Элементы сетей NGN Лукин А В Содержание

Элементы сетей NGN Лукин А. В.

Содержание Введение………………………………………. 3 Шлюз сигнализации………………………………………………. 5 Медиа-шлюз…………………………………………………. …… 8 Контроллер медиа-шлюза…………………. …. . ………. 11 Шлюз IP, Vo. IP телефонии с цифровыми потоками Е 1…………………. . . 14 Терминалы…………………………………………………. 15 Многомаршрутный коммутатор Vo. IP Tenor……………………. . . …………. 16 Блок многоточечного управления MCU…………………. . 19 Сервер RADIUS……………………………………………. . 21 Протоколы динамического конфигурирования сетевых соединений………. 24 Протоколы маршрутизации TCP, UDP и SCTP ………………………. 26 Протоколы прикладного уровня DNS и SNMP………………………. . 27

Введение Сети следующего поколения (NGN) представляют собой новую концепцию сети, комбинирующую в себе голосовые функции, качество обслуживания (Qo. S) и коммутируемые сети с преимуществами и эффективностью пакетной сети. Сети NGN означают эволюцию существующих телекоммуникационных сетей, отражающуюся в слиянии сетей и технологий. Благодаря этому обеспечивается широкий набор услуг начиная с классических услуг телефонии и кончая различными услугами передачи данных или их комбинацией.

Пример сети следующего поколения

Шлюз сигнализации Voice. Com 8000 SG-1 - это модель с поддержкой цифрового интерфейса Е 1 PRI. Voice. Com 8000 SG-2 - это модель с поддержкой 4 -х или 8 цифровых интерфейсов Е 1 (ОКС№ 7, PRI, V 5. 2), с помощью которых шлюз подключается к цифровым АТС. Использование конвертера интерфейсов Voice. Com 8000 SGCONV позволяет обеспечить работу по протоколу 2 ВСК. Работа шлюзов может быть незаметна для конечных пользователей сети связи. Используя широкополосные соединения с помощью таких устройств, как ADSL-, Cable-модемы или маршрутизаторы выделенных линий, вы можете организовать доступ к голосовым и факсимильным услугам через сеть Интернет для минимизации расходов на международные и междугородние звонки. Функции Qo. S и To. S обеспечивают более высокий приоритет и очередность для генерируемого шлюзом голосового трафика, проходящего через устройства маршрутизации.

Встроенный агент SNMP v. 2 позволит управлять устройством удаленно с помощью систем NMS или программных менеджеров на основе протокола управления SNMP. Устройство имеет поддержку протокола DDNS, его использование позволит обращаться к шлюзу по доменному имени, в случае если IP-адрес назначается динамически оборудованием вашего ISP. Пользователи могут установить на этот адрес web- или почтовый сервер, несмотря на то, что непосредственный IP-адрес узла меняется по протоколам PPPo. E или DHCP. Встроенная функция CDR с помощью простого сервера позволит администраторам собирать и просматривать информацию обо всех произведенных сеансах связи, их длительности, даты и времени инициации и т. д.

Медиа-шлюз В основе мультисервисных узлов доступа находятся медиашлюзы. Медиашлюз - это многофункциональный модуль, который является мостом между сетью с коммутацией каналов (CSN) и сетью пакетной коммутации. Применение медиашлюзов позволяет сделать шаг для перехода к сети следующего поколения. Медиашлюз должен иметь множество интерфейсов, как аналоговых, так и цифровых. Это: *аналоговые абонентские и соединительные линии, *цифровые линии ИКМ-15, ИКМ-30 (E 1), E 2, *интерфейсы сетей доступа, *линии x. DSL, *интерфейсы сетей передачи данных, *оптические стыки SDH, *интерфейсы доступа к базовым станциям и терминалам беспроводной сети стандартов DECT и CDMA.

Медиашлюз преобразует речевую информацию в пакеты и осуществляет маршрутизацию пакетов. Медиашлюз может включать функции шлюза сигнализаций для преобразования различных сигнализаций в унифицированный протокол управления шлюзами и для переноса сигнализаций ОКС № 7 и EDSS через IP-сеть. Медиашлюзами и шлюзами сигнализаций должен управлять контроллер шлюзов, входящий в состав МCК, а точнее в Softswitch (см. далее) в соответствии с архитектурой SIGTRAN. Рис. Архитектура декомпозиции системы на шлюзы и контроллеры

В состав МСД может быть интегрирован DSLAM, который позволяет организовать широкополосный доступ по двухпроводной абонентской линии (ADSL-линия). На основе медиашлюза, расположенного в узле служб (см. архитектуру МКС), реализуется интеллектуальная периферия. При этом к медиашлюзу добавляются различные серверы: телефонный сервер сценариев взаимодействия на основе скриптов Voice. XML, системы распознавания/генерации речи и другие. На основе МСД может быть организован шлюз IP-телефонии. При этом взаимодействие с Vo. IP-оборудованием, расположенным в локальной сети (или сети), осуществляется по протоколам H. 323, SIP. Со стороны Тф. ОП должны поддерживаться все выше перечисленные интерфейсы и протоколы медиашлюза. Мультисервисный узел доступа также может использоваться как: Мультисервисный абонентский концентратор (вынос абонентской емкости); Мультиплексор ввода-вывода различных интерфейсов и каналов (оконечный, промежуточный); Оборудование согласования систем передач с частотным и временным разделением каналов;

Интегрированная цифровая система передачи; Конвертер интерфейсов, в том числе с преобразованием медиапотоков из одного типа сжатия в другой; Оборудование уплотнения кабельных линий связи; Кросс-коммутатор; Устройство вторичного группообразования. Контроллер медиа-шлюза SR-MGC (Survivable Remote - Media Gateway Controller) Модуль SR-MGC предназначен для размещения в удалённом офисе предприятия с целью управления вызовами телефонов Dterm IP, SIPтерминалов, медиа-шлюзов, обеспечивающих выход на городские сети, в ситуациях, когда происходит сбой в работе центральной станции UNIVERGE NEAX 2400 IPX или возникает неисправность IP-канала, объединяющего главный офис и его филиал.

В обычном состоянии контроллер SR-MGC находится в режиме ожидания под управлением главного оборудования (NEAX 2400 IPX). Как только наступает момент, когда головная станция не в состоянии обеспечить управление IP/SIP -телефонами в удалённом офисе, модуль SR-MGC принимает на себя все функции управления IP-устройствами. После устранения возникших проблем, контроль за IP-устройствами снова передаётся NEAX 2400 IPX. Каждый отдельный контроллер, как 1 U, так и 2 U, может обеспечить резервирование различного кол-ва терминалов, начиная от 50 и заканчивая 2000. Наращивание кол-ва резервируемых устройств осуществляется путём установки дополнительных модулей в любом сочетании, при этом в системе может быть установлено до 256 контроллеров SR-MGC. Поддерживается программная модернизация версий ПО модуля при условии сохранения оригинального кол-ва резервируемых телефонов, поддерживаемых каждым модулем в отдельности.

Одной из неоценимых характеристик контроллера SR-MGC является то, что в рабочем состоянии он сохраняет всю информацию об обслуживаемых вызовах офиса, где он расположен, в своей памяти. Эти данные в дальнейшем пересылается главной станции NEAX 2400 IPX после восстановления её работоспособности или восстановления канала связи между офисами.

Шлюз IP, Vo. IP телефонии с цифровыми потоками Е 1 (H. 323) Цифровой шлюз IP телефонии i. GATE используется для стыковки традиционных телефонных сетей TDM (E 1, EDSS 1 PRI, …) с Vo. IP телефонными сетями (Ethernet, SIP, H. 323, …). Технические характеристики: TDM интерфейс от 1 до 4 потоков E 1 IP интерфейс 1 порт 10/100 Мбит Ethernet TDM сигнализации EDSS 1 ISDN PRI, Euro-ISDN, QSIG, CSS 7 (ISUP) IP протоколы SIP v 2. 0, H. 323, RTP, RTCP Vo. IP кодеки G 711 alaw/ulaw, G 729 ab, G. 723, GSM Передача факсов T. 38 Эхоподавление G. 168 Поддержка NAT есть Функции мини-АТС есть Питание AC 220 или DC 48. . 72

Терминалы Терминал H. 323 может представлять собой ПК или автономное устройство, способное выполнять мультимедиа-приложение. Он обязан обеспечивать звуковую связь и может дополнительно поддерживать передачу видео или данных. Вследствие того, что основной функцией терминала H. 323 является передача звука, он играет ключевую роль в предоставлении сервиса IP-телефонии. Структура терминала H. 323

Многомаршрутный коммутатор Vo. IP Tenor (Привратник H. 323) Коммутатор Quintum Tenor Carrier Multi. Path Switch дает возможность телефонным компаниям-операторам, Интернет-провайдерам (ISP) и другим интеграторам в области телекоммуникаций предоставлять высококачественные услуги телефонной связи через IP-сети. Технология Select. Net™ обеспечивает превосходное качество речи. Интеллектуальная маршрутизация вызовов Интегрированный шлюз и привратник, соответствующие протоколу H. 323 SIP агент До 960 Vo. IP каналов До 32 потоков Т 1/Е 1/PRI Соответствуют требованиям систем IVR/RADIUS AAA Поддержка Quintum Call Routing Server Поддержка Quintum Tenor Monitor Доступно в 2 х и 8 ми слотовом шасси.

Технические характеристики телефонной части *Алгоритмы кодирования речи: G. 723, G. 711 и G. 729 ab. *Поддержка факса: T. 38 и группа III со скоростью 2. 4, 4. 8, 7. 2, 9. 6, 14. 4 Kбит/с *Модем через IP *Интерфейс: 8, 16, 24 или 32 Т 1/Е 1/PRI *Законы кодирования: закон A, закон µ *Улучшенная эхокомпенсация рекомендация ITU. G. 168, время задержки до 128 мс *Протоколы передачи сигналов: National ISDN-2, Euro ISDN(ETSI), DASS 2, Japan INS-NET 1500, KDD, 4 ESS, 5 ESS, DMS 100, Q. SIG *T 1 CAS (E&M, Loop Start, Feature Group-D, DTMF, MF) *E 1 CAS (MFC R 2, MFC R 1) Технические характеристики Vo. IP сети *Интегрированный шлюз и привратник в соответствии с протоколом H. 323 v. 3 *SIP агент *Поддержка сервера IVR/RADIUS для стандарта биллинга AAA *Генерация CDR записей, поддержка до 4 -х CDR-серверов одновременно *Маскирование тишины и генератор комфортного шума *Адаптивный буфер дрожания частоты *Компенсации потери пакетов

*NATAccess™ *Фильтрация IP *До 960 одновременных звонков Технические характеристики IP сети Интерфейс сети LAN: 10/100 Mбит/с Ethernet Стандартный интерфейс RJ-45 (IEEE 802. 3) для соединений 10 и 100 Base-T Поддержка качестава сервиса (Qo. S): IP TOS, Diff. Serv Технические характеристики плат Системная карта Tenor CMS System Controller Card Карта линейных интерфейсов Tenor CMS DS-1 на 8 портов T 1/E 1. Карта поддерживаетдо 2 х карт DSP процессоров, каждая на 120 одновременных разговоров. Карта DSP процессоров Tenor CMS DSP-120 на 120 одновременных разговоров. Конфигурация / Администрирование Графический интерфейс пользователя (GUI) Агент протокола SNMP v 2 Выявление и оповещение аварийных ситуаций/неисправностей Интерфейс командной строки (CLI) Удаленный доступ по протоколу Telnet

Блок многоточечного управления MCU MGC-50/100 – масштабируемые решения многоточечной видеоконференцсвязи с широкими коммуникационными и мультимедийными возможностями. Базовый модуль MGС-100/50 имеет возможность расширения системы от десятков до сотен портов. Режим Dynamic Continuous Presence MGC-100/50 предоставляет участникам разнообразные возможности для аудиовизуального контакта во время многоточечного сеанса связи. Он позволяет динамически отображать на одном мониторе до шестнадцати участников одновременно и максимально эффективно использовать возможности многоточечной видеоконференцсвязи для общения участников с учетом специфики сеанса (совещание, лекция, дискуссия, презентация). Заложенные в MGC-100/50 алгоритмы позволяют реализовать различные схемы одновременного отображения абонентов: 2 - симметрично; 4 -симметрично; 5 +1; 8+2; 12+1; 16 и др.

Реализация поддержки функции Continuous Presence в MGC-100/50 выполняется на аппаратном уровне. Это обеспечивает симметричность (равенство) потоков "от абонентов" и "к абонентам" и, как следствие, экономичное использование полосы пропускания каналов связи при работе в данном режиме, что особенно актуально для территориальнораспределенных сетей видеоконференцсвязи. Коммутация отображаемых участников осуществляется оператором и/или по голосовой активности и может оперативно меняться в ходе сеанса связи. Каждый участник может иметь персональную экранную раскладку отображаемых абонентов. MCU MGC-100/50 удобен в эксплуатации, обслуживании и сервисе. Устройство имеет системы резервного питания, позволяет выполнять горячую установку и замену плат расширения и обеспечивает автоматическое конфигурирование модулей. MSU Количество портов Аудио Видео PTSN Vo. IP H. 320 ISDN/E 1 H. 323 IP MSG-50 480 384 64 192 MSG-100 860 768 144 384

Сервер RADIUS-сервер Назначение: Windows Server 2008 Сервер политики сети может использоваться в качестве RADIUS-сервера для выполнения проверки подлинности, авторизации и учета в отношении RADIUS-клиентов. В качестве RADIUS-клиента может выступать сервер доступа, например, сервер удаленного доступа или точка беспроводного доступа, а также RADIUS-прокси. Если сервер политики сети используется в качестве RADIUS-сервера, он обеспечивает следующие функции: Центральная служба проверки подлинности и авторизации для всех запросов на доступ, отправляемых RADIUS-клиентами. Для проверки подлинности учетных данных пользователей при попытках подключения сервер политики сети использует домен Microsoft® Windows NT® Server 4. 0, домен Active Directory® либо базу данных учетных записей пользователей локального диспетчера учетных записей безопасности.

Для авторизации подключения сервер политики сети использует свойства удаленного доступа учетной записи пользователя и политики сети. Центральная служба ведения учета для всех запросов на доступ, отправляемых RADIUS-клиентами. Запросы учета сохраняются в локальном файле журнала или в базе данных Microsoft® SQL Server™ для последующего анализа. Если сервер политики сети выступает в качестве RADIUS-сервера, RADIUSсообщения обеспечивают проверку подлинности, авторизацию и учет для подключений доступа к сети следующим образом: Серверы доступа, такие как серверы удаленного доступа к сети, VPNсерверы и точки беспроводного доступа, получают запросы на подключение от клиентов доступа. Сервер доступа, на котором указано использование протокола RADIUS в качестве протокола проверки подлинности, авторизации и учета, создает сообщение с запросом доступа и направляет его на сервер политики сети. Сервер политики сети оценивает сообщение с запросом доступа.

При необходимости сервер политики сети направляет на сервер доступа сообщение отклика доступа. Сервер доступ обрабатывает отклик и направляет на сервер политики сети обновленное сообщение с запросом доступа. Выполняется проверка учетных данных пользователя и получение свойств удаленного доступа учетной записи пользователя с использованием защищенного подключения к контроллеру домена. Попытка подключения проходит авторизацию как по свойствам удаленного доступа учетной записи пользователя, так и по политикам сети. Если попытка подключения успешно прошла проверку подлинности и авторизацию, сервер политики сети направляет на сервер доступа сообщение разрешения доступа. Если попытка подключения не прошла проверку подлинности или авторизацию, сервер политики сети направляет на сервер доступа сообщение отказа в доступе. Сервер доступа завершает процедуру подключения с клиентом доступа и направляет сообщение запроса учета на сервер политики сети, где оно помещается в журнал. Сервер политики сети направляет на сервер доступа отклик об учете.

Протоколы динамического конфигурирования сетевых соединений В определенных случаях мы не хотим (если, например, параметры соединения изменяются при каждом включении в сеть - пример: коммутируемый доступ в Интернет, когда несколько устройств совместно пользуются набором сетевых адресов, если хотим централизованно управлять установкой сетевых параметров) или не можем (сетевые устройства, у которых нет аппаратных возможностей сохранения установленных параметров, т. е. устройства без дисков или запоминающих устройств, сохраняющих информацию о состоянии) использовать статичные установки параметров. В этом случае можно использовать протоколы динамического конфигурирования параметров сетевых соединений. Протокол ВООТР (протокол начальной загрузки) и его модернизированный вариант DHCP (протокол динамической настройки конфигурации хост-машины) - это инструменты централизованного управления сетевыми конфигурациями. С их помощью устройство, у которого нет никаких данных для установки сетевого соединения и которому известен лишь физический адрес собственного сетевого интерфейса, может групповым запросом в физической сети запросить у сервера BOOTP/DHCP все необходимые конфигурационные данные.

Ответ сервера представляет собой последовательность полей, в которых может быть передан IP-адрес устройства и IP-адрес маршрутизатора по умолчанию, а в дополнительных полях - также маска подсети, логическое имя устройства, IP-адрес сервера имен и др. С помощью протоколов ВООТР/ DHCP сервер может передать клиенту также адрес файла, который клиентом будет загружен при запуске (например, возможность переноса операционной системы с сервера). Стек IP-протоколов

Протоколы маршрутизации TCP, UDP и SCTP TCP и UDP - это протоколы транспортного уровня. Оба используют IP-сеть для передачи данных. Оба являются коммуникационной "надстройкой" IPпротокола и позволяют нескольким приложениям, инсталлированным в одном сетевом устройстве (например, компьютере, включенном в сеть LAN), одновременно использовать IP-сеть. Протокол TCP обеспечивает также надежную (выявление и устранение ошибок при передаче, правильный порядок следования) и ориентированную на установку соединения транспортировку в IP-сети и этим устраняет некоторые ограничивающие свойства IP-протокола. Протокол контроля транспорта потоков SCTP является новейшим и узкоспециализированным протоколом транспортного уровня. Он разрабатывался как протокол передачи сигнальных сообщений (SS 7, Н. 323 и др. ) по IP-сетям и поэтому играет важную роль в конвергенции классических телекоммуникаций с миром IP. В протоколе SCTP устранены недостатки протоколов UDP и TCP при передаче сигнальных сообщений. С помощью уровней адаптации им обеспечивается, например, передача сообщений пользовательским уровням SS 7.

Специфические потребности работы маршрутизаторов удовлетворяют протоколы маршрутизации (routing protocols). Речь идет о семействе протоколов, являющихся внутренними протоколами IP-сетей. Они служат для сбора и обмена информацией, касающейся топологии IP-сетей и доступных маршрутов. Как правило, терминальное оборудование пользователей не имеет протоколов маршрутизации. Примерами протоколов маршрутизации являются RIP - протокол обмена маршрутной информацией, OSPF - открытый поиск кратчайшего пути, BGP - протокол по граничной маршрутизации) и др. Протоколы прикладного уровня DNS и SNMP Коммуникационной инфраструктурой, состоящей из физических сетей, логической IP-сети и поддерживающих транспортных протоколов, пользуются протоколы приложений (application protocols). Они выполняют специфические задания, связанные с конкретным способом использования интернетной системы. С их помощью можно, например, передавать файлы между клиентом и сервером - протокол FTP, устанавливать терминальные сеансы на удаленных компьютерах - протокол Telnet, получать доступ к контентам серверов WWW - протокол HTTP или обмениваться электронной почтой между почтовыми серверами

К прикладному уровню относятся также протоколы DNS и SNMP. По своей роли они в большей мере предназначены для поддержки работы сети, чем для приложений конечных пользователей. Для улучшения возможности адаптации при подготовке приложений Интернет, а также для облегчения запоминания было внедрено именование устройств в Интернет-системах с использованием логических имен. DNS - это не протокол, а целая система, которая отображает (преобразовывает) IP-адреса сетевых соединений в логические имена и наоборот. И при использовании логических имен вся сетевая адресация осуществляется с помощью IP-адресов. Приложению, ссылающемуся на источники с какого-то логического имени, система DNS, прежде всего, обеспечит IP-адрес целевого сетевого соединения, по которому приложение затем посылает свои запросы (IP-пакеты). Протокол SNMP (простой протокол управления сетью) служит для управления и надзора сети. Для контроля работы и уведомления об ошибках в элементах IP-сетей (например, в маршрутизаторе) он обеспечивает связь между сетевыми элементами и приложениями управления.

Доступ в Интернет Использование IP-технологии для доступа в Интернет показано на нижнем рисунке. Пользователь с клиентом WWW имеет доступ к серверу WWW. Клиент и сервер осуществляют между собой связь с использованием протокола HTTP. Протокол TCP обеспечивает при этом надежную передачу между компьютером пользователя и сервером. Организация межсетевой связи идет по IP-сети. В ней задействованы две логических сети. В одной из них находится сервер, а во второй - компьютер пользователя, и к обеим сетям подключен маршрутизатор доступа, обеспечивающий обмен Между компьютером пользователя, имеющим соответствующий встроенный физический интерфейс, и маршрутизатором связь осуществляется по протоколу РРР, который пользуется услугами переноса информации сети ISDN. Подобным образом пользователь мог бы воспользоваться также услугами переноса информации ADSL или PSTN. На стороне сервера соединение на физическом и канальном (т. е. уровне управления передачей данных) уровне реализовано сетью типа Ehernet.

Топология и архитектура протоколов при доступе в Интернет

С распространенностью и возрастающей пропускной способностью появилась также возможность передачи речевой информации в режиме реального времени по IP-сетям пакетной коммутации. Главные причины перехода от коммутационной сетей (проектировавшихся для речевой связи) к пакетным сетям были экономического характера, а с технической точки зрения он был обусловлен, прежде всего, желанием унифицировать технологическую инфраструктуру. В состав систем передачи голоса поверх IP (Vo. IP) кроме элементов, обеспечивающих сетевое IP-взаимосоединение, входят: терминалы (terminal) - это могут быть стандартные персональные компьютеры с звуковыми интерфейсами, подключенные к IP-сети и надстраиваемые соответствующим программным обеспечением для выполнения сигнализации Vo. IP, преобразования аналоговых речевых сигналов в цифровую последовательность данных и их последующего восстановления. Терминалом может быть также телефон Vo. IP, который с точки зрения установления речевого соединения выполняет идентичные функции как и надстроенный персональный компьютер, а с точки зрения эксплуатации подобен телефонам ISDN;

Шлюз (gateway) - это устройство, служащее для организации связи между системой Vo. IP и классическими телекоммуникационными сетями передачи речи (ISDN и PSTN) и обеспечивающее, прежде всего, преобразование медиа-потоков между ISDN и Vo. IP; привратник (gatekeeper) - участвует в организации связи между системой Vo. IP и классическими телекоммуникационными сетями, а также поддерживает управление вызовами, преобразование нумераций, аутентификацию пользователей и предоставления полосы пропускания. Такая система предоставляет пользователям подобные услуги передачи речи и дополнительные услуги как те, которые обеспечиваются сетью ISDN, и может подключаться к другим сетям передачи речи. Установление соединений и взаимосвязь между сетями обеспечиваются рядом протоколов сигнализации, например, Н. 323, SIP и MEGACO.

Топология системы IP-телефонии Системы Vo. IP сталкиваются с проблемами, возникшими в результате технологического разнообразия предназначения коммутируемых сетей и требований к качественной передаче, обусловленных речевой связью. Главная проблема заключается в невозможности обеспечения требуемого качества услуги переноса информации в IP-сетях. Это качество зависит от нагрузки на IP- сети, которую не всегда удается полностью держать под контролем.