Реферат: В. програмування систем ір-телефонії підручник з дисципліни "Програмування систем ір-телефонії" для всіх спеціальностей напряму Телекомунікації Одеса 2009

Міністерство транспорту та зв’язку України

Державний департамент з питань зв’язку та інформатизації України

______________________________________________________

ОДЕСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ ЗВ’ЯЗКУ ім. О.С. ПОПОВА


Кафедра обчислювальної техніки та мікропроцесорів


Ткаченко В.Г., Хіхловська І.В.


ПРОГРАМУВАННЯ СИСТЕМ

ІР-ТЕЛЕФОНІЇ


Підручник

з дисципліни

“Програмування систем ІР-телефонії”

для всіх спеціальностей

напряму Телекомунікації


Одеса 2009


УДК 004 + 00431 + 621.39 (075)


Ткаченко В.Г., Хіхловська І.В. Програмування систем ІР-телефонії. Підручник. Одеса: Вид. центр ОНАЗ ім. О.С. Попова, 2006. — ___ стор.


Підручник призначений для самостійної роботи студентів з дисципліни “Програмування систем ІР-телефонії”, яка викладається за модульним принципом та вміщує три модулі:

1 Архітектура мереж ІР-телефонії.

2 Особливості передавання мови та відео по ІР-мережам.

3 Програмне забезпечення основних пристроїв мережі ІР-телефоніїї.

У підручнику дана загальна характеристика мереж ІР-телефонії як складової NGN. Описані програмно-апаратні комплекси провідних фірм, які реалізують мережі ІР-телефонії. Розглянуті основні протоколи ІР-телефонії та їх програмна реалізація. Показана програмна реалізація алгоритмів стиснення/відновлення мовних сигналів, відео та зображень на процесорах цифрової обробки сигналів. Проаналізоване вільно розповсюджуване програмне забезпечення мереж ІР-телефонії та кодеки, стандартизовані ITU. Кожний розділ супроводжується запитаннями вхідного та вихідного контролю.


СХВАЛЕНО

на засіданні кафедри

обчислювальної техніки

та мікропроцесорів

і рекомендовано до друку

Протокол № ____

від ____.____.200__р.


ЗМІСТ


ВСТУП

1 МОДУЛЬ

^ 1 МЕРЕЖІ NGN

2 АРХІТЕКТУРА NGN

3 ПРОГРАМНІ КОМУТАТОРИ

4 МЕРЕЖІ ІР-ТЕЛЕФОНІЇ З ВИКОРИСТАННЯМ ПРОГРАМНИХ КОМУТАТОРІВ

5 ОСНОВНІ ПРОТОКОЛИ ІР-ТЕЛЕФОНІЇ

5.1 Мережі ІР-телефонії на базі протоколу Н.323

5.2 Мережі ІР-телефонії на базі протоколу SIP

5.3 Мережі ІР-телефонії на базі протоколу MGСР/MEGACO/

5.4 Мережі ІР-телефонії на базі протоколу MPLS

^ 6 ЯКІСТЬ ОБСЛУГОВУВАННЯ В МЕРЕЖАХ ПАКЕТНОЇ КОМУТАЦІЇ

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ДО 1 МОДУЛЮ

2 МОДУЛЬ

7 ПРИНЦИПИ ТА ОСНОВНІ АЛГОРИТМИ КОДУВАННЯ МОВИ ТА ВІДЕО

^ 8 КОДЕКИ, СТАНДАРТИЗОВАНІ ITU

9 СТАНДАРТИ МУЛЬТИМЕДІЙНОГО ЗВ’ЯЗКУ

10 ПРОЦЕСИ ЦИФРОВОЇ ОБРАБКИ СИГНАЛІВ

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ДО 2 МОДУЛЮ

3 МОДУЛЬ

^ 11 ПРОЦЕСОРИ ЦИФРОВОЇ ОБРОБКИ СИГНАЛІВ ФІРМИ MOTOROLA

12 ПРОГРАМНА РЕАЛІЗАЦІЯ БАЗОВИХ ОПЕРАЦІЙ ТА ПРОЦЕДУР НА DSP

13 ОСНОВНІ ПРИСТРОЇ МЕРЕЖІ ІР-ТЕЛЕФОНІЇ

^ 14 ПРОГРАМУВАННЯ ОСНОВНИХ АЛГОРИТМОВ ОБРОБКИ СИГНАЛІВ НА DSP

15 ПРОГРАМУВАННЯ АЛГОРИТМІВ ЗНАХОДЖЕННЯ НАЙКОРОТШИХ МАРШРУТІВ ТА МІНІМАЛЬНОГО НАВАНТАЖЕННЯ МЕРЕЖІ

^ 16 ВВЕДЕННЯ В АЛГОРИТМИ, ПОВ’ЯЗАНІ З ВИКОРИСТАННЯМ ВЕЙВЛЕТІВ

17 ПРОГРАМУВАННЯ АЛГОРИТМІВ СТИСНЕННЯ МОВНОЇ ІНФОРМАЦІЇ ТА ІНФОРМАЦІЇ ЗОБРАЖЕННЯ

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ДО 3 МОДУЛЮ

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

^ СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
ДО 1 МОДУЛЮ


www. niits. ru: 8101/public/2004/2004-004. Pdf “живой розговор о NGN”

Гольдштейн Б.С., Пинчук А.В., Суховицкий А.В. ІР-телефония М.: Радио и связь, 2001, — 335 с.

Воробиенко П.П., Нечипорук О.Л., Струкало М.И. Принципы организации сетей с коммутацией пакетов. Учебное пособие. Одесса, 2001 г.


^ СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

ДО 2 МОДУЛЮ


Куприянов М.С., Матюшин Б.Д. Цифровая обработка сигналов. Санкт-Петербург: СПб. Питер, 1999, — 340 с.

Нікітюк Л.А., Яв орська О.М., ІР-телефонія у глобальних мережах. Навчальний посібник. Одеса, 2001 р.


^ СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

ДО 3 МОДУЛЮ


Куприянов М.С., Мартынов О.Е., Панфілов Д.И., Коммутационные контролеры фирмы MOTOROLA. СПб.: БХВ – Петербург, 2001 – 500 с.: ил.

Гольдштейн А.Б., Гольдштейн Б.С. SOFT SWITCH, СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2006 – 368 с.: ил.



ВСТУП


Мережа наступного покоління NGN (Next Generation Net Work)- гетерогенна мультисервісна мережа, яка забезпечує передавання всіх видів медіатрафіка та розподілене надання необмеженого спектра телекомунікаційних послуг з можливістю їх масштабування, керування та розподіленої тарифікації. Мережа підтримує передавання трафіка з різними вимогами до якості обслуговування та підтримує вибрані користувачем вимоги до надаваних послуг. Поява програмних комутаторів повністю змінила архітектуру та склад обладнання мереж ІР-телефонії. Передавання мовного, відео, аудіосигналу, сигналу зображень мережами з комутацією пакетів поставило перед виробниками апаратно-програмних комплексів, якими є обладнання ІР-телефонії, специфічні задачі, які можуть вирішуватись за рахунок вдосконалення алгоритмів та програмного забезпечення. Це перш за все оброблення сигналів у реальному часі або з постійною затримкою. Можливості сучасних процесорів цифрової обробки сигналів дозволяють з високою ефективністю реалізувати оптимальні алгоритми стиснення/відновлення сигналів, сигналізацію, сучасні протоколи ІР-телефонії.

Підручник призначений для самостійної роботи студентів напряму Телекомунікації з дисципліни “Програмування систем ІР-телефонії”.

Дисциплина викладається 216 годин і складається з трьох модулів:

1 Архітектура мереж ІР-телефонії.

2 Особливості передавання мови та відео по ІР-мережам.

3 Програмне забезпечення основних пристроїв мережі ІР-телефоніїї.

За вивченням першого модуля студенти отримують такі знання та уміння:

Ставити та вміти вирішувати задачі, пов’язані з розробкою концепції переходу до мережі NGN, розробкою архітектури мереж на базі мереж провідних фірм, вибором протоколів та обладнання для забезпечення зв’язку заданого рівня якості, вивченням кодеків та оцінкою їх якості.

За вивченням другого модуля студенти отримують такі знання та уміння:

Ставити та вміти вирішувати задачі, пов’язані зі стисненням мовного та відеосигналів, передачі їх по мережі з використанням різних протоколів, тестуванням параметрів стиснення та передачі.

За вивченням третього модуля студенти отримують такі знання та уміння:

Ставити та вміти вирішувати задачі, пов’язані з вибором та використанням мікропроцесорів DSP для маршрутизації та стиснення сигналів, програмуванням мікропроцесорів цифрової обробки сигналів (DSP) фірми MOTOROLA, організовувати тестування телекомунікаційної мережі за допомогою персонального комп’ютера.

Підручник відрізняється від вже виданих тим, що вміщує розділи, присвячені аналізу існуючого, створенню, налагодженню та оптимізації нового програмного забезпечення обладнання ІР-телефонії.

Знання основних характеристик апаратно-програмних комплексів ІР-телефонії дасть можливість майбутнім фахівцям вибирати обладнання ІР-телефонії, створювати, вдосконалювати та вести програмне забезпечення до нього.

Для розуміння викладаваного у підручнику матеріалу студенти повинні знати такі теми з попередньо вивчених дисциплін:

І з дисципліни “Комп’ютерні мережі”:

Загальні принципи побудови мереж

Комутація пакетів та каналів

Архітектура і стандартизація мереж

Методи забезпечення якості обслуговування у мережах

Мережі ТСР/ІР

Технології локальних та глобальних мереж

Захист мережного трафіку.

ІІ з дисципліни “Технології інформаційних мереж”:

Віртуальні канали у глобальних мережах

Технологія МPLS

Технологія АТМ

Стеки протоколів технологій ТСР/ІР, АТМ, МРLS

ІІІ з дисципліни “Інформатика”:

Алгоритмізація задач, які вирішуються обчислювальними системами

Мови програмування високого рівня Delphi, C++

Мати навички складання та налагодження програм, які мають розгалуження та цикли, написаних мовами високого рівня.

ІV з дисципліни “Обчислювальна техніка та мікропроцесори” мати такі уміння:

Ставити та вирішувати задачі, пов’язані з вибором засобів обчислювальної техніки, мікропроцесорів та мікроконтролерів за їх технічними, експлуатаційними та економічними характеристиками для систем телекомунікацій.

Ставити та вирішувати задачі, пов’язані з аналізом, розробкою та експлуатацією мікропроцесорних систем різного призначення, створенням та налагодженням програмного забезпечення до них



^ 1 МЕРЕЖІ NGN


1.1 Концепція NGN


Вхідний контроль:

Поясність, що означає термін “гетерогенна мережа”?

Які технології передавання локальних мереж Ви знаєте?

Які технології передавання глобальних мереж Ви знаєте?

Які переваги і недоліки має технологія МРLS?

На якому рівні моделі OSI використовуються технології IP, ATM та MPLS?

Які переваги і недоліки має стек протоколів ТСР/ІР?


Бурхливий розвиток ІР-телефонії став одною з перших ознак переходу до мереж нового покоління (New Generation Network – NGN). Джерелом для появи NGN стали зростання цифрового трафіку, попит на послуги Internet, нові мультимедійні послуги, універсальну мобільність, конвергенцію мереж та послуг. NGN є конкретним втіленням Глобальної Інформаційної Інфраструктури на даному етапі розвитку інформаційного суспільства. Загальний опис NGN приведено у рекомендації Y.2001 (12/2004) ІТU-T та стандарті ETSI ES 282 001 V.1.1.1, який був прийнятий у серпні 2005р. NGN – це інфокомунікаційна мережа наступного покоління – гетерогенна мультисервісна мережа, яка забезпечує передавання усіх видів медіатрафіка та розподілене надання необмеженого спектра телекомунікаційних послуг з можливістю їх масштабування, редагування та розподіленої тарифікації. Мережа підтримує передавання трафіка з різними вимогами до якості обслуговування та підтримує вибрані вимоги.

NGN має розподілену архітектуру, складові якої взаємодіють через відкриті інтерфейси. NGN, завдяки своїй інфраструктурі, протоколам, технологіям надає можливості для створення, розвинення, масштабування та адміністрування усіх видів послуг: аудіо, відео, аудіовізуальних, мультимедіа. Послуги з різними вимогами до ширини смуги частот - від кількох кбіт/с до сотен Мбіт/с повинні надаватись у межах можливостей транспортних технологій. Послуги адаптуються постачальниками послуг до вимог користувачів завдяки наявності відкритих програмних інтерфейсів (АРІ), які відповідають цим послугам.

Одною з основних характеристик NGN є відділення послуг від транспорту, що дозволяє розвивати їх незалежно. NGN дозволяє надавати як існуючі, так і нові послуги , незалежно від мережі і використовуваного типу доступу. Мережі NGN забезпечують наскрізну якість надання послуг QоS для усіх своїх компонентів.

NGN базується на пакетних технологіях, надає послуги електрозв’язку і використовує багатий спектр технологій широкосмугової передачі при визначеному рівні QоS. Функції надання послуг у NGN є повністю незалежні від внутрішніх технологій транспорту , що дає користувачам можливість вільного безперервного мобільного доступу до мереж, конкуруючих постачальників послуг або послуг за вибором. Між користувачем та постачальником послуг існує угода щодо рівня обслуговування при отриманні доступу незалежно від місця знаходження або змін у технічних умовах.

Контролювання сеансів, середовищ передавання, ресурсів, постачання послуг, надійність можуть бути розподіленим по всій інфраструктурі старих і нових складових NGN.

Взаємодія мереж NGN різних операторів, а також існуючих телефонних мереж загального користування та мережі GSM відбувається за допомогою шлюзів.

Взаємодія термінальних пристроїв, які не є узгоджені з NGN, –аналоговими телефонними апаратами, апаратами факсимільного зв’язку, стільниковими мобільними телефонами, ІР-телефонами, кабельними модемами, забезпечується протоколами та відкритими інтерфейсами NGN.

NGN забезпечує також перенесення послуг смугової телефонії у свою інфраструктуру, забезпечує якість обслуговування голосової телефонії у реальному часі з гарантованою шириною смуги, гарантованою затримкою, гарантованою кількістю загублених пакетів. NGN забезпечує механізми захисту при передаванні інформації через її інфраструктуру від несанкціонованого доступу, а також від спроб її руйнування.

Мобільність користувачів підтримується NGN за рахунок того, що користувач вважається однозначним об’єктом при користуванні різними технологіями доступу.

Загальна модель дозволяє описувати NGN окремо за принципами функцій керування, менеджменту, передавання, якості, ресурсів, послуг та транспорту .

Оскільки побудова NGN не була спланована, а скоріше стала результатом підходів та реалізацій різних фірм та провайдерів у різних країнах, то слід розглядати кілька її моделей.

Архітектура NGN враховує такі аспекти:

у сферах дії одного або кількох операторів можливе використання кількох стандартів;

забезпечуються функції взаємодії традиційних, не узгоджених з NGN, терміналів;

забезпечуються наскрізне надання послуг, контроль за викликами та рухомістю користувачів у гетерогенних мережах;

для узгодження з NGN терміналів визначаються шляхи вдосконалення програмного забезпечення, надмірності, еволюційного переходу до більш дешевої апаратної платформи, узгодження версій та менеджменту.

До основних рис NGN можна віднести також відділення керування ресурсами від базової мережі, керування послугами телефонії та мультимедіа. NGN повинна забезпечувати відкриті інтерфейси, проксі-сервери для використання їх сторонніми постачальниками послуг, вдосконалювати механізми надання послуг на різних мережах, роумінг та взаємодію послуг. Розробляються механізми контролю за адаптацією послуг до вимог користувачів та параметрами послуг. Менеджмент мережі повинний ставити у відповідність NGN контроль трафіку, маршрутизації, врахування, тарифікацію, конфігурацію відмов, адміністрування , виконуване абонентом, впровадження нових архітектурних концепцій та технологій. Архітектури керування мережею NGN базуються на модулях, які вимагають ресурси та QoS при доступі до мережі і у самій мережі, оброблення, транспортування та передавання мультимедійної інформації, керування викликом та сеансом, керування послугами. Керування NGN здійснюється на рівні типових функціональних групоутворень, які взаємодіють через єталонні точки спряження, у яких протоколи керування є стандартизовані, наприклад, протокол керування мультимедійним шлюзом або протокол ІР-телефонії SIP-керування викликом/сеансом. Самі функціональні групоутворення можуть включати в себе:

шлюзи доступу до середовища передавання;

керування ресурсами;

керування сеансом доступу;

керування послугою.

Протоколи ІР-телефонії як складової NGN забезпечують усі перераховані функції, у тому числі функції брандмауера, забезпечення алгоритмів оброблення сигналів та передавання, оброблення запитів доступу, привласнення адрес, визначення місця знаходження користувача тощо.

Архітектурні моделі керування мережею враховують функціональні вимоги при входженні у мережу у вигляді інтерфейсу “користувач-мережа”, інтерфейсів між мережами, інтерфейсів між мережами та постачальниками послуг.

Необхідність у функціональній сумісності послуг та мереж у складі NGN приводить до великої кількості протоколів з різними профілями, які взаємодіють у комплексних системах; контроль за виконанням при взаємодії за стандартами потребує розробки інструментальних програмних засобів, специфікацій, процедур та документації.

У поняття архітектури NGN входить також поняття архітектури послуг: послуги зв’язку у реальному та нереальному часі, дротового та бездротового, у режимі ”людина-людина”, “людина-персональний комп’ютер”, “персональний комп’ютер-персональний комп’ютер”. Для кожного виду послуг, додатків та мереж архітектура NGN вказує можливості електрозв’язку, інтерфейси для підтримки різних бізнес-моделей та надійного зв’язку. За умовами еволюційного розвитку існуючих систем та послуг NGN забезпечує сумісність з ними.

Оскільки NGN складається з взаємодіючих неоднорідних мереж з неоднорідними абонентськими пристроями та неоднорідними пристроями абонентського доступу, і зобов’язана забезпечувати негайну готовність до обслуговування клієнтів, велика увага приділяється ідентифікації користувачів. Найчастіше використовуються схеми нумерації Е.164, URL, унікальних імен, URI тощо при використанні системи імен доменів DNS.

NGN повинна забезпечувати надійність системи дозволу імен/номерів класу багатоканальної системи передавання, не зменшуючи перепускну спроможність мережі. NGN повинна забезпечувати відсутність конфліктів при роботі з мережами загального користування, тобто цілісність системи; бази даних перетворення імен/номерів гарантовано повинні зберігати тільки достовірні та надійні дані. Дані про дозвіл імен/номерів можуть безпосередньо впливати на роботу мережі, тому що вони є уразливими даними комерційного характеру, які відображають схему побудови мережі та алгоритм її роботи. Система дозволу імен/номерів є спеціальна система, яка використовується тільки даною мережею. Безпека підтримується, в основному, за рахунок аутентифікації користувача, захисту даних, конфіденційності даних, синхронізації мережного обміну, відновлення роботи мережі після відмов. При виборі системи дозволу імен/номерів, які є призначені для забезпечення послуг у національному та глобальному масштабі, потрібна гарантія того, що суверенітет країни, де знаходиться мережа, щодо її керування, буде збережений.

У аварійних ситуаціях і при ліквідації наслідків аварій NGN має можливості забезпечення зв’язку за рахунок резервів трафіка.

NGN забезпечує універсальну мобільність користувачам, що означає, що користувач і термінал можуть пересуватись при збереженні безперервності обслуговування з боку мереж загального доступу WLAN, GSM, UMTS тощо. Однак допускається переривання обслуговування з боку деяких дротових мереж доступу, наприклад, UPT.

Загальні вимоги користувача до мобільності є такі: забезпечення персональної мобільності та мобільності терміналів, можливість отримання доступу з будь-якої точки доступу до мережі на основі усіх можливих технологій , можливість отримання послуг у постійному режимі. З іншого боку, дані про наявність користувача та його доступність повинні надаватись мережним функціям, послугам та додаткам, у тому числі дані, які надаються сторонніми постачальниками.

Для забезпечення універсальної мобільності та покращення заходів безпеки для NGN потрібно розвивати програмне забезпечення, яке вдосконалює механізм аутентифікації та ідентифікації, функції авторизації, менеджменту визначення місця знаходження, розподілення адрес терміналів та сеансів, операційного середовища користувача (VHE), параметрів користувача, доступу до даних користувача.

NGN вже не є монолітною мережею, тому її безпека стандартизована перш за все в області API. Архітектура захисту у NGN забезпечує наскрізний, такий, що сходить униз, захист мережі і слугує для виявлення, прогнозування та корекції порушень безпеки. У NGN безпека тісно пов’язана з архітектурою мережі, QoS, менеджментом, мобільністю, білінгом та оплатою і охоплює повну архітектуру захисту та керівництва операційною безпекою NGN, стратегію операційної безпеки NGN, протоколи захисту NGN та АРІ, які реалізуються програмно.

Основними характеристиками NGN, крім тих, про які вже йшлося, є такі:

уніфіковані за оцінкою користувача характеристики тих самих послуг;

конвергенція послуг стаціонарного рухомого зв’язку;

незалежність функцій, пов’язаних з послугами, від внутрішніх транспортних технологій;

забезпечення технологій для останньої мілі.

NGN забезпечує визначення шляхів досягнення угод між різними кінцевими системами щодо наскрізного QoS при виклику та при заданні параметрів протоколу верхнього рівня для керування нижнім рівнем, виборі механізмів QoS доступу та транспорту.

Механізми QoS у NGN поділяються на два види: вертикальний, який пов’язує механізми верхнього та нижнього рівней (diffserv) та горизонтальний механізм нижнього рівня, який зв’язує процеси керування QoS нижнього рівня різних доменів та мереж.

Наскрізний QoS у NGN характеризується такими особливостями:

визначенням класу наскрізного QoS при телефонному зв’язку по мережам з комутацією пакетів;

межами визначення класу наскрізного QоS при мультимедійному зв’язку і способом ідентифікації класів QoS окремих мультимедійних компонентів;

специфікацією способу використання механізму QоS нижнього рівня для досягнення верхнього рівня у межах мережі;

керуванням QoS нижнього рівня між доменами;

QoS, який сприймається кінцевим користувачем.

Метою NGN є сприяння концепції розподілу транспорту, послуг та додатків на рівнях всіх елементів, які є необхідні для функціональної сумісності і можливості функціонування мереж, сприяння конвергенції мереж та послуг.

Концепція NGN введена з урахуванням нових реалій у галузі електрозв’язку: бурхливе зростання цифрового трафіку, попиту на нові послуги мультимедіа і на універсальну мобільність, конкуренцію операторів, дерегулювання ринку.


^ Контрольні запитання:

Якими документами регламентується побудова NGN?

Яке місце займає ІР-телефонія у послугах, надаваних мережами NGN?

Назвіть основні риси, якими можна охарактеризувати мережі NGN?

Які архітектурні моделі описують NGN?

Чи є NGN монолітною мережею і як забезпечується її захист?

Що таке відкриті інтерфейси і як вони можуть бути захищені?

Як Ви розумієте універсальну мобільність, надавану користувачам NGN?


1.2 Технології побудови мережі NGN


Концепція переходу прямо до мереж наступного покоління на базі технології NGN (New Generation Network) дає нагоду операторам зв'язку обійти проблеми конвергенції у існуючих мережах. Це дасть можливість на основі нових рішень у галузі створення та надання високоефективних послуг передавання даних, голосових та відеосервісних, підвищити економічну продуктивність та приєднатись до високотехнологічних операторів. NGN – це технологія побудови мережі, до якої відносяться:

перехід від принципу з'єднання „точка – точка” до принципу „кожний з кожним”;

абстрагування користувачів від технології реалізації послуг зв'язку та гнучкість в отриманні номенклатури, обсягу та якості послуг;

універсальний характер обслуговування різних додатків;

прозорість у розрахунках при наданні послуг.

У новому суспільстві усі інформаційні ресурси стають загальнодоступними у будь-якому середовищі. NGN побудована на принципах повнозв'язності, на яких побудований Інтернет. З позиції користувача NGN є чорною шухлядою, він не повинний знати суть технології: стеки, протоколи, тощо. Вона дозволяє надавати широкосмуговий доступ до Інтернет (100 Мбіт/с), IP-телефонію, VPN, „відео за запитом” та виділені широкосмугові канали.

Технологія NGN пропонує користувачам цієї мережі прозорі автоматизовані принципи розрахунків за під'єднання, розрахунку за вхідний та вихідний трафіки, вводити розрахунки за ініціалізацію, транзит та термінацію трафіка, розрахувати сигнальний трафік, відокремлювати трафік стороннього оператора.

Інфраструктура мережі значною мірою визначається спектром послуг, мережа NGN має три рівні:

транспортний (пакетне середовище передачі IP або АТМ передавання мовного сигналу з попереднім його обробленням, керування віртуальними з'єднаннями, застосовування стандартних протоколів SGCP/MGCP, забезпечення якості обслуговування);

сигналізації (підтримка будь-яких протоколів сигналізації, маршрутизації, обробки адресної інформації);

послуг (можливість використання як традиційних SCP, так і мовних технологій, відкритий інтерфейс до системи обробки сигналізації, можливість підключення третіх фірм).

Взаємодія між даними рівнями забезпечується з використанням стандартних інтерфейсів.

Функція транспортного рівня – перенесення інформації користувача, він формується з магістральної мережі та мережі доступу.

Магістральна мережа транспортного рівня зараз базується з використанням технології АТМ з подальшим розвитком – IP/MPLS. Мережа доступу складається з мереж мобільного зв'язку, бездротового доступу, цифрових абонентських ліній з підтримкою протоколів АТМ, FR та IP, мережі кабельного телебачення, Frame Relay, TDM, мережі IP-доступу з використанням постійних та комутованих з'єднань тощо. Мережі доступу, спільно використовують ресурси магістральної мережі та рівня послуг, але працюють незалежно від них.

Мережі доступу взаємодіють з магістральною мережею, використовуючи стандартні інтерфейси, наприклад, у разі магістральної мережі на базі АТМ на транспортному рівні це User Network Interface. Функції взаємодії між мережами доступу та магістральною мережею на транспортному рівні та рівні сигналізації мають реалізовуватись у шлюзах, при цьому необхідно буде лише змінити реалізацію функції взаємодії у шлюзі, через транзитні шлюзи буде забезпечуватись підключення існуючих телефонних станцій. Сама ж телефонна станція у майбутньому стане шлюзом доступу. Все більш широко застосовуються резидентні шлюзи, які розміщуються у приміщенні абонента та інтегруються з обладнанням доступу.

Функції рівня сигналізації, в тому числі керування телефонним викликом, мають реалізовуватись у серверах сигналізації, стають незалежними від транспортної мережі. Сервер сигналізації має забезпечити взаємодію з мережами доступу та шлюзами з використанням стандартних протоколів – DSSІ, Н.323, Н.248 тощо. На рівні сигналізації має забезпечуватись взаємодія між серверами сигналізації з використанням стандартних протоколів (BICC)

Реалізація рівня послуг має забезпечувати використання традиційних платформ інтелектуальних мереж, взаємодію з рівнем сигналізації за протоколом INAP, а також впровадження нових застосувань, які мають відкритий API-інтерфейс.

Вузол доступу до мережі Інтернет повинен забезпечити концентрацію інформаційних потоків клієнтів для транспортування даних через пакетну мережу загального користування на інші вузли доступу, за кордон, мережі інших провайдерів. Для доступу до Інтернет клієнтам має надаватись можливість підключення з використанням комутаційних з'єднань телефонної мережі загального користування, як аналогових, так і ISDN, віртуальних з'єднань FR, фізичних каналів та каналів систем передачі первинної мережі, цифрових абонентських ліній хDSL, локальних обчислювальних мереж. Вузли доступу до Інтернет мають підтримувати функціональність віртуальних мереж доступу на базі протоколу L2ТР. Це дає можливість надавати послуги оренди ресурсів вузла доступу іншими провайдерами послуг доступу до Інтернет, а також компаніям, що створюють корпоративні мережі.

Авторизація та ідентифікація абонентів, які бажають отримати послуги доступу до Інтернет та мережних сервісів, первинне накопичення даних щодо обсягів наданих послуг має проводитись з використанням різних технологій, RADIUS, Cisco Net Flow у межах країни, а також підтримуватись різним програмним забезпеченням. У межах же одної корпорації апаратно-програмні комплекси мережних служб (сервісна платформа, операційна система, прикладне програмне забезпечення) має бути уніфікованим.

Локальні обчислювальні мережі мають будуватись на базі комутованого Fast Ethernet за ієрархічним принципом. Тобто у кожній з них є центр комутації, який безпосередньо або через маршрутизатор під'єднаний до вузла пакетної мережі загального користування, центри комутації будинків та поверхів. З'єднання між комутаторами слід будувати на базі технології виду Gigabit Ethernet та Fast Ethernet. Для забезпечення керованості трафіку в окремих локальних обчислювальних мережах та мережах передавання даних слід використовувати мережні комутатори з підтримкою віртуальних локальних мереж VLAN, а у випадках, коли кількість користувачів центрів локальних обчислювальних мереж, більша ніж 250, комутаторами, які будуть маршрутувати трафік між окремими VLAN та поміж локальними обчислювальними мережами та системами передавання даних.

Стратегія впровадження NGN зазвичай складається з трьох напрямків:

створення пакетної інфраструктури широкосмугової мультисервісної мережі;

розвантаження існуючої телефонної мережі загального користування; надавання на її базі традиційних голосових послуг, але зменшення інвестиції у цю мережу та розвиток послуг та трафіку у рамках мультисервісної мережі: підключення обладнання радіо доступу до мережі мобільного зв'язку, абонентів хDSL-доступу до мультисервісної мережі;

забезпечення доступу абонентів телефонної мережі загального користування до послуг мультисервісної мережі; значна кількість абонентів вже підключена до телефонної мережі і приносить операторам значну частину доходів, тому нові послуги повинні надаватися їм у рамках мультисервісної мережі, у тому числі IP-телефонія, відео, віртуальна друга лінія, голос, факс, електронна пошта тощо.

Технології комутації пакетів, мережі передавання даних починають займати все нові сегменти ринку і переростають у мультисервісні мережі, у яких йде обмін інформацією, у тому числі у реальному часі.

Чітких вимог до мережі NGN досі немає, але є деякі базові принципи, на яких орієнтуються при побудові мультисервісних мереж наступного покоління:

підготовлене рішення на практиці повинне реалізовуватися в короткий термін;

структури відкритих систем повинні забезпечувати гнучкість реалізації і сумісність з іншими рішеннями, високу надійність, і як результат - якість обслуговування;

оператор повинен мати можливість модифікувати програмне забезпечення для реалізації специфічних функцій і вводити нові послуги через зміну конфігурації;

компонентні рішення спростять можливості оператора по введенню нових користувачів і функцій.

Гнучкість і масштабованність дозволяють легко адаптуватися до швидко з'являючихся нових технологій і продуктів, а також до потреб користувачів, які змінюються.

Таким чином, мультисервісні мережі являють собою самостійний клас мереж, що будуються на основі концепції NGN, на базі яких може бути здійснене надання широкого набору як традиційних, так і нових послуг.

Визначення мультисервісних мереж як самостійного класу означає, що їхня регламентація повинна здійснюватися на основі нормативно-технічної бази, що враховує особливості інтеграції різних послуг і системно-технічних рішень у рамках однієї мережі. Базові послуги, надані існуючими мережами зв'язку і мультисервісними мережами (наприклад, послуги телефонії) повинні мати ідентичні характеристики. Це означає, що мультисервісні мережі повинні забезпечувати виконання прийнятих норм і вимог для кожного типу послуг, включаючи показники якості, параметри інтерфейсів, адресацію/нумерацію тощо. Особливістю послуг, наданих на мультисервісній мережі, є їхня незалежність від способу доступу, що припускає появу мереж доступу як самостійного класу мереж зв'язку. Такі мережі повинні забезпечувати доступ не тільки до ресурсів мультисервисної мережі, але і до ресурсів існуючих мереж зв'язку. Такий підхід дозволить здійснити гнучку політику при переході від однієї мережі зв'язку до іншої при наданні однотипних послуг.


1.3 Архітектура NGN


Вхідний контроль:

Поясніть, що входить у поняття “мультимедійний трафік”

Поясніть, що входить у поняття “архітектура мережі”

Поясніть, що таке сигналізація.

Поясніть, що таке гейткіпер, шлюз, маршрутизатор, програмний комутатор.


Характер сучасного мультимедійного трафіка та потреби його мультисервісного обслуговування зумовили перетворення всієї мережної архітектури. Це і призвело до появи концепції мережі наступного покоління (Next Generation Network), причому зараз йде процес конвергенції мереж зв’язку і створення інфокомунікаційних мереж. Фахівці розглядають NGN з позицій мереж передавання даних як мережу Internet майбутнього покоління, з боку мереж мобільного зв’язку як мережі 3G, а з позицій телефонних мереж загального користування як мережу пакетної комутації під керуванням програмного комутатора Softswitch, яка підтримує широкосмуговий абонентський доступ і мультисервісне обслуговування трафіка. Таким чином, NGN має розподілену архітектуру, зв’язок між складовими якої здійснюється виключно через відкриті інтерфейси.

На рис. 1.1 показано концептуальну модель мережі NGN. Єлементами мережі є Softswitch, сервер додатків AS (Application Server), шлюз між телефонною мережею загального користування (ТфЗК) і ІР-мережею TG (Trunk Gateway), шлюз доступу AG (Access Gateway), шлюз сигналізації SG (Signalin Gateway) і транспортний (медіа) сервер MS (Media Server).

Softswitch у даній моделі оброблює всю сигналізацію, керує TG, AG, виділенням медіаресурсів, виконує аутентифікацію викликів та здійснює білінг. Кожний Softswitch взаємодіє з іншими програмними комутаторами за протоколами SIP/SIP-T, H.323 або BICC.





Рисунок 1.1 – Концептуальна модель мережі NGN


Сервер додатків AS реалізує керування наданням послуг. Виклик, який потребує додаткової послуги, передається або від Softswitch до AS для подальшого керування цією послугою, або сам Softswitch може отримувати від AS інформацію, необхідну для забезпечення послуги. Сервер додатків AS може сам керувати MS або передавати керування ним Softswitch.

Транспортний шлюз TG приймає потоки користувацької інформації з боку ТфЗК, перетворює її у пакети і передає її за протоколом ІР у мережу з маршрутизацією пакетів під керуванням Softswitch.

Шлюз доступу AG слугує інтерфейсом поміж ІР-мережею та дротовою або бездротовою мережею доступу, передає сигнальну інформацію до Softswitch, перетворює користувацьку інформацію і передає її або до іншого порту тієї самої ІР-мережі, або до іншої мережі з комутацією пакетів, або до TG для наступної передачі до мережі з комутацією каналів.

Шлюз сигналізації SG забезпечує доставляння до Softswitch сигнальної інформації, яка надходить з боку ТфЗК, і перенесення сигнальної інформації у зворотному напрямку.

Медіасервер MS слугує для передавання накопиченої інформації під керуванням Softswitch або AS.

На рис. 1.2 показано модель архітектури NGN, яка використовує мережу доступу з технологією xDSL. Звичайні аналогові телефони та інші пристрої локальної мережі Ethernet підключаються до пристрою інтегрованого доступу IAD у приміщенні абонента, який оброблює і передає абонентську сигнальну інформацію ІР-мережами або через мультиплексор доступу DSLAM до Softswitch. IAD оцифровує мовневу інформацію, перетворює на пакети і переносить у вигляді пакетів RTP ІР-мережею.





Рисунок 1.2 – Архітектура NGN з IAD та DSLAM

Обидві моделі ілюструють базову властивість мереж NGN-інтеграцією передавання мови, даних, відеоінформації при наявності об’єднання обладнання та функціональних можливостей на рівні опорної мережі (Core Network) і на рівні мережі доступу (Access Network).

Європейський стандарт ETSI регламентує також архітектуру NGN, запропоновану комітетом TISPAN, у якій передбачається розподіл на рівні транспортний і послуг, інтерфейси взаємодії з обладнанням користувача і з іншими мережами. Підсистеми транспортного рівня – NASS (Network Attachment Subsystem) і RACS (Resoure and Admission Control Subsystem) забезпечують роботу з ІР-потоками, процеси ідентифікації і доступу до ресурсів. Рівень обслуговування об’єднує підсистему надання послуг, елементи керування процесом встановлення з’єднань.

Таким чином, видно, що NGN не є розвиток або комбінація наявних телекомунікаційних мереж та мереж ІР і не технологія модернізації окремих мережних вузлів або фрагментів мережі. NGN – це якісне змінення усієї архітектури мережі, еволюція традиційних телекомунікаційних мереж з наслідуванням усіх їх переваг.