Міграція до NGN: стратегія, тактика, практика

А.В. Шалагінов, заст. директора відділу комутаційного обладнання та мереж доступу компанії Huawei

Зростаюча популярність голосових і мультимедійних послуг на основі IP-протоколу (VoIP, IP-TV, VoD, VCS тощо) і що викликаються ними зміни в структурі телекомунікаційних мереж ставлять на порядок денний питання про будівництво мереж наступного покоління, у яких широкий спектр послуг, включаючи передачу голосу і даних, буде надаватися на єдиній технологічній основі комутації пакетів. Завдання це довготривала, що вимагає переходу від мережі з комутацією каналів до мережі з комутацією пакетів, від централізованої комутації - до розподіленої, від вузького спектру базових послуг - до мультисервісної мережі. Крім того, ці зміни позначаться на бізнес-моделі операторів зв'язку. На зміну абонентської плати та плати за послугу мовного виклику як основних джерел отримання прибутку прийдуть альтернативні джерела доходу, що отримуються від взаємодії з новими гравцями ринку: провайдерами прикладних послуг і інформаційного контенту, операторами мереж доступу і кінцевими брокерами, формують пакет послуг для різних груп користувачів. А тому єдино можливим рішенням задачі створення NGN є плавна міграція.

Поки ж масштабне впровадження NGN стримується цілим рядом факторів. По-перше, наявністю на транзитному рівні мережі великої кількості вже встановленого цифрового обладнання (ОПТС, систем передачі SDH). По-друге, такими пов'язаними з недостатнім рівнем розвитку IP-мережі телекомунікаційного класу (IPTN, IP Telecom Network) проблемами якості обслуговування, як затримки, низька якість передачі голосу. По-третє, відносно високим рівнем початкових інвестицій, перш за все в IP-мережу. По-четверте, високою вартістю абонентських IP-терміналів з підтримкою протоколів STP і Н. 323, що накладає серйозні обмеження на впровадження NGN-послуг. Зауважимо, що чимало часу буде потрібно і для формування потреби абонентів в нові послуги. Словом, ТфЗК і NGN будуть співіснувати ще протягом досить довгого перехідного періоду.

Стратегія

Незважаючи на те що в даний час обладнання NGN застосовується в Росії в основному на окремих зонах, у найближчі 2-3 роки очікується активне впровадження систем комутації Sofiswitch на мережах зв'язку загального користування та будівництво NGN на устаткуванні різних виробників. Ось чому операторам зв'язку вже сьогодні необхідно володіти технологіями створення великих мереж на основі різних систем сигнальних комутаторів Softswitch.

При цьому слід максимально використати одну з найпривабливіших особливостей NGN - можливість застосування різних мережевих рішень поверх IP-мережі. Такі можливості NGN, як перенесення телефонного трафіку VoIP на транзитному (міжміському) рівні ТфОП (клас 4, IP-bypass); заміна NGN-комутаторами кінцевих АТС на ТфЗК; надання корпоративним користувачам послуги IP-Centrex (послуги уніфікованої зв'язку - UC); надання мультимедійних послуг (IP-TV, VoD, відео-конферепцевязь; передача мови в мережах КТБ, побудованих за технологією HFC; доступ в Інтернет за допомоги W. LAN; забезпечення QoS у корпоративних віртуальних мережах (VPN) на базі IP/MPLS, можуть бути реалізовані на мережі оператора зв'язку не тільки як самостійні, але і в поєднанні один з одним.

Перші три можливості є найбільш привабливими для традиційних операторів телефонних мереж, тому що повністю відповідають їх історично склалася орієнтації на надання базової послуги мовного виклику. Виходячи з цього, формувати портфель NGN-пропозицій слід починати саме з них, а вже потім, в залежності від ситуації на ринку послуг місцевого зв'язку, розширювати його за рахунок введення нових функцій.

Існує два підходи до побудови структури NGN на основі IPTN. Її відмінними особливостями є: «плоска» структура опорної мережі; управління з сигнального комутатора Softswitch; конвергенція телефонного, мультимедійної і мобільної мереж з мережею передачі даних в єдину мережеву структуру; доступність послуг рівня управління послуг та програм у всій мережі для всіх видів абонентських терміналів. Перший з них передбачає початок реконструкції мережі з місцевого рівня, з заміни місцевих АТС класу 5. Другий за відправну точки для модернізації розглядає транзитний рівень мережі, заміну опорно-транзитних АТС класу 4 на транкові медіашлюзи під управлінням сигнальних комутаторів Softswitch.

Підхід перший: починаємо з місцевого рівня

Реконструкція мережі місцевого рівня з заміною місцевих АТС на Softswitch (рис. 1) може проводитися за «острівній» принципом, шляхом використання комбінації сигнального комутатора і медіашлюза з функцією TDM, до якого можуть приєднуватися віддалені виноси замість окремих АТС.

Однак чим більше місцевих АТС замінюється одночасно, тим менше будуть питомі витрати на порт, оскільки для всіх медіашлюзов можна використовувати один Softswitch.

За міру розвитку опорної IP-мережі вводити нову номерну ємність можна буде за рахунок термінального обладнання NGN - IP-телефонів і пристроїв інтегрованого доступу. Цей підхід пов'язаний з необхідністю масштабної заміни багатьох АТС і тому відрізняється високим рівнем початкових інвестицій. Значні кошти будуть потрібні на будівництво опорної IP-мережі (у разі її відсутності у оператора) або модернізацію і розширення існуючої IP-мережі до рівня MPLS.

Крім того, при реконструкції з рівня місцевих АТС в новій мережі зберігаються такі недоліки ТфОП, як велике число вузлів управління, розподіл номерних ресурсів на кінцевих станціях нумерації, доступність нових послуг тільки в області покриття комутаційних систем, необхідність модифікації ПЗ. Все це тягне за собою подорожчання собівартості робіт і виникнення численних технічних проблем з оновлення обладнання.

Таким чином, перший підхід може бути рекомендований лише для мереж щодо невеликої ємності або з невеликою областю покриття.

Підхід другий: починаємо з транзитного рівня

І все-таки найбільш прийнятним шляхом міграції до NGN, з нашої точки зору, є реконструкція мережі з рівня опорно-транзитних АТС (рис. 3). Вагомими аргументами на його користь є, по-перше, відносно низький рівень початкових інвестицій (САРЕХ), по-друге, більш раціональне побудова мережі з централізованим розміщенням медіашлюзов під управлінням Softswitch в транзитних вузлах мережі; по-третє, оптимізація її структури шляхом підключення місцевих АТС до медіашлюзам потужних транзитних вузлів за принципом двухсвязного підключення; по-четверте, більш швидке і легке введення нових послуг (докладна тарифікація місцевих дзвінків, переносимість номера, паралельний дзвінок, повідомлення про баланс рахунку наприкінці виклику); по-п'яте, скорочення операційних витрат ОРЕХ за рахунок централізації служб технічної експлуатації.

Плавність міграції до NGN забезпечується розбиванням процесу модернізації на кілька етапів.

На першому етапі має бути вирішено два головні завдання - забезпечення сумісності встановленого обладнання з існуючою мережею і можливості плавного переходь до повноцінної NGN з збереженням існуючих ресурсів.

Починається він з установки укрупнених центрів комутації, що складаються з сигнального комутатора Soflswitch і транспортного медіагалюза на двох вузлах транзитного рівня мережі. Опції комутації дзвінків та послуг переміщуються на транзитний рівень. Замінені транзитні станції TDM можна використовувати як місцевих. Два вузла потрібні для реалізації резервування dual-home (двухсвязное підключення), що є необхідною умовою для мережі операторського класу.

Самі ж місцеві станції фактично стають виносами укрупнених вузлів комутації. Після ліквідації перехресних зв'язків «кожна з кожною» місцеві АТС з'єднуються з центрами комутації методом двухсвязного підключення. Для зберігання інформації про абонентів використовується сервер баз даних SHLR, аналогічний HLR для мобільного зв'язку. Таке мережеве рішення отримало назву Smart Network - «розумна мережа», оскільки воно значно полегшує введення послуг, для яких раніше була необхідна інтелектуальна платформа.

В Як центральний сервісного вузла компанією Huawei Technologies пропонується рішення NGN-орієнтованого комутатора - NGN-ready switch (рис. 4), яке готує основу для повномасштабного переходу до NGN шляхом розгортання опорної IP-мережі.

Другий етап передбачає створення IP/MPI.S-мережі або модернізацію існуючої IP-мережі до рівня MPLS та її використання для відводу мовного трафіку (рис. 5) з метою розвантаження транспортної мережі TDM. Управління наданням базових мовних послуг здійснюється сигнальним комутатором Soflswitch.

Приступати до третього етапу модернізації застарілих і виробили свій ресурс місцевих АТС на рівні доступу - можна після закінчення реконструкції транзитного рівня мережі або одночасно з ним (сценарій вертикальної консолідації).

Вирішити це завдання можна різними способами. По-перше, розвиваючи оптичні мережі доступу, підключені до ОПТС по інтерфейсу V5.2 з наступною їх модернізацією до підтримки IP-протоколу Н.248 для управління від сигнального комутатора через IP-мережу. По-друге, шляхом підключення модулів абонентського доступу до універсальним медіашлюзам UMG. По-третє, безпосередньо підключаючи медіашлюзи AMG доступу до IP-мережі по протоколу Н.248. На цьому етапі введення номерної ємності проводиться за рахунок установки медіашлюзов доступу великої ємності в тому ж номерному сегменті, що і замінні АТС (рис. 6).

Етапи модернізації мережі оператора зв'язку в напрямку NGN:

1. Установка транзитних вузлів комутації Softswitch + UMG на транзитному/міжміському рівні мережі. Введення вдосконаленого HLR (Smart HLR) для зберігання абонентської бази мережі.

2. Відведення мовного трафіку по IP-мережі (замість розширення пропускної здатності каналів транспортної мережі TDM). Надання базових мовних послуг класів 4 і 5 по IP-мережі з керуванням від Softswitch.

3. Реконструкція місцевого рівня мережі із заміною Місцевих АТС на медіашлюзи доступу високої ємності, розвиток оптичних мереж доступу на основі медіашлюзов малої та середньої місткості, впровадження широкосмугових інтерфейсів доступу xDSL. Початок впровадження мультимедійних рішень IMS на основі MSAN.

4. Розвиток услугових платформ.

5. Інтеграція з мобільного мережею FMC.

Важливу роль у реконструкції рівня доступу відіграє кон цепцій мультисервісного вузла доступу MSAN (Multiservice Access Node). Однойменне пристрій підтримує раз нообразние мережеві інтерфейси (ЕТ, STM, GE, FE, ATM) протоколи управління VoIP від сигнального комутатора режими пасивної оптичної мережі BPON/EPON/GPON для доведення оптики до абонентів. Крім того, MSAN здатний працювати в режимі різних шлюзів: TDM to IF TDM to АTМ, TDM/ATM to IP.

На четвертому етапі завершується заміна застарілих місцевих АТС на MSAN (UA5000 і тощо) і розгортання услу-гових платформ (рис. 8), проводиться впровадження мультимедійних послуг: IP-TV, Vol.), VSC, IP-Centrex для корпоративних абонентів, послуг сторонніх постачальників по інтерфейсу Parlay, а також послуг аутсорсингу корпоративного зв'язку UC (Unified Communication) з платформ мережевого оператора. Для успішного впровадження послуг NGN буде потрібно застосування інтегрованих пристроїв доступу IAD і широкосмугових інтелектуальних терміналів.

Заключний, п'ятий етап припускає інтеграцію з мобільного мережею - FMC (Fix-Mobile Convergence), для чого встановлений на першому етапі реконструкції SHLR модернізується до підтримки функцій HLR ceті стільникового зв'язку 3G, a SCP - до підтримки інтегрованих функцій фіксованого та мобільного мереж.

Саме такий підхід був прийнятий British Telecom в програмі реконструкції мережі по технології NGN «Мережа 21 століття» на період до 2015 р., де на місцевому рівні буде використаний MSAN UA5000 компанії Huawei. Вт прогнозує більш ніж 10-кратне зниження операційних витрат (ОРЕХ) за 5 років на рівні магістральної мережі. На рівні доступу (місцевих АТС) і на рівні міської мережі операційні витрати знижуються в меншому ступені.

Що ж далі?

З кожним роком користувачі послуг зв'язку стають все більш вимогливими до їх якістю та кількістю. Привертають персоналізовані послуги, що відповідають не тільки діловим запитам користувачів, їхніх потреб в інформації і розваги, а навіть настрою і емоціям. Нові привабливі послуги та нові форми відомих послуг дозволяють наділити комунікації можливостями, характерними для спілкування «віч-на-віч». Сучасні багаторежимних термінали, за легкістю настроюються під конкретного користувача, роблять комунікації максимально наближеними до реального спілкування, а технічний пристрій мережі -- абсолютно непомітним для користувача.

Всі це зумовило появу концепції підсистеми мультимедійних IP-послуг (IP Multimedia Subsystem), що забезпечує реальну конвергенцію технологій передачі даних за допомогою інфраструктури IP-мережі (див. також «ІКС» № 6'2005, с. 38-39).

Вона розроблена спеціально для введення нових і поліпшення мультимедійних послуг: мовних послуг та послуг з можливістю активізації мультимедіа, відеотелефонії і відеоконференцзв'язку, MMS і всіляких різновидів push-to-talk. Послуги зв'язку «користувач-користувач» з можливістю активації мультимедіа в реальному часу в IMS надаються за допомогою механізмів ініціації та управління сесіями (протокол SIP), якістю обслуговування QoS і мобільністю користувачів.

IMS - Ключове засіб досягнення реальної конвергенції фіксованих і мобільних мереж FMC. Ця мета досягається стандартизацією і структуризацією процесу надання послуг у рівневої архітектурі. У той же час дана архітектура націлена на майбутній розвиток, спрощує і прискорює процес створення і впровадження послуг, а також забезпечує взаємодію з традиційними мережами.

Список літератури

Журнал ІнформКУРЬЕРсвязь № 9, 2005 р.