сети NGN должен удовлетворять
следующим требованиям:
Реализация различных алгоритмов внутренней и внешней
маршрутизации вызовов.
Реализация возможности балансировки нагрузки.
Обеспечение сопряжение различных сетей и оборудования.
Поддержка функций безопасность сети.
Сбор статистики и анализ работы сети.
Реализация функций учета и начисления платы.
Реализация трансляции номеров.
Поддержка систем оперативно-розыскных мероприятий (СОРМ).
Поддерживать различные протоколы сигнализации и управления.
Обеспечивать высокую отказоустойчивость и резервирование в сети.
Иметь высокую масштабируемость.
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

23.

Традиционная архитектура управления
вызовами в узле коммутации каналов
Абонентские комплекты
Абонентские
линии
Линейные комплекты
Коммутационное
поле
Соединительные
линии
Соединительные
линии
Система управления
Линейные комплекты
Звенья
сигнализации
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
Обработка сигнализации
Звенья
сигнализации
УрТИСИ, 2013

24.

Архитектура управления вызовами
в сети NGN
AG
IAD
Абонентские
линии
MG
Сеть
IP/ATM
MG
Соединительные
линии
Соединительные
линии
MGC
(Softswitch)
Звенья
сигнализации
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
Шлюз сигнализации
Звенья
сигнализации
УрТИСИ, 2013

25.

Уровень приложений (услуг) сети NGN
Представляет собой распределенную среду, обеспечивающую
предоставление большого разнообразия услуг, а также поддержку
целостности установленных соединений, в частности:
1. Уровень приложений (услуг) сети NGN обеспечивает
управление услугами, создание и внедрение новых услуг,
взаимодействие различных услуг.
2. Платформы услуг в сети NGN являются интегрированными
системами, которые реализуют услуги связи, используя
ресурсы различных сетей.
3. Для стыка традиционной области операторов сетей связи и
новой области сторонних провайдеров услуг используются
открытые прикладные программные интерфейсы API.
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

26.

Место открытых интерфейсов в
архитектуре NGN
Уровень
приложений
Уровень
услуг
Приложения
Открытые
программные
интерфейсы
Компоненты общесетевых услуг
(маршрутизация, аутентификация, биллинг)
Уровень
сети
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
Область
сторонних
провайдеров
Область
операторов
связи
Сети (проводные, мобильные, IP)
УрТИСИ, 2013

27.

Услуги сети NGN
Услуги, предоставляемые сетями NGN, разделяются на услуги переноса
(bearer services) и инфокоммуникационные услуги.
Услуги переноса заключаются в прозрачной передаче информации
пользователя между сетевыми окончаниями без какого-либо анализа или
обработки её содержания.
Инфокоммуникационной
услугой
называется
услуга
электросвязи,
предполагающая
автоматизированную
обработку,
хранение
или
предоставление информации по запросу с использованием средств
вычислительной техники, как на входящем, так и на исходящем конце
соединения.
Услуги переноса (доставки) информации характеризуются:
- типами соединений (Connection Type, CT);
- классом качества услуги (Class of Service, CoS);
- параметрами трафика (Traffic Parameters, TP).
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

28.

САЛИФОВ Ильнур Илдарович
Телемедицина
Дистанционное
образование
Онлай-игры
Услуги
Интернет
Игровые продукты
Электронная
коммерция
Платные сервисы
Видео
услуги
Текстовый диалог
(чат)
Информация
Интерактивное
видео
ТВ-каналы
Голосовые
услуги
Предоплаченное видео
(PPV)
«Виртуальный
видеомагнитофон» (PVR)
Интерактивные
ТВ-каналы и передачи
Виде по требованию
(VoD)
IP-телефония (VoIP)
Мобильная связь
Фиксированная связь
Классификация услуг сети NGN
Услуги сети NGN
Интерактивные
услуги
мультимедиа
УрТИСИ, 2013

29.

Вертикальные сервисные платформы
(классические сети связи)
Данные
пользователя
Приложение
Услуга 2
Услуга 1
Данные
пользователя
Приложение
Данные
пользователя
Медиа
функции
Медиа
функции
Медиа
функции
Платформа
услуг
Платформа
услуг
Платформа
услуг
Интеллектуальная сеть
Биллинг
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
Сеть с
коммутацией
пакетов
Сеть с
коммутацией
каналов
Система
поддержки
операций
Услуга N
Приложение
Система
предоплаты
УрТИСИ, 2013

30.

Приложение
Услуга N
Приложение
Услуга 2
Приложение
Услуга 1
Горизонтальные сервисные платформы
(классические сети связи)
Данные пользователя
Медиа-функции
Узлы IN
Биллинг
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
Домен
коммутации
пакетов
Домен
коммутации
каналов
Система
поддержки
операций
Система
предоплаты
УрТИСИ, 2013

31.

Соотношение затрат для NGN
Относительная
стоимость
сети
Относительная
стоимость
сети
5
4
3
5
Затраты на
услугу 3
4
Затраты
на услугу 2
3
Затраты на
услугу 1
2
1
2
1
Общие затраты на телефонную сеть
Время
Затраты на реализацию
дополнительных услуг в классической
сети
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
Затраты на
услугу 1
Затраты на
услугу 2
Затраты на
услугу 3
Затраты на интеллектуальную платформу
Общие затраты на телефонную сеть
Время
Затраты на реализацию услуг в NGN
УрТИСИ, 2013

32.

Услуги сети NGN
Общие принципы формирования услуг мультисервисной сети следующего
поколения (NGN):
AnyPoP – услуга не зависит от точки доступа пользователя к ней;
AnyISP – услуга не зависит от конкретного сервис-провайдера;
AnySwitch – услуга не зависит от конкретной АТС;
AnyVendor – услуга не зависит от конкретного изготовителя оборудования;
AnyBilling – услуга должна интегрироваться в существующие биллинговые и
административные концепции Оператора;
Standards – услуга должна использовать стандартизированные интерфейсы;
Safety – защита услуг от попыток вторжения через Интернет и/или ССОП;
Openness – услуга должна быть открытой для новых провайдеров.
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013

33.

Многовариантность организации
услуги в сетях NGN
на примере телефонии
САЛИФОВ Ильнур Илдарович
УрТИСИ, 2013