Лекция 1: Основные понятия и архитектура конвергентных сетей следующих поколений

Лекция 1:Основные понятия и архитектура конвергентных сетей следующих поколений


План:

1. 
   Понятие сетей следующего поколения, архитектура.
   
2. 
   Четырехуровневая модель сетей новых поколений: уровень абонентского доступа, транспортный уровень, уровень управления сетью, уровень управления услуг.
   
3. 
   Основные элементы архитектуры.
   

Опорные слова: NGN,tripie-play services, Best Effort, УФТф, Ethermer, xDSL, Wi-Fi, VoIP, АКТ, ISDN.

1. 
   Понятие сетей следующего поколения, архитектура
   

Конвергенция — термин, который часто можно услышать на телекоммуникационных конференциях и выставках, увидеть во многих публикациях. Говорят о конвергентных услугах, о конвергенции фиксированных и мобильных сетей (Fixed-Mobile Convergence — FMC). Однако это понятие часто неверно истолковывают. Иногда под FMC понимают просто услугу VCC (Voice Call Continuity) по обеспечению непрерывности речевого вызова, инициированного из зоны покрытия сети Wi-Fi, когда абонент, оснащенный двухрежимным телефоном (например, GSM/Wi-Fi), покидает ее (осуществляется «бесшовная» передача вызова в сотовую сеть). Это полезная услуга, позволяющая избежать платы за переадресацию вызова. Концепция FMC подразумевает предоставление мультимедийных информационных услуг, которыми абоненты смогут воспользоваться в любом месте и в любое время. Данное обслуживание предусматривает выдачу абоненту единого номера и единого счета оплаты услуг, реализацию голосового почтового ящика и функции управления группами пользователей (group management), наличие единого набора приложений для фиксированных и мобильных сетей. Однако самое главное заключается в том, что FMC обеспечивает абонентам принципиально новые возможности по комплексному и «бесшовному» (в случае межсетевого роуминга) использованию сетевых услуг и приложений.

Со времени своего возникновения телекоммуникации базируются на передаче электромагнитных сигналов через транспортную среду, каковой могут быть: металлический кабель, оптоволокно, радиоканал.
Передаваемая в виде электромагнитных сигналов информация может представлять собой: речь, данные, видеоизображение или любую их комбинацию, называемую мультимедийной информацией.
Эти три источника и три составные части телекоммуникаций в полной мере отражают их современное состояние, причем современность здесь понимается в широком смысле. Передача по сетям связи информации трех перечисленных выше видов благополучно осуществлялась не одно десятилетие. Однако некоторые события привели к коренному изменению подходов к построению информационных сетей:1996 г. в США трафик передачи данных впервые превысил речевой и продолжает расти (до 30% в год по сравнению с 3% в год для телефонии). То же произошло в Европе в 1999 году. Протокол IP получил мировое признание и стал стандартом для передачи мультимедийной информации.В сети Интернет рост числа пользователей составляет 5% в месяц. Речь и данные меняются местами. Традиционные сети передачи данных базировались на магистралях с коммутацией каналов, предназначенных для телефонного трафика. При новом подходе - все наоборот: телефония будет надстраиваться над инфраструктурой сети передачи данных.
Смещение центра тяжести в область передачи данных поставило вопрос о поиске удобного способа встраивания речи в мультимедийный цифровой поток. Причина популярности IP заключается в его восприимчивости к требованиям со стороны не только услуг передачи данных, но и приложений реального времени. Примером может служить технология передачи речевой информации по сетям с маршрутизацией пакетов IP - Voice over IP (VolP) или IP-телефония.
Стандартизация речевых технологий на основе стека TCP/IP и их поддержка лидерами рынка пакетной телефонии обеспечат совместимость оборудования разных производителей и позволят создавать системы, в которых возможны вызовы с аналогового телефонного аппарата, подключенного к порту маршрутизатора, на персональный компьютер, или с персонального компьютера на номер ТфОП.
Internet Protocol будет доминирующим протоколом в сетях следующего поколения, которым предстоит поддерживать передачу речи, данных, факсимиле, видеоинформации и мультимедиа.
Необходимо учесть, что в течение длительного времени ТфОП и IP-сети будут вынуждены существовать параллельно, обеспечивая взаимную прозрачность и объединяя свои усилия в обслуживании разнородного абонентского трафика.
Поэтому необходимо соблюдение основных законов существующей ТфОП - эксплуатационная надежность с тремя девятками после запятой, жесткие нормы качества передачи речи в реальном времени. Важно сохранить все привычные для пользователя действия - набор номера, способ доступа к телефонным услугам и т. д. Абонент не должен ощущать разницы между IP-телефонией и обычной телефонной связью ни по качеству речи, ни по алгоритму доступа. Желательно обеспечить между ТфОП и IP-сетями полную прозрачность передачи пользовательской информации и сигнализации. В отличие от большинства корпоративных сетей связи, сети общего пользования не имеют национальных и ведомственных границ.
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 желания пользователей, 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).
Сети нового поколения (NGN) все увереннее прокладывают себе дорогу в телекоммуникационную инфраструктуру, постепенно превращаясь в базовую технологию построения сетей связи. При соответствующей аппаратной поддержке сети с пакетной коммутацией способны реализовать концепцию единой, конвергентной среды передачи мультимедийного трафика – от цифровых данных до голосовой телефонии, телевидения и т.п.
В отличие от традиционных сетей с временным мультиплексированием (TDM), использующих коммутацию каналов, в сетях NGN применяется пакетная коммутация, что позволяет передавать мультимедийный трафик (голос, данные, видео и т.д.). Первые попытки перехода к сетям с пакетной коммутацией были сделаны в начале 21 века с появлением технологии GFP (Generic Framing Procedure, рекомендация ITU-T G.7041/Y.1303) в конце 2001 года. Данная технология позволила эффективно упаковывать пакетный трафик в виртуальные контейнеры VC-12, предназначенные для PDH-потоков Е1 (2048 Мбит/с), и передавать их через транспортные сети с синхронной цифровой иерархией (SDH). Протокол GFP отличала возможность гибкого регулирования полосы пропускания от 2 до 100 Мбит/с. Чуть позже на базе протоколов GFP и LCAS была реализована передача через сети SDH трафика Gigabit Ethernet. Гигабитные потоки инкапсулировались в контейнеры VC-4, являющиеся основными модулями нагрузки в сетях с синхронной цифровой иерархией. Системы SDH, поддерживающие протоколы GFP, LCAS и виртуальное соединение контейнеров (VCAT), получили название мультисервисных транспортных платформ MSTP (Multy Service Transport Platform) или SDH следующего поколения (Next Generation SDH). Активное развитие технологии Metro Ethernet позволило избежать преобразования пакетного трафика в контейнеры SDH, передавая пакеты Ethernet непосредственно через волоконно-оптические линии связи. С этого момента развитие сетей NGN стало стремительно набирать обороты.
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.