DECT в епоху IP-комунікацій

Володимир Сергєєв

DECT - Розвинута технологія радіодоступу, і, звичайно, інновації тут з'являються досить часто. Оскільки для розгляду всіх досягнень технології DECT формат журнальної статті занадто малий, зупинимося на найбільш цікавому аспекті - інтеграції DECT в IP-мережі, зокрема, взаємодії з VoIP-інфраструктурою

Що таке DECT?

Перш всього DECT це висока якість бездротового телефонного зв'язку і, звичайно:

-- добре відома і розвинена технологія радіодоступу в телекомунікаційні мережі;

-- технологія, стандартизована ETSI в 1992 (стандарт опублікований в 1993 р.);

-- технологія, що підтримує многосотовую архітектуру мережі радіодоступу *.

Часто технологію DECT сприймають як стільниковий і навіть мобільний (аналогічну, наприклад, GSM), але це не зовсім правильно. Спочатку DECT розроблявся як технологія радіодоступу в різні телекомунікаційні мережі, тобто стандарт описує тільки радіоінтерфейс ** і не стосується аспектів організації телекомунікаційної мережі як такої.

В Нині в ETSI йде безперервна робота з удосконалення стандарту DECT, зокрема, уточнюється радіоінтерфейс для підтримки нових послуг. Таким чином, DECT, будучи зрілою технологією, постійно розвивається, завойовуючи все велику популярність у всьому світі.

В 2005 впав останній «бастіон опору» DECT в особі США і Канади. У цих країнах сітка і регламент використання спектра радіочастот відрізняються від європейських. Тому технологія DECT на радіоінтерфейсу тут могла використовувати тільки псевдошумовому сигнали в ISM діапазоні 2,4 ГГц, що призводило до маси обмежень. У нинішньому році FCC вніс відповідні зміни в Правила використання спектра для «рідного» радіоінтерфейсу DECT.

До останнім інновацій в технології DECT відноситься реалізація передачі коротких і мультимедіа повідомлень. Передача коротких повідомлень (SMS) заснована на послуги радіоінтерфейсу Low Rate Messaging Service (LRMS) і стандарту передачі SMS по телефонних абонентських ліній (F-SMS). Може працювати по цифрових лініях ISDN і ADSL. Для зв'язку з аналоговими телефонними мережами використовується послуга Caller ID провідних мереж. Формат DECT SMS-повідомлень сумісний з форматом GSM SMS-повідомлень, що значно підвищує цінність цього стандарту. У Росії ISDN-ceті не знайшли широкого розповсюдження, a F-SMS практично відсутні.

DECT MMS - профіль передачі мультімедіасообще-ний, заснований на стандарті F-MMS (Fixed-line Multimedia Messaging Service). DECT MMS використовує технологію SMS для оповіщення про мультимедіа-повідомленні, тобто його місцезнаходження. Для доступу до самого повідомлення можуть застосовуватися «треті» технології, наприклад Web, а також кошти, аналогічні SMS. В останньому випадку довжина мультіме-діасообщенія обмежується 20 Кбайт, тобто телефонна абонентська лінія займається не більше ніж на 30 секунд.

***

DECT Forum - некомерційна організація, що об'єднує спільноту розробників, виробників DECT-обладнан-ня та операторів публічних DECT-мереж. Члени DECT Forum нерідко конкурують між собою на ринку, але, тим не менше, знаходять можливість співпрацювати у сфері просування технології DECT на ринок, у Зокрема, забезпечують сумісність терміналів різних виробників. Наприклад, GAP-сумісності-тість терміналів була досягнута майже 5 років тому. Ознакою сертифікації обладнання на GAP-сумісність є емблема DECT-GAR видається DECT Forum.

* У многосотовой мережі радіодоступу DECT необхідна синхронізація базових станцій (БС) між собою. Традиційно БС синхронізовані з контролером DECT no TDM-лініях.

** Радіоінтерфейс DECT Common Air Interface (CI) регулюється стандартом ETSI EN 300 175.

Інтерфейси та профілі DECT

При забезпечення радіодоступу в різні телекомунікаційні мережі необхідні відповідні функції взаємодії DECT з ними, які визначаються набором DECT-профілів. Найбільшою популярністю користується DECT GAP, що забезпечує сумісність мовних терміналів при доступі в телефонні мережі. Профіль GAP регламентується стандартом ETSI EN 300 444. Сертифікація на GAP-сумісність DECT-терміналів здійснюється DECT Forum. Крім GAP ставлення до досліджуваних в даній статті питань мають наступні профілі взаємодії DECT:

- DPRS - DECT Packet Radio Service (ETSI EN 301 469). Універсальний профіль передачі даних, що поєднує всі раніше розроблені профілі, орієнтовані на використання FR-технології;

- ODAP - Open Data Access Profile (ETSI TS 102 342). Спрощена схема передачі даних з використанням дешевих DECT-терміналів для скорочення вартості. Найбільш широке застосування знаходить для додатків промислової автоматизації та збору інформації з датчиків;

-- швидкісна передача даних на швидкостях до 15 Мбіт/с за рахунок одночасного використання трьох несучих. Доцільність реалізації технології DECT для передачі даних на швидкостях, що перевищують 500 кбіт/с, представляється сумнівною, як в технічному, так і в економічному відносинах;

-- профіль DECT, заснований на DPRS, для доступу в IP-мережі;

-- профіль взаємодії з VoIP-інфраструктурою з використанням шлюзу, розміщується в контролері (ETSI TS 102 265).

Взаємодія dect з voip-інфраструктурою

За міру досягнення зрілості технології VoIP-або IP-телефонії установчі телефонні станції (РВХ) модифікувалися для їх підтримки. На початковому етапі використовувалися зовнішні шлюзи між РВХ і VoIP-інфраструктурою. Надалі шлюзи IP-телефонії стали вбудовувати в РВХ, і, нарешті, з'явилися IP РВХ в «Чистому» вигляді.

Розвиток взаємодії DECT і VoIP-інфраструктури мало ті самі етапи: спочатку використовувалися зовнішні шлюзи, потім - вбудовані в контролер DECT медіашлюзи, і найдосконаліше - IP DECT.

На рис. 1 представлено рішення з інтегрованим в контролер DECT VoIP-медіашлюзом (MGW), яку використовують практично всі виробники офісних DECT-систем. До особливостей даної технології відносяться:

-- забезпечення інтеграції DECT-системи в існуючу VoIP-інфраструктуру (не відрізняється від способу інтеграції традиційних РАВХ);

-- використання TDM-розводки БС для їх синхронізації між собою і з іншими DECT-системами;

-- недолік - дві паралельні інфраструктури (DECT TDM та LAN IP).

***

Основні переваги DECT:

-- високоякісна телефонний зв'язок;

-велика зона покриття:

-- радіус до 300 м для офісних систем;

-- радіус до 15 км для WLL;

-- виділений діапазон частот в більшості країн (у США і Канаді з 2005 р.);

-- конфіденційність:

-- вбудована схема шифрування і аутентифікації;

-многосотовая архітектура мережі доступу DECT:

-- роумінг між базовими станціями (БС) мережі DECT;

-- синхронізація всіх БС мережі DECT, що забезпечує «м'який» (безшовний) хендовер;

-недорогі сумісні DECT-тер-мінали:

-- GAP-сумісність терміналів, що дозволяє використовувати їх у будь-DECT-системі;

-- наявність системних терміналів з розширеними функціями і фірмовим протоколом.

IP DECT-архітектура

Оптимальним рішенням на сьогоднішній день є технологія IP DECT з використанням медіашлюзов у БС і зовнішнього сервера IP-телефонії або SoftSwitch. Розглянемо склад IP DECT-архітектури на прикладі IP DECT компанії DeTeWe.

IP DECT БС - підтримує стандартний DECT CI радіоінтерфейс і DECT-профіль GAP для використання стандартних DECT GAP-терміналів. До IP-мережі підключається через інтерфейс Ethernet 10/100 BaseT.

Для передачі мови по IP-мережі в БС використовується тільки один тип кодеків: G.711, G.723 або G.729 (перший тип - головним чином для передачі факсимільного інформації або даних через голосовий модем.

Застосування радіоінтерфейсу з TDM-технологією (з гарантованим QoS) і підтримка DiffServ / ToS-прапорів для RTP/RCTP пакетів голосу в IP-мережі забезпечують високу якість мови. Для мовних пакетів підтримуються також компенсація джіттера, луна-компенсація, розпізнавання пауз в мові і додавання комфортного шуму.

Для сигналізації БС підтримує протоколи SIP, MGCP, Н. 323 і IP PBX.

Високу безпеку в IP DECT забезпечують:

-- DSAA-алгоритм аутентифікації на радіоінтерфейсу DECT;

- 802.lx (RADIUS); - WEP (64/128/256 bit);

- WPA, WPA-PSK 1.0 і TKIP;

-- списки контролю доступу;

-- приховані SSID;

-- блокування міжстанційних мостів для WLAN.

Для початкової ініціалізації та перезапуску при збої БС підтримує DHCP, BOOTP/TFTP-клієнт, для конфігурування і моніторингу - протокол SNMP.

Сервер DECT IP телефонії - це розширений сервер IP-телефонії (SIP proxy, MGCP Softswitch, H.323 gate-keeper) з підтримкою сервера DECT мобільності (ОММ - Open Mobility Manager). Існує OEM версія ОММ сервера для Linux OS, яка може взаємодіяти з стандартними серверами IP-телефонії для підтримки DECT мобільності.

При використанні IP PBX в якості шлюзу ОММ може виконуватися на виділеній IP DECT БС, крім необхідності в окремому сервері.

Медіашлюз (MGW) - IP PBX з підтримкою додаткових послуг телефонії або стандартний шлюз IP-телефонії від «третього» виробників з підтримкою MGCP, SIP або Н. 323.

Робоче місце оператора (РМО) - персональний комп'ютер з підтримкою web-браузера. Використовується для конфігурації і моніторингу роботи IP DECT.

В мережі IP DECT можуть використовуватися і звичайні IP-телефони, відповідні стандарту SIP, MGCP або Н. 323. При плануванні IP DECT слід керуватися тими ж рекомендаціями та методиками, що і при плануванні звичайних IP телефонних мереж (обсяг і пріорітеза-ція трафіку, VPN/VLAN та ін.)

IP-практика

Для демонстрації роботи IP DECT по вузькосмуговим IP-каналах була проведена дослідна експлуатація IP БС за наступними каналами: IP-канали зі швидкістю до 250 кбіт/с, організовані по каналах СТРИМ (м. Москва). Забезпечується нормальна робота 8-ка-нальний IP БС;

IP-канали супутникової мережі зв'язку Altegro Sky компанії «Мережа». Забезпечувалася нормальна робота 8-канального IP БС при використанні «двухскачковой» схеми підключення. Слід відзначити високу економічність даного рішення. Наприклад, для дослідної зони вартість обладнання віддаленого сайту, включаючи VSAT та IP DECT устаткування, не перевищувала 5 тис. дол США, а плата за використання ресурсів VSAT-ce-ти - 100 дол;

IP-канали, організовані із застосуванням широкосмугових систем радіозв'язку Aperto і Motorola, в конфігурації Р-ТР і Р-МР. При організації IP VPN можна також задіяти ресурси широкосмугових систем радіозв'язку.

IP DECT-синхронізація

Чимало труднощів у розумінні архітектури IP DECT викликає синхронізація DECT БС, яка необхідна для вирішення двох важливих завдань:

-- підтримки м'якого хендоверів при пересуванні терміналу між БС, що характерно для офісних DECT-систем;

-- ефективного використання радіоресурсу для підтримки більшого обсягу трафіку, що дуже важливо для далекобійних систем абонентського DECT-paдіодоступа (WLL).

В алгоритмі синхронізації IP БС в порівнянні зі звичайною DECT-системою немає принципових відмінностей. За командою контролера, який є складовою частиною ОММ, кожна БС починає сканувати радіоефір у пошуках працюють DECT БС і повідомляє про «знахідки» контролеру синхронізації IP DECT. Після аналізу отриманої інформації контролер призначає головну БС для синхронізації. Далі, за відповідним алгоритмом, все БС синхронізуються з головними DECT БС.

Використання IP DECT в офісних рішеннях

Архітектура IP DECT є дуже ефективною технологією для побудови телекомунікаційної системи в середніх і великих офісах, а для розподілених офісів - єдино прийнятним рішенням.

БС IP DECT використовують інтерфейс Ethernet 10/100 Base-T для підключення до існуючої локальної мережі, до якої висуваються такі ж вимоги, як для звичайних IP-телефонних мереж. БС RFP41 з інтегрованим Wi-Fi-модулем забезпечує підтримку якості послуг в єдиній офісної локальної мережі, і єдиний центр управління мережею.

При використанні IP DECT не існує обмежень у відстані від контролера до БС. Станція може встановлюватися практично в будь-якому місці, де можна забезпечити IP-канал для контролера. Для нормального функціонування БС (без інтегрованого Wi-Fi модуля) достатньо не більше 200-250 кбіт/с пропускної здібності.

Єдиною проблемою IP-каналу з невисокою пропускною здатністю є досить тривалий час завантаження програмного забезпечення БС при перезапуску. Локальний TFTP-сервер у віддаленій локальній мережі вирішує це питання.

В Як приклад можна навести об'єднання однієї з мереж пунктів громадського харчування Москви в єдину телекомунікаційну інфраструктуру з використанням вузькосмугових IP-каналів. При цьому забезпечувалася мобільний DECT-те-лефонная зв'язок в кожному з офісів, а експедитори могли користуватися однієї і тієї ж DECT-трубкой в усіх розподілених офісах, зі збереженням єдиної нумерації і якості зв'язку.

Така ж схема застосовується для організації зв'язку в розподілених офісах мережі супер-і гіпермаркетів, автозаправних станцій, нафто-і газодобувних родовищ і ін При цьому може виникнути необхідність у використанні супутникових IP-каналів.

Всі спроби застосувати DECT-системи для телефонізації протяжних об'єктів, наприклад, залізниць, нафто-і газопроводів, електричних мереж та ін наштовхувалися на нездоланні перешкоди: або неможливо забезпечити синхронізацію базових станцій при винесенні на великі відстані з використанням TDM-систем передачі, або обмежується функціональність, або вартість системи при винесенні контролерів БС зростає до неприйнятних значень. Використання IP DECT дозволяє простим і економічним способом телефонізувати такі протяжні об'єкти.

Використання IP DECT для побудови DECT WLL-мереж

Технологія DECT приваблива для побудови систем абонентського радіодоступу (DECT WLL) з наступних причин:

-- високу якість телефонного зв'язку;

-- висока щільність трафіку;

-- низька вартість центрального обладнання і терміналів;

-- простота розгортання системи через відсутність частотного планування;

-- спрощена процедура виділення частот.

Останній фактор має все зростаюче значення. Тому DECT WLL будуть популярні ще довгий час, не дивлячись на розвиток нових технологій широкосмугового радіодоступу.

DECT WLL-системи будуються у вигляді розподілених DECT-кластерів. В одному місці встановлюється декілька БС з секторних спрямованими антенними системами (зазвичай 60 °). Як правило, на антеною щоглі встановлюються 6 БС, цього достатньо для обслуговування приблизно 300-500 абонентів (для сільських районів кількість абонентів на порядок нижче) на відстані до 5 км. При необхідності обслуговування більшої кількості абонентів або забезпечення зв'язку на значних територіях будують додаткові DECT WLL-сайти.

Існує рішення, яке дозволяє збільшувати дальність дії DECT WLL-системи до 15 км за умови забезпечення прямої видимості (LOS). Для цього БС встановлюються на висотні антенні вежі.

Один DECT-контролер може обслуговувати кілька сайтів, що суттєво скорочує загальну вартість системи. Традиційні системи DECT WLL будуються з використанням TDM-каналів між БС і контролером. У звичайній DECT-системі виникають серйозні труднощі з доставкою TDM-сигналу. Архітектура IP DECT знімає багато проблем і істотно знижує вартість системи DECT WLL.

По-перше, контролери IP DECT встановлюються в єдиному центрі, як правило, в апаратній залі опорної АТС. Тому відпадає необхідність у системі передачі між контролером і опорної АТС.

По-друге, для підключення БС використовуються звичайні низькошвидкісні IP-канали з сумарною швидкістю передачі не більше 1 Мбіт/с на один сайт з шести IP DECT БС, або не більше 200 кбіт/с на одну БС.

По-третє, для виносу IP DECT БС із застосуванням простих і економічних ADSL-рішень можуть бути задіяні звичайні аналогові абонентські лінії. Наприклад, при телефонізації сільських населених пунктів за допомогою ADSL-технології можлива організація низькошвидкісних IP-каналів до сусіднього села, де є телефонні лінії. Винос туди БС дозволяє телефонізувати сусідні пункти на відстані до 5 км (15 км).

По-четверте, для телефонізації важкодоступних населених пунктів у радіусі до 5 км (15 км) за рахунок виносу в них БС з використанням економічних IP супутникових каналів. При цьому вартість організації IP супутникових каналів на порядок нижче вартості будівництва TDM супутникових каналів.

Таким чином, DECT WLL-система, побудована на основі IP DECT-архітектури, забезпечує економічну телефонізацію котеджних селищ і сільських населених пунктів. Максимальна ефективність досягається при реалізації програми «Універсальна послуга».

Список літератури

Журнал «Connect!», № 11.2005