Основні положення концепції ТINA

Концепція ТINA (Telecommunications Information Networking Architecture) є інтегрованою архітектурою мережевого інформаційного забезпечення телекомунікацій, яку застосовують до будь-яких типів послуг та мереж, але спрямованою вона є, в основному, на підтримку надання широкосмугових послуг, послуг мобільності та інформаційних послуг.

Концепцію ТINA розроблено консорціумом, до якого ввійшли 40 компаній – лідерів телекомунікаційного та комп'ютерного ринку. Вона розглядалася як головний інструмент конвергенції основних телекомунікаційних напрямків B-ISDN, TMN і IN.

Від B-ISDN ТINA запозичила принцип розподілення завдань керування транспортуванням інформації користувачів та керування з'єднанням. Від TMN було взято принцип поділу на рівні експлуатаційного (адміністративного) керування. Від інтелектуальної мережі IN ТINA запозичила ідею відокремлення функцій надання послуг від функцій комутації, а також принципи функціонального моделювання. Аналогічно до принципів IN, відповідно до яких логіка керування послугами та певні бази даних вилучено з комутаційних систем, принципи ТINA дають змогу виокремити з них ще й функції послуг комутації разом з тригерними таблицями.

Актуальність концепції ТINA була обумовлена потребою розробників телекомунікаційного обладнання в такій архітектурі, яка дасть змогу:

• уніфікувати засоби й способи керування різнорідними мережами;

• спільно використовувати вже наявні та ті, що перебувають у стадії розробки, засоби зв'язку;

• поєднати переваги традиційних систем комутації й широкосмугових мереж та Інтернету.

ТINA є модульною, об'єктно-орієнтованою архітектурою керування, яка дає змогу конструювати послуги, мінімально зосереджуючись на фізичних конфігураціях, у яких вони будуть реалізовані. Це забезпечує гнучкість розміщення функцій керування послугами між терміналом користувача й мережевими елементами. (Нагадаємо, що «об'єктами» називають функції мережі, реалізовані програмно).

У концепції ТINA комутаційні системи подано як набір простих функцій комутації, керованих об'єктами, які розміщені в терміналах і/або на серверах, сумісних із так званим середовищем розподіленого обробляння (Distributed Processing Environment, DPE). Останнє підтримується кожним мережевим вузлом, тобто розподіляє програмні компоненти по різних частинах мережі відповідно до вимог користувача та реальних мережевих можливостей (характеристики трафіку, завантаження мережі, надійність).

Архітектура ТINA передбачає поділ застосовань і середовища DPE, яке підтримує їх функціонування (див.

рис. 8.13). Крім того, ТINA розподіляє все програмне забезпечення на застосовання, які забезпечують послуги, й застосування, які забезпечують загальний контроль мережевих ресурсів та керування ними.

Послуги в ТINA моделюються шляхом взаємодії обчислювальних об'єктів, які містять у собі логіку, інтерфейси та операції. У Рекомендаціях Х.901 – Х.903 (ITU-T) архітектурою ТINA визначена група так званих, “породжувальних” обчислювальних об'єктів, які можуть використовуватися для створення нових послуг за допомогою налаштування параметрів і об'єднання. Таким чином, послуги створюються на основі набору компонентів, який постійно розвивається. Кожна нова послуга може бути створена на основі попередньої, без повернення щоразу до початкового набору компонентів, як це робиться у випадку з блоками SIB для створення послуг у IN. Середовище DPE підтримує довільний розподіл і взаємодію обчислювальних об'єктів, тож спеціалізовані мережеві вузли не трибуються. Як бачимо, хоча обидві системи – IN та ТINA – є архітектурами керування послугами для інформаційних мереж довільного типу, між функціонально-орієнтованою архітектурою IN і об'єктноорієнтованої архітектурою ТINA є принципові відмінності, які ускладнюють їх міграцію та взаємодію.

Принципи ТINA спрямовано на відокремлення досить стабільних функцій оперативного та експлуатаційного керування від функцій розробки послуг, які вимагають гнучкості, динамічності та стрімкомінливих мережевих технологій. ТINA застосовують для будь-яких типів послуг та мереж, але спрямована, в основному, на підтримку широкосмугових послуг, послуг мобільності та інформаційних послуг.

ТINA є надзвичайно перспективною розробкою, розрахованою на середні та тривалі терміни застосування, але не позбавлена, однак, певних недоліків. Основний недолік полягає в тому, що ТINA пропонує зовсім нову архітектуру, зосереджуючи при цьому недостатньо уваги на проблемі її сумісності з наявними системами.

13. Концепція мережі наступного покоління (NGN). Основні положення концепції NGN. Архітектура концепції NGN. Принципи роботи програмних комутаторів. Протокол ініціювання сеансів зв'язку.

Швидкий розвиток у ХХI столітті цифрових мультисервісних мереж зумовив виникнення нової мережевої концепції – концепції мереж наступного покоління (Next Generation Network, NGN).

У Рекомендації Y.2001 (ITU-T) NGN визначено як концепцію побудови мереж зв'язку, які надають необмежений набір послуг (зокрема й широкосмугових) з гнучкими можливостями щодо їх керування, персоналізації та створюють нові послуги за рахунок уніфікації мережевих рішень з використанням мультисервісної транспортної мережі, винесенням функцій надання послуг в кінцеві вузли мережі та можливістю інтеграції з традиційними мережами зв'язку.

NGN – це мультисервісна мережа, яка забезпечує пакетне передавання всіх видів трафіку з різними вимогами до якості обслуговування й надає користувачам можливість вільного доступу до мереж і до послуг постачальниківконкурентів та/або до послуг з їх вибором.

Визначення NGN можна доповнити такими характеристиками:

• універсальна мобільність (generalized mobility) передбачає, що для користувачів і будь-яких рухомих об'єктів надання послуг є безперервним та повсюдним, тобто взаємодія та доступ до послуг не залежатимуть від змін місцезнаходження або технічних умов. Рівень доступу до послуг обумовлюється лише технологічними можливостями мережі доступу, узгодженням рівнів обслуговування між мережею реєстрації користувача та візитною мережею;

• можливість широкосмугового передавання з наскрізним QoS передбачає досягнення угод з різними кінцевими системами щодо забезпечення необхідної якості обслуговування з кінця в кінець, щодо використання наборів параметрів протоколу верхнього рівня для керування нижнім рівнем, а також досягнення угод про механізми QoS рівня доступу та транспорту;

• забезпечення безлічі технологій для мереж доступу;

• повна захищеність інформації в мережі;

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

• забезпечення відкритих інтерфейсів для взаємодії з традиційними мережами;

• різноманітні схеми ідентифікації користувачів та уніфіковані (за оцінкою користувача) характеристики одних і тих самих послуг у різних мережах.

Отже, основним принципом концепції NGN є відокремлення функцій транспортування, функцій керування викликами та функцій керування послугами. Багаторівневу архітектури концепції NGN подано на рисунку 8.14.

Основними завданнями транспортного рівня є прозоре передавання інформаційних потоків, а також підтримка взаємодії з наявними мережами зв'язку.

На рівні керування викликам и обробляють інформацію сигналізації та керування комутацією й передаванням.

Рівень керування послугами забезпечує керування логікою послуг та застосовань.

Такий функціональний розподіл дає змогу уніфікувати завдання, пов’язані з керуванням викликами, відокремивши їх від особливостей застосовуваних транспортних технологій, та використовувати однакову логіку формування послуги незалежно від типу транспортної мережі та мережі доступу.

Таким чином, мова йде про розподіл архітектури, в якій зв'язок між компонентами здійснюється тільки через відкриті інтерфейси (інтерфейси з відкритими специфікаціями).

На початкових етапах розгортання NGN розмовне з'єднання між користувачами з аналоговими та цифровими телефонними апаратами (ISDN), під’єднаними до NGN, залишатиметься однією з основних послуг. Але організація розмовного з'єднання в NGN має принципові відмінності від налаштування з'єднання в традиційних телефонних мережах.

Ці відмінності пов'язано з тим, що мовлення (в даному випадку медіа-трафік) і сигнальна інформація для керування обслуговуванням виклику в NGN передають різними маршрутами та обробляють різні мережеві пристрої, а не єдиний вузол комутації каналів (АТС), як у традиційній ТфЗК.

Медіа-трафік проходить безпосередньо між шлюзами доступу або транспортними шлюзами. Сигналізація ж керування обслуговуванням виклику проходить через інший пристрій – спеціальний програмний комутатор, але завжди не там, де проходить медіа-трафік. Маршрути медіа-трафіку й сигналізації сходяться в прикордонному контролері сеансів – ще одному спеціальному пристрої, який застосовують у NGN (його функції детальніше розглядатимемо в розділі 10.5).

Отже, з функціями комунікаційного обладнання (мультиплексорів, комутаторів і маршрутизаторів) до складу NGN також входять контролери сигналізації й шлюзове обладнання різного призначення. Особливе місце тут займає програмний комутатор, який дає змогу надавати мовленнєві послуги у процесі взаємодії мереж з синхронним режимом перенесення (класична телефонія) та з асинхронним (середовища з пакетною комутацією).

Програмний комутатор (Softswitch). Новий тип комутаторів, який реалізує архітектуру гнучкої програмної комутації. Дає змогу подолати проблеми взаємодії між собою транспортних шлюзів з різними системами сигналізацій.

Основною такою системою у процесі конвергенції мереж і послуг зв'язку є система сигналізації № 7 (СС-7).

Взаємозв'язок мереж СС-7 та ІР, що є необхідним для проходженні викликів як через телефонну мережу, так і через ІР-мережу, надзвичайно важливий. Особливим аспектом застосування Softswitch є реалізація міжоператорської взаємодії, а також підтримка системи оперативно-розшукових заходів (СОРЗ), яка на сьогодні є обов'язковою функцією всіх вузлів комутації.

Приклад побудови мережі NGN подано на рисунку 8.15

Softswitch виконує функції керування обслуговуванням викликів і обробляє всю сигналізацію, керує всіма шлюзами (AG, MG, SG), надає інформацію про маршрутизації виклику, визначає стан обробляння кожного виклику в шлюзі й стан інформаційних каналів, передає інформаційні повідомлення користувачів між транспортними шлюзами, а також між ІРтелефонами та іншими терміналами, виконує функції обліку вартості послуг.

Сервер застосовань AS реалізує логіку послуг. Виклик, який вимагає додаткової послуги, або може бути переданий від Softswitch до шлюзу доступу для подальшого керування цією послугою, або сам Softswitch може отримувати від шлюзу доступу інформацію, необхідну для виконання логіки послуги.

На транспортний шлюз MG надходять потоки мовленнєвої інформації з боку ТфЗК, він перетворює цю інформацію в пакети й передає її за протоколом ІР у мережу з маршрутизацією пакетів, і все це виконує під керуванням Softswitch.

Шлюз доступу АG є інтерфейсом між ІР-мережею та мережею доступу (проводовою або безпроводовою), передає сигнальну інформацію до Softswitch, перетворює призначену для користувача інформацію й передає її або до іншого порту цієї ж ІР-мережі, або в іншу мережу (з комутацією пакетів або каналів).

Сигнальний шлюз SG забезпечує доставку до Softswitch сигнальної інформації, яка надходить від ТфЗК, а також перенесення сигнальної інформації в зворотному напрямку.

Провідне місце в мережах NGN займає спеціальний протокол ініціалізування сеансів зв'язку (Session Initiation Protocol, SIP). SIP є текстово орієнтованим протоколом прикладного рівня, який призначено для організації, модифікації та завершення різних сеансів зв'язку, зокрема мультимедійних конференцій, телефонних з'єднань, широкомовної розсилки мультимедійної інформації та з'єднань користувачів з різними інфокомунікаційними застосованнями.

SIP використовують для взаємодії Softswitch між собою. Крім того, за допомогою SIP користувачі можуть брати участь у вже активних сеансах зв'язку, а також бути запрошеними іншими користувачами до участі у новостворюваному сеансі.

Отже, NGN – це повноцінна платформа для швидкого створення нових комунікаційних послуг. Значну роль у цьому процесі відіграє Softswitch, який забезпечує нові можливості завдяки інтерфейсам прикладного програмування (Application Programming Interface, API), які ґрунтуються на відкритих стандартах. Softswitch дає змогу операторам і провайдерам послуг інтегрувати в мережі NGN застосовання як від виробника Softswitch, так і від інших виробників, а також самостійно розробляти свої власні програми. Додатково до функціональної сумісності шлюзів і Softswitch, інтерфейси API стандартизовано ще й для того, щоб будь-який незалежний сторонній розробник міг створювати власні застосовання.

ITU-T ініціалізував процес стандартизації мереж нового покоління в рамках Проекту Глобальної інформаційної інфраструктури (GII), що обумовило створення ряду рекомендацій з GII серії Y. Однак питання реалізації виходили за межі розгляду GII. У зв'язку з цим було прийнято рішення доповнити рекомендації з GII специфікаціями з реалізації для їх конкретного втілення.

NGN, за даними рекомендаціями, повинна сприяти конвергенції мереж та конвергенції послуг. Основне тлумачення полягає в тому, що NGN повинна розглядатися як конкретна реалізації концепцій, визначених для GII.

14. Призначення й принципи побудови мереж доступу. Мережі абонентського дротового доступу. Технології та обладнання цифрової абонентської лінії. Концепції побудови широкосмугового доступу.

Призначення мереж доступу, в загальному випадку, полягає у формуванні агрегованих інформаційних потоків, спрямованих користувачами в транспортну мережу з максимальною концентрацією їх у вузлах доступу, й розподіленні потоку, який надходить з транспортної мережі, між кінцевими користувачами з урахуванням конкретних запитів кожного.

На рисунку 10.1 наведено схему традиційної мережі абонентського доступу, мережеві закінчення (NT) якої можна знайти в кожному домі. Вона містить фрагмент суто розподільчої мережі, класифікуємої як СРВхТ, через яку абонент отримує послуги кабельного телебачення й фрагменти організації доступу в територіальні та глобальні мережі.

Особливістю цих фрагментів є те, що вони поєднують у собі функції СФВихТ і СРВхТ. Крім того, вони також виконують функції сегмента замикання локального трафіку (СЗЛТ), оскільки опорний вузол (ОВ) мережі абонентського доступу – це перший рівень замикання трафіку, на якому здійснюється інформаційний обмін між під’єнаними до нього абонентськими пунктами (АП).

Територія, на якій зосереджено АП, під’єднані до відповідного ОВ, є сферою обслуговування цого ОВ. Межі сфери обслуговування ОВ залежать від абонентської щільності й комутаційних можливостей вузла. Відносно АП своєї сфери обслуговування, опорний вузол виконує функцію комутації, забезпечуючи налаштування зв'язків усередині. Водночас у ньому здійснюється функція концентрації інформаційних потоків, які направляються в глобальні мережі.

Лінії зв'язку, за допомогою яких АП під'єднуються до ОВ, називаються абонентськими лініями (АЛ). Це, як правило, кабелі з мідними жилами.

Абонентську мережу на ділянці від ОВ до АП називають " останньою милею " телекомунікаційної мережі. Проблема “останньої милі” полягає в численності абонентських ліній, що становить значну частку загальномережевих витрат.

Вирішують цю проблему, організовуючи додаткові вузлові пункти (розподільчі вузли), які є інсталяційною базою для розміщення таких пристроїв, як розподільчі коробки, розподільчі шафи, мультиплексори, концентратори, відгалужувачі.

Отже, мережа абонентського доступу складається з двох ділянок: розподільчої ділянки (РД) (це, в основному, окремі мідні пари) й магістральної ділянки (МД), на якій використовують спільний багатожильний кабель. Чим ближче розташовано вузловий пункт абонентської мережі до місця зосередження абонентів, тим меншою є сумарна довжина кабелю розподільчої ділянки, отже, дешевшою розподільча мережа.

Недоліками розглянутої концепції побудови мережі абонентського доступу є поділ за типами служб (TV, телефонія), неможливість організації двоспрямованих широкосмугових служб (відеотелефонії, відео конференції та ін.) через недостатність смуги пропускання мідного кабелю.

Крім того, наявні АЛ, зокрема кабелі з мідними жилами мають велике загасання, піддаються впливу імпульсних і зосереджених за спектром перешкод, спричиняють значні лінійні спотворення й, як наслідок, істотно обмежують пропускну здатність каналу та достовірність передавання інформації.

Першим рішенням цієї проблеми є організація широкосмугового абонентського доступу з використанням сімейства технологій цифрової абонентської лінії.