Сети NGN: многоуровневое построение и ключевые технологии

Многоуровневое построение и ключевые технологии

Сети NGN (Next Generation Networks) относятся к мультисервисным системам связи, ядром которых служит опорная IP-сеть. Такая основа обеспечивает частичное либо полное объединение услуг по передаче информации в рамках единой инфраструктуры. Развитие информационных и коммуникационных сервисов породило спрос на подобные решения, поэтому за последние годы разные варианты сетей NGN получили заметное распространение. Под общей крышей они сводят воедино телефонию общего пользования, ресурсы мобильной связи, интернет-сегмент и передачу голоса по протоколу IP.

Как устроена многоуровневая архитектура

Сегодня чаще всего применяется четырёхуровневая многоуровневая архитектура сетей нового поколения. Её принято делить на четыре функциональных яруса: управление услугами, управление коммутацией, транспорт и распределение доступа. Каждый из них решает собственный круг задач, а вместе они образуют целостную систему, где сервисы отделены от механизмов их доставки.

Верхний ярус - уровень управления услугами - сосредоточен на логике приложений и сервисов. По сути это распределённая вычислительная среда, которая берёт на себя предоставление информационных и коммуникационных услуг, координацию всего их набора, создание и запуск новых сервисов, а также согласование работы разных услуг между собой. Благодаря такому подходу одна и та же программная логика используется независимо от типа транспортной сети и способа доступа, а любую новую услугу удаётся ввести без вмешательства в остальные ярусы.

Этот же ярус нередко распадается на несколько самостоятельных подсистем - так называемых «сетей услуг». Они строятся на разных технологиях, обслуживают собственных абонентов и опираются на внутренние схемы адресации. Операторам при этом нужны инструменты, позволяющие оперативно и гибко разворачивать сервисы, а затем менять их с учётом запросов конкретных пользователей.

Открытая сервисная архитектура OSA и консорциум Parlay

Гибкость управления сервисами обеспечивает открытая сервисная архитектура OSA (Open Services Access). Именно её рассматривают как опорную концепцию дальнейшего развития электросвязи в части внедрения дополнительных услуг. При проектировании систем на базе OSA во главу угла ставят два момента: наличие открытой среды для разработки сервисов и открытой платформы для управления ими.

Несколько компаний в течение ряда лет предлагали собственные трактовки этой концепции. Точку в разнобое поставило создание в 1998 году консорциума Parlay Group, взявшегося за разработку спецификаций открытого API (Application Programming Interface). Такой интерфейс даёт возможность управлять сетевыми ресурсами и обращаться к хранящимся в сети данным. Архитектуру Parlay сегодня считают одной из самых удачных практических реализаций идей OSA.

Разные сети связи содержат неодинаковые сетевые элементы, и это хорошо видно на примере Parlay. В мобильных сетях второго поколения задействованы узлы SGSN (Serving GPRS Support Node) и коммутатор MSC (Mobile Switching Center). Телефонная сеть общего пользования опирается на SSP (Service Switching Point) - коммутатор услуг. За третье поколение мобильной связи отвечает функция S-CSCF (Serving Call Session Control Function). Наконец, в общую картину вписываются и ведомственные АТС.

Все перечисленные элементы подключаются к шлюзу (Gateway), каждый по своему протоколу. Задача шлюза в модели OSA/Parlay - привести множество протоколов к единым интерфейсам API. За счёт этого прикладные программы можно писать, не вникая в особенности нижележащих сетей: достаточно строго соблюдать сами интерфейсы.

Почему Parlay уступил место SOAP/XML

Со временем выяснилось, что концепция Parlay слишком громоздка для широкого круга сторонних программистов. Проведённый анализ показал любопытную пропорцию: чтобы оказывать 80% услуг, хватает лишь 20% возможностей Parlay-шлюза. Требовать от каждого разработчика освоения полного набора интерфейсов оказалось чрезмерным. Здесь работает простая закономерность: чем меньше сетевых возможностей приходится изучать, тем больше проектировщиков подключается к созданию приложений, а это критично для завоевания прибыльного рынка.

Уровень коммутации и программный коммутатор Softswitch

Ярус управления коммутацией занимается обработкой сигнальной информации, маршрутизацией вызовов и управлением потоками трафика. Он несёт логику, необходимую для корректной обработки и направления вызовов. Само же соединение реализуется на уровне компонентов базовой сети, а руководит этим процессом внешнее оборудование - программный коммутатор (Softswitch). Исключение составляют АТС с функцией контроллера шлюзов (MGC, Media Gateway Controller): они способны самостоятельно выполнять коммутацию на уровне элемента транспортной сети.

Когда в сети работает сразу несколько устройств Softswitch, они взаимодействуют по соответствующим протоколам - как правило, из семейства SIP-T - и совместно управляют установлением соединений. На программный коммутатор (Softswitch) возлагается несколько обязанностей, которые стоит перечислить отдельно.

• обработка всех разновидностей сигнализации, применяемых в его домене;
• хранение абонентских сведений пользователей и управление ими;
• взаимодействие с серверами приложений ради предоставления пользователям широкого спектра услуг.

Такое распределение ролей делает архитектуру гибкой: сервисный ярус отвечает за содержание услуг, коммутационный - за их доставку, а транспорт и доступ обеспечивают физическую передачу данных. Именно разделение функций между уровнями и опора на открытые интерфейсы превращают сети NGN в масштабируемую платформу, готовую к появлению новых видов связи.