Планирование сети доступа NGN для новых групп пользователей

Допустим, что оптимальная структура NGN известна. Она будет показана на рис. 2.8. Известно, что NGN начинает формироваться с уровня междугородной связи. Поэтому предполагается, что вместо АМТС будет установлен магистральный коммутатор (МК), который обеспечивает транзит IP-пакетов, содержащих информацию любого вида (речь, данные, видео), в сети междугородной и международной связи. На рисунке 2.8 показан начальный этап модернизации ГТС. Этот рисунок состоит из двух плоскостей. Верхняя плоскость иллюстрирует основные изменения, касающиеся сети сигнализации. В нижней плоскости показана структура сети, по которой передается информация пользователей (для NGN – IP-пакеты).

В городе начинает формироваться сеть IP, поддерживающая показатели качества обслуживания (QoS), которые определены для NGN. Перечень таких показателей должен быть установлен Администрацией связи. Основанием для нормирования показателей QoS может служить, например, Рекомендация Международного союза электросвязи (МСЭ) Y.1541. На начальном этапе создания NGN в сети IP может использоваться всего один коммутатор.

 

Рисунок 2.8. Первый этап модернизации ГТС без узлов.

В рассматриваемом примере четыре мультисервисных абонентских  концентратора (МАК) обеспечивают обслуживание абонентов, которые ранее были включены в РАТСЗ и РАТС4. Предполагается, что обе демонтируемые станции были аналоговыми.

Выбор оптимального числа МКД и  МАК – самостоятельная задача, для решения которой необходимо провести достаточно сложные экономико-математические расчеты. Для определения общего подхода к модернизации ГТС, точное значение числа МКД и МАК не представляется существенным. В границах IP-сети показан также транспортный шлюз MG (Media Gateway), который обеспечивает взаимодействие МАК со всеми РАТС, использующими технологию "коммутация каналов". В сеть IP включен еще один элемент – мультисервисный коммутатор доступа (МКД). Он представляет собой Softswitch класса 5. Пятый класс соответствует коммутационному оборудованию, функционирующему на уровне местных станций. Для анализа функций МКД необходимо обратиться к верхней плоскости рисунка 2.8. Шесть РАТС, вне зависимости от типа используемого оборудования коммутации, можно рассматривать как пункты сигнализации – SP (signaling point). Такая трактовка была предложена МСЭ при разработке спецификаций для системы общеканальной сигнализации (ОКС). Номера SP и РАТС совпадают. Для УСП выделен нулевой пункт сигнализации.

Основой сети сигнализации в NGN становится коммутатор Softswitch. Его функции – в рассматриваемом примере – выполняют три МКД, что обеспечивает высокую надежность инфокоммуникационной системы города. МКД поддерживает все протоколы сигнализации, необходимые и в NGN, и для взаимодействия с эксплуатируемыми РАТС. Эти РАТС могут использовать ОКС-7 или систему сигнализации, которая принята для электромеханических коммутационных станций. Для сигнализации на участках МАК – МКД, между МКД, а также между МКД и Softswitch класса 4 (который устанавливается на МК) предполагается использование протоколов SIP или SIP-Т [7], но возможны и другие решения, соответствующие международным стандартам.

Следует подчеркнуть, что для взаимодействия с аналоговыми станциями (в нашем  примере – с РАТС1) необходим  шлюз сигнализации SG (Signalling Gateway). Дело в том, что коммутаторы Softswitch не поддерживают процессы обмена сигналами управления и взаимодействия, которые используются в отечественных аналоговых коммутационных станциях. Предполагается, что в рассматриваемой модели ГТС только РАТС1 построена на электромеханическом коммутационном оборудовании. Система сигнализации, принятая для российских аналоговых РАТС, названа здесь R2-R.

В результате установки нового оборудования создается база для формирования NGN. В правой части нижней плоскости рассматриваемой модели показан только один маршрут между каждым МАК и сетью IP. Этот маршрут иллюстрирует логическую связь МАК с сетью IP. Для надежной связи обычно используются кольцевые топологии, которые обеспечивают включение каждого МАК в сеть IP по двум независимым путям.

На рисунке 2.9 показан один из возможных сценариев дальнейшего построения NGN. Он рассматривается как второй этап модернизации ГТС и основан на замене двух коммутационных станций: РАТС1 и РАТС2. Одновременная замена двух РАТС – один из вариантов развития городской инфокоммуникационной системы. Он интересен с точки зрения минимизации затрат на сеть доступа.

Установка МКД1 подразумевает реконструкцию  сети доступа, в которой появляются еще три МАК. Между абонентами семи эксплуатируемых МАК все виды информации передаются в виде IP-пакетов. Управляют соединениями два МКД. Переход к технологии "коммутация каналов" необходим только для соединений, которые устанавливаются с терминалами, включенными в РАТС5 или РАТС6.

Рисунок 2.9. Второй этап модернизации ГТС без узлов.

Радикальные изменения свойственны  сети сигнализации. Только для РАТС5 и РАТС6 используются системы сигнализации, реализованные для телефонной связи. Все остальные элементы городской сети (МАК и МКД) взаимодействуют между собой по единой системе сигнализации, принятой для NGN. Топология сети становится все более похожей на структуру NGN, формирование которой завершается на третьем – заключительном – этапе. Этот этап (Рисунок 2.10) приводит к созданию сети со структурой, которая была выбрана заранее в качестве оптимального решения. Выбор структуры – предмет отдельного исследования, но его результат не влияет на предлагаемую методологию модернизации ГТС. Предполагается, что все МКД должны быть связаны между собой для обеспечения высокой надежности системы сигнализации NGN. Кроме того, предусмотрена организация двух независимых направлений для обмена информацией с оборудованием Softswitch класса 4, который, скорее всего, будет располагаться в центре субъекта Федерации. Выход к этому Softswitch может осуществляться через МКД1 и через МКД2. Такое решение гарантирует надежную связь модернизированной городской сети с верхними уровнями иерархии национальной инфокоммуникационной системы.

 

Рисунок 2.10. Третий этап модернизации ГТС без узлов.

Сценарии модернизации ГТС могут  различаться темпами замены эксплуатируемого коммутационного оборудования, численностью МКД и МАК в IP-сети, а также другими атрибутами. Они не влияют на методику поэтапного создания NGN. Она универсальна. Необходимо упомянуть еще одну проблему – выбор структуры сети IP и тех технологий, которые необходимы для поддержки показателей QoS. He умаляя актуальности решения этих задач, следует отметить, что затраты оператора на создание сети IP существенно меньше тех инвестиций, которые потребуются для замены всех РАТС и реализации современной сети доступа.

5. Выводы по главе 2

1. NGN эффективна для обслуживания трафика с разными атрибутами.
2. Основой NGN является сеть с коммутацией пакетов и поддержкой QoS.
3. На сегодняшний день внедрению NGN мешает ряд объективных и субъективных препятствий.
4. Актуальным сценарием создания NGN является модернизация существующей сети телефонной связи.

 

3. Анализ принципов построения сетей  доступа

Сеть доступа должна отвечать следующим  основополагающим требованиям:

1. Экономичность сети доступа;
2. Надежность связи («Пять девяток»);
3. «Технологическая прозрачность»;
4. Адаптация к новым видам услуг;
5. Приемлемость для эры post-NGN.

Анализ решений, реализующих эти  требования, целесообразно начать с декомпозиции сети доступа на две основные части – магистральную и распределительную сети. Такой подход позволяет выделить решения, применяемые при построении каждой из частей. Второй уровень декомпозиции предполагает рассмотрение топологии каждой части и используемых технических решений.

1. Топология

Топология сети доступа в значительной мере определяет первые два из пяти вышеперечисленных требований – экономичность и надёжность.

1. Топология магистральной сети

На сегодняшний день в сети доступа  находят широкое применение абонентские  концентраторы и мультиплексоры. Использование концентраторов позволяет сократить среднюю длину АЛ (физической цепи), а также повысить эффективность сети доступа. Однако при сохраняющейся древовидной топологии абонентской сети применение концентраторов не только не повышает надежность АЛ, но, в ряде случаев, и снижает ее из-за введения дополнительного оборудования на участке от кросса АТС до терминала пользователя. В отличие от концентраторов мультиплексоры могут использоваться лишь для создания индивидуальных абонентских линий. Применение мультиплексоров не подразумевает концентрацию нагрузки. То есть, на одном и том же участке абонентской сети число каналов между мультиплексором и АТС больше, чем между концентратором и АТС. Однако необходимо заметить, что себестоимость оптического кабеля (ОК) и систем передачи постоянно снижается, кроме того, ОК позволяет организовать достаточно большое число каналов.

Принципы построения каждой конкретной сети абонентского доступа выбираются Оператором, при этом учитывается  множество факторов. Если создается  новая абонентская сеть, то есть в границах пристанционного участка  отсутствует готовая инфраструктура (кабельная канализация, распределительные шкафы и т. д.), то структура такой сети может быть спроектирована самым оптимальным способом. Если же модернизируется существующая абонентская сеть, то новая структура будет в значительной степени определяться топологией существующей кабельной канализации и проложенными ранее кабелями связи. При создании новой или модернизации существующей абонентской сети необходимо определить целесообразность введения Оператором новых услуг, что позволит оценить потребность в расширении пропускной способности абонентской сети.

При проектировании новой цифровой коммутационной станции представляется целесообразным выбрать такую структуру  первичной (транспортной) абонентской  сети и, соответственно, технические  средства ее реализации, которые способны поддержать дальнейшую эволюцию электросвязи (так как срок службы абонентской сети является длительным и на много превышает срок эксплуатации коммутационной станции). Одно из решений заключается в построении кольцевой структуры сети на основе ОК, ЦКУ (цифровых кроссовых узлов – Digital Cross Connect) и мультиплексоров с выделением каналов (МВК). При этом в помещениях, где расположены ЦКУ и МВК могут размещаться:

- концентраторы и мультиплексоры, подключаемые к “своей” РАТС,

- УАТС, при этом места расположения  некоторых из них, а также  их емкость и оценки трафика  известны Оператору на момент  проектирования сети абонентского  доступа, другие же появятся  после завершения строительства  сети и места их размещения  и емкость могут либо прогнозироваться по косвенным данным, либо быть практически непредсказуемыми,

В каждом ЦКУ или МВК происходит выделение каналов, которые используются как абонентские кабели распределительного участка сети доступа. Терминалы  абонентов подключаются к коммутационной станции или к выносному модулю (ВМ) с помощью индивидуальной АЛ. При этом АЛ могут быть организованы на базе медной пары, на базе коаксиального кабеля, на базе ОК.

Для нахождения оптимальной структуры  первичной сети абонентского доступа  необходимо: определить оптимальное местоположение коммутационной станции, найти оптимальные места расположения ВМ, оценить требования для всех вторичных сетей к ресурсам первичной сети. Поэтому для поиска оптимального решения необходимо решить задачу секторизации. Задача секторизации предполагает разбиение ВМ на группы, внутри которых ВМ объединяются в кольцевую структуру, при этом некоторые ВМ могут подключаться к коммутационной станции и напрямую. После определения оптимальных мест расположения коммутационной станции и ВМ, а также решения задачи секторизации, производится выбор оптимальной трассы прокладки кабеля внутри каждого сектора.

Как упоминалось выше, основной топологией сети доступа NGN является кольцо. Данное решение несёт в себе ряд преимуществ, а именно: наличие хорошо проработанных технологий, ориентированных на применение кольцевых топологий; наличие по крайней мере двух путей передачи информации, что существенно повышает надёжность системы в целом.

Следует отметить, что применение кольцевой топологии физической связи узлов не означает обязательного применения кольцевых структур в логической связи. За счет полупостоянных соединений в коммутационных матрицах МВК могут быть сформированы различные структуры для связи АТС с концентраторами. Обычно реализуется топология "звезда".

2. Топология распределительной сети

Топология сети доступа в помещении  пользователя не отличается высоким разнообразием. Это в значительной мере связано с существующими принципами построения ГТС по шкафной системе. Основной вариант соединения оборудования пользователя и концентратора – точка-точка, предполагающий топологию «звезда». Это решение применяется для классической телефонии, где каждому абоненту (за редким исключением) предоставляется своя линия. Сегодня такое наследие позволяет предоставить пользователям различные варианты технологии xDSL.

Однако в настоящее время  всё чаще встречается применение так называемых «домашних сетей», построенных на Ethernet. При этом топологией является классическая «общая шина», которая становится разделяемым ресурсом. Доля таких подключений к интернету довольно высока (табл. 3.1).

Таблица 3-1. Доли российских пользователей интернета по подключению. Источник: J’son&Partners, VoxRu.Net, 2005

Способ  подключения	% от  всех опрошенных
Коммутируемый доступ	52,2
ISDN	3,1
Домовые/районные сети	14,1
ADSL	3,0
Сеть кабельного ТВ	1,4
GPRS	9,0
Другое	2,8
Нет интернета  дома	14,4

 

Ещё одной тенденцией является применение в сети доступа беспроводных средств. Но топология сети для всех решений оказывается одинаковой – либо «точка-точка», либо «точка – многоточка».

2. Технологии сетей доступа

1. Магистральная сеть доступа