Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Особенности сетей нового поколения (NGN)Часть 1
Next Generation Network (NGN) peculiarities
Part 1

Сеть нового поколения, или Next Generation Network (NGN), – понятие не новое и уже несколько лет обсуждается в среде специалистов в области связи. О сетях NGN известными авторами написаны книги [1, 2]. Однако для многих специалистов NGN все еще ассоциируются просто с новыми сетями: адаптивными, интеллектуальными, мультисервисными или IP-сетями. Автор подготовил краткий обзор особенностей NGN.

Next Generation Network (NGN) is not a new concept and is discussed some years in the sphere of network specialists. Famous authors have written some book on this topic [1, 2]. But for many specialists NGN is associated just with new networks: adaptive, intellectual, multi-service or IP networks.

Николай Слепов
К.т.н., с.н.с. РАН
Nikolay Slepov
PhD Tech., senior staff scientist of the RAS
Ключевые слова:
NGN
Keywords:
NGN

Предпосылки появления NGN

Начнем с того, что развитие рынка услуг связи привело к следующим предпосылкам появления сетей NGN:

  • массовому внедрению современных систем и средств связи, характерные черты которых – мультисервисность и мультипротокольность;
  • существенному изменению сетевых архитектур: отказу от жесткой иерархии, характерной для классических телефонных сетей общего пользования (ТфОП), под воздействием внедрения новых средств связи, принципов передачи и обработки информации;
  • функциональному разделению уровня транспортной коммутируемой сети и уровня формирования услуг, возникшему в результате внедрения интеллектуальных сетей (IN) и закрепленному в NGN (благодаря Интернету, оператору необязательно иметь собственную транспортную сеть, а спектр услуг вышел за рамки традиционных услуг связи; размытым оказалось и понятие-концепция "телематические службы");
  • обострению конкуренции в динамичных секторах рынка, таких как мобильная связь, Интернет, услуги для корпоративных пользователей;
  • разделению бизнес-модели оператора новых услуг на две части: инфраструктурную (создание и обслуживание сети) и сервисную (связанную с маркетингом);
  • наличию промежуточных звеньев – виртуальных операторов, формирующих и реализующих пакеты услуг с добавленной стоимостью, как это делают системные интеграторы в IT;
  • изменению статуса инфокоммуникационных услуг: собственно сеть теряет свою ценность, ее приобретают услуги;
  • уменьшению роли/доли голосовых услуг в современных пакетах Triple Play (TP) и Quadruple Play (QP);
  • использованию условно бесплатных услуг, основанных на эксплуатации сети Интернет (например, услуга, предоставляемая по Skype);
  • снижению инвестиционной привлекательности, конкурентоспособности и рентабельности традиционных систем связи.

Основные понятия

Синонимами NGN, по мнению ряда авторов, могут быть понятия: адаптивные сети (AN – Adaptive Networks), интеллектуальные сети (IN – Intelligent Networks) и мультисервисные сети (MN – Multiservice Networks). Однако понятие AN может одинаково хорошо относиться к традиционным и NGN-сетям. Понятие IN внедрено в 1986 г. (Ameritech, США) в связи с появлением системы сигнализации SS7 (ОКС-7), а понятие MN отражает суть конвергенции сетей с коммутацией цепей и пакетов. С позиций систем передачи данных (СПД) сеть NGN это сеть Интернет следующего поколения на базе протокола IPv6 с его новой (и без ограничений) структурой IP-адреса. С позиций мобильных сетей это сети поколения 3G и выше, использующие для своего управления подсистемы модели ОКС-7. С позиций классической телефонии это сеть IP-телефонии (IPT), управляемая программным коммутатором (softswitch).

Фактически же NGN базируется на представлении о новом типе сети, введенном в рек. ITU-T Y.100 (6.98) в связи с задачей создания глобальной информационной инфраструктуры (GII – Global Information Infrastructure), где указано, что в этой сети "все виды информации, включая голос, данные или видео/мультимедиа просто сводятся к цифровым потокам бит для передачи их по пути распространения (или по цифровой сети)". Более того, было подчеркнуто, что "указанное не исключает возможности разрыва связей между сетями и их полезными нагрузками". Сама же сеть NGN "рассматривалась как реализация GII или по крайней мере некоторых ее компонентов" (Y.2011).

Модель OSI и NGN

Хотя NGN, как ясно из определения, является сетью пакетной коммутации, структура уровней и иерархия протоколов модели OSI не применима непосредственно в сети NGN и может интерпретироваться только определенным образом.

Основное отличие сети NGN
Функциональная модель сети NGN может быть грубо представлена в виде двух взаимодействующих, но независимых слоев: слоя сервисов NGN (services) и транспортного слоя NGN (transport), см. рис. 1а.


Показанные типы сервиса включают: телефонию (классы: audio, fax и др.); данные (www, e-mail и др.) и видео (TV, movie и др.). Каждый слой двухслойной модели представлен тремя плоскостями (см. рис. 1б): плоскостью пользователя (user plane); плоскостью управления (control plane) и плоскостью менеджмента (management plane).


Определение NGN дано в рек. Y.2001 (12.04). NGN – cеть пакетной передачи, способная обеспечить телекоммуникационные сервисы и использовать многие широкополосные, поддерживающие QoS транспортные технологии, в которых сервисные функции независимы от этих базовых транспортных технологий. Она дает свободный доступ к сетям и конкурентным сервис-провайдерам и/или сервисам по своему выбору. Она поддерживает обобщенную мобильность, которая позволит последовательно и повсеместно обеспечить сервис пользователям.

Вторым краеугольным камнем является взаимосвязь сети NGN с принципами сетевой архитектуры, изложенными в рек. G.805 (базовая функциональная архитектура транспортных сетей), рек. G.809 (функциональная архитектура многоуровневых сетей, без соединений между уровнями) и рек. Y.110 (принципы глобальной информационной инфраструктуры).

Известно, что рек. G.805 описывает функциональную архитектуру тран спортных сетей независимо от технологий. Эта общая функциональная архитектура может быть использована в качестве базовой для гармонизации набора архитектур таких транспортных сетей, как ATM, SDH и PDH, а также связующего звена для соответствующих рекомендаций по менеджменту, анализу рабочих характеристик и спецификации оборудования. Рек. G.809 описывает функциональную архитектуру транспортных сетей без предварительного установления соединений с точки зрения их способности передавать информацию. Функциональная и структурная архитектура этих сетей описывается независимо от сетевых технологий. А значит, эти рекомендации должны быть взяты за основу для описания транспортных сетей, не использующих предварительного установления соединений, но реализующих определенную технологию.

Транспортные функции
Существует набор транспортных функций, которые отвечают за перенос цифровой информации между любыми двумя географически разделенными точками. В транспортном слое может находиться сложный набор многоуровневых сетей, составленных из уровней 1–3 модели OSI. Транспортные функции в первую очередь обеспечивают возможность подключения. В частности, транспортный слой облегчает возможность следующих типов подключений: пользователя к пользователю; пользователя к сервисной платформе; сервисной платформы к сервисной платформе.

В общем случае все типы сетевых технологий могут быть развернуты в транспортном слое, включая технологии с коммутацией цепей (CO-CS) и пакетов (CO-PS), рассчитанные на предварительное установление соединений, а также многоуровневые технологии пакетной коммутации без предварительного установления соединения (CLPS) в соответствии с рек. G.805 и G.809. Для сетей NGN предполагается, что IP может быть рассмотрен как протокол, предпочтительный для обеспечения не только сервисов NGN, но и легальных сопутствующих сервисов. Сервисные платформы обеспечивают такие сервисы, как телефония, Web-сервисы и др. Сервисный слой может (в общем случае) охватить целый ряд сложных географически разнесенных платформ, а в простейшем случае ограничиться сервисными функциями двух сайтов конечных пользователей.

Прикладные функции
Существует набор прикладных функций, относящихся к сервису, который вызывается/активизируется. Среди сервисов могут быть, например, голосовые сервисы (включая телефоннию), сервис передачи данных (включая сервисы на основе Web, но не ограничиваясь ими), видеосервисы (включая фильмы и TV-программы, но не ограничиваясь ими) или комбинации вышеперечисленного (например, мультимедийные сервисы, такие как видеотелефония и игры). Так как существует много других схем классификации типов сервиса (например, сервисы пакетные/реального времени или сервисы уникастинга/мультикастинга/бродкастинга), на рис. 1а (верхний слой) приведены примеры сервисов, которые могут работать в сети NGN.

Каждый слой охватывает один или несколько уровней, причем каждый уровень концептуально состоит из плоскости данных (или плоскости пользователя), плоскости управления и плоскости менеджмента. В общем случае каждый слой будет иметь свой набор ролевых функций, игроков и административных доменов (рек. Y.110). Роли, вовлеченные в сервисное обеспечение, не зависят от тех, что вовлечены в обеспечение возможности соединяться с помощью транспорта. Каждый слой должен обрабатываться отдельно (с технической точки зрения). Это достигается обязательным разбиением плоскостей пользователя (или данных) на две, размещенные в двух слоях (рис. 1б). Опираясь на изложенное, в NGN и выделены два слоя.

Слои NGN-сети

Сервисный слой NGN
Это часть NGN, обеспечивающая функции пользователя (user functions), которые передают сервисные данные, а также функции, которые управляют и администрируют сервисные ресурсы и сетевые сервисы, осуществляя тем самым пользовательские сервисы и приложения.

Сервисы пользователя могут быть реализованы рекурсивно с помощью многих сервисных уровней, имеющихся в данном слое. Сервисный слой NGN занимается приложениями и их сервисами, которые функционируют между одноранговыми объектами. Например, сервисы могут быть связаны с приложениями типа голос, данные или видео, организованными отдельно или в комбинации в случае мультимедийных приложений. С точки зрения архитектурных перспектив любой уровень слоя сервисов рассматривается как уровень, имеющий собственные плоскости пользователя, управления и менеджмента.

Транспортный слой NGN
Эта часть NGN обеспечивает функции пользователя, которые передают данные, а также функции, которые управляют и администрируют транспортные ресурсы так, чтобы переносить эти данные между терминальными окончаниями/узлами/объектами.

Передаваемые таким образом данные могут быть информацией пользователя или данными управления и администрирования. Может быть установлено динамическое или статическое соответствие с информацией управления или менеджмента, передаваемой между такими окончаниями/узлами/объектами. Транспорт слоя NGN реализуется многоуровневыми сетями итеративно, как описано в рек. G.805 и G.809. С точки зрения архитектуры каждый уровень транспортного слоя рассматривается как уровень, имеющий собственные плоскости пользователя, управления и менеджмента (см. ниже).

  1. Плоскости пользователя (или данных), управления и менеджмента существуют (логически) всегда и для каждого уровня.
  2. На практике плоскости управления и менеджмента могут быть нулевыми для данного конкретного уровня.
  3. В сети NGN, использующей технологии с унифицированной плоскостью управления, согласно рек. G.807/Y.1302, такие как ASON (автоматически переключаемая оптическая сеть) и GMPLS (обобщенная многопротокольная коммутация по меткам), эквивалентные функции плоскостей управления, реализованные во всех уровнях, могут подвергаться обработке в рамках одного протокола.
  4. В сети NGN, использующей технологии с унифицированной плоскостью менеджмента, согласно рек. M.3010, эквивалентные функции плоскостей менеджмента, реализованные на всех уровнях, могут подвергаться обработке в рамках одного протокола (внутри и между слоями NGN).

Для обоих слоев NGN (сервисного и транспортного) общие архитектурные концепции плоскостей данных (или пользователя), управления и менеджмента могут логически совпадать (как показано на рис. 1б). На этом же рисунке видно, что произошло разделение не только плоскостей пользователя на несколько слоев сервиса и транспорта, но также и плоскостей управления и менеджмента. В отношении этих двух плоскостей важно определить:

  • плоскость менеджмента NGN как общую часть, состоящую из плоскостей менеджмента сервисного и транспортного слоев;
  • плоскость управления NGN как общую часть, состоящую из плоскостей управления сервисного и транспортного слоев.

Эти определения, возможно, перекрывают общие для менеджмента и/или управления функции. Важно то, что концепция плоскостей NGN не подразумевает какую-то их вертикальную интеграцию, хотя требует определения эталонных точек между плоскостями различных слоев. Все это вводится, чтобы облегчить переход от функциональных аспектов архитектуры NGN к ее реализации путем учета менеджмента и управления. Реализация, менеджмент и управление сетями NGN не рассматриваются в рек. Y.2011.

Связь между основной моделью NGN и рек. ITU-T

Функциональные принципы архитектуры рек. G.805 и G.809 могут быть применены к вертикальной связи между многоуровневыми сетями в рамках одной сети NGN, а подходы, изложенные в рек. Y.110, – к оценке роли, игроков и организаций в корпоративной модели (Enterprise Model), к сервисам и приложениям в структурной модели (Structural Model), к функциям и интерфейсам в функциональной модели (Functional Model) и к компонентам в модели реализации (Implementational Model).

Обобщенная мобильность – возможность для пользователя (или другого мобильного объекта) общаться и иметь доступ к сервисам независимо от изменения их положения или технического окружения. Степень возможности быть обслуженным может зависеть от ряда факторов, включая возможности конкретной сети доступа, соглашений об уровне обслуживания (если такие есть) между базовой/домашней сетью пользователя и визитной сетью и т.д. Мобильность включает возможность связи с непрерывным обслуживанием или без обслуживания.

Общая функциональная модель

Рек. Y.110 формализует структурную модель, где сервисы и их компоненты описываются отдельно, обеспечивая:

  • корпоративную модель, которая устанавливает игроков и их структурные и инфраструктурные роли, то есть бизнес-активности в рамках последовательности начисления стоимости (value chains);
  • модель реализации, которая сконцентрирована на том, как функции модели распределяются и реализуются оборудованием; она определяет протоколы, которые обслуживают интерфейсы между элементами оборудования. В данном контексте это рассматривается как физическая реализация сети NGN.

Как и GII, сеть NGN должна разделять анализ сервисов и функций. Рек. Y.110 может быть использована как руководство для декомпозиции на инфраструктурные и прикладные сервисы, сервисы Middleware и Baseware. Рек. G.805, G.809, G.807/Y.1302, M.3010, M.3400, M.3050.x, X.700 и X.701 были разработаны для освещения функциональных аспектов (транспортной) сетевой операции. При изучении NGN их следует принимать во внимание, а их связи между функциями, сервисами и ресурсами должны быть установлены для обоих слоев NGN.

Эти сервисы и функции связаны между собой, так как функции обычно встроены в сервисы. Более того, существует определенная похожесть между подтипами этих сервисов и функций. Однако не существует однозначного соответствия между функциями и сервисами, и это одна из причин, почему они должны рассматриваться отдельно. Одна и та же функция (например, аутентификация пользователя) может быть использована для доставки двух различных сервисов (см. рек. Y.110, где представлены инфраструктурные и прикладные сервисы; сервисы middleware и baseware, включая связные сервисы и ресурсы – компоненты сервисов обработки и сохранения).

Удобно объединить эти функции в две группы или плоскости: одна охватывает все функции управления, другая – все функции менеджмента. Группирование функций одного и того же типа (то есть управления и менеджмента) дает возможность определить функциональные взаимосвязи внутри заданной группы, а также информационные потоки между функциями в этой группе. Обобщенно это показано на рис. 2, который дает представление об общей функциональной модели.


Этот рисунок показывает (в трехмерном виде) связь между сервисными ресурсами и функциями сервисного слоя NGN, с одной стороны, и транспортными ресурсами и функциями транспортного слоя NGN – с другой. Заметим, что рисунок показывает разделенные (рис. 1б) плоскости управления и менеджмента, но не показывает возможные общие функции для сервисного и транспортного слоев.

Ресурсы

Ресурсы обеспечивают физические и логические элементы (например, линии связи, устройства обработки, ЗУ и т.д.), которые, в свою очередь, обеспечивают сервис и функционирование сети. Как и в GII, обеспечение ресурсами должно идти отдельно от реализации функций и сервисов.

Ресурсы могут быть транспортными, которые обеспечивают, например, составление списков (коммутаторов, маршрутизаторов, линий связи и т.д.), или ресурсами обработки и памяти, такими, как обрабатывающие платформы, на которых могут быть запущены сервисные программы и приложения (сервисные платформы) или базы данных для хранения контента приложений. n

Литература

  1. Бакланов И.Г. NGN: принципы построения и организации. – М.: Эко-Трендз, 2007. – 400 с.
  2. Сети следующего поколения NGN / Под ред. А.В. Рослякова. – М: Эко-Трендз, 2008. – 424 с.

Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #6, 2013
Посещений: 23160

Статьи по теме


  Автор
Николай Слепов

Николай Слепов

Независимый эксперт

Всего статей:  23

В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций