Конвергенция информационных технологий в современных сетях связи

Конвергенция информационных технологий в современных сетях связи

Лагутин В.С., Попова А.Г., Степанова И.В., МТУСИ

Конвергенция сетей внутри компании-оператора связи производится для повышения эффективности работы сетей. Дальнейший путь

— это конвергенция услуг, предполагающая использование сетевой инфраструктуры разных операторов с целью предоставления услуг виртуальных поставщиков. Перспективным направлением развития сетей связи является использование технологии коммутации пакетов для передачи трафика данных, речевого трафика и его разновидностей между элементами сети. Такое решение снимает проблемы нехватки коммутационных мощностей и номерной емкости специализированных сетей.

Принято выделять три концепции развития телефонных сетей общего пользования:

— традиционные телефонные сети Plain Old Telephone Service (POTS);

— цифровые сети с интеграцией служб Integrated Service Digital Network (ISDN);

— сети связи нового поколения Next Generation Network (NGN).

В настоящее время сетевая структура для предоставления услуг

телефонии включает в свой состав сетевые фрагменты как на основе решений POTS, так и на основе ISDN. Концепция ISDN предполагала создание сети, позволяющей предоставлять в рамках единой сетевой структуры различные виды услуг связи. Общая тенденция развития заключается в постепенном замещении морально устаревшего телекоммуникационного оборудования[1, 2, 3].

Концепция сетей связи нового поколения Next Generation Network (NGN), или New Public Network (NPN), отражает философию трансформации традиционных технологий в единую универсальную архитектуру сети будущего. Базовый принцип NGN — разделение функций переноса и коммутации, управления вызовом, управления услугами. Сети NGN относятся к гибридным сетям, в которых телефония надстраивается над инфраструктурой сетей передачи данных. В сетях NGN используются технологии пакетной передачи и коммутации, которые базируются на физическом слое оптических каналов и обеспечивают полноценное взаимодействие с существующими сетями. Приведем одно из определений сети NGN: "Сети связи следующего поколения — это общее понятие для инфраструктуры, реализующей перспективные услуги, которые в будущем должны быть предложены операторам мобильных и фиксированных сетей, одновременно с продолжением поддержки всех существующих на сегодняшний день услуг".

В аннотации к рекомендации Y2001 МСЭ, определяющей целевые и фундаментальные характеристики NGN, указано, что NGN задумана как конкретная реализация Глобальной информационной инфраструктуры. В рекомендации Y2001 регламентированы основные возможности NGN, обозначены такие ключевые проблемы, как архитектурные принципы и модели, реализация качества обслуживания по принципу "из конца в конец", управление NGN, безопасность, нумерация и адресация, устойчивость к воз-

действию дестабилизирующих факторов. Рассмотрена взаимосвязь NGN с базовой эталонной моделью взаимодействия открытых систем, описан принцип отделения транспортного уровня сети от уровня формирования услуг, определена структура общей функциональной модели NGN, рассмотрено межсетевое взаимодействие NGN с другими сетями.

Для сети NGN характерно наличие таких качеств:

— предоставление услуг передачи речи, данных и видео на основе пакетной инфраструктуры передачи данных;

— упрощение сетевой инфраструктуры и минимизация уровней коммутации;

— быстрое внедрение новых услуг; гибкая сетевая инфраструктура с высокой производительностью, гарантия качества предоставления услуг и географически независимая организация сетевой инфраструктуры;

— централизованное управление сетью и услугами.

Идея интеграции общегородских сетей, представляющих собой смешение и конвергенцию разных платформ для передачи речи и данных, в общегородскую сеть NGN, находит все больше сторонников (рис.1).

Предполагается, что в состав сети NGN мегаполиса войдут:

— программный коммутатор SoftSwitch пакетной сети (программно-аппаратный комплекс) для управления вызовами и поддержки протоколов взаимной трансляции и маршрутизации;

— сеть доступа к пакетной сети;

— медиа-шлюз между сетью доступа и пакетной сетью;

— сервер вызова, управляющий медиа-шлюзом на основе SIP-сообщений;

— медиа-сервер (аналог интеллектуальной периферии или ин-

Рис. 1. Архитектура сетей нового поколения NGN

терактивного автоответчика для диалога с абонентом);

— сервер сообщений, включающий речевую почту, электронную почту, ресурсы для факсимильных сообщений, и участвующий в предоставлении услуг вместе с медиа-сервером;

— сервер приложений, доступный сторонним организациям и обеспечивающий предоставление дополнительных услуг;

— среда создания приложений, которая может быть использована сторонними организациями для разработки программ и новых услуг.

Дальнейшее направление развития сетей связи характеризуется [4, 5]:

— конвергенцией проводных и беспроводных решений на базе IP — созданием архитектуры IMS (IP Multimedia Subsystem);

— реализацией пограничных контроллеров сессии SBC для обслуживания соединений вида "IP сеть — IP сеть";

— появлением абонентских служб в широкополосных IP-сетях— VoB (Voice over Broadband).

Предполагается создание новой сети архитектуры IMS (рис.2), в которую войдут следующие основные компоненты: абонентские устройства; пограничные контроллеры SBC, обеспечивающие доступ к транспортным магистралям; высокоскоростная IP-сеть; широкий набор серверов приложений.

Перспективная сеть, построенная на принципах архитектуры IMS, позволит объединить фиксированных и мобильных абонентов и оказывать им одинаковый набор услуг. Пограничные контроллеры соединений SBC играют ключевую роль в перспективной сети, поскольку они отвечают за ее взаимодействие с другими сетями с точки зрения работы сервисов реального времени, обеспечивают безопасность, надежность и управляемость такого взаимодействия.

По прогнозу компании Alcatel возможны такие сценарии развития связи:

— фиксированная телефонная связь мигрирует от технологии TDM к технологии IP (Интернет-протокол), но без существенных изменений в общих объемах трафика;

— мобильная передача речи и данных расширяется, однако объемы трафика у нее гораздо меньше, чем у систем широкополосной передачи по фиксированным сетям;

— наибольшее влияние на увеличение пропускной способности оказывает широкополосная передача по фиксированным сетям,

связанная с появлением таких услуг, как: передача видео и видео по запросу; доступ к сети Интернет включает в себя все прочие услуги по передаче данных, по которым у операторов пока нет специальных коммерческих предложений.

Основной толчок к принятию новых технологий и расширению сетей дают востребованные пользователями услуги. Например, с ростом спроса на услуги частных линий Ethernet и частных локальных сетей (LAN) расширилось использование Ethernet в сетях синхронной цифровой иерархии SDH. Тем не менее, большинство операторов продолжают получать доход от предоставления традиционных услуг связи. Снижение цен на проводную телефонную связь представляет для операторов серьезную проблему, однако существует значительный перечень новых потенциально прибыльных сервисов, способных скомпенсировать снижение доходов от телефонных услуг (табл. 1).

Общий знаменатель в индустрии телекоммуникаций — это широкополосная передача информации. Явной тенденцией в развитии телекоммуникаций является рост трафика, передаваемого по пакетным сетям в сравнении с потоками, передаваемыми по классическим телефонным или выделенным линиям. Этот факт можно объяснить тем, что многие операторы услуг начинают использовать протокол IP как сквозной сетевой протокол и в массовом порядке устанавливают пакетные мультиплексоры доступа, которые, как предполагается, заменят собой мультиплексоры с временным уплотнением каналов (Time Division Multiple, TDM).

Особый интерес представляет собой появление услуг многоадресной передачи: виртуальные конференции и семинары для корпоративных пользователей (на дому или в офисе), а также трансляция видео для частных пользователей. Для трансляции видео особенно характерны огромная потенциальная аудитория и существенное расширение выбора каналов — все это подготавливает почву для развития транспортных сетей, обеспечивающих режим многоадресной передачи. Опыт развития зарубежных сетей связи показывает, что вслед за бурным развитием наступает период насыщения, поэтому для операторов связи важно расширять пакет предоставляемых услуг, реализовать новые технологические идеи, расширять функциональные возможности и нестандартное использование систем связи. В условиях уменьшения показателя среднего дохода с абонента (ARPU) важнейшими факторами успешной деятельности

Softswitch Медиа-шлюз

Медиа-шлюз

.........................

Медиа-шлюз

SBC

Сервер

приложений

ТфОП

Медиашлюз j@

Сеть мобильной ) связи

Л

Рис. 2. Перспективная сеть связи архитектуры IMS

Распределение услуг по сегментам рынка

Сегмент рынка Доступные услуги

Частный Высокоскоростной Интернет Видеоконференц-связь Передача видео Сетевые игры Видео по запросу Электронная коммерция Удаленная работа Домашние сети

Корпоративный Высокоскоростные УРЫ-сети Видеоконференц-связь Непрерывное ведение бизнеса Беспроводные сети Телемедицина Электронная коммерция

Операторский Оптические УРЫ-сети УРМ-сети Е^ете! Хостинг и доставка контента

операторских компаний Российской Федерации становятся внедрение новых технологий и расширение спектра услуг, привлекательных для широкого круга абонентов.

Ключевыми факторами развития рынка услуг нового поколения являются:

— разнообразие услуг, предоставляемых по конкурентоспособным и понятным тарифным планам, учитывающим потребности различных категорий абонентов;

— широкий выбор терминалов, доступных по ценам и удобных в эксплуатации;

— отсутствие проблем с покрытием территории, наличие разных видов роуминга.

Например, очень широк и продолжает постоянно увеличиваться ассортимент не голосовых услуг мобильных сетей. Вот лишь некоторые примеры:

SMS — служба коротких сообщений, позволяющая обмениваться текстовыми сообщениями;

MMS — усовершенствованный вариант SMS, который включает в себя не только текстовое сообщение, но и мультимедийное содержание (фотографии, музыку, голосовые сообщения);

GPRS и WAR или мобильный Интернет, благодаря которым абонент получает доступ к сети Интернет, имеет возможность просматривать Web-страницы, закачивать различные данные, вести переписку по электронной почте;

услуги LBS (Location-Based Services), основанные на определении текущего местоположения мобильного телефона абонента;

услуги информационного обеспечения VAS (Value-Added Services), известные как "поставка контента". В них акцент делается на содержании, то есть на том, что именно предоставляется абоненту

Систематизируем различные виды перспективных мультимедийных услуг (ММ-услуг), для предоставления которых необходимо формировать цифровые потоки информации различной скорости. Среднескоростные и высокоскоростные ММ-услуги аналогичны Web-услугам. Средний объем данных, передаваемых при среднескоростных ММ-услугах, равен 0,5 Мбайт за 14 с (что дает абонентскую скорость 286 кбит/с), а для высокоскоростных ММ-услуг

— 10 Мбайт за 53 с (1,51 Мбит/с). Предполагается, что интерактивные ММ-услуги будут использовать симметричные каналы с пропускной способностью 128 кбит/с, длительность вызова для этой услуги составляет 180 с при реальной длительности вызова 144 с.

В России ожидается обострение конкурентной ситуации по следующим направлениям деятельности:

а) мобильные операторы активизируются в борьбе за лицензии сетей поколения 3G; б) традиционные операторы и провайдеры услуг IP-телефонии внедряют мультисервисные сети для привлечения и

удержания абонентов широким спектром услуг.

Например, в настоящее время во многих странах начали активно оказываться конвергентные фиксированномобильные услуги (Fixed Mobile Convergence). Например, в США такие услуги оказывает оператор T-Mobile US, используя собственную сеть доступа Wi-Fi. Точки доступа T-Mobile размещены в общедоступных местах. В Европе конвергентные услуги оказывают операторы British Telecom, France Telecom и TeliaSonera. Причем тарифы на телефонную связь по сети Wi-Fi стали ниже, чем тарифы на сети фиксированной связи. Абоненты готовы переходить на новые услуги, что позволяет экономить до 20% от нынешних расходов, невзирая на дополнительные расходы. Например, для перехода на новые услуги абонентам нужно подписаться на услуги Wi-Fi (в среднем 10 долл.), приобрести точку доступа Wi-Fi (40-60 долл.) и телефон (200-500долл.). Ряд исследователей предполагает, что беспроводная индустрия будет определяться тремя условиями:

— во-первых, тем, насколько успешно операторы мобильной связи будут внедряться на рынок услуг голосовой фиксированной связи;

— во-вторых, их заинтересованностью в услугах, приносящих не слишком много прибыли на мегабит переданной информации (таких, как широкополосный доступ в Интернет);

— в-третьих, степенью развертывания широкополосных систем W-CDMA по сравнению с альтернативными решениями.

Одновременно с обострением конкуренции растет понимание того, что ни один оператор не в состоянии самостоятельно обеспечить любой пакет услуг связи любому пользователю. Отсутствие необходимой инфраструктуры связи способствует развитию сотрудничества между операторами сетей фиксированной и мобильной связи, созданию сервис — компаний, интегрирующих услуги различных сетей связи. Например, девиз конвергенции сотовых сетей мобильной связи и корпоративных сетей связи, отличающихся высоким уровнем развития и привлечением бизнес-пользователей с набором наиболее современных устройств (рис.3), можно определить так: "нужен единый номер и определенный набор услуг".

Значительному расширению рынка систем сотовой подвижной радиосвязи общего пользования (СПС-ОП) способствует универсальность внедряемых в настоящее время цифровых сетей, удовлетворяющих требованиям широкого круга пользователей, включая деловых людей, граждан и специальные службы. Все перспективные цифровые сотовые системы подвижной радиосвязи позволяют обеспечить шифрование передаваемых сообщений, закрытие данных пользователей и аутентификацию абонентов и оборудования. Стоимость услуг для абонентов СПС-ОП постоянно снижается во многом за счёт расширения абонентской базы и жёсткой конкуренции между операторами.

Ожидается, что доминирующее положение сохранят следующие услуги:

— речевые услуги, соответствующие голосовому кодеку на 16 кбит/с (эффективная длительность вызова обычно рассчитывается на основе средней длительности вызова (120 с) и коэффициента занятости (0,5); использование коэффициента занятости 0,5 подразумевает, что система должна работать в режиме передач с обработкой нарушения соединений;

Рис. 3. Достоинства корпоративной и сотовой сетей, участвующих в конвергенции

— простой обмен сообщениями (обычный размер простого сообщения составляет 40 Кбайт, приемлемая задержка для данного вида услуг равна 30 с);

— служба передачи данных с коммутацией каналов, представляющая собой услугу со скоростью передачи 14 Кбит/с (передача данных в сетях GSM).

Литература

1. Лагутин В.С., Попова А.Г., Степанова И.В. Развитие телекоммуникаций мегаполиса. — М.: 2009. — 193 с., ил.

2. Кучерявый А.Е, Цуприков А.Л. Сети связи следующего поколения. — М: ФГУП ЦНИИС, 2006. — 280 с.

3. Ревенчук Г. Конвергентные сети: технология или философия//Техно-логии и средства связи. — 2006. — № 5. — С.50-56.

4. Афанасьев В. В., Горностаев ЮМ. Эволюция мобильных сетей. — Серия изданий "Связь и бизнес". — М.: МЦНТИ, 2000. — 140 с.

5. Лагутин В.С., Попова А.Г., Степанова И.В. Эволюционное развитие цифровых систем коммутации каналов. — М.: Радио и связь, 2005. — 108 с.