Сети связи следующего поколения

Сети связи следующего поколения

2-е издание, исправленное

Гулевич Д.С.

Национальный Открытый Университет “ИНТУИТ”
2016

2

УДК 654.1(07)
ББК 16
Г94
Сети связи следующего поколения / Гулевич Д. С. - M.: Национальный Открытый Университет
“ИНТУИТ”, 2016 (Основы информационных технологий)
ISBN 5-94774-647-1

Курс представляет собой краткое учебное пособие по основам сетей следующего поколения (ССП). В
нем рассматриваются принципы построения ССП, основные протоколы и технологии, методы
обеспечения качества обслуживания.
Кратко рассмотрена подсистема мультимедийной связи IMS.

(c) ООО “ИНТУИТ.РУ”, 2007-2016
(c) Гулевич Д.С., 2007-2016

3

Определение ССП, основные характеристики, услуги ССП

В данной лекции дается определение ССП, рассматриваются основные характеристики
ССП и услуги, предоставляемые в ССП.

Достижения электронной техники за последнее десятилетие привели к настоящему
буму в области телекоммуникаций. Связь, находящаяся в статическом состоянии еще с
середины 1980-х годов, сегодня превратилась в бурно развивающуюся отрасль,
приносящую операторам значительные прибыли.

Пользователи получили доступ к услугам, о которых 10–15 лет назад и не
задумывались. E-mail, Интернет, сотовый телефон стали обычными атрибутами
повседневной жизни. За короткое время мы так привыкли к практически ежедневному
появлению всевозможных новинок, что сами начали выдвигать требования по
предоставлению новых услуг и приложений.

Пользователю уже недостаточно просто поговорить по домашнему телефону. Мы
хотим иметь возможность позвонить своим друзьям или коллегам, находясь на улице, в
поезде, на корабле, в любой точке земного шара.

Нам уже недостаточно иметь несколько разных номеров, принадлежащих разным
сетям (телефонная сеть общего пользования, мобильная сеть, Интернет и т.д.). Мы
хотим иметь один персональный номер, который позволял бы однозначно определять
нас и направлять входящий звонок к терминалу, подключенному к сети, в которой мы
находимся в данный момент.

Но какими бы ни были наши желания, а также достижения в науке и технике, ни один
оператор связи не будет устанавливать новое оборудование или вводить новые
сервисы, если это экономически нецелесообразно. Поэтому потребность операторов
сетей связи получать все новые прибыли заставляет их задуматься над созданием сети,
которая позволяла бы:

как можно быстрее и дешевле создавать новые услуги, с тем чтобы постоянно
привлекать новых абонентов;
уменьшать затраты на обслуживание;
быть независимыми от поставщиков оборудования;
быть конкурентоспособными (дерегуляция в телекоммуникационной отрасли и
достижения в новейших технологиях привели к появлению новых операторов
связи и сервис-провайдеров, предлагающих более дешевый и широкий спектр
услуг).

Особенности современных услуг связи

Технологической основой информационного общества является Глобальная
информационная инфраструктура (ГИИ), которая должна обеспечить возможность
недискриминационного доступа к информационным ресурсам каждого жителя
планеты. Информационную инфра- структуру составляет совокупность баз данных,

4

средств обработки информации, взаимодействующих сетей связи и терминалов
пользователя.

Доступ к информационным ресурсам в ГИИ реализуется посредством услуг связи
нового типа, получивших название услуг Информационного общества или
инфокоммуникационных услуг.

Наблюдаемые в настоящее время высокие темпы роста объемов предоставления
инфокоммуникационных услуг позволяют прогнозировать их преобладание в сетях
связи в ближайшем будущем.

На сегодняшний день развитие инфокоммуникационных услуг осуществляется, в
основном, в рамках компьютерной сети Интернет, доступ к услугам которой
происходит через традиционные сети связи.

В то же время в ряде случаев услуги Интернет, ввиду ограниченных возможностей ее
транспортной инфраструктуры не отвечают современным требованиям,
предъявляемым к услугам информационного общества.

В связи с этим развитие инфокоммуникационных услуг требует решения задач
эффективного управления информационными ресурсами с одновременным
расширением функциональности сетей связи. В свою очередь это стимулирует процесс
интеграции Интернета и сетей связи.

Особенности инфокоммуникационных услуг

К основным технологическим особенностям, отличающим инфокоммуникационные
услуги от услуг традиционных сетей связи, можно отнести следующие:

инфокоммуникационные услуги оказываются на верхних уровнях модели ВОС Взаимодействия Открытых Систем (в то время как услуги связи предоставляются
на третьем, сетевом уровне);
большинство инфокоммуникационных услуг предполагает наличие клиентской и
серверной частей; клиентская часть реализуется в оборудовании пользователя, а
серверная – на специальном выделенном узле сети, называемом узлом служб;
инфокоммуникационные услуги, как правило, предполагают передачу
информации мультимедиа, которая характеризуется высокими скоростями
передачи и несимметричностью входящего и исходящего информационных
потоков;
для предоставления инфокоммуникационных услуг зачастую необходимы
сложные многоточечные конфигурации соединений;
для инфокоммуникационных услуг характерно разнообразие прикладных
протоколов и возможностей по управлению услугами со стороны пользователя;
для идентификации абонентов инфокоммуникационных услуг может
использоваться дополнительная адресация в рамках данной
инфокоммуникационной услуги.

5

Большинство инфокоммуникационных услуг являются “приложениями “, т.е. их
функциональность распределена между оборудованием поставщика услуги и
оконечным оборудованием пользователя. Как следствие, функции оконечного
оборудования также должны быть отнесены к составу инфокоммуникационной услуги,
что необходимо учитывать при их регламентации.

Бизнес-модель, определяющая участников процесса предоставления
инфокоммуникационных услуг и их взаимоотношения, также отличается от модели
традиционных услуг электросвязи, в которой было представлено всего лишь три
основных участника: оператор, абонент и пользователь.

Новая деловая модель предполагает наличие поставщика услуг, который предоставляет
инфокоммуникационные услуги абонентам и пользователям. При этом сам поставщик
является потребителем услуг переноса, предоставляемых оператором сети связи.

На рынке могут также присутствовать дополнительные виды поставщиков услуг:
поставщики информации, брокеры, ритейлеры и т.д. Поставщик информации
предоставляет информацию поставщику услуг для распространения. Брокер
предоставляет информацию о поставщиках услуг и их потенциальных абонентах,
содействует пользователям в поиске поставщиков, оказывающих требуемые услуги.
Ритейлер выступает как посредник между абонентом и поставщиком с целью
адаптации услуги к индивидуальным требованиям абонента.

К инфокоммуникационным услугам предъявляются такие требования, как:

мобильность услуг;
возможность гибкого и быстрого создания новых услуг;
гарантированное качество услуг.

Большое влияние на требования к инфокоммуникационным услугам оказывает процесс
конвергенции, приводящий к тому, что инфокоммуникационные услуги становятся
доступными пользователям вне зависимости от способов доступа.

Требования к сетям связи

Принимая во внимание рассмотренные особенности инфокоммуникационных услуг,
могут быть определены следующие требования к перспективным сетям связи:

мультисервисность, под которой понимается независимость технологий
предоставления услуг от транспортных технологий;
широкополосность, под которой понимается возможность гибкого и
динамического изменения скорости передачи информации в широком диапазоне в
зависимости от текущих потребностей пользователя;
мультимедийность, под которой понимается способность сети передавать
многокомпонентную информацию (речь, данные, видео, аудио) с необходимой
синхронизацией этих компонент в реальном времени и использованием сложных

6

конфигураций соединений;
интеллектуальность, под которой понимается возможность управления услугой,
вызовом и соединением со стороны пользователя или поставщика услуг;
инвариантность доступа, под которой понимается возможность организации
доступа к услугам независимо от используемой технологии;
многооператорность, под которой понимается возможность участия нескольких
операторов в процессе предоставления услуги и разделение их ответственности в
соответствии с областью деятельности.

Кроме того, при формировании требований к перспективным сетям связи необходимо
учитывать особенности деятельности поставщиков услуг. В частности, современные
подходы к регламентации услуг присоединения предусматривают доступ поставщиков
услуг, в том числе и не обладающих собственной инфраструктурой, к ресурсам сети
общего пользования на недискриминационной основе. При этом к основным
требованиям, предъявляемым поставщиками услуг к сетевому окружению, относятся:

обеспечение возможности работы оборудования в “мультиоператорской ” среде,
т.е. увеличение числа интерфейсов для подключения к сетям сразу нескольких
операторов связи, в том числе на уровне доступа;
обеспечение взаимодействия узлов поставщиков услуг для их совместного
предоставления;
возможность применения “масштабируемых ” технических решений при
минимальной стартовой стоимости оборудования.

Существующие сети связи общего пользования с коммутацией каналов (ТфОП) и
коммутацией пакетов (СПД) в настоящее время не отвечают перечисленным выше
требованиям. Ограниченные возможности традиционных сетей являются
сдерживающим фактором на пути внедрения новых инфокоммуникационных услуг.

С другой стороны, наращивание объемов предоставляемых инфокоммуникационных
услуг может негативно сказаться на показателях качества обслуживания вызовов
базовых услуг существующих сетей связи.

Все это вынуждает учитывать наличие инфокоммуникационных услуг при
планировании способов развития традиционных сетей связи в направлении создания
сетей связи следующего поколения.

Понятие сети ССП и ее базовые принципы

В основу концепции построения сети связи следующего поколения положена идея о
создании универсальной сети, которая бы позволяла переносить любые виды
информации, такие как речь, видео, аудио, графику и т. д., а также обеспечивать
возможность предоставления неограниченного спектра инфокоммуникативных услуг.

Сеть связи следующего поколения ( ССП, NGN – Next Generation Network) – концепция
построения сетей связи, обеспечивающих предоставление неограниченного набора

7

услуг с гибкими возможностями по их управлению, персонализации и созданию новых
услуг за счет унификации сетевых решений, предполагающая реализацию
универсальной транспортной сети с распределенной коммутацией, вынесение функций
предоставления услуг в оконечные сетевые узлы и интеграцию с традиционными
сетями связи.

Базовым принципом концепции NGN является отделение друг от друга функций
переноса и коммутации, функций управления вызовом и функций управления
услугами.

ССП, которая потенциально должна объединить существующие сети связи
(телефонные сети общего пользования – ТфОП, сети передачи данных – СПД, сети
подвижной связи – СПС), обладает следующими характеристиками:

сеть на базе коммутации пакетов, которая имеет разделенные функции управления
и переноса информации, где функции услуг и приложений отделены от функций
сети;
сеть компонентного построения с использованием открытых интерфейсов;
сеть, поддерживающая широкий спектр услуг, включая услуги в реальном
времени и услуги доставки информации (электронная почта), в том числе
мультимедийные услуги;
сеть, обеспечивающая взаимодействие с традиционными сетями электросвязи;
сеть, обладающая общей мобильностью, т.е. позволяющая отдельному абоненту
пользоваться и управлять услугами независимо от технологии доступа и типа
используемого терминала и предоставляющая абоненту возможность свободного
выбора поставщика услуг.

Сети электросвязи, построенные на основе концепции ССП, обладают следующими
преимуществами перед традиционными сетями электросвязи.

Для оператора:

построение одной универсальной сети для оказания различных услуг;
повышение среднего дохода с абонента за счет оказания дополнительных
мультимедийных услуг;
оператор ССП может наиболее оптимально реализовывать полосу
пропускания для интеграции различных видов трафика и оказания различных
услуг;
ССП лучше приспособлена к модернизации и расширению;
ССП обладает легкостью в управлении и эксплуатации;
оператор ССП располагает возможностью быстрого внедрения новых услуг и
приложений с различным требованием к объему передаваемой информации и
качеству ее передачи.

Для пользователя:

абстрагирование от технологий реализации услуг электросвязи (принцип
черного ящика);
гибкое получение необходимого набора, объема и качества услуг;
мобильность получения услуг.

8

Одной из основных целей построения ССП, как уже отмечалось ранее, является
расширение спектра предоставляемых услуг.

услуги службы телефонной связи (предоставление местного телефонного
соединения, междугороднего телефонного соединения, международного
телефонного соединения);
услуги служб передачи данных (предоставление выделенного канала передачи
данных, постоянного и коммутируемого доступа в сеть Интернет, виртуальных
частных сетей передачи данных);
услуги телематических служб ( “электронная почта “, “голосовая почта “, “доступ
к информационным ресурсам “, телефония по IP-протоколу, “аудиоконференция ”
и “видеоконференция “);
услуги служб подвижной электросвязи;
услуги поставщиков информации: видео и аудио по запросу, “интерактивные
новости ” (для пользователя реализуется возможность просмотра, прослушивания
и чтения информации о произошедших за какое-то время событиях), электронный
супермаркет (пользователь выбирает товар в “электронном магазине “, получает
подробную информацию о его потребительских свойствах, цене и пр.),
дистанционное обучение и др.

Таким образом, ССП будут поддерживать как уже существующее, так и новое
оконечное оборудование, включая аналоговые телефонные аппараты, факсимильные
аппараты, оборудование ЦСИС (цифровая сеть с интеграцией служб), сотовые
телефоны различных стандартов, терминалы телефонии по IP-протоколу (SIP и H.323),
кабельные модемы и т.д.

Услуги ССП используют различные способы кодирования и передачи и включают в
себя: многоадресную и широковещательную передачу сообщений, передачу
чувствительного и нечувствительного к задержкам трафика, услуги обычной передачи
данных, услуги реального масштаба времени, диалоговые услуги.

Классификация услуг для сетей ССП

В настоящее время отсутствует общая классификация услуг для сетей ССП. В рамках
концепции, когда сеть ССП предлагается рассматривать не как отдельную категорию
сетей связи, а как инструмент построения и развития существующих сетей, услуги,
предоставляемые в рамках фрагмента ССП, можно классифицировать следующим
образом:

базовые: услуги, ориентированные на установление соединения с использованием
фрагмента NGN между двумя оконечными терминалами;
дополнительные виды обслуживания: услуги, предоставляемые наряду с базовыми
и ориентированные на поддержку дополнительных списков возможностей;
услуги доступа, ориентированные на организацию доступа к ресурсам, и точек
присутствия интеллектуальных сетей и сетей передачи данных;

информационно-справочные услуги: услуги, ориентированные на

9

предоставление информации из баз данных, входящих в структуру ССП ;
услуги виртуальных частных сетей: услуги, ориентированные на организацию
и поддержание функционирования VPN со стороны элементов фрагмента
ССП ;
услуги мультимедиа: услуги, ориентированные на обеспечение и поддержку
функционирования мультимедийных приложений со стороны фрагмента
ССП.

Базовые услуги

Под базовыми видами понимаются:

услуги местной, междугородной, международной телефонной связи,
предоставляемые с использованием (полным или частичным) фрагмента сети на
основе NGN -технологий. Базовые услуги телефонии в сетях ССП могут
использовать технологии компрессии речи, при этом качество предоставления
базовых услуг должно соответствовать классам “высший ” и “высокий “. Базовые
услуги телефонии могут быть доступны пользователям, использующим
терминалы сетей ТфОП, СПС и Н.323, SIP-терминалы;
услуги по передаче факсимильных сообщений между терминальным
оборудованием пользователей. Услуга может предоставляться пользователям,
использующим терминалы сетей ТфОП и СПС. Услуга e-fax не относится к
данному классу;
услуги по организации модемных соединений между терминальным
оборудованием пользователей. Услуга может предоставляться пользователям,
использующим терминалы сетей ТфОП и СПС. Услуга доступа в сети IP не
относится к данному классу;
услуга доставки информации “64 кбит/с без ограничений ” и базирующиеся на ней
услуги предоставления связи, определенные для технологии ISDN для
установления соединений между терминальным оборудованием пользователей.
Услуга может предоставляться пользователям, использующим терминалы ISDN.

Задачей сетевого фрагмента ССП при предоставлении базовых услуг является
установление и поддержание соединения с требуемыми параметрами.

Дополнительные виды обслуживания (ДВО)

Предоставление базовых услуг может сопровождаться дополнительными видами
обслуживания, которые расширяют возможности пользователя по получению
информации о соединении, тональных уведомлений, а также позволяют изменять
конфигурацию соединения. В сетевом фрагменте ССП пользователям могут быть
доступны следующие дополнительные виды обслуживания:

идентификации вызывающей линии (CLIP);
запрет идентификации вызывающей линии (CLIR);

10