Сентябрь 25, 2018

Оборудование гибких коммутаторов (softswitch)

Считается, что самый главный в концепции NGN термин «softswitch» (возможные переводы на русский - «гибкий коммутатор» или «программный коммутатор») был введен компанией Lucent Technologies в 1999 г. как название программно-аппаратного решения для управления вызовами в сетях ATM и IP.

Гибкий коммутатор является главным и обязательным компонентом в любой сети следующего поколения NGN первой версии. По своей сути softswitch - это вычислительное устройство с соответствующим программным обеспечением и высокой степенью доступности. Однако, несмотря на присутствие в названии слова «коммутатор», оно в действительности не выполняет никаких коммутирующих функций. К softswitch перешли многие из задач управления соединениями, ранее выполнявшиеся его предшественником - привратником GK (GateKeeper) в сети стандарта Н.323, который управлял всем оборудованием для обслуживания мультимедийных соединений в зоне своей ответственности. Управление вызовами в сети NGN в типичном случае включает маршрутизацию вызовов, аутентификацию пользователя, установление и разрыв соединения, сигнализацию и другие задачи. В качестве посредника гибкий коммутатор должен «понимать» как протоколы сигнализации в телефонных сетях, так и протоколы управления передачей информации в пакетных сетях. Гибкий коммутатор является основным устройством, реализующим функции уровня управления коммутацией в архитектуре сети NGN (см. рис. 1.3) .

В оборудовании гибкого коммутатора должны быть реализованы следующие основные функции:
- функция управления базовым вызовом, обеспечивающая прием и обработку сигнальной информации, и реализацию действий по установлению соединения в пакетной сети;
- функция аутентификации и авторизации абонентов, подключаемых в пакетную сеть как непосредственно, так и с использованием оборудования доступа ТфОП;
- функция маршрутизации вызовов в пакетной сети;
- функция тарификации, сбора статистической информации;
- функция управления оборудованием транспортных шлюзов;
- функция предоставления дополнительных видов обслуживания (ДВО) - реализуется в оборудовании гибкого коммутатора или совместно с сервером приложений;
- функция эксплуатации, управления (администрирования), технического обслуживания и предоставления информации ОАМ&Р (Operation, Administration, Maintenance and Provisioning).

Дополнительно в оборудовании гибкого коммутатора могут быть реализованы следующие функции:
- функция оконечного/транзитного пункта сигнализации SP/STP (Signaling Point / Signaling Transfer Point) сети ОКС№7;
- функция взаимодействия с серверами приложений;
- функция узла коммутации услуг SSP (Service Switching Point) интеллектуальной сети и др.

В категорию гибких коммутаторов попадают разные по функциональности решения, поскольку четкой классификации до сих пор нет. Так часть производителей, экспертов и операторов под используемым продуктом «softswitch» понимают контроллер медиашлюзов MGW (Media Gateway Controller) или устройство управления вызовами CA (Call Agent) или сервер вызовов CS (Call Server). Несмотря на все их различия, они выполняют главную функцию гибкого коммутатора: реализованное программным способом управление соединениями для передачи трафика пользователей в сети NGN, поступающего от шлюзов или непосредственно от пакетных абонентских устройств. С другой стороны часто в состав фирменного решения гибкого коммутатора кроме контроллера/устройства управления/сервера входит и различное шлюзовое оборудование: медиашлюзы, сигнальные шлюзы, прокси-серверы SIP, серверы аутентификации, авторизации и учета AAA (Authentication, Authorization, Accounting) и др. Одна из возможных функциональных схем гибкого коммутатора приведена на рис. 1.6.


Независимо от конкретной фирменной реализации любой гибкий коммутатор должен предоставлять базовую часть функциональности при управлении сеансами связи, включающей в том числе: осуществление управления медиа шлюзами посредством протоколов сигнализации, передачу таблиц маршрутизации, преобразование систем нумерации между различными номерными планами и т.д.

Основными техническими характеристиками оборудования гибкого коммутатора являются:

1. Производительность.
Производительность определяется количеством вызовов, обслуживаемых гибким коммутатором в час наибольшей нагрузки (ЧНН) или за 1 секунду или одновременно. Производительность оборудования гибкого коммутатора различна при обслуживании вызовов от различных источников, что объясняется как различным объемом и характером поступления сигнальной информации от разных источников, так и заложенными алгоритмами обработки сигнальной информации.
Гибкий коммутатор может обслуживать вызовы от следующих источников нагрузки:
- пакетных терминалов, предназначенных для работы в сетях NGN (терминалы SIP и Н.323, а также IP-УПАТС);
- терминалов, не предназначенных для работы в сетях NGN (аналоговые и ISDN терминалы) и подключаемых через оборудование резидентных шлюзов доступа;
- оборудования сети доступа, не предназначенного для работы в сетях NGN (концентраторы с интерфейсом V5) и подключаемого через оборудование шлюзов доступа;
- оборудования, использующего первичный доступ (УПАТС) и подключаемого через оборудование шлюзов доступа;
- сети ТфОП, обслуживаемые с использованием сигнализации ОКС№7 с включением сигнальных звеньев ОКС№7 либо непосредственно в гибкий коммутатор (если коммутатор реализует функции сигнального шлюза), либо через оборудование сигнальных шлюзов;
- других гибких коммутаторов, обслуживаемые с использованием сигнализации SIP-T и SIP-I.

2. Надежность.
Требования по надежности к оборудованию гибкого коммутатора характеризуются средней наработкой на отказ, средним временем восстановления, коэффициентом готовности, сроком службы.

3. Поддерживаемые протоколы.
Оборудование гибкого коммутатора может поддерживать следующие виды протоколов:
1) При взаимодействии с существующими фрагментами сети ТфОП:
- непосредственное взаимодействие: сигнальный протокол ОКС№7 с подсистемами МТР, ISUP и SCCP;
- взаимодействие через сигнальные шлюзы: сигнальный протокол SIGTRAN с уровнями адаптации: M2UA, M3UA, М2РА, SUA - для передачи сигнализации ОКС№7 через пакетную сеть, V5UA - для передачи сигнальной информации интерфейса V5 через пакетную сеть, IUA - для передачи сигнальной информации DSS1 первичного доступа ISDN через пакетную сеть;
- сигнальный протокол MEGACO/H.248 для передачи информации, поступающей по системам сигнализации по выделенным сигнальным каналам (2ВСК).
2) При взаимодействии с терминальным оборудованием:
- непосредственное взаимодействие с терминальным оборудованием пакетных сетей: протоколы SIP и Н.323;
- взаимодействие с оборудованием шлюзов, обеспечивающим подключение терминального оборудования ТфОП: сигнальный протокол MEGACO/H.248 - для передачи сигнальной информации по аналоговым абонентским линиям; сигнальный протокол SIGTRAN с уровнем адаптации IUА для передачи сигнальной информации DSS1 базового доступа ISDN.
3) При взаимодействии с другими гибкими коммутаторами: протоколы SIP-T и SIP-I.
4) При взаимодействии с оборудованием интеллектуальных платформ (SCP): сигнальный протокол ОКС№7 с прикладным протоколом INAP.
5) При взаимодействии с серверами приложений: в настоящее время взаимодействие с серверами приложений, как правило, базируется на внутрифирменных протоколах, в основе которых лежат технологии JAVA, XML, SIP и др.
6) При взаимодействии с оборудованием транспортных шлюзов:
- для шлюзов, поддерживающих транспорт IP или IP/ATM: протоколы H.248, MGCP, IPDC и др.;
для шлюзов, поддерживающих транспорт ATM: протокол BICC.

4. Поддерживаемые интерфейсы.
Оборудование гибкого коммутатора поддерживает следующие виды интерфейсов:
- интерфейс Е1 (2048 кбит/с) для подключения звеньев сигнализации ОКС№7, включаемых непосредственно в гибкий коммутатор;
- интерфейсы семейства Ethernet для подключения гибкого коммутатора к пакетной сети;
- открытые интерфейсы взаимодействия с внешними платформами приложений: JAIN, PARLAY и т.д.

Конструктивно гибкий коммутатор может быть реализован в виде отдельного устройства, выполняющего совместно функции управления вызовами и коммутатора (switching fabric). Часто производители softswitch разделяют его на два и более устройств – контроллер шлюзов, сигнальный шлюз SG (Signalling Gateway) и медиашлюз MGW.

Как правило, большинство выпускаемых гибких коммутаторов имеют модульную архитектуру построения, что обеспечивает высокую масштабируемость системы и позволяет создавать географически распределенные сети, гибко управлять потоками сигнального и медиа трафика, а также осуществлять резервирование системы. Так для обеспечения надежности работы гибкого коммутатора обычно предусматривается возможность установки резервных модулей, реализации механизмов динамического распределения лицензий и балансировки нагрузки. Поэтому в случае аппаратного сбоя одного из компонентов системы его функции передаются другому компоненту в рамках выбранной схемы резервирования. Каждый модуль гибкого коммутатора может быть зарезервирован самостоятельно или в комплексе с другими, причем для критичных модулей предусмотрено применение многократного резервирования, в том числе географического. Выбор схемы резервирования зависит от структуры конкретной сети и потребностей оператора.

Все гибкие коммутаторы (softswitch) в зависимости от выполняемых сетевых функций подразделяются на два класса: класса 4 и класса 5. Такое деление взято по аналогии с исторически сложившейся классификацией узлов коммутации на телефонных сетях связи Северной Америки. На этих сетях транзитные узлы коммутации без прямого подключения абонентских линий (типа международных и междугородных телефонных станций и транзитных узлов коммутации на местных сетях) относятся к узлам класса 4. А все оконечные узлы с абонентским подключением принадлежат к классу 5.

Исходя из данного подхода гибкий коммутатор класса 4 предназначен для организации транзитного узла управления соединениями в операторских сетях с пакетной коммутацией. Он осуществляет маршрутизацию и распределение вызовов в IP-сетях на магистральном (междугородном/международном/местном) уровне, обеспечивая тем самым транзит трафика, получаемого сегментов сети с абонентским подключением.

Фундаментальным отличием гибких коммутаторов 5 класса является возможность работы непосредственно с оконечными абонентами сети и предоставление им как основных телефонных и мультимедийных услуг, так и дополнительных видов обслуживания (ДВО) таких как интеллектуальная маршрутизация вызовов в зависимости от доступности абонента, ожидание вызова, удержание и перевод вызовов, трехсторонние конференции, парковка и перехваты вызовов, многолинейные группы абонентов и т.д.

______________________________________
Материалы, представленные в данном разделе, взяты из книги "Мультисервисные платформы сетей следующего поколения NGN" под ред. А.В. Рослякова