Особенности построения и конвергенции сетей нового поколения NGN

Особенности построения и конвергенции сетей нового поколения (NGN) Елагин Василий Сергеевич elagin@protei. ru

Основные сценарии организации связи средствами Vo. IP

Зачем Vo. IP? 3

IP-телефония. Определение IP-телефония (или Vo. IP – Voice over IP) – технология передачи речевой информации по IP-сетям 4

Элементы технологии Vo. IP § протоколы сигнализации (SIP, H. 323, MGCP, H. 248/MEGACO); § средства транспортировки речевых и видео потоков по сетям коммутации пакетов (RTP/RTCP, кодеки и т. д. ); § набор узлов для построения сети (шлюз IP -телефонии, привратник, прокси-сервер и т. д. ) 5

Применение технологий Vo. IP. n n n Научно-исследовательские работы Построение «чистых» сетей Vo. IP Обеспечение связи на междугородних и международных направлениях Средство конвергенции сетей связи Построение NGN 6

Технология Voice over IP (IP-телефония) Ø Важнейшие задачи для построения конвергированных сетей: ü качество речи ü объем речевой информации Ø Эволюционное развитие Ø Средство для снижения расходов на междугороднюю и международную связь: üэффективное использование полосы пропускания 7

Доступ к Vo. IP 8

Особенности передачи потоковых данных по сетям IP

Преобразование речевого сигнала 10

Тф. ОП и IP Факторы качества обслуживания Сети Тф. ОП и IP-телефонии Услуги – например, телефонное соединение, дополнительные услуги, переадресация вызова, голосовая почта и т. д. Доступность – занятость сети Надежность – потеря вызовов, неправильный набор номера Факторы качества передачи речи Общие факторы Тф. ОП и Vo. IP Громкость Задержка Эхо Четкость: - разборчивость - шум - ослабление Дополнительные параметры для сетей IP Четкость задержки -дрожания: - потеря пакетов - полоса пропускания - сжатие Задержка после набора номера 11

Особенности передачи речи по IP-сетям ØПричины возникновения задержек. Как с этим бороться ØВариации задержки ØВеличины задержек ØПричины возникновения эхо. Ограничение эффектов эхо ØКодирование речи ØПринципы кодирования речи ØКритерии выбора кодека ØСтандартизированные кодеки ØDSP-процессоры ØПередача сигналов DTMF ØПередача факсимильной информации 12

Причины возникновения задержек и способы их уменьшения ØВлияние сети ØВлияние операционной системы и DSP (ЦОС) ØВлияние джиттер-буфера. Динамическая длина буфера ØВлияние кодека 13

Задержки 14

Задержки 1 -й уровень - до 200 мс - отличное качество связи. Для сравнения, в сети ТФОП допустимы задержки до 150 -200 мс. 2 - й уровень - до 400 мс - считается хорошим качеством связи. Но если сравнивать с качеством связи по сетям ТФОП, разница будет видна. Если задержки постоянно удерживаются на верхней границе 2 -го уровня (на 400 мс. ), то не рекомендуется использовать эту связь для деловых переговоров. 3 -й уровень - до 700 мс - считается приемлемым качеством связи для ведения неделовых переговоров. Такое качество связи возможно также при передаче пакетов по спутниковой связи. 15

Cоставляющие задержки 16

Вариация задержки (джиттер) 17

Критерии выбора кодека: Ø Качество речи Ø Использование полосы пропускания канала Ø Размер кадра Ø Чувствительность к потерям кадров 18

Полоса пропускания Ø Подавление периодов молчания (VAD, CNG, DTX) ü ü ü Детектор речевой активности (Voice Activity Detector) Поддержка прерывистой передачи (Discontinuous Transmission) Генератор комфортного шума (Comfort Noise Generator) 19

Сравнение кодеков Единицы MOS (Mean Opinion Score) или единицы рейтинга R (Quality Rating). Соединение с качеством R<50 не рекомендуется МСЭ-Т. Высшему качеству R=100 соответствует MOS=4, 5. 20

Стандартизированные кодеки §Кодек G. 711: скорость 64 Кбит/c, оценка MOS - 4. 2 §Кодек G. 723. 1: предусмотрено 2 режима работы: § 6. 3 Кбит/c, оценка составляет 3. 9 § 5. 3 Кбит/с, оценка составляет 3. 7 §Кодек G. 726: скорость 40, 32, 24 или 16 Кбит/с, оценка - 4. 3 §Кодек G. 728: скорости 16 Кбит/c, оценка - 4. 3 §Кодек G. 729: скорость передачи 8 Кбит/c §Кодек GSM Full Rate: скорость 13 Кбит/c, оценка – 3, 7 21

Сравнительные характеристики кодеков Кодек Размер кадра, мс. Сложность (загрузка процессора) G. 711 Скорость потока, Кбит/сек. 64 0, 125 Низкая G. 728 16 0, 625 Очень высокая GSM FR 13 20 средняя 12, 2 20 Высокая G. 729. a 8 10 G. 723. 1 5, 3/6, 4 30 Высокая/очень высокая GSM EFR 22

Передача сигналов DTMF по IP-сетям Существует два основных метода передачи сигналов DTMF по сетям IP-телефонии: § При помощи протокола сигнализации (задержки) § При помощи RTP (реальное время) Примечание: шлюзы IP-телефонии должны подавлять искаженные сигналы DTMF, прошедшие через основной речевой канал. 23

Передача факсимильной информации по IP-сетям § Рекомендация T. 37: отложенная доставка факсимильной информации (Store & Forward Fax) § Рекомендация Т. 38: доставка факсимильной информации в реальном времени (Fax Relay) 24

Протокол RTP n n RTP осуществляет индикацию типа полезной нагрузки Производит нумерацию пакетов в потоке Помечает пакеты временными метками На приёмной стороне вычисляется средняя задержка 25

Формат RTP-пакета n Первые 12 октетов присутствуют во всех RTP-пакетах, в то время как список CSRCидентификаторов присутствует только, когда пакет формируется смесителем. 26

Формат RTP-пакета n n n n n V (2 бита) - поле версии протокола. Р (1 бит) - бит поля заполнения. Х (1 бит) – бит поля расширения заголовка. СС (4 бита) - поле отправителей. Содержит число отправителей, чьи данные находятся в пакете М (1 бит) - поле маркера. Обычно используется для указания границ потока данных. Смысл зависит от типа полезной нагрузки. РТ (7 битов) - поле типа полезной нагрузки. Идентифицирует тип полезной нагрузки и формат данных, включая сжатие и шифрование. Sequence Number (16 битов) - порядковый номер пакета. Timestamp (32 бита) – временной штамп. Момент времени, в который был создан первый октет данных полезной нагрузки. Synchronization Source (SSRC) Identifier (32 бита) - поле идентификатора источника синхронизации. Contributing source (CSRC) Identifier (32 бита) - список полей идентификаторов источников, участвующих в создании RTP-пакета. Устройство смешивания информации (миксер) вставляет целый список SSRC идентификаторов источников, которые участвовали в построении данного RTP-пакета. 27

Применение технологий Vo. IP. n n n Научно-исследовательские работы Построение «чистых» сетей Vo. IP Обеспечение связи на междугородних и международных направлениях Средство конвергенции сетей связи Построение NGN 28

Модель построения NGN

Традиционные сети сегодня GSM Интернет Тф. ОП 30

Единая транспортная сеть Мобильная сеть IP-сеть Интернет Тф. ОП 31

Интеграционные процессы

Цель: снижение капитальных затрат и эксплуатационных расходов n Объединение транспортных ресурсов n Использование единых средств коммутации n n n Учет требований со стороны сетей в помещении пользователей Переход на новую технологию, интегрируемую с системами обработки информации (IP технология) Оптимальное построение сетей доступа 33

Конвергенция услуг 34

Эволюция инфокоммуникационных услуг 35

Инфокоммуникационная услуга – услуга связи, предполагающая автоматизированную обработку, хранение или предоставление по запросу информации с использованием средств вычислительной техники, как на входящем, так и на исходящем конце соединения. 36

Характеристики услуг (1) n n n наличие мультимедийных сеансов связи в реальном времени, с высокими скоростями и неограниченном объеме с большой доступностью возможность создания личных настроек услуг для каждого пользователя возможность использования приложений, которые имеют возможность управлять и взаимодействовать со всеми компонентами NGN при предоставлении услуг 37

Характеристики услуг (2) n n n удобство и простота услуг для пользователя, при достаточной сложности их реализации для операторов возможность пользователей управлять настройками услуг наличие комбинированных услуг, т. е. таких, которые объединяют различные типы сессий в одну услугу (например, Интернет и мобильную связь) 38

Эволюция сетей связи Классические сети - Коммутация каналов - Ограниченный набор услуг - Наличие нескольких типов сетей (Тф. ОП, X. 25 и т. д. ) Сети следующего поколения - Коммутация пакетов - Широчайший набор услуг - Единая сетевая инфраструктура - Мультисервисный доступ 39

Сети нового поколения (1) Мультисервисная сеть связи, построенная в соответствии с концепцией сети связи следующего поколения и обеспечивающая предоставление неограниченного набора услуг. 40

Сети нового поколения (2) Сеть связи следующего поколения (NGN) это концепция построения сетей связи, обеспечивающих предоставление неограниченного набора 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. 41

Причины построения NGN 1. Завершение “жизненного цикла” цифровых коммутационных станций 2. Формирование платежеспособного спроса на услуги “речь – данные – видео” (triple-play services) 3. Поиск путей снижения капитальных затрат и эксплуатационных расходов Оператором телекоммуникационной сети 4. Растущая роль технологий n информационных По материалам доклада Соколова Н. А. «Концепция построения NGN аспекты модернизации эксплуатируемой сети» 42

NGN. Преимущества Снижение инвестиционных и эксплуатационных затрат Новые источники доходов Введение новых услуг Единая сеть ПД Эффективное использование имеющихся каналов связи IP - Технология 43

Уровневая архитектура NGN 44

Структура NGN 45

Уровни сети NGN (1) n n Задачей транспортного уровня является коммутация и прозрачная передача информации пользователя. Задачей уровня управления коммутацией и передачей является обработка информации сигнализации, маршрутизация вызовов и управление потоками. 46

Уровни сети NGN (2) n Уровень управления услугами содержит функции управления логикой услуг и приложений и представляет собой распределенную вычислительную среду, обеспечивающую: n n предоставление инфокоммуникационных услуг; управление услугами; создание и внедрение новых услуг; взаимодействие различных услуг. 47

1. Уровень доступа n Мультисервисные абонентские концентраторы (МАК) n n n Разнообразный набор интерфейсов x. DSL Ethernet PRI, BRI 2 -x АЛ n Vo. IP n Транспортные шлюзы n n EDSS-1 ОКС 7 48

2. Транспортный уровень n АТМ–коммутаторы n n Устаревшее решение IP/MPLS–маршрутизаторы Передача эластичного трафика n Передача потоковых данных n 49

MPLS Multi. Protocol Label Switching – Мультипротокольная коммутация по меткам. Транспортная технология для сетей IP-телефонии и NGN. 50

3. Уровень управления n Устройство управления (УУ) n Softswitch Call Agent n Media Gateway Controller n МКД n 51

Модель сети, предложенная МСЭ

Операция “Взять - перенести” (1) «торможение» Три основные положения: • Выполнить работу за время, которое не превышает порог T 0; • Не выплеснуть сок из стакана в объеме более уровня V 0; • Не допустить попадание посторонних примесей с концентрацией более P 0.

Операция “Взять - перенести” (2) разделение стакана на порции Три основные положения: • Выполнить работу за время, которое не превышает порог T 0; • Не выплеснуть сок из стакана в объеме более уровня V 0; • Не допустить попадание посторонних примесей с концентрацией более P 0.

Операция “Взять - перенести” (3) разделение стакана на порции Три основные положения: • Выполнить работу за время, которое не превышает порог T 0; • Не выплеснуть сок из стакана в объеме более уровня V 0; • Не допустить попадание посторонних примесей с концентрацией более P 0.

Проблема ограниченных возможностей (1) 10% населения земли имеют ту или иную форму инвалидности: нарушения зрения, слуха, двигательных функций, интеллектуальные нарушения (680. 000 людей). 18% населения имеют временные или возрастные функциональные нарушения (1. 232. 000) человек. Информация ЮНЕСКО

Проблема ограниченных возможностей (2) Accessibility is a measure of the extent to which a product or service can be used by a person with a disability as effectively as it can be used by a person without that disability Доступность – степень того, насколько эффективно человек с ограниченными возможностями здоровья может использовать продукт или услугу, по сравнению с обычным пользователем. Информация ЮНЕСКО

Проблема ограниченных возможностей (3) ITU-T E. 161: “Бугорок” на кнопке « 5» Содействие слепым и слабовидящим; использование телефона в условиях низкой освещенности

Проблема ограниченных возможностей (4) Текстовый телефон: преобразует напечатанные буквы в импульсы и передает в Call центр. Оператор зачитывает, то, что напечатал глухой пользователь и печатает то, что слышащий пользователь сказал.

Благодарю за внимание. Елагин Василий Сергеевич elagin@protei. ru 60