X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Появление мультисервисных сетей способно оказать решающее влияние на развитие индустрии телекоммуникаций и передачи данных. Доставка по единой сетевой инфраструктуре, базирующейся на коммутации пакетов или ячеек, такого разнородного трафика, как данные, голос и видео, является перспективным решением для корпораций и сервис-провайдеров.

Мультисервисная сеть представляет собой универсальную многоцелевую среду, предназначенную для передачи речи, изображений и данных с использованием технологии коммутации пакетов (IP). Она отличается надежностью, характерной для телефонных сетей (в противоположность негарантированному качеству связи через Интернет), и обеспечивает низкую стоимость передачи в расчете на единицу объема информации (приближающуюся к стоимости передачи данных по Интернету). Вообще говоря, основная задача мультисервисных сетей заключается в том, чтобы обеспечить работу разнородных информационных и телекоммуникационных систем и приложений в единой транспортной среде, когда для передачи и обычного трафика (данных), и трафика другой информации (речи, видео и т. д.) используется единая инфраструктура.

Мультисервисная сеть открывает массу возможностей для построения многообразных наложенных сервисов поверх универсальной транспортной среды - от пакетной телефонии до интерактивного телевидения и Web-сервисов. Сеть нового поколения имеет следующие особенности:

универсальный характер обслуживания разных приложений;

независимость от технологий услуг связи и гибкость получения набора, объема и качества услуг;

полная прозрачность взаимоотношений между поставщиком услуг и пользователями.

Основа построения мультисервисных сетей - архитектура Cisco Architecture for Voice Video and Integrated Data. Это всеобъемлющая архитектура, состоящая из трёх основных блоков (рис. 2):

1. Интеллектуальная сетевая инфраструктура на базе протокола IP, включающая в себя маршрутизаторы, коммутаторы, шлюзы и другое сетевое оборудование. IP инфраструктура является основой для дальнейшего внедрения пользовательских приложений и должна обеспечивать поддержку таких жизненно важных для сети сервисов, как безопасность, сетевое управление и механизмов гарантии качества сервиса (QoS, - Quality of Service).

2. Интеллектуальные клиентские места с поддержкой протокола IP, в том числе цифровые IP телефоны, персональные компьютеры со специализированным программным обеспечением для решения различных бизнес-задач, программные эмуляторы телефонов, видео клиенты и так далее.

3. Служебные серверные приложения, в том числе серверы Cisco CallManager, обеспечивающие управление корпоративной системой IP телефонии, корпоративная система директорий, видео серверы и т.д.

Рисунок 1 - Архитектура Cisco

Большинство современных сетей построено на основе трёхуровневой модели . Как видно из рис. 5, модель определяет три уровня: уровень ядра, уровень распределения и уровень доступа. Каждый уровень отвечает за реализацию определенных функций. Однако эти уровни являются логическими и не обязательно согласованы с физическими устройствами.

Рисунок 2 - Дизайн сети: трёхуровневая модель

Уровень ядра. На самом верху иерархии этот уровень отвечает за быструю и надежную пересылку больших объемов трафика. Единственным предназначением базового уровня является быстрая коммутация трафика.

Если происходит ошибка на уровне ядра, то она влияет на всех пользователей. Следовательно, весьма важно обеспечить высокую надежность на данном уровне. На этом уровне обрабатываются большие объемы трафика, поэтому не менее важно учитывать скорость и задержки.

Из указанных функций уровня ядра, следуют особенности его реализации:

• Ничто не должно замедлять трафик, в том числе списки доступа, маршрутизация между виртуальными локальными сетями VLAN и фильтрация пакетов;

• Не следует реализовывать функции доступа для рабочей группы;

• Следует избегать расширения уровня ядра при росте размеров объединенной сети (например, при добавлении маршрутизаторов). В случае нехватки производительности данного уровня, более предпочтительным выходом является модернизация, а не расширение.

Уровень распределения. Уровень распределения иногда называют уровнем рабочих групп. Он расположен между уровнем ядра и уровнем доступа. Основные функции уровня распределения состоят в маршрутизации, фильтрации и доступе к региональным сетям, а также (если необходимо) в определении правил доступа пакетов к уровню ядра. Уровень распределения обязан устанавливать наиболее быстрый способ обработки запросов к службам (например, метод файлового обращения к серверу). После определения на данном уровне наилучшего пути доступа, запрос может быть передан на уровень ядра, где реализован скоростной транспорт запроса к нужной службе. На уровне распределения устанавливается политика сети, а также обеспечиваются возможности гибкого описания сетевых операций. На уровне распределения выполняется несколько функций:

• Реализация инструментов, подобных спискам доступа, фильтрации пакетов или механизму запросов;

• Реализация системы безопасности и сетевых политик, включая трансляцию адресов и установку брандмауэров;

• Перераспределение между протоколами маршрутизации, включая использование статических путей;

• Маршрутизация между сетями VLAN и другие функции поддержки рабочих групп;

• Определение доменов широковещательных и многоадресных рассылок.

Уровень доступа. На уровне доступа реализовано управление пользователями и рабочими группами при обращении к ресурсам объединенной сети. Иногда уровень доступа называют уровнем настольных систем. Наибольшая часть необходимых пользователям сетевых ресурсов должна быть доступна локально – для небольших сетей предлагается сохранение отношения трафик локального сегмента/внешний трафик на уровне 80/20, для больших корпоративных сетей существует тенденция к увеличению объёма внешнего трафика – до соотношения 20/80. На уровне распределения выполняется перенаправление трафика к удаленным службам. Для уровня доступа характерны следующие функции:

• Постоянный контроль (из уровня распределения) за доступом и политиками;

• Формирование независимых коллизионных доменов (сегментация);

• Соединение рабочих групп с уровнем распределения.

Качество услуги (обслуживания) рассматривается как совокупность свойств:

обеспеченности;

удобства пользования;

безопасности обслуживания;

доступности;

бесперебойности;

целостности (адекватности информации пользователя при транспортировке через сеть).

Действенность – свойство обслуживания, состоящее в предоставлении услуги на время сеанса всегда, когда это необходимо пользователю.

Сущность свойств, объединенных понятием действенность, определена следующим образом:

Доступность – свойство обслуживания быть предоставленным в любом месте и в момент, когда это необходимо пользователю.

Целостность – способность оператора предоставить услугу без существенного ухудшения качества передачи.

Бесперебойность – способность оператора в определенных условиях эксплуатации обеспечивать предоставленное обслуживание без перерывов в течение требуемого промежутка времени.

Остальные три свойства качества обслуживания раскрываются следующими определениями:

Обеспеченность – способность оператора связи предоставлять набор услуг и оказывать помощь пользователю в их использовании,

Удобство использования – свойство обслуживания, состоящее в простоте использования;

Безопасность – свойство обслуживания быть защищенным от несанкционированного доступа, злонамеренного и неправильного использования, преднамеренной порчи, стихийных бедствий и человеческих ошибок.

Для того чтобы обеспечить выполнение показателей качества обслуживания пользователей, требуется мониторинг значительного числа параметров функционирования сети и проведение большого числа процедур по управлению ими, что невозможно выполнить вручную. Операторы связи нуждаются в специализированных системах управления.

Операторы связи нуждаются в построении собственной (корпоративной), информационной сети для объединения своих филиалов и подразделений и для повышения качества и количества предоставляемых услуг. При построении собственной, корпоративной сети оператор решает следующие задачи:

объединения филиалов и подразделений в единую сеть с централизованным управлением;

обеспечение работоспособности единой системы расчетов с клиентами за услуги связи;

поддержка единой бухгалтерии, документального оборота и технического управления сетями;

подключение отделений электросвязи к сети Internet;

оказание сторонним компаниям коммерческих услуг и оказание услуг абонентам.

Процедура проектирования корпоративной сети включает следующие пункты:

1. Разработка базовых структур (сетевых шаблонов) на основе понятий малого, среднего регионального оператора связи. Оператор связи определяет размер сети и вычислительную и сетевую инфраструктуру.

2. Построение корпоративной сети регионального оператора путѐм привязки шаблона к условиям и требованиям оператора связи по расширяемости и управляемости.

3. Определение существующей и планируемой нагрузки как со стороны сотрудников оператора, так и от других потребителей. Нагрузка определяется для оценки вычислительной мощности сети и пропускной способности каналов передачи.

4. Расчѐт технических и экономических показателей качества функционирования полученного варианта корпоративной сети. Расчѐт вероятностно временных характеристик, расчѐт надѐжности и экономических показателей.

5. Сравнение рассчитанных показателей с допустимыми и, в случае неблагоприятных отклонений, проведение перепроектирования.

Международные организации стандартизации телекоммуникаций признают, что совершенствование организации технической эксплуатации может существенно влиять на качество услуг, оцениваемое пользователем.

Факторы, влияющие на качество предоставляемой услуги:

доступность сети;

доступность соединения;

целостность (непрерывность) установленного соединения;

качество передачи сигнала по соединительному тракту (например, затухание тракта связи);

готовность к обслуживанию;

правильность начисления платы за услугу;

секретность предоставления услуги тайна содержания разговора

Качество услуги с точки зрения пользователя может быть выражено совокупностью показателей. Эти показатели описываются в терминах, понятных как пользователю, так и службе, и не зависят от структуры сети. Показатели качества услуги ориентированы по преимуществу на эффект, воспринимаемый пользователем, должны быть гарантированы пользователю службой и поддаваться объективному измерению в точке доступа к услуге (Рекомендация ITU-T I.350).

В Рекомендации ITU-T Е.862 приведены возможные подходы к учету экономических потерь оператора (при планировании, проектировании, эксплуатации и ТО сетей электросвязи) и пользователя, связанных с отказами технических средств. Операторы сетей, работая в условиях рынка, заинтересованы в оценке возможных потерь из-за отказов и в сопоставлении их с затратами на повышение надежности своих средств.

В мультисервисной сети могут использоваться технологии IP/MPLS, IP/DWDM, IP/ATM, IP/Ethernet и др. Качество услуг, предоставляемых с помощью IP, может характеризоваться атрибутами: задержка, джиттер, потеря пакетов.

В случае организации речевого обмена через сети с технологией IP необходимо учитывать характеристики следующих элементов:

речевого IP-терминала;

сети доступа IP;

магистральной сети IP;

шлюза - элемента, обеспечивающего выполнение функций взаимодействия сетей;

транзитной коммутируемой сети (Switched Communication Network, SCN);

телефонного терминала.

Существует ряд факторов, определяющих качество передачи речевой информации в пакетном режиме. Качество речевого обмена в пакетном режиме определяется подготовкой сеанса связи и качеством доставки информации.

В современных условиях целесообразность и эффективность использования корпоративной сети передачи данных (СПД) на базе стека протоколов TCP/IP для передачи голосового трафика в распределенных корпоративных телефонных сетях уже не подвергается сомнению. Этот подход широко используется как при создании новых сетей, так и при модернизации существующих, использующих арендованные или собственные голосовые каналы. При модернизации таких сетей в направлении их интеграции с корпоративными СПД необходимо обеспечить ряд организационно-технических требований:

сохранение используемого функционального сервиса и возможность его расширения в дальнейшем;

минимальное нарушение функционирования существующей сети в процессе модернизации;

плановая поэтапная организация работ.

Рисунок 3- структурная схема поэтапной модернизации.

При поэтапной модернизации распределенной телефонной сети на промежуточных этапах будут использоваться как каналы Е1 (на тех участках, где модернизация еще не проводилась), так и корпоративная СПД (на уже модернизированных участках). Выбранное решение должно обеспечивать функционирование модернизируемой сети с минимальными ограничениями на всех этапах.

Универсальная система на базе стандарта H.323

При модернизации корпоративных распределенных телефонных сетей достаточно широко используется подход, схематично показанный на рис. 3. Это решение основано на использовании сети VoIP на базе стандарта H.323 в качестве корпоративной телефонной сети. Существующее оборудование (УПАТС, удаленные абонентские терминалы) подключается к сети с помощью шлюзов, обеспечивающих сжатие голосового трафика и его инкапсуляцию в IP-пакеты. Управление вызовами в такой сети обеспечивает привратник (gatekeeper). Ряд моделей сетевого оборудования допускают введение функций шлюза посредством программно-аппаратной модификации (upgrade), что облегчает процесс модернизации телефонной сети.

Решение на базе H.323 может оказаться единственным, обеспечивающим приемлемые затраты, если на существующей корпоративной телефонной сети используется разнотипное телекоммуникационное оборудование (УПАТС) различных производителей. Но при всей своей универсальности данное решение имеет ряд существенных недостатков:

весьма ограниченный доступный функциональный сервис в сети и невозможность его расширения в дальнейшем;

возможные проблемы в реализации дополнительных сервисов (голосовая/универсальная почта, центр обработки вызовов/контакт-центр и др.);

сложности в организации централизованного мониторинга и управления сетью, учета и тарификации вызовов.

Мультисервисные сети можно строить на базе самых разных технологий, как на платформе IP (IP VPN), так и на основе выделенных каналов связи. На магистральном уровне наиболее популярны сегодня технологии IP/MPLS, Packet over SONET/SDH, POS, ATM, xGE, DWDM, CWDM, RPR. Реально большая часть магистральных мультисервисных сетей сегодня строится на основе технологий POS, DWDM, которые получили заметное распространение в России, а также IP/MPLS, которые считаются особенно перспективными при значительной широте охвата и большом числе потребителей.

Список литературы:

Деарт В. Ю. – Мултисервисные сети связи 2005г.

http://msib.psuti.ru/content/metod/Денисова_КП%20АТМ.pdf

http://siblec.ru/index.php?dn=html&way=bW9kL2h0bWwvY29udGVudC84c2VtLzA2MS9tYWluLmh0bQ==

Код для цитирования: Скопировать