Рассмотрим на примере, как происходит заполнение таблиц меток по протоколу LDP (рис. 3). Предположим, что выбран упорядоченный режим распределения меток LSP со спонтанным распространением сведений о привязке.
На стадии A каждое из устройств сети MPLS строит базу топологической информации, задействуя любой из современных протоколов маршрутизации (на схеме — OSPF). На стадии B маршрутизаторы LSR применяют процедуру нахождения соседних устройств и устанавливают с ними сеансы LDP.
Далее (стадия С ) LSR 2 на основе анализа собственных таблиц маршрутизации обнаруживает, что он является выходным LSR для пути, ведущего к IP-сети 193.233.48.0. Тогда LSR 2 ассоциирует класс FEC с пакетами, адрес получателя которых соответствует префиксу данной сети, и присваивает этому классу случайное значение метки — в нашем случае 18. Получив привязку, протокол LDP уведомляет верхний маршрутизатор LSR (LSR 1) о том, что потоку, адресованному сети с префиксом 193.233.48, присвоена метка 18. LSR 1 помещает это значение в поле выходной метки своей таблицы.
На стадии D устройство LSR 1, которому известно значение метки для потока, адресованного на префикс 193.233.48, присваивает собственное значение метки данному FEC и уведомляет верхнего соседа (LSR 0) об этой привязке. Теперь LSR 0 записывает полученную информацию в свою таблицу. После завершения данного процесса все готово для передачи пакетов из сети «клиента» в сеть с адресом 193.233.48.0, т.е. по выбранному пути LSP.
Спецификация класса FEC может содержать несколько компонентов, каждый из которых определяет набор пакетов, соответствующих данному классу. На сегодняшний день определены два компонента FEC: адрес узла (host address) и адресный префикс (address prefix). Пакет классифицируется как принадлежащий к данному классу FEC, если адрес получателя точно совпадает с компонентом адреса узла либо имеет максимальное совпадение с адресным префиксом. В нашем примере узел LSR 0 выполняет в процессе передачи классификацию пакетов, поступающих к нему из сети клиента, и (если адрес получателя в них совпадает с префиксом 193.233.48), присвоив пакету метку 33, отправляет его через интерфейс 2.
Что дальше?
В настоящее время существуют два основных способа создания магистральных IP-сетей: с помощью IP-маршрутизаторов, соединенных каналами «точка—точка», либо на базе транспортной сети АТМ, поверх которой работают IP-маршрутизаторы. Применение MPLS оказывается выгодным в обоих случаях. В магистральной сети АТМ оно дает возможность одновременно предоставлять клиентам как стандартные сервисы ATM, так и широкий спектр услуг IP-сетей вместе с дополнительными услугами. Такой подход существенно расширяет пакет услуг провайдера, заметно повышая его конкурентоспособность. Тандем IP и ATM, соединенных посредством MPLS, способствует еще большему распространению этих технологий и создает основу для построения крупномасштабных сетей с интеграцией сервисов.
Технология MPLS очень близка к тому, чтобы стать стандартом. И хотя работа в данном направлении еще не завершена, многие крупные компании, такие как Cisco Systems, Nortel Networks и Ascend (подразделение Lucent), уже сейчас предлагают решения на базе MPLS, а поставщики услуг вроде AT&T, Hongkong Telecom, vBNS и Swisscom объявили о начале эксплуатации сетей MPLS.
Преимущества технологии MPLS
Отделение выбора маршрута от анализа IP-адреса (дает возможность предоставлять широкий спектр дополнительных сервисов при сохранении масштабируемости сети)
Ускоренная коммутация (сокращает время поиска в таблицах)
Гибкая поддержка QoS, интегрированных сервисов и виртуальных частных сетей
Эффективное использование явного маршрута
Сохранение инвестиций в установленное ATM-оборудование
Разделение функциональности между ядром и граничной областью сети
|
Задание для лабораторного занятия:
- Ознакомиться с описанием протокола IP/MPLS (краткие теоретические сведения)
Работа в лаборатории:
- Выполнить построение коммутируемого маршрута
Лабораторная работа № 15-16
Тема: «Построение сети с Softswitch»
Цель: - Изучить принципы построения сетей с Softswitch.
Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения.
Студент должен:
уметь:
- работать с протоколами доступа компьютерных сетей (IP/MPLS, SIP, H-323, SIP-T)
знать:
- программные коммутаторы в IP-сетях
- принципы построения сетей NGN, 3G;
- протоколы применяемые в сетях NGN:H-323, SIP, SIP-T
Краткие теоретические и учебно-методические материалы по лабораторной работе
Softswitch должен быть устройством управления и дляТфОП, и для сети с коммутацией пакетов. Однако каждая из этих сетей будет воспринимать Softswitch по-своему. Для телефонной сети общего пользования он будет одновременно и пунктом сигнализации ОКС7 (SP или STP), и транзитным коммутатором, поддерживающим другие системы сигнализации ТфОП (E-DSS1, 2ВСК, R2), а для сети с коммутацией пакетов - устройством управления транспортными шлюзами (Media Gateway Controller) и/или контроллером сигнализации (SignalingController).
Проблема наличия стандартного и эффективного протокола при создании мультисервисной сети на основе устройств Softswitch остается, но, в первую очередь, - для взаимодействия между собой именно этих устройств. Сегодня, в основном, предлагается использовать для взаимодействия между устройствами Softswitch протоколы SIP/SIP-T, а для взаимодействия Softswitch с подчиненными им коммутационными устройствами - протоколы стандарта MGCP/ MEGACO/H.248. И те, и другие протоколы разрабатывались организацией IETF и поэтому изначально ориентированы на IP-сети. Это говорит о том, что они легко интегрируемы в стек существующих протоколов Интернет.
Поскольку сегодня вариант MGCP/MEGACO/H.248 широко используется при построении сетей IP-телефонии (SIP пока менее универсален и менее распространен), то на нем мы остановимся чуть более подробно.
В основе работы протоколов стандарта MGCP/MEGACO/H.248 лежит принцип декомпозиции шлюзов, предусматривающий, что комплекс устройств разбивается на отдельные функциональные блоки, которые можно обобщенно описать следующим образом:
• транспортный шлюз - Media Gateway (MG), - который выполняет преобразование речевой информации, поступающей со стороны ТфОП с постоянной скоростью, в вид, пригодный для передачи по сетям с маршрутизацией пакетов IP: кодирование и упаковку речевой информации в пакеты RTP/UDP/IP, а также обратное преобразование;
• устройство управления - Media Gateway Controller (MGC), - выполняющее функции управления шлюзом и контролирующее процессы установления и разрыва соединения между MG;
В соответствии с этими рекомендациями (H.248, MGCP) весь интеллект обработки вызовов находится в контроллере MGC, а транспортные шлюзы просто исполняют поступающие от него команды. При этом транспортный шлюз выполняет все функции преобразования разнотипных потоков и сигнальных сообщений и передает контроллеру всю сигнальную информацию, обработав которую, тот выдает команду, определяющую дальнейшие действия транспортного шлюза.
Чтобы управлять работой транспортных шлюзов, контроллеры MGC должны получать и обрабатывать сигнальную информацию как от пакетных сетей, так и от телефонных сетей, основанных на коммутации каналов. В пакетных сетях сигнальная информация в большинстве случаев переносится по протоколу SIP или на основе рекомендации Н.323. Эти протоколы работают поверх IP-транспорта, а поскольку контроллер MGC тоже имеет выход в пакетную сеть (IP-сеть) для взаимодействия с транспортными шлюзами, то достаточно иметь в MGC соответствующие интерфейсы для получения сигнальной информации разных стандартов (например, SIP и Н.323). В то же время, сигнализация телефонной сети - общеканальная (ОКС7, PRI ISDN) или по выделенным сигнальным каналам (ВСК) óпереносится, как правило, в среде с коммутацией каналов, а большинство контроллеров MGC не имеют прямого выхода в эту среду, поэтому для доставки классической телефонной сигнализации ее необходимо упаковывать (инкапсулировать) в пакетный (IP) транспорт.
Помимо вышеупомянутых протоколов, в системах Softswitch реализуются протокол BICC передачи по IP-сети сигналов ОКС7 и протокол IPDC передачи по IP-сети сигналов DSS1 ISDN.
Bearer Independent Call Control (BICC) разрабатывается Сектором стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи (МСЭ) с 1999 года и ориентирован на использование для соединения двух сетей ОКС7 через сеть пакетной коммутации. Этот протокол можно рассматривать как еще одну подсистему-пользователя существующего набора протоколов сигнализации ОКС7. В самом деле, сообщения управления соединениями протокола BICC могут транспортироваться подсистемой переноса сообщений (MTP). Но его же можно рассматривать и как полностью новый протокол. Сообщения BICC могут также транспортироваться через другие пакетные сети.
Смысл здесь такой: зачем сохранять и обслуживать выделенную пакетную сеть сигнализации, если вы создаете другую пакетную сеть для транспортировки потоков пользовательской информации? Эта мультитранспортная способность протокола BICC достигается путем удаления из него тех относящихся к транспортировке процедур, которые существовали в ISUP, и размещения их в так называемом конвертере транспортировки сигнализации (signaling transport converter). При этом протокол BICC становится не зависящим от способа передачи сигнальной информации.
Протокол IPDC используется разными производителями оборудования IP-телефонии для управления шлюзами и для организации транспортных потоков внутри пакетных сетей при передаче речи. Кроме того, протокол IPDC служит для переноса по IP-сетям сигнальной информации ТфОП/ISDN (например, в одной из реализаций Softswitch сообщения DSS1 преобразуются в сообщения IPDC) (рис.1).
Архитектура сети, построенной с использованием протокола IPDC, так же, как и сети на основе рекомендации Н.248, базируется на идее декомпозиции шлюзов.
Рис. 1. Протокол IPDC.
Из сказанного выше ясно, что Softswitch должен уметь работать с протоколами сигнализации, имеющими совершенно разную архитектуру, и взаимодействовать с транспортными шлюзами, основанными на разных технологиях.
Решение связанных с этим задач в Softswitch может базироваться, например, на отделении функций взаимодействия со специализированными протоколами, от функций обработки и маршрутизации вызовов между аппаратной частью и программным ядром устройства.
Все сообщения протоколов сигнализации и управления устройствами приводятся к единому виду, удобному для представления в единой программной модели обработки вызовов.
Варианты реализации Softswitch
Как и любое устройство, Softswitch имеет аппаратную и программную часть. Про протоколы управления и взаимодействия, т.е. про “софт” устройства Softswitch (извините за тавтологию), уже было сказано, поэтому чуть подробнее остановимся на “железе”. Один из вариантов построения аппаратной части Softswitch заключается в разделении ее на два сервера - сервер устройств (Device Server), отвечающий за взаимодействие с внешними устройствами, и сервер обслуживания вызовов (Call Server), выполняющий все функции установления, контроля и разрыва соединения. Такой вариант предложила компания Lucent. В других реализациях эти функции не разделяются. Пока трудно судить, насколько решение компании Lucent удачно, все же она была первой.
Принципы работы устройств Softswitch разных производителей тоже различаются. В варианте Lucent все выглядит примерно так: сервер устройств работает с транспортными шлюзами (коммутаторами АТМ, шлюзами IP-телефонии) и отвечает за взаимодействие с протоколами сигнализации ОКС7 (MTP, ISUP) и SIP. А в сервере обслуживания вызовов принимается решение о маршрутизации вызова и производится разрешение адресов.
Чрезвычайно успешна реализация Softswitch в программе компании Ericsson с многозначительным названием Engine. Устройства Softswitch, именуемые в этой программе телефонными серверами, взаимодействуют между собой по вышеупомянутому протоколу BICC. Еще одной особенностью Softswitch Ericsson является поддержка в нем интерфейса сети доступа V5.2, однако обсуждение этого решения выходит далеко за рамки данной статьи.
Разработчики Alcatel предложили не менее интересную реализацию. Их Softswitch также является общим устройством управления, “интеллектом” сети с распределенной коммутацией/маршрутизацией. Для преобразования исходного способа передачи трафика в способ, применяемый в сетях данных, используются шлюзы. Обе модели Softswitch
Alcatel - A5000 и A5020 - реализуют функции управления передачей речи через сеть с коммутацией пакетов, а также управления трафиком всех видов, включая речь, данные сигнализацию, видео и музыку.
Основные функции Softswitch А5020 - это функции интегрированного узла услуг, шлюза сигнализации и сервера управления обслуживанием вызова. A5020 имеет встроенные интерфейсы с Интеллектуальной сетью и с платформой TMN, благодаря чему обеспечивается поддержка уже реализованных там услуг для пользователей и для нужд эксплуатационного управления.
Реализация Softswitch есть и у компании Nortel. Как раз в этой реализации для взаимодействия устройств Softswitch между собой используется протокол SIP-T. Хотелось бы упомянуть еще одну замечательную разработку Nortel. Хотя там и нет «Softswitch», но зато есть универсальная система BCM, которая может одновременно выполнять функции учрежденческой АТС, шлюза IP-телефонии, маршрутизатора и устройства доступа к территориально распределенной вычислительной сети (WAN). Систему BCM, конечно, нельзя назвать центральным устройством управления мультисервисной сети; это, скорее, “младший брат” Softswitch, работающий на уровне корпоративной IP-сети. Softswitch является также ключевым элементом в программе SURPASS компании Siemens.
Другая известная компания - Cisco Systems - поставляет коммутаторы- маршрутизаторы, в которых программные коммутаторы встроены непосредственно в кассеты маршрутизаторов. Это решение используется в целом ряде изделий Cisco. А совсем недавно на рынке появился Softswitch компании NetCentrex. Так что технология действительно развивается и довольно активно.
И, конечно же, нельзя забывать об отечественных разработках. Российская компания Tario.Net разработала свою, правда, усеченную версиюSoftswitch. В отличие от вышеупомянутых устройств этого типа, продукт компании Tario.Net работает только с наборами протоколов H.323/SIP, что значительно уменьшило его стоимость.
Первоначально в Softswitch Tario Net были реализованы только функции конвертера сигнализации Н.323/SIP. Затем специалисты этой компании научили" свой Softswitch работать с множеством диалектов стека протоколов Н.323. Поэтому в настоящее время обеспечивается его полная совместимость с Н.323-системами любых производителей.
В ином направлении двигается разработка платформы ПРОТЕЙ - она начиналась с протоколов ОКС7, 2ВСК, 1ВСК, DSS1 PRI ISDN, QSIG, Н.323 и только потом "добралась" до SIP.
Построение сети IP-телефонии с устройствами Softswitch.
Разобрав, конечно, весьма поверхностно, принцип работы устройства Softswitch, перейдем к рассмотрению процесса установления соединения в сети IP-телефонии, построенной на базе Softswitch. В книге [1] Б.С.Гольдштейна, А.В.Пинчука, А.Л.Суховицкого ´IP-телефония` (М.: Радио и связь, 2001) описаны три основных сценария соединений в сети IP-телефонии:
1.Телефон - телефон;
2.Телефон - компьютер;
3.Компьютер - компьютер.
Первый сценарий чаще всего встречается при транзите через IP-сеть телефонного междугороднего/международного трафика. Предположим, что используется система сигнализации ОКС7 (рис.2). Тогда Softswitch взаимодействует с телефонными коммутаторами, работающими в сети ОКС7, и выполняет функции пункта сигнализации SP этой сети.
При запросе одной из телефонных станций соединения этот запрос в виде сообщения IAM, передаваемого по выделенной сети ОКС7, попадает на Softswitch, который производит разборку полученной сигнальной единицы, выделяет из нее сигнальную информацию и на основе обработки этой информации принимает решение о маршрутизации вызова и о начале обмена сигнальной информацией с АТС.
После этого формируется сигнальное сообщение IAM в сторону вызываемой станции, которая может находиться в зоне действия другого Softswitch, и тогда сначала сообщениями будут обмениваться сами устройства Softswitch, а уже от них сообщения будут транслироваться к обеим АТС. На рис.6 выбран именно такой вариант, а протоколом взаимодействия между разными Softswitch является SIP. Итак, происходит обмен стандартными сообщениями ОКС7 с вызывающей и вызываемой станциями через IP-сеть. Получив от вызываемой станции сообщение ANM об ответе вызываемого абонента, Softswitch транслирует это сообщение в сторону вызывающей станции. Затем соответствующим транспортным шлюзам дается команда установить соединение, для чего может быть использован, например, интерфейс Н.248 или IPDC (в случае H.248 команда предписывает переместить определенные виртуальные и физические порты шлюза из нулевого во вновь созданный контент). После этого происходит формирование речевого соединения по сети IP (RTP/RTCP). Таким образом, устанавливается соединение двух пользователей ТфОП (или сети подвижной свзи) через IP-сеть.
Рис. 2. Установление соединения телефон-телефон с сигнализацией ОКС7
При транзите телефонного трафика через IP-сеть с использованием сигнализации
ISDN, поток от вызывающей станции пройдет через транспортный шлюз, где сигнальная
информация сначала будет преобразована в сообщения IPDC, а после этого - передана к
устройству Softswitch (рис.3).
Рис. 3. Установление соединения телефон-телефон с сигнализацией DSS1-PRI.
Во втором сценарии начало установления соединения остается прежним, но дальше Softswitch не взаимодействует с вызываемой АТС (её просто нет), а устанавливает прямое соединение входного транспортного шлюза (к которому поступает поток от вызывающей станции) с терминалом вызываемого абонента через сеть IP-телефонии.
Рис. 4. Установление соединения телефон-компьютер.
Softswitch может также выступать как устройство, обеспечивающее взаимодействие между сетями IP-телефонии, которые построены с использованием различных протоколов SIP, Н.323. В третьем сценарии абоненты могут находиться как в одной и той же сети, построенной на одном стандарте, так и в разных сетях IP-телефонии. Тогда Softswitch будет с одной стороны взаимодействовать, например, с клиентом SIP, а с другой - с терминалом Н.323. В этом случае работа Softswitch будет больше похожа на работу конвертера сигнализации, но, тем не менее, все функции управления будет выполнять именно он.
Задание для лабораторного занятия:
- Ознакомиться с принципами построения сетей с Softswitch
Работа в лаборатории:
- Выполнить конспект кратких теоретических сведений
Лабораторная работа № 17-18
Тема: «Техническое обслуживание оборудования инфокоммуникационных сетей»
Цель: - Ознакомиться с техническим обслуживанием оборудования инфокоммуникационных сетей
Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения.
Студент должен:
уметь:
- осуществлять техническое обслуживание оборудования информационно-коммуникационных сетей
знать:
- принципы построения сетей NGN, 3G
Краткие теоретические и учебно-методические материалы по лабораторной работе
Термин "техническое обслуживание, эксплуатация и администрирование" охватывает все задачи, которые выполняются системой для обеспечения непрерывной и эффективной работы и оптимального использования установленного оборудования.
Эта система включает в себя следующие функции:
-
Администрирование и эксплуатация.
-
Изменение абонентских данных. Эта задача состоит в установлении и снятии дополнительных видов обслуживания: организации и эксплуатации абонентских групп, обнаружение злонамеренных вызовов; обслуживание абонентских, соединительных линий и каналов — измерение их параметров, организация групп направлений; установка ограничений и слежение за перегрузкой, установка кода перехвата соединений для направления по другим маршрутам; запись и закрепление за терминалами стандартных сообщений, маршрутизация (назначение маршрутов, групп линий и отдельных каналов).
Измерение трафика. Контроль и регулировка трафика.
Тарификация. Установка и корректировка тарифов. Учет стоимости разговоров.
Обеспечение документирования стоимости. Обеспечение надежности подсчета стоимости.
Обслуживание системы ОКС. Установка пунктов сигнализации. Закрепление каналов за системой ОКС. Обслуживание подсистем пользователя. Обслуживание подсистемы управлени я сетью сигнализации.
-
Техническое обслуживание.
Измерение и тестирование абонентских линий.
Измерение и тестирование соединительных линий и каналов.
Диагностика и устранение повреждений.
Обслуживание и профилактика аппаратных средств.
Ведение документации об аварийных состояниях.
Модификация и обеспечение надежного функционирования программного обеспечения.
Модификация и ведение баз данных.
|
