Проектирование цифровой системы коммутации на базе оборудования Surpass hiE 9200

Аннотация

В данном дипломном проекте рассматриваются вопросы замены электромеханических АТС 17-го узлового района городской телефонной сети на современные цифровые системы коммутации на базе оборудования Surpass hiE 9200 производства компании Siemens.

В процессе работы был произведен анализ существующей схемы организации связи района, определена структура сети после внедрения решений NGN, рассмотрены технические характеристики программного коммутатора Surpass hiE 9200. Произведен расчет нагрузки для проектируемых абонентских шлюзов. Произведен расчет оборудования и размещение его в автозале.

Кроме того, рассмотрены вопросы охраны труда и безопасности жизнедеятельности. Произведен расчет электроосвещения рабочего места оператора при обслуживании абонентских шлюзов. А также выполнен технико-экономический расчет эффективности проекта.

Оглавление Введение Глава 1. Краткая характеристика существующего фрагмента сети Глава 2. Описание проектируемой сети

2.1. Краткая характеристика коммутационного оборудования

2.2 Разработка схемы организации связи Глава 3. Расчет объема оборудования

3.1 Расчет интенсивности поступающей нагрузки

3.2 Расчет объема оборудования и размещение оборудования Глава 4. Разработка вопросов экологии и безопасности жизнедеятельности

4.1 Краткая характеристика проектируемого объекта

4.2 Технологические требования к помещению автозала

4.3 Электроосвещение

4.4 Противопожарная безопасность Глава 5. Технико-экономическое обоснование проекта

5.1 Расчет капитальных вложений, необходимых на модернизацию сети

5.2 Расчет затрат на производство

5.3 Расчет эффективности проекта Заключение Список используемой литературы

Введение

В настоящее время многие операторы связи обладают развитой инфраструктурой, построенной во время становления телекоммуникационной отрасли в России. Инфраструктура включается в себя первичные сети, транспортную инфраструктуру и в отдельных случаях сети доступа. В этих условиях традиционные услуги связи, такие как доступ в Интернет, традиционная телефония и т. д. стремительно теряют доходность в результате развивающейся конкурентной борьбы во всех сегментах рынка и неминуемого в такой ситуации снижения тарифов. Положение усугубляется демонополизацией рынка дальней и зоновой связи.

Для получения прибыли на конкурентном рынке операторы связи должны внедрять новые, высокодоходные услуги связи и, что не менее важно, дифференцировать имеющиеся услуги от аналогичных предложений конкурентов. Это возможно путем улучшения пользовательских характеристик предоставляемых услуг, добавления полезных опций и вариантов использования услуг.

Так же актуальной тенденцией становится снижение операционных затрат операторов путем упрощения топологии сетей, централизации эксплуатационных функций, снижения затрат на канальные емкости и экономия ресурсов первичных сетей. Всем перечисленным требованиям идеально удовлетворяет построение систем коммутации вызовов на базе технологий следующего поколения — программных коммутаторов, шлюзового оборудования, абонентских устройств.

NGN (англ. Next Generation Network — сети следующего поколения) — это мультисервисная сеть связи, ядром которой является опорная IP-сеть (англ. Internet Protocol — межсетевой протокол), поддерживающая полную или частичную интеграцию услуг передачи речи, данных и мультимедиа. Реализует принцип конвергенции услуг связи.

Изначально, для передачи различных типов информации, строились отдельные (ведомственные) сети связи: телефонная сеть, телеграфная сеть, сети передачи данных и пр. Во второй половине XX века появилась идея объединить все ведомственные сети связи в одну. Таким образом, была создана концепция сетей ISDN (англ. Integrated Services Digital Network — цифровая сеть с интеграцией служб). Объединяющей сетью ISDN-сети является Телефонная Сеть Общего Пользования (ТфОП).

Но в конце XX века из-за различных причин (дороговизна ISDN-оборудования, бурное развитие IP-сетей, появление новых приложений и услуг) идея формирования глобальной сети ISDN потерпела неудачу. На смену концепции сетей ISDN, пришла концепция NGN. В отличие от сети ISDN, сеть NGN опирается на сеть передачи данных на базе IP-протокола.

Рис. 1 Пример сети NGN

Согласно простейшему определению, сеть NGN — это открытая, стандартная пакетная инфраструктура, которая способна эффективно поддерживать всю гамму существующих приложений и услуг, обеспечивая необходимую масштабируемость и гибкость, позволяя реагировать на новые требования по функциональности и пропускной способности.

Основное отличие сетей следующего поколения от традиционных сетей в том, что вся информация, циркулирующая в сети, разбита на две составляющие. Это сигнальная информация, обеспечивающая коммутацию абонентов и предоставление услуг, и непосредственно пользовательские данные, содержащие полезную нагрузку, предназначенную абоненту (голос, видео, данные). Пути прохождения сигнальных сообщений и пользовательской нагрузки могут не совпадать.

На сегодняшний день, основным устройством для голосовых услуг в сетях NGN является Softswitch — так называется программный коммутатор, который управляет VoIP (англ. Voice over IP; IP-телефония — система связи, обеспечивающая передачу речевого сигнала по сети Интернет или по любым другим IP-сетям) сессиями. Также немаловажной функцией программного коммутатора является связь сетей следующего поколения NGN с существующими традиционными сетями ТфОП, посредствам сигнального (SG) и медиа-шлюзов (MG), которые могут быть выполнены в одном устройстве.

В настоящее время проблема перехода от традиционных сетей с коммутацией каналов к сетям с коммутацией пакетов (NGN) является одной из наиболее актуальных для операторов связи. Перспективные разработки в области IP-коммуникаций связаны с созданием комплексных решений, позволяющих при развитии сетей следующего поколения сохранять существующие подключения и обеспечить бесперебойную работу в любой сети телефонного доступа: на инфраструктуре медных пар, по оптическим каналам, на беспроводной (WiMAX, WiFi) и проводной (ETTH, PLC и т. д.) сети. Согласно концепции «неразрушающего» перехода к NGN, подобные решения должны позволять точечно переводить отдельные сегменты на новые технологии без кардинальной смены всей структуры сети. В частности, решения для «неразрушающего» перехода к NGN должны отвечать следующим требованиям:

— интеграция в существующую сеть оператора, поддержка не только новой транспортной технологии, но и привычной модели управления;

— полностью модульная архитектура с возможностями географического распределения и резервирования;

— возможность гибкого увеличения производительности путем приобретения лицензий и добавления в систему серверов;

— возможность внедрения новых видов услуг в минимальные сроки;

— соответствие требованиям законодательства об архитектуре сети.

В настоящее время МГТС активно внедряет решения по построению сетей следующего поколения (NGN).

Глава 1. Краткая характеристика существующего фрагмента сети Узловой район — это территория сети, охватывающая группу АТС, входящая связь к которым осуществляется через УВС/УИС и/или ТУЭ. Территория города делится на районы, и каждая АТС обслуживает абонентов своего района (районные АТС).

На МГТС применяется построение сети с использованием ТУЭ (транспортные узлы), всего их 10, они связаны между собой мощными кольцами, построенными на базе мультиплексоров уровня STM-16. Через ТУЭ осуществляется маршрутизация к 7;6-миллионной зоне и от станций 7;6 -миллионной зоны для всех аналоговых АТС сети и междугородним соединениям (исходящим и входящим). Связь с другими миллионными зонами для аналоговых станций осуществляется по старой схеме через УИС и УВС.

УВС — коммутационный узел (КУ) в котором осуществляется объединение входящих нагрузок АТС одного узлового района и распределение их по направлениям к этим АТС.

УИС — коммутационный узел (КУ), в котором объединяются исходящие нагрузки к станциям данной миллионной зоны и распределяются по направлениям к УВС.

ТУЭ — коммутационный узел (КУ), в котором осуществляется объединение входящих и исходящих нагрузок АТС одного или нескольких узловых районов и распределение их по направлениям к другим АТС.

В процессе реконструкции на МГТС появилось такое понятие как ОПТСЭ (опорно-транзитная станция электронная). Это связано с тем, что цифровые станции нового поколения кроме предоставления базовых услуг связи собственным абонентам, предоставляют также доступ (транзит) в сеть для большого количества УАТС (учрежденческих станций), а также для коммерческих операторов связи. Кроме этого, к ОПТСЭ подключается большое количество удаленных абонентских концентраторов, что позволяет в кратчайшие сроки предоставлять связь для удаленно расположенных районов и облегчает процесс реконструкции сети в целом.

Для осуществления междугородней и международной связи на базе ТУЭ создали ТЗУС (транзитные узлы, выполняющие функции переключения связей между «зонами», то есть зоновые узлы). Они соединены с АМТС прямыми пучками соединительных линий, назначение и способ включения которых зависит от типа междугородной станции. ОПТСЭ и АТС сети МГТС прямых связей с АМТС больше не имеют. Такая тенденция возникла при появлении на телефонной сети так называемых «альтернативных операторов междугородной связи». В связи с этим были пересмотрены абонентские категории для выхода на междугородние с/л, а также способы набора абонентами кодов, позволяющих воспользоваться услугами определенного оператора м/г и м/н связи. Для абонентов предоставлено право выбора способа выхода на м/г и м/н операторов — «предварительный» и «при каждом соединении». «Предварительный» способ предусматривает наличие у абонента определенной категории, которая анализируется в процессе маршрутизации на ТЗУС. Абоненты, выбравшие оператора м/г и м/н связи «Ростелеком» имеют 1-ю категорию, абоненты оператора МТТ — 9-ю и т. д. Для выбора оператора при каждом соединении абонент должен после «8» набирать специальные коды.

Ранее между АТС и АМТС имелись прямые связи по двум видам соединительных линий: ЗСЛ (заказные соединительные линии) и СЛМ (соединительные линии междугородние). ЗСЛ служат для установления междугороднего соединения через автоматическое коммутационное оборудование АМТС. СЛМ служат для установления входящих междугородних соединений. Для автоматического междугороднего соединения предусмотрен индекс «8». Междугородняя нумерация от 8 до 14 знаков после набора индекса «8». Для выхода к узлу спецслужб (УСС) предусмотрен индекс «0».

В данный момент на городской телефонной сети реконструируемого 17-го узлового района работают аналоговые АТС: АТСДШ — 172, 175, 171, АТСК — 173, 178, 179, АТСКУ — 170, 177 и коммутационный узел (КУ) — 174.

Для автоматических телефонных станций типа АТСДШ серьезным недостатком является наличие шумов в разговорном тракте. Основной причиной этого является скачкообразное изменение сопротивления контакта в разговорной цепи при вибрации щеток под влиянием ударных усилий от соседних работающих искателей, вследствие чего возникают большие уровни импульсных шумов. В результате снижается разборчивость телефонной передачи.

В АТСДШ применяются индивидуальные управляющие устройства (ИУУ), непосредственное управление и прямой способ установления соединений. Применение ИУУ неэкономично, поскольку они оказываются занятыми не только на время установления соединения, но и в течение всего разговора. Основными недостатками электромеханических элементов являются недостаточная скорость и надежность работы, большие эксплуатационные расходы, трудоемкость производства искателей, реле, соединителей, большие габаритные размеры и масса.

Декадно-шаговые АТС технически устарели. Эксплуатация АТСДШ предполагает большой штат технического персонала для устранения возникающих повреждений и ремонта оборудования, так как существенными недостатками автоматических станций этого типа является наличие в искателях подвижных, трущихся частей и ударных усилий, что приводит к сравнительно быстрому нарушению регулировок, износу и поломке деталей. В эксплуатации АТСДШ свыше половины всех повреждений составляют механические повреждения.

На АТСК в качестве коммутационных устройств используются многократные координатные соединители (МКС), представляющие собой электромагнитные приборы параллельного действия. Основным отличием от декадно-шаговых АТС является отсутствие индивидуальных управляющих устройств на каждом коммутационном приборе. Вместо них используются регистры (принимают и запоминают информацию) и маркёры (устанавливают соединение на отдельных ступенях искания по информации, получаемой от регистра). Причём маркёр обслуживает целую группу многократных координатных соединителей на данной ступени искания и занимается только на время установления соединения на данной ступени.

Общая монтированная емкость АТС 17-го узлового района составляет — 96 000 номеров + 1200 таксофонов. Сеть города построена по принципу «районированная с узлами входящего сообщения. Существующие станции района работают по следующей схеме организации связи.

— Исходящая связь между АТСДШ 172,175 и другими станциями района осуществляется через УИСШ 1/172 и УВСШ 17/178.

— Связь между АТСДШ 171 с другими станциями района осуществляется через УИСШ 1/171 и УВСШ 17/178.

— Между АТСКУ 170, КУ 174 и другими станциями района через УИСК 1/170 и УВСК 17/178. На АТСК установлены ПКВ и ВРД.

— Между АТСК 173, АТСКУ 177, АТСК 178 и АТСК 179 и другими станциями района через УИСК 1/178 и УВСК 17/178. На АТСК установлены ПКВ и ВРД.

Исходящая связь от станций 17 района к другим узловым районам осуществляется через УИСШ 1/172,171 и УИСК 1/170,178.

Исходящая междугородная и международная телефонная связь абонентов переключаемого района, а также выход к узлу спецслужб осуществляется через транзитно-зоновый узел связи ТЗУС (AXE-10), созданный на базе ТУЭ (DX-200).

АТС AXE-10 представляет собой современную высокопроизводительную цифровую телефонную коммутационную систему, созданную фирмой Ericsson. АТС Ericsson AXE-10 предназначена для широкого спектра применений на телефонной сети и может функционировать как:

— местная «городская» телефонная станция;

— транзитная телефонная станция;

— станция сотовой и подвижной связи;

— узлы интеллектуальной и деловой сети.

Гибкость построения сети позволяет использовать АТС Ericsson AXE-10 в различных конфигурациях и с различными емкостями от небольших выносов на несколько сотен абонентов до глобальных телефонных систем крупных мегаполисов.

АТС Ericsson AXE-10 не имеет никаких ограничений для собственного развития благодаря уникальной гибкой системной архитектуре.

Входящая междугородная и международная телефонная связь к станциям 17-го района осуществляется через УВСМ (К/Ш).

Несколько лет назад МГТС активно приступила к модернизации сети, в основе которой — переход к цифровым системам передачи. Изменения произошли в системе связей между станциями, узлообразовании, а самое главное в иерархии сети, а именно технических аспектах, определяющих её облик. В настоящее время создана структура двухуровневой сети, в которой созданы волоконно-оптические кольца огромной пропускной способности. Она состоит из транспортной и абонентской сети связи. Сейчас сама сеть и связи между мультиплексорами — полностью цифровые.

Принципиально новым решением для реконструкции сети стало решение использовать такое нововведение как IP-телефония, подразумевающее под собой сеть коммутации нового поколения NGN (next generation network). Построение такой сети стало возможным благодаря построению сети МПТС (мультисервисной первичной транспортной сети). МПТС представляет из себя высокоскоростную сеть передачи данных (пакетной информации), состоящую из маршрутизаторов высокой пропускной способности.

На данный момент мультисервисная первичная транспортная сеть (МПТС) представляет собой магистральное кольцо из 10 узлов, построенных на оборудовании Cisco Catalyst 6509-E/SUP720−3BXL, связанных каналами 80 Гбит (8 физических каналов по 10 Гбит, объединенных в один логический).

К магистральному кольцу подключены периферийные полукольца, состоящие из узлов, построенных на оборудовании Cisco 7606/SUP720−3B и связанных каналами 10Гбит.

При разработке новой архитектуры были приняты следующие принципы:

— разделение функционала ядра и пограничных маршрутизаторов;

— увеличение полосы пропускания в ядре сети;

— организация подключений пограничных маршрутизаторов к нескольким устройствам ядра;

— все компоненты существующих пограничных маршрутизаторов должны быть максимально использованы с учетом изменения архитектуры сети.

Для реализации перечисленных пунктов была выбрана иерархическая архитектура сети, где в качестве ядра сети будут использоваться маршрутизаторы Cisco CRS-1. Существующие маршрутизаторы Cisco 7606 подключены двумя независимыми каналами с суммарной пропускной способность до 40 Гбит/с и образуют собой узлы агрегации.

С целью повышения катастрофоустойчивости, ядро МПТС телекоммуникационной компании выполнено территориально разнесенным. Проектируемая топология ядра МПТС представляет собой двойную звезду. При этом маршрутизаторы ядра Cisco CRS-1 соединяются между собой 8 интерфейсами 10 Gigabit Ethernet, которые объединяются в один логический по технологии LACP (802. Зае).

Маршрутизаторы ядра Catalyst 6509-E/Sup720−3bxl присоединяются к каждому маршрутизатору Cisco CRS-1 двумя интерфейсами 10 Gigabit Ethernet, которые так же объединены в один логический по технологии LACP.

Такая топология организации сети, при которой ядро является распределенным и выполнено в виде физически разделенных устройств расположенных на разных технологических площадках, позволяет осуществлять обмен трафиком с ядром несколькими независимыми путями. При этом не существует единой точки отказа, и сеть продолжает функционировать при выходе из строя какого-либо компонента или канала связи.

Маршрутизатор Cisco CRS-I (Carrier Routing System) представляет собой полностью модульную и распределенную маршрутизирующую систему, которая позволяет операторам связи предоставлять комплекс услуг, включающий передачу данных, речи и видео, через высоко доступную, масштабируемую и гибкую единую пакетную инфраструктуру. К основным особенностям маршрутизатора Cisco CRS-I относятся:

— Широчайший выбор предоставляемых услуг за счет использования архитектуры Cisco Intelligent ServiceFlex. Маршрутизатор Cisco CRS-I объединяет в себе процессор Cisco Silicon Packet Processor (SPP), реализованный на самой современной специализированной микросхеме (ASIC) с быстродействием 40 Гбит/с и операционную систему Cisco IOS XR с уникальной архитектурой разделения выполняемых функций. А также мультисервисную интеллектуальную матрицу коммутации, с целью обеспечения максимальной гибкости и набора предоставляемых сервисов. Благодаря наличию полноценных функций разделения сервисов и возможности полнофункциональной интеллектуальной коммутации на скорости физического интерфейса маршрутизатор Cisco CRS-I обеспечивает самый современный уровень услуг конвергированной сети.

— Высокая надежность системы. Маршрутизатор Cisco CRS-1 работает под управлением операционной системы Cisco IOS® XR, являющейся самовосстанавливающейся операционной системой для мультитерабитных многостоечных операторских инфраструктур. Эта операционная система, построенная на принципах архитектуры с микроядром, обеспечивает независимость выполнения отдельных рабочих процессов, локализацию неисправностей и ограничение распространения их последствий. Благодаря таким способностям Cisco CRS-1 может обслуживаться, модернизироваться, улучшаться и расширяться без прерывания сервиса.

— Длительный срок службы системы. Cisco CRS-1 — маршрутизатор с пропускной способностью до 92 Тбит/с, который использует пакетный IP-интерфейс OC-768c/STM-256c и способен поддерживать до 1152 слотов линейных модулей, работающих со скоростью 40 Гбит/с каждый. Данная система упрощает построение современных сетей, обеспечивая при этом защиту инвестиций заказчиков на длительный срок.

Заданием дипломного проекта является строительство абонентских шлюзов типа DLU-IP фирмы «Siemens»: АШ «499» 170 емкостью 30 000 №№ + 400 такс. с переключением на него абонентов АТС 170, 171, 174 с нумерацией в коде географически определяемой зоны нумерации «АВС = 499» с индексами «авх =170,171,174», АШ «499» 172 емкостью 20 000№№ + 400 такс. с переключением на него абонентов АТС 172, 175 с нумерацией в коде географически определяемой зоны нумерации «АВС = 499» с индексами «авх =172,175», АШ «499» 173 емкостью 22 000№№ + 200 такс. с переключением на него абонентов АТС 173, 177, 796 (3, 4 тыс.) с нумерацией в коде географически определяемой зоны нумерации «АВС = 499» с индексами «авх =173,177, 796», АШ «499» 178 емкостью 24 000 №№ + 200 такс. с переключением на него абонентов АТС 178, 179, 176 (5,7,8,9 тыс.) с нумерацией в коде географически определяемой зоны нумерации «АВС = 499» с индексами «авх =178,179,176», а также включение абонентских шлюзов в ТФОП ОАО «МГТС».

Структура переключаемого узлового района приведена на рис. 2.

Глава 2. Описание проектируемой сети

2.1 Краткая характеристика коммуникационного оборудования Система SURPASS hiE 9200 является центральным компонентом всех решений по коммутационным технологиям следующего поколения.

Системой SURPASS представлена новая сетевая архитектура, позволяющая объединить преимущества пакетно-ориентированной мультимедийной сети передачи данных и интеллектуальные возможности по передаче речи, полностью реализованные в традиционных сетях реального времени.

SURPASS hiE 9200, являясь ядром этой архитектуры, выполняет управление речевыми вызовами и услугами, а ее мощные средства сигнализации обеспечивают возможность реализации соединений с различными сетями.

SURPASS hiE 9200, будучи центральным компонентом всех решений по сетям следующего поколения (NGN), позволяет модернизировать/заменить собой любую сеть с временным уплотнением (TDM) и расширить спектр реализуемых ею функций за счет использования перспективных возможностей сети следующего поколения (NGN). Независимо от того, идет ли речь о TDM или об IP, система SURPASS hiE 9200 выступает в качестве «моста» между этими двумя технологиями и выполняет все задачи, необходимые для подключения абонентов. Таким образом, SURPASS hiE 9200 обеспечивает плавный переход от существующих TDM-услуг к инфраструктуре NGN, реализованной на базе IP.

Преимущества:

— коммутационная система следующего поколения операторского класса с модульной архитектурой TDM и NGN

— максимальная эффективность и надежность как в режиме TDM, так и в режиме коммутации следующего поколения

— широкая поддержка различных вариантов сигнализации и стандартов для TDM и NGN

— перенос в NGN полного набора сетевых и пользовательских услуг

— реализация функций EWSD и обеспечение полной прозрачности для существующих речевых услуг

— готовность к реализации инновационных коммерческих IP-приложений через открытые интерфейсы.

Функции SURPASS hiE 9200

SURPASS hiE 9200 позволяет объединить свойства сетей передачи речи, поддерживающих широкий спектр услуг, с преимуществами архитектуры пакетно-ориентированной сети следующего поколения (NGN). В этой системе представлена уникальная комбинация новейших компьютерных технологий, реализованных на коммерческой платформе с высоким потенциалом по производительности обработки, и всех существующих и будущих услуг.

SURPASS hiE 9200 подключается к телефонной коммутируемой сети общего пользования (PSTN) через стандартные интерфейсы системы сигнализации ОКС7, обеспечивающие полную гибкость и прозрачность услуг для сценариев сети следующего поколения (NGN) на базе SURPASS. Она выполняет функции посредника между системой сигнализации ОКС7 в сети PSTN/ISDN, системой сигнализации прикладной подсистемы IN (INAP) в интеллектуальной сети (IN) и системами сигнализации по протоколу H.323, протоколу инициирования сеансов (SIP) и протоколу управления медиа-шлюзами (MGCP) в сети передачи данных.

Надежное взаимодействие с PSTN обеспечивается за счет поддержки более 100 вариантов ОКС7, используемых в разных странах.

Помимо полного набора функций мультиплексирования с временным уплотнением (TDM), система SURPASS hiE 9200 реализует управление оборудованием доступа NGN, медиа-шлюзами и серверами ресурсов и координирует интеллектуальные возможности сети, необходимые различными элементам семейства изделий SURPASS и другим компонентам архитектуры NGN.

Следовательно, SURPASS hiE 9200 поддерживает следующие сценарии:

— одиночные операции в среде IP

— одиночные операции в среде TDM

— параллельное и смешанное конфигурирование функции EWSD с различными типами TDM-доступа через коммутационное поле (SN) и функции SURPASS с гибридным доступом (TDM и IP) и IP-доступом через IP-сеть.

SURPASS hiE 9200 обеспечивает, помимо функций TDM-коммутации, следующие ключевые функции NGN:

— Управление распределенной архитектурой коммутации / доступа

— Управление пользователями

— Выполнение услуг и конфигурирование сервисных функций

— Обработка сигнализации ОКС7

Управление распределенной архитектурой коммутации / доступа

SURPASS hiE 9200 обеспечивает управление медиа-шлюзами SURPASS, предназначенными для соединительных линий, и медиа-шлюзами SURPASS, предназначенными для доступа, которые выполняют преобразование среды передачи TDM в среду передачи IP. SURPASS hiE 9200 обеспечивает также управление новыми или существующими удаленными коммутационными блоками (RSU) и соединениями посредством ОКС7 в случае соединительных линий, V5.2 в случае сетей доступа, V.93 в случае блоков DLU и портов ISDN-PRI.

Управление пользователями

SURPASS hiE 9200 обеспечивает управление пользователями, которое включает в себя управление вызовами для абонентов SIP, H.323, voice over DSL (VoDSL) и обычных абонентов POTS/ISDN, включая, когда это необходимо, посреднические функции, реализуемые через систему ОКС7. Обеспечивается полноценное взаимодействие между сетями PSTN/ISDN, H.323 и SIP, а также полный набор услуг существующих сетей передачи речи для всех типов доступа сети следующего поколения (NGN).

Выполнение услуг и конфигурирование сервисных функций

SURPASS hiE 9200 поддерживает выполнение всех существующих TDM-услуг и всех новых мультимедийных услуг SURPASS (например, установление соединений и конфигурирование сервисных функций) на базе открытых интерфейсов.

Обработка сигнализации SS7

Система SURPASS hiE 9200 подключается к существующей сети PSTN через стандартные ОКС7-интерфейсы, обеспечивающие полную гибкость и прозрачность услуг по отношению к NGNсценариям на базе SURPASS hiE 9200. Она является оконечной точкой для стека протоколов MTP (до уровня 3 MTP) и может выступать даже в качестве оконечного пункта сигнализации (SEP) для системы ОКС7. Более того, в ней реализованы встроенные функции транзитного пункта сигнализации (STP), обеспечивающие маршрутизацию ОКС7-трафика.

Надежное взаимодействие с сетью PSTN обеспечивается за счет поддержки более 100 вариантов ОКС7, применяемых в различных странах. SURPASS hiE 9200 позволяет работать одновременно максимум с 25 версиями ОКС7.

Функциональные блоки SURPASS hiE 9200

SURPASS hiE 9200 представляет собой коммутационную систему следующего поколения, обеспечивающую гибкое предоставление полного набора функциональных возможностей (в диапазоне от 100% TDM до 100% IP).

Для реализации в SURPASS hiE 9200 функций мультиплексирования с временным уплотнением (TDM) и функций сети следующего поколения (NGN) используется модульная архитектура аппаратных и программных средств. Эта архитектура состоит из трех основных функциональных блоков, а именно из «TDM-подсистем», «IP-подсистем» и «центральных подсистем» .

Функции SURPASS HIE 9200 реализуются на основе модульной архитектуры аппаратных и программных средств и представлены в виде следующих функциональных блоков:

— TDM-доступ

— Коммутация

— IP-доступ

— Контроллер вызовов и услуг

— Контроллер ОКС7

Эти функциональные блоки выполняют большое количество задач, которые являются либо специфическими, либо общими задачами для сценариев как TDM, так и NGN. В частности, центральные подсистемы отвечают за выполнение всех тех высокоуровневых задач, которые не зависят от конкретной технологии, используемой во время вызова или сеанса. Эта функциональная абстракция является ключевым моментом обеспечения гибкости системы SURPASS hiE 9200.

Кроме того, TDM-подсистемы и IPподсистемы отвечают соответственно за выполнение задач TDM и IP, используемых во время вызова или сеанса, и обеспечивают для системы SURPASS hiE 9200 интерфейс с новыми стандартными IP-протоколами и IP-приложениями и широко развернутой инфраструктурой TDM-сетей.

TDM-доступ

TDM-доступ SURPASS hiE 9200 обеспечивает реализацию апробированных функций местной станции.

К системе SURPASS hiE 9200, обеспечивающей полный набор абонентских интерфейсов TDM, может быть подключено до 600 000 TDM-абонентов:

— аналоговые интерфейсы

— интерфейсы базового доступа ISDN (ISDN-BA)

— интерфейсы первичного доступа ISDN (ISDN-PA)

— интерфейсы V5.1 и V5.2

Аналоговым абонентам и абонентам цифровой сети интегрального обслуживания (ISDN) может быть предложено более 200 дополнительных абонентских услуг. Эти дополнительные услуги позволяют привлечь новых абонентов, повысить коэффициент установления соединений и увеличить доходы оператора.

В зависимости от требований проекта абонентские интерфейсы TDM могут быть интегрированы непосредственно в систему SURPASS hiE 9200 или в удаленный коммутационный блок (RSU). Блок RSU обеспечивает обслуживание до 50 000 абонентов, при этом используется локальная коммутация внутреннего трафика RSU, позволяющая избежать излишней нагрузки на транспортные каналы связи с центральной системой SURPASS hiE 9200.

К центральной системе SURPASS hiE 9200 и к блокам RSU большой емкости могут подключаться удаленные блоки DLU (RSDLU) малой емкости, используемые как внутренние или внешние устройства, за счет чего уменьшается протяженность локального шлейфа.

Коммутация В зависимости от требований по конфигурации (только IP / только TDM / смешанная конфигурация) система SURPASS hiE 9200 может функционировать с коммутационным полем (SN) или без него:

— SURPASS hiE 9200 без коммутационного поля (SN) для IP-конфигурации (например, базовый виртуальный транкинг)

— SURPASS hiE 9200 с SN для TDM-конфигурации или смешанной конфигурации

IP-доступ Контроллер пакетов (PCU) в режиме IP-доступа выполняет управление соединениями для передачи речи или мультимедийных услуг и управление соединениями для передачи извещений и диалогов с помощью сервера ресурсов SURPASS hiR 200/220.

Задачей контроллера пакетов (PCU) является обеспечение надлежащего взаимодействия между сетями с коммутацией каналов и IP-сетями за счет управления промежуточными ресурсами в медиа-шлюзе (например, VoIP-портами, кодеками) и соответствующего использования извещений и диалогов посредством протокола управления медиа-шлюзами (MGCP) и протокола управления доступом (ACP).

PCU является также оконечной точкой сигнализации для H.323-пользователей. Он обеспечивает H.323-пользователям возможность доступа к широкому спектру услуг и функциям управления вызовами системы SURPASS hiE 9200.

Стек H.323-протоколов поддерживает сигнализацию для услуг VoIP. Собственный расширенный вариант стандарта H.323, известный как стандарт H.323+, обеспечивает поддержку конфигурирования дополнительных услуг операторского класса, включая услугу IP CENTREX.

Стек протоколов H.323+ используется для поддержки следующих функций:

— сигнализация в направлении IP-терминалов / IP-пользователей

— речевые услуги

— взаимодействие IP-терминалов/пользователей с сетью PSTN/ISDN

— функции сервера регистрации и маршрутизации системы SURPASS hiQ 20

PCU обеспечивает также обработку сигнализации в/из абонентского оборудования VoDSL (устройства IAD и CPG) посредством протокола MGCP для реализации управления передачей информации и сигнализацией во время вызовов в случае аналоговых абонентов и адаптацию ISDN-пользователей (IUA) посредством SCTP для поддержки сигнализации во время вызовов в случае ISDN-абонентов.

Контроллер вызовов и услуг Контроллер вызовов и услуг

— выполняет задачи центрального контроллера для всех функциональных блоков, реализованных в SURPASS hiE 9200

— обеспечивает обработку широкого спектра услуг, предоставляемых PSTN-абонентам и IP-пользователям.

В рамках этих задач реализуются следующие функции:

— обработка сигнализации, связанной с вызовами

— управление вызовами

— обработка речевых услуг

— установление соединений с трансляцией номеров / маршрутизацией вызовов и управление трафиком

— аспекты управления, связанные с обслуживанием вызовов, такие как сбор учетных данных и генерация подробных записей о вызове Контроллер вызовов и услуг взаимодействует с PCU через локальную сеть (LAN).

Контроллер ОКС7

Контроллер ОКС7 предназначен для подключения звеньев ОКС7-сигнализации и высокоскоростных звеньев сигнализации, идущих либо из смежных сетей с коммутацией каналов или из других пунктов сигнализации, либо транспортируемых посредством IP или TDM.

ОКС7-контроллер осуществляет обработку стека протоколов ОКС7, в соответствии со спецификациями ITU-T Q.701 — Q.707 для подсистемы передачи сообщений (MTP), Q.711 — Q.714 для подсистемы управления сигнальными соединениями (SCCP). В соответствии с нормативами рабочей группы «SIGTRAN» IETF для систем передачи сигнализации ОКС7 по протоколу IP (ОКС7 over IP) за счет использования протокола передачи и управления потоком (SCTP) и адаптации пользователей MTP уровня 3 (M3UA), обеспечивая транспортный уровень для подсистем пользователей и приложений ОКС7. ОКС7-контроллер выполняет маршрутизацию ОКС7-сообщений и управление сетью сигнализации и обеспечивает обработку трафика оконечного пункта сигнализации (SEP), а также трафика транзитного пункта сигнализации (STP). Информация верхнего уровня, например, информация, связанная с подсистемой пользователя ISDN (ISUP), возможностями транзакций (TC), не зависящим от режима передачи информации управлением вызовами (BICC*) или с протоколом инициирования сеансов для телефонных аппаратов (SIP-T), посылается в контроллер вызовов и услуг для последующей обработки.

ОКС7-контроллер реализован на основе полностью избыточного и высоконадежного сетевого контроллера системы сигнализации (SSNC), который позволяет создавать масштабируемые конфигурации с широким диапазоном емкости (от очень маленьких конфигураций до мощных конфигураций с широкими функциональными возможностями), обеспечивая тем самым высокий уровень модульности системы при ее расширении.

SURPASS hiE 9200 интегрирован в концепцию управления SURPASS системы NetManager. Таким образом, все функции управления могут выполняться единым централизованным объектом.

Агент системы эксплуатации, администрирования, технического обслуживания и конфигурирования (OAM&P) предоставляет SURPASS hiE 9200 возможности управления. Он обеспечивает интерфейс OAM&P с системой управления для поддержки решения всех задач управления, таких как передача аварийных сигналов, обновление базы данных и конфигурирование системы. Поддерживаются существующие интерфейсы управления EWSD, поэтому оператору не требуется перестраиваться для работы с совершенно новой системой управления при переходе к коммутационной системе следующего поколения SURPASS hiE 9200.

Помимо этих интерфейсов, агент OAM&P обеспечивает также дополнительный интерфейс для биллинга, который автоматически передает биллинговые данные в систему постобработки (например, биллинговый центр или приложение сбора данных автоматического учета сообщений (AMA) системы управления).

Архитектура SURPASS hiE 9200

Аппаратные средства SURPASS hiE 9200 имеют модульную структуру. Следовательно, может быть обеспечена высокая степень масштабируемости, и требуемые расширения могут выполняться в соответствии с реальными требованиями. Надежность решений компании Siemens достигается за счет использования концепции избыточности, то есть концепции дублирования всех релевантных компонентов.

Рис. 3.Архитектура SURPASS hiE 9200

TDM-доступ Основными компонентами функционального блока TDM-доступа являются цифровой абонентский блок (DLU), линейная группа (LTG) и удаленный коммутационный блок (RSU). Абонентский блок вынесенный за пределы базовой станции называется удаленным DLU и в защищенном исполнении (RSDLU). Кроме того, в RDLU и RSDLU может быть интегрировано необязательное оборудование передачи синхронной цифровой иерархии (SDH) или плезиохронной цифровой иерархии (PDH), которого необходимо в случае большого расстояния до центрального сетевого узла SURPASS hiE 9200.

Линейная группа (LTG)

Линейные группы (LTG) образуют интерфейс с коммутационным полем (SN) для обеспечения доступа и подключения соединительных линий. К группам LTG могут быть подключены все типы абонентских линий (напрямую или через DLU), при этом они обеспечивают выполнение всех процедур сигнализации, используемых на абонентских линиях. К группам LTG подключаются также тракты PCM 30.

Одна группа LTG может быть использован для подключения следующих объектов:

— до четырех первичных цифровых линий связи (PDC) со скоростью передачи 2048 кбит/с, используемых для подключения удаленного блока DLU или интерфейса первичного доступа (PRI)

— до двух первичных цифровых линий связи (PDC) со скоростью передачи 4096 кбит/с, используемых для подключения локального блока DLU

— сеть доступа через V5.2-интерфейс

— до четырех трактов PCM30 Аппаратные средства линейной группы P (LTGP) — это расширение предшествующих вариантов LTG, то есть групп LTGF, LTGG, LTGM и LTGN. При использовании технологии LTGP на одной плате размещается четыре функциональных блока, которые логически функционируют как 4 отделенные группы LTG. Основные функции LTG такой структуры из 4 функциональных блоков LTGP реализуются на одной основной плате, называемой платой GPP.

Удаленный коммутационный блок (RSU)

Блок RSU может быть использован вместо небольших сетевых узлов при укрупнении традиционных сетей, а также при проектировании новых сетей с большим количеством удаленных объектов, обеспечивая тем самым для оператора сети изменяемое, гибкое и экономичное решение. RSU представляет собой интеллектуальный мультисервисный узел доступа,

RSDLU состоит из следующих компонентов:

— кассета DLU

— оборудование передачи и обработки данных/арендованных линий (LL)

— кросс

— распределитель питания

— корпус В состав RSDLU может быть включен необязательный блок XpressLink Mini-DSLAM, который обеспечивает реализацию современных широкополосных услуг DSL. Оборудование передачи RSDLU позволяет использовать RSDLU в кольцевых, звездообразных или каскадных топологических схемах со всеми возможными средами передачи, то есть с волоконно-оптическими, проводными или беспроводными (радио) линиями связи. Предусмотрены варианты блоков RSDLU, реализуемые на базе кассет DLUD, рассчитанные на 150, 400, 700 и 1000 абонентов. RSDLU на базе кассет DLUG называется компактным блоком RSDLU, поскольку он имеет меньшие габаритные размеры с точки зрения максимального количества абонентов по сравнению с RSDLU, реализованном на базе DLUD. Существуют компактные блоки RSDLU емкостью 600 и 1000 абонентов.

Коммутация Коммутационное поле D (SND) формирует основу сетевого узла. Это объект, в котором создаются соединения между источниками и их адресатами.

В настоящее время система, позволяющая обрабатывать трафик интенсивностью 100 000 Эрлангов и оснащенная 240 000 подключаемыми портами и 2016 портами LTG, обеспечивает наивысшую емкость с точки зрения количества проключаемых соединений. Возможно расширение SND с различными ступенями емкости.

Возможны следующие уровни расширения при наименьшей ступени емкости:

126 LTG, расширяемых с шагом по 16 LTG, или — максимальная ступень емкости составляет 2016LTG.

Внутри SND для установления соединений используются оптические волокна. SND полностью поддерживает интерфейсы с существующими линейными группами (LTG).

Контроллер вызовов и услуг Контроллер вызовов и услуг состоит из координационного процессора 113E (CP113E), центрального тактового генератора (CCGE), буфера сообщений D (MBD) и платформы управления средой передачи (MCP):

— Координационный процессор 113E (CP113E) является центральным компонентом сервера вызовов и услуг. Полностью дублированный процессор CP113E с высокопроизводительным блоком обработки вызовов, содержащим один базовый процессор (BAP) и до 10 дополнительных процессоров обработки вызовов (CAP1…CAP10). Они обеспечивают возможность выполнения до 10 миллионов попыток вызовов в час наибольшей нагрузки (ЧНН).

— Центральный тактовый генератор, тип E (CCGE)

CCGE обеспечивает для SURPASS hiE 9200 генерацию высокоточного стабильного тактового сигнала, необходимого для передачи цифровой информации в пределах коммутационного поля D (SND) и подключенных блоков LTG, а также для передачи информации в процессор CP1 13E.

— Буфер сообщений D (MBD)

Буфер сообщений D (MBD) служит для координации обмена сообщениями в сетевом узле между CP, SN, SSNC и группами LTG. В буфере MBD имеется реализованный на базе ATM обходной канал связи с SSNC. То есть, в пределах системы SURPASS hiE 9200 используется ATM-технология, обеспечивающая ей заметные преимущества с точки зрения скорости передачи. За счет этого буфер сообщений снижает нагрузку на СР и способствует поддержанию высокой производительности процессора.

Платформа управления средой передачи (МСР) Масштабируемый массив процессоров, называемый платформой управления средой передачи (MCP), поддерживает обработку всех протоколов сигнализации, предусмотренных для речевого трафика, таких как, подсистема пользователя ISDN (ISUP), прикладная подсистема возможностей транзакций (TCAP) и прикладная подсистема IN (INAP), обеспечивая тем самым прозрачный режим предоставления IN-услуг и сервисных функций для обоих типов абонентов, а именно для абонентов TDM и IP. При установлении соединений между доменами TDM и NGN платформы MCP выполняют специфическую для протоколов обработку, включая специфические для каждой конкретной страны варианты сигнализации и услуг, используемые более чем в 100 странах мира. Распределенное управление вызовами и услугами в MCP гарантируют максимальную гибкость услуг. Платформы MCP обеспечивают для каждого протокола сигнализации функции посредника с универсальным интерфейсом управления вызовами. Через этот интерфейс, предназначенный для упрощения неограниченного взаимодействия между всеми наборами различных протоколов и услуг, осуществляется связь между CP113E и платформами MCP. Параллельная архитектура аппаратных средств платформы управления средой передачи обеспечивает практически неограниченный резерв производительности, а также гарантирует надежную и стабильную работу системы даже в условиях перегрузки сети.

ОКС7-контроллер / агент OAM&P

Платформа системных ресурсов, реализованная на базе высокопроизводительных главных процессоров (MP), используется в таких функциональных блоках, как ОКС7-контроллер и агент OAM&P.

Платформа системных ресурсов имеет модульную архитектуру, в которой различные функции обработки сигнальных сообщений, критичные с точки зрения реализации в режиме реального времени, распределены между несколькими главными процессорами (MP). Связь между процессорами MP осуществляется через коммутационную матрицу, функционирующую в режиме асинхронной передачи (ATM). Таким образом, платформа системных ресурсов является мощной аппаратной платформой с гибкими вариантами расширения.

Платформа системных ресурсов поддерживает до 1500 звеньев сигнализации. За счет этого обеспечивается динамическая пропускная способность по передаче сообщений, составляющая порядка 500 000 сигнальных единиц сообщений (MSU) в секунду. Платформа системных ресурсов, будучи трансляционным пунктом сигнализации, способна выполнять 40 000 операций трансляции глобальных заголовков (GTT) ОКС7 SCCP в секунду. Для того чтобы обеспечить поддержку временных интервалов 64/56 кбит/с для систем PCM 30 или РСМ 24 и высокоскоростных звеньев сигнализации 2/1,5 Мбит/с, может быть сконфигурировано до 50 плат линейных интерфейсов (LIC), каждая из которых рассчитана на 8 линий E1/T1.

Подключение к IP-сети выполняется посредством 10/100 BaseT Ethernet.

IP-доступ Контроллер пакетов (PCU) в точке IP-доступа отвечает за преобразование сигнализации и передачу в магистральную сеть IP, т. е. сообщения, поступающие из CP113E/MCP, транслируются в сообщения MGCP/H.323 и передаются в соответствующие оконечные точки, например: в медиа-шлюз SURPASS hiG, SURPASS hiQ 20, SURPASS hiR 200/220 или H.323-клиенту/пользователю.

Число модулей может быть сконфигурировано в соответствии с необходимым показателем производительности. Блоки PCU подключаются к магистральной сети IP через Ethernet (интерфейс 10/100 BaseT).

Взаимодействие блоков PCU с CP113E / MCP осуществляется через локальную сеть (LAN).

Контроллер пакетов (PCU) SURPASS hiE 9200 осуществляет управление соединениями для передачи речевой/мультимедийной информации либо управление соединениями для передачи извещений и реализации диалогового режима с использованием сервера ресурсов SURPASS hiR 200/220.

Для этой цели PCU поддерживает три стека протоколов: H.323, MGCP / MEGACO и SIP.

Стек H.323-протокола поддерживает сигнализацию для VoIP-услуг. Собственное расширение стандарта H.323 (H.323+) поддерживает конфигурирование дополнительных услуг операторского класса, включая IP CENTREX.

Функция H.323 используется для поддержания следующих процессов:

— сигнализация для IP-терминалов / пользователей;

— речевые услуги для пользователей H.323/H.323+;

— взаимодействие IP-терминалов/ пользователей с TDM-сетями.

MGCP/MEGACO используется для обеспечения правильного взаимодействия между сетями с коммутацией каналов (SCN) и IP-сетями путем управления посредническими ресурсами в медиа-шлюзе и корректного использования извещений и диалогов из SURPASS hiR 200 / 220. Кроме этого, MGCP применяется для управления клиентскими шлюзами (CGP) и интегрированными блоками доступа (IAD), к которым непосредственно подключаются аналоговые и ISDN-телефоны.

Помимо этого, PCU является оконечным пунктом сигнализации для пользователя протокола инициирования сеансов (SIP) и взаимодействия на уровне сигнализации с другими SIP-контроллерами. Это позволяет осуществлять взаимодействие с SIP-доменами, которые связываются через SIP-сеть с сетевым интерфейсом (SIP-NNI) и с другими контроллерами с использованием протокола «SIP-транспорт» (SIP-T).

SIP может рассматриваться как конкурирующий протокол по отношению к стеку H.323-протокола. Он используется для установления соединений (сеансов) с одним или несколькими пользователями. Его основные функции:

— приглашение пользователей к участию в сеансе;

— определение текущего местоположения пользователей для доставки приглашений;

— прозрачная транспортировка описания сеанса;

— изменение характеристик сеансов;

— завершение сеансов.

Сеансы включают в себя вызовы с использованием IP-телефонии и мультимедийную конференц-связь, но не ограничиваются таковыми.

SIP-T (другие названия — BCP-T и SIP+) представляет собой механизм, упрощающий связь между телефонной коммутируемой сетью общего пользования (PSTN) и сетью voice over IP (VoIP) на основе SIP. Главным образом он обеспечивает прозрачность PSTN-услуг для вызовов PSTN-IP-PSTN.

PCU отвечает за преобразование сигнализации и ее передачу в магистральную IP-сеть. Это означает, что сообщения из платформы сетевых услуг / платформы управления средой передачи (NSP/MCP) преобразуются в сообщения MGCP/H.323, SIP-NNI или SIP-T и посылаются в соответствующую оконечную точку (например, SURPASS hiG, SURPASS hiQ 20, SURPASS hiR 200, клиент / пользователь H.323, CPG/IA под управлением MGCP, SIP-домены) через SURPASS hiQ 6200 (SIP).

Контроллер пакетов (PCU) состоит из следующих компонентов:

— Контроллер медиа-шлюзов (MGC).

Контроллер медиа-шлюзов (MGC) осуществляет управление соединениями для передачи речевых или мультимедийных сообщений, которые, возможно, будут проходить через несколько подсетей на базе IP или подсетей, являющихся частью сети с коммутацией каналов (SCN). Задача контроллера медиа-шлюзов состоит в обеспечении соответствующей сигнализации в медиа-шлюзе с использованием протокола управления медиа-шлюзами (MGCP) / протокола управления медиа-шлюзами (MEGACO). Кроме этого, клиентские шлюзы (CPG) и интегрированные блоки доступа (IAD) управляются с помощью MGCP.

— Контроллер IP-сигнализации (H.323, SIP, SIP-T)

Функция встроенного контроллера IP-сигнализации SURPASS hiE 9200 служит завершением VoIP-соединения абонента (конечная точка IP). С помощью контроллера IP-сигнализации VoIP-пользователи могут получать доступ к разнообразным услугам и к системе управления вызовами SURPASS hiE 9200.

В зависимости от требуемых характеристик, несколько PCU могут быть сконфигурированы как пул серверов.

PCU обеспечивает взаимодействие координационного процессора 113E (CP113E) / платформы управления средой передачи (MCP) с MBDE по сети LAN.

— Контроллер пакетов Контроллер пакетов создан на базе коммерческих аппаратных средств (Sun Netra 120) и коммерческой операционной системы (Sun Solaris) с использованием общего унифицированного промежуточного уровня (UMLA). UMLA обеспечивает высокую доступность функций платформы для технического обслуживания программных и аппаратных средств, модификации, функционирования SNMP, обеспечения устойчивости данных, администрирования таймера и совместно используемой памяти, Patch-файлов, восстановления при запуске и аварийной сигнализации.

Интерфейсы Интерфейсы PCU

Связь между CFC (буфер сообщений, тип D Ethernet, MBDE) и PCU на основе IP.

Протокол передачи управления потоком (SCTP) используется как транспортный протокол в верхней части IP. Это транспортный протокол со встроенными функциями обеспечения надежности, аналогичными соответствующим функциям TCP. Однако в отличие от TCP, который передает исключительно байты данных, SCTP передает сообщения, созданные прикладным уровнем.

PCU и медиа-шлюзы взаимодействуют друг с другом с использованием MGCP или MEGACO. Связь с CPG/IAD осуществляется по протоколу MGCP.

Для связи с соответствующими клиентами, телефонами и шлюзами используется протокол H.323.

Для связи между станциями типа softswitch используется протокол SIP.