Зарубежные и отечественные платформы сетей NGN

Москва
Горячая линия – Телеком
2014

УДК 004.72(075)+621.391.052(075) 
ББК 32.882 
Р74 

Росляков А. В. 
Р74         Зарубежные и отечественные платформы сетей NGN. 
Учебное пособие для вузов. – М.: Горячая линия – Телеком, 
2014. – 258 с.: ил. 

ISBN 978-5-9912-0401-9. 

Рассмотрены принципы построения, применения и проектирования оборудования зарубежных и отечественных коммуникационных платформ, используемых для построения сетей 
связи следующего поколения NGN.  Обобщена и систематизирована информация о мультисервисных платформах NGN на базе 
гибких коммутаторов (softswitch). Материал по каждой платформе NGN представлен по однотипной схеме и включает описание структуры и технические характеристики основных аппаратно-программных компонентов платформы (гибких коммутаторов, различных типов шлюзов, устройств доступа, терминальных устройств, программных систем приложений и др.), 
а также варианты применения оборудования на сетях NGN.  
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся 
по направлению подготовки  «Ифокоммуникационные технологии и системы связи» квалификации (степени) «бакалавр», будет полезно специалистам. 

ББК 32.882 

Адрес издательства в Интернет www.techbook.ru 

Учебное  издание 

Росляков Александр Владимирович 

Зарубежные и отечественные платформы сетей NGN 

Учебное пособие 

Редактор  Ю. Н. Чернышов 
Компьютерная верстка  Ю. Н. Чернышова 
Обложка художника  О. Г. Карповой 

Рецензия ФГОБУ ВПО «Московский технический университет связи и информатики»,  
зарегистрирована в МГУП 10.10.2013г. №2529. 

Подписано в печать 08.02.2014. Формат 60×88/16. Уч. изд. л. 28. Тираж 500 экз. (1-й завод 100 экз.) 
ООО «Научно-техническое издательство «Горячая линия – Телеком» 

ISBN 978-5-9912-0401-9                                     ©  А. В. Росляков, 2014 
                               © Издательство «Горячая линия – Телеком», 2014 

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы в связи с бурным развитием Интернета и мобильных сетей связи сфера телекоммуникаций во всем мире переживает революционные изменения. На смену традиционным телефонным
сетям, использующих коммутацию каналов для передачи речевых сообщений, приходит новая парадигма — сети следующего поколения
NGN (Next Generation Networks), в которых передача мультимедийной информации Triple Play (речь, видео, данные) осуществляется с
использованием единых пакетных транспортных сетей, работающих
в основном на базе протокола IP (Internet Protocol).
Для построения сетей NGN используются соответствующие аппаратно-программные решения, комплекс которых производители часто
объединяют в единые мультисервисные платформы с общим коммерческим названием. В настоящее время большинство таких фирменных платформ можно отнести к двум основным классам: на базе так
называемых гибких коммутаторов (softswitch) и на базе концепции
IP-мультимедийной подсистемы IMS (IP Multimedia Subsystem).
В учебном пособии обобщена и систематизирована информация
о мультисервисных платформах NGN на базе гибких коммутаторов
(softswitch) отечественных и зарубежных производителей.
Материал по каждой платформе NGN представлен по однотипной схеме и
включает описание структуры и технические характеристики основных аппаратно-программных компонентов платформы (гибких коммутаторов, различных типов шлюзов, устройств доступа, терминальных устройств, программных систем приложений и др.), а также
варианты применения оборудования на сетях NGN.
Учебное пособие предназначено для бакалавров по направлению
подготовки 210700 — Инфокоммуникационные технологии и системы связи. Материал пособия может быть полезен широкому кругу
работников телекоммуникационной отрасли: руководителям и менеджерам, инженерному составу, проектировщикам.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О
ПЛАТФОРМАХ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ
СЕТЕЙ NGN

1.1. Базовые принципы сетей NGN

Термин «сети следующего поколения» NGN (Next Generation Networks) появился в телекоммуникационной литературе в начале нового
тысячелетия [1]. Сектор стандартизации телекоммуникаций Международного союза электросвязи (МСЭ-Т) специально выделил для рекомендаций о сетях NGN новую серию Y.2000. Первые две рекомендации Y.2001 и Y.2011 были утверждены в конце 2004 г. На начало 2013
года в этой серии уже более 100 рекомендаций, которые относятся к
так называемой первой версии NGN (NGN release 1) на базе технологии гибкого коммутатора (softswitch). В последнее время в МСЭ-Т
начаты работы по второй версии (NGN release 2) на базе концепции
мультимедийной IP-подсистемы ISM (IP Multimedia Subsystem).
Основными объективными предпосылками возникновения идеи
сетей следующего поколения NGN являются [2]:
• успехи пакетных технологий передачи информации, обусловившие бурный рост цифрового трафика, прежде всего за счет расширения использования Интернета;
• увеличение спроса на подвижную связь и на новые мультимедийные службы Triple Play (совместной передачи речи, видео,
данных);
• конвергенция (взаимопроникновение) сетей электросвязи и информационно-вычислительных сетей, развитие инфокоммуникационных сетей.
Следует особо отметить одну из основных причин появления идеи
NGN — завершение жизненного цикла эксплуатируемых цифровых
коммутационных станций телефонной сети и желание не заменять их
такими же станциями, а радикально модернизировать сеть с целью
предоставления всего комплекса услуг Triple Play.
Таким образом,
технология NGN является новым способом развития и модернизации
существующих сетей связи и, в первую очередь, телефонных сетей
связи общего пользования.

Общие сведения о платформах для построения сетей NGN
5

Согласно определению, приведенному в Рекомендации МСЭ-Т
Y.2001, сеть следующего поколения (NGN) — это сеть с пакетной коммутацией, способная обеспечить пользователей разнообразными узкополосными и широкополосными услугами, включая услуги телефонной связи, основанная на широкополосной сети с пакетной технологией транспортировки, обеспечивающей необходимое качество услуг
QoS (Quality of Service), в которой функции, связанные с предоставлением услуг, не зависят от технологий транспортировки информации.
Сеть NGN дает пользователям неограниченный доступ к различным
услугам провайдеров и поддерживает обобщенную мобильность, которая позволяет пользователям получить доступ к услугам в любом
месте и в любое время.
В рекомендации МСЭ-Т Y.2012 перечислены основные принципы
функциональной архитектуры NGN:
Поддержка множества технологий доступа — функциональная
архитектура NGN должна обладать гибкой конфигурацией, необходимой для поддержки множества технологий доступа.
Распределенное управление — должен использоваться принцип
распределенной обработки в пакетных сетях и поддерживаться прозрачность местоположения для распределенных вычислений.
Открытое управление — сетевые интерфейсы управления должны быть открыты для поддержки процессов создания новых и изменения существующих услуг и поддержки средств обеспечения логики
услуг сторонних поставщиков.
Независимость предоставления услуг — процесс предоставления
услуг должен быть разделен между функциями транспортной сети,
работающей с использованием указанного выше механизма распределенного открытого управления. Это приведет к поддержке конкурентного окружения при развитии NGN, которое будет способствовать
ускорению процессов внедрения новых услуг.
Поддержка услуг конвергентных сетей — это необходимо для создания гибких, простых в использовании мультимедийных услуг для
замещения технических возможностей конвергентных фиксированомобильных сетей с помощью функциональной архитектуры NGN.
Расширенные возможности безопасности и защиты — это базовый
принцип открытой архитектуры, он требует обязательной защиты сетевой инфраструктуры с помощью механизмов обеспечения соответствующих уровней безопасности и живучести сети.

Для реализации этих функций в Рекомендации МСЭ-Т Y.2011
предложена базовая эталонная модель NGN, включающая два уровня: уровень услуг NGN (service stratum) и уровень транспорта NGN

Р а з д е л 1

Рис. 1.1. Базовая эталонная модель NGN (МСЭ-Т Y.2011)

(transport stratum), каждый из которых содержит по три плоскости:
пользователя, управления и менеджмента (рис. 1.1).
С целью более простого понимания принципов построения сетей
следующего поколения в большинстве публикаций по NGN приводится обобщенная 4-уровневая архитектура NGN, в которой выделяются
следующие уровни (рис. 1.2) [2]:
• уровень доступа, содержащий сеть абонентского доступа к транспортной пакетной сети;
• транспортный уровень, включающий магистральную пакетную
сеть (сеть, построенную на базе протоколов пакетной коммутации
IP или АТМ, в настоящее время чаще всего на базе технологии
MPLS и протокола IP);
• уровень управления коммутацией, который включает совокупность функций по управлению всеми процессами обслуживания
вызовами в телекоммуникационной сети;
• уровень услуг и эксплуатационного управления, который содержит логику выполнения услуг и/или приложений и управляет
этими услугами, имеет открытые интерфейсы для использования
сторонними организациями (для разработки программ и новых
услуг).
Терминальное оборудование не входит в состав сети NGN и в
принципе может быть любым из набора абонентского оборудования
существующих проводных и беспроводных сетей. Однако такое терминальное оборудование может быть включено в сеть NGN только
через согласующее шлюзовое абонентское оборудование уровня доступа. Непосредственное подключение к сети возможно только пакетных

Общие сведения о платформах для построения сетей NGN
7

Рис. 1.2. Четырехуровневая модель NGN

абонентских терминалов, работающих с использованием протоколов
SIP и Н.323.
Следует отметить, что в некоторых публикациях встречается еще
более простая 3-уровневая архитектура NGN, в которой функции
уровня доступа и транспортной сети объединены в один транспортный уровень [6].

1.2. Классификация оборудования NGN

В настоящее время выпускается обширный класс фирменных аппаратно-программных решений (платформ) для реализации сетей
следующего поколения на базе гибких коммутаторов (softswitch). Эти
мультисервисные платформы содержат разнообразное оборудование,
которое можно классифицировать по выполняемым сетевым функциям. Большинство имеющихся подходов к классификации основывается на разделении оборудования NGN в соответствии с четырьмя уровнями (плоскостями) сетей следующего поколения: доступа,
транспорта, управления вызовами и приложений. Так, в монографии
Ю.В. Семенова [6] приведена схема классификации типов оборудования NGN, изображенная на рис. 1.3.
Конкретное оборудование NGN может реализовывать функции
нескольких уровней (доступа, транспорта, управления и услуг). Например, наиболее распространенный вид комплексного решения —
гибкий коммутатор (softswitch), кроме обязательного элемента — кон

Р а з д е л 1

Рис. 1.3. Классификация типов оборудования NGN

троллера медиашлюзов, часто включает и другие виды оборудования
(например, сигнальный шлюз, прокси-сервер SIP, сервер ААА, привратник Н.323 и др.).
Дополнительно к оборудованию сетей NGN можно отнести пограничный контроллер сессий (сеансов) SBC (Session Border Controller),
системы оперативно-розыскных мероприятий (СОРМ), межсетевые
экраны, оптимизаторы полосы пропускания сессий и другие.

1.3. Гибкие коммутаторы (softswitch)

Считается, что самый главный в концепции NGN термин «softswitch» (возможные переводы на русский — «гибкий коммутатор» или
«программный коммутатор») был введен компанией Lucent Technologies в 1999 г. как название программно-аппаратного решения для управления вызовами в сетях ATM и IP. Так как в национальных официальных документах применяется вариант перевода «гибкий коммутатор» (см. например, руководящий документ отрасли связи РД
45.333-2002 [12]), то он будет использоваться в качестве основного в
пособии.

Общие сведения о платформах для построения сетей NGN
9

Гибкий коммутатор является главным и обязательным компонентом в любой сети следующего поколения NGN первой версии.
По
своей сути softswitch — это вычислительное устройство с соответствующим программным обеспечением и высокой степенью доступности.
Однако, несмотря на присутствие в названии слова «коммутатор»,
оно в действительности не выполняет никаких коммутирующих функций. К softswitch перешли многие из задач управления соединениями, ранее выполнявшиеся его предшественником — привратником GK
(GateKeeper) в сети стандарта Н.323, который управлял всем оборудованием для обслуживания мультимедийных соединений в зоне своей
ответственности. Управление вызовами в сети NGN в типичном случае включает маршрутизацию вызовов, аутентификацию пользователя, установление и разрыв соединения, сигнализацию и другие задачи. В качестве посредника гибкий коммутатор должен «понимать»
как протоколы сигнализации в телефонных сетях, так и протоколы
управления передачей информации в пакетных сетях. Гибкий коммутатор является основным устройством, реализующим функции уровня управления коммутацией в архитектуре сети NGN (см. рис. 1.2).
В оборудовании гибкого коммутатора 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 дополнительных видов обслуживания
(ДВО) — реализуется в оборудовании гибкого коммутатора или
совместно с сервером приложений;
• функция эксплуатации, управления (администрирования), технического обслуживания и предоставления информации ОАМ&Р
(Operation, Administration, Maintenance and Provisioning).
Дополнительно в оборудовании гибкого коммутатора могут быть
реализованы следующие функции:
• функция оконечного/транзитного пункта сигнализации SP/STP
(Signaling Point / Signaling Transfer Point) сети ОКС № 7;
• функция взаимодействия с серверами приложений;

Р а з д е л 1

• функция узла коммутации услуг SSP (Service Switching Point) интеллектуальной сети и др.
В категорию гибких коммутаторов попадают разные по функциональности решения, поскольку четкой классификации до сих пор нет.
Так, часть производителей, экспертов и операторов под используемым продуктом softswitch понимают контроллер медиашлюзов MGW
(Media Gateway Controller), или устройство управления вызовами CA
(Call Agent), или сервер вызовов CS (Call Server). Несмотря на все их
различия, они выполняют главную функцию гибкого коммутатора:
реализованное программным способом управление соединениями для
передачи трафика пользователей в сети NGN, поступающего от шлюзов или непосредственно от пакетных абонентских устройств. С другой стороны, часто в состав фирменного решения гибкого коммутатора кроме контроллера/устройства управления/сервера входит и различное шлюзовое оборудование: медиашлюзы, сигнальные шлюзы,
прокси-серверы SIP, серверы аутентификации, авторизации и учета
AAA (Authentication, Authorization, Accounting) и др. Одна из возможных функциональных схем гибкого коммутатора приведена на
рис. 1.4 [6].
Рассмотрим основные технические характеристики оборудования
гибкого коммутатора [6].
Производительность.
Производительность определяется количеством вызовов, обслуживаемых гибким коммутатором в час наибольшей нагрузки (ЧНН), или за 1 секунду, или одновременно. Производительность оборудования гибкого коммутатора 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.
Гибкий коммутатор может обслуживать вызовы от следующих
источников нагрузки:
• пакетных терминалов, предназначенных для работы в сетях NGN
(терминалы SIP и Н.323, а также IP-УПАТС);
• терминалов, не предназначенных для работы в сетях NGN (аналоговые и ISDN терминалы) и подключаемых через оборудование
резидентных шлюзов доступа;
• оборудования сети доступа, не предназначенного для работы в
сетях NGN (концентраторы с интерфейсом V5) и подключаемого
через оборудование шлюзов доступа;
• оборудования, использующего первичный доступ (УПАТС) и подключаемого через оборудование шлюзов доступа;