Технологический прогресс и стремительное развитие информационных и коммуникационных технологий привели к появлению новых концепций в области телекоммуникаций.
Одной из таких концепций является построение телекоммуникационных сетей следующего поколения (Next Generation Networks, NGN). NGN представляет собой интегрированную сетевую архитектуру, объединяющую различные типы телекоммуникационных услуг и технологий для обеспечения гибкости, эффективности и универсальности коммуникаций.
Одной из главных возможностей NGN является интеграция различных типов услуг, таких как голосовые вызовы, видеосвязь, передача данных и интернет-сервисы. NGN позволяет пользователям обмениваться информацией разными способами через единую сеть. Например, пользователь может начать голосовой вызов, а затем переключиться на видеосвязь или передачу данных, не прерывая коммуникацию. Это обеспечивает удобство и гибкость для пользователей.
NGN основана на протоколе IP (Internet Protocol), что делает сеть более гибкой и масштабируемой. IP-ориентированность позволяет передавать различные типы данных (голос, видео, текст и т.д.) в виде пакетов по сети. Это также позволяет использовать сеть для передачи данных в режиме реального времени и для обмена большим объемом информации.
NGN предоставляет универсальный доступ к услугам независимо от типа подключения пользователя. Это означает, что пользователи могут получать услуги с использованием различных технологий и устройств, таких как традиционные телефоны, мобильные устройства, компьютеры и другие сетевые устройства. NGN позволяет пользователям быть подключенными к сети в любом месте и в любое время.
NGN обладает гибкостью и масштабируемостью, что позволяет провайдерам услуг адаптировать сеть под изменяющиеся потребности пользователей. Они могут добавлять новые услуги и функциональность без необходимости замены существующего оборудования. Это упрощает развертывание новых услуг и позволяет более эффективно использовать ресурсы сети.
NGN предоставляет возможности для эффективного управления качеством обслуживания (Quality of Service, QoS). Это позволяет провайдерам услуг предоставлять высокое качество связи и обеспечивать оптимальные условия для передачи различных типов данных. NGN также позволяет дифференцировать обслуживание в зависимости от требований пользователя или типа услуги.
Слабые стороны концепции NGN связаны с потенциальным снижением качества обслуживания и проблемами уязвимости, присущими сложным системам с открытой распределенной архитектурой и с использованием стека протоколов TCP/IP.
NGN позволяет интегрировать различные типы услуг, такие как голосовые вызовы, видеосвязь, передача данных и интернет-сервисы. Это обеспечивает пользователям удобство и гибкость в выборе и переключении между различными видами коммуникаций. Например, пользователь может начать голосовой вызов и затем переключиться на видеосвязь без прерывания связи. Интеграция услуг также упрощает разработку и предоставление новых инновационных сервисов.
NGN обладает гибкостью и масштабируемостью, что позволяет провайдерам услуг адаптировать сеть под изменяющиеся потребности пользователей. Они могут добавлять новые услуги и функциональность без необходимости замены существующего оборудования. Гибкость и масштабируемость NGN также способствуют более эффективному использованию ресурсов сети и улучшению операционной эффективности.
NGN обеспечивает универсальный доступ к услугам независимо от типа подключения пользователя. Это означает, что пользователи могут получать услуги с использованием различных технологий и устройств, таких как традиционные телефоны, мобильные устройства, компьютеры и другие сетевые устройства. Универсальность доступа увеличивает гибкость пользователей и упрощает взаимодействие между различными типами устройств.
Вместе с тем, переход к концепции NGN требует значительных инвестиций в модернизацию сетевой инфраструктуры. Замена устаревшего оборудования и внедрение новых технологий может быть дорогостоящим процессом для провайдеров услуг. Это может стать значительным финансовым бременем, особенно для небольших и средних операторов связи.
Кроме того, существует проблема неоднородности существующих телекоммуникационных сетей, особенно в отношении аппаратного обеспечения и протоколов связи. Переход к NGN требует совместимости и интеграции различных сетей, что может быть сложным процессом, особенно в случае устаревших систем.
Также NGN представляет новые вызовы в области безопасности и приватности данных. Передача большого объема информации через IP-сети требует усиления мер безопасности для защиты от угроз и вмешательства третьих лиц. Обеспечение конфиденциальности данных и защиты от кибератак является критическим аспектом при разработке и эксплуатации сетей NGN.
При большом многообразии технологий, способных обеспечить выполнение требований, предъявляемых к информационно-телекоммуникационным сетям (ИТКС), возникает проблема их рационального выбора. Все имеющиеся технологии характеризуются целым рядом показателей, которые различным образом влияют на характеристики сети.
Проектирование телекоммуникационных сетей является сложным и многоэтапным процессом, требующим внимания к деталям и системного подхода.
Общий подход включает:
— формирование общего организационного и системного замысла построения ИТКС;
— обоснование перечня требований, предъявляемых к ИТКС со стороны её пользователей;
— выбор возможных вариантов технологий, удовлетворяющих предъявленным требованиям;
— выбор показателей для сравнительной оценки технологий;
— проведение сравнительной оценки и выбор наилучшего варианта.
Таким образом, выбор технологии можно разделить на три этапа.
Первый и самый важный этап проектирования телекоммуникационных сетей - это планирование. На этом этапе необходимо определить цели и требования проекта, а также изучить окружающую среду и потребности пользователей. Важно провести анализ текущей ситуации, идентифицировать проблемы и возможности для оптимального проектирования сети.
Этап планирования является одним из ключевых этапов проектирования телекоммуникационных сетей. На этом этапе определяются цели проекта, требования пользователей, анализируется текущая ситуация и создается общий план для дальнейшего проектирования и реализации сети. Давайте рассмотрим подробнее этап планирования.
Первым шагом на этапе планирования является определение целей проекта. Четкое определение целей поможет ориентироваться во время проектирования и оценке эффективности сети. Цели проекта могут включать обеспечение высокой пропускной способности, повышение качества обслуживания, расширение покрытия сети или внедрение новых технологий.
Важной частью планирования является идентификация требований пользователей. Необходимо определить типы услуг, которые пользователи ожидают от сети, их ожидания по скорости передачи данных, голосовой и видеосвязи, надежности и безопасности. Понимание требований пользователей поможет определить необходимые функции и возможности сети.
На этапе планирования проводится анализ текущей ситуации, чтобы определить существующие системы связи, инфраструктуру, технологии и ресурсы. Это позволяет оценить возможности для оптимального использования существующих ресурсов и потенциальные ограничения. Также важно провести анализ конкурентной среды и технологических тенденций для выявления новых возможностей и вызовов.
На основе определенных целей, требований пользователей и анализа текущей ситуации разрабатывается стратегия и план проекта. Стратегия может включать выбор технологий, архитектуры сети, методологии и подходы к реализации. План проекта определяет последовательность действий, сроки, ресурсы и ответственных лиц, необходимых для выполнения проекта.
На этапе планирования также важно разработать бюджет проекта и определить источники финансирования. Разработка бюджета включает оценку затрат на оборудование, программное обеспечение, развертывание сети, обучение персонала и поддержку. Финансирование может осуществляться через собственные средства компании, кредиты или инвестиции.
Следующий этап - разработка архитектуры телекоммуникационной сети. На этом этапе определяются основные компоненты сети, их взаимосвязи и функциональность. Разрабатывается схема сети, включающая физическую и логическую структуру, уровни доступа, сегментацию сети и технологические решения.
Первым шагом на этапе архитектурного проектирования является определение функций, которые сеть должна выполнять. Это может включать передачу голоса, видеосвязь, передачу данных, поддержку интернет-сервисов, безопасность и другие функциональные возможности. Необходимо также учесть требования пользователей, предоставляемые услуги и ожидаемые производительность, надежность и масштабируемость.
На этом этапе также разрабатывается физическая и логическая структура сети. Физическая структура определяет размещение и взаимосвязь физических компонентов сети, таких как маршрутизаторы, коммутаторы, серверы и кабельная инфраструктура. Логическая структура определяет организацию сети на уровне протоколов, адресации, сегментации и других сетевых служб.
В архитектурном проектировании необходимо определить уровни доступа к сети. Уровни доступа могут включать локальные сети (LAN), городские сети (MAN), метро-сети и широкополосные сети (WAN). Каждый уровень доступа имеет свои особенности и требования к скорости, пропускной способности и покрытию.
На этом этапе производится выбор конкретных технологических решений, которые будут использоваться в сети. Это может включать выбор протоколов связи, сетевого оборудования, программного обеспечения и других технологий. Выбор технологий должен быть основан на требованиях проекта, совместимости существующей инфраструктуры и возможностях расширения сети в будущем.
Также производится выбор показателей для сравнительной оценки отобранных технологий. В частности, при выборе сетевой телекоммуникационной технологии целесообразно учитывать её следующие показатели [1,2]:
1. Качество обслуживания QoS (Quality of Service). Качество обслуживания сети можно определить:
- Скоростью передачи данных (Bitrate). Указывает предельную минимальную ширину канала для передачи данных. Измеряется в битах за секунду и зависит от пропускной способности.
- Задержкой в процессе отправки/приема пакета данных (Delay). Параметр указывается в миллисекундах.
В настоящее время прослеживается тенденция появления новых услуг и развития мультимедийных приложений, предъявляющих очень жесткие требования ко всей сети по качеству обслуживания, кроме того, необходимо разделение пользователей по приоритету обслуживания, что особенно существенно для больших мультисервисных сетей. Основная задача QoS — обеспечить гарантированную передачу определенных пакетов данных незаметно для пользователя.
2. Масштабируемость. Масштабируемость означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается. Для обеспечения масштабируемости сети приходится применять дополнительное коммуникационное оборудование и специальным образом структурировать сеть. Другими словами, масштабируемость означает способность системы, сети справляться с увеличением рабочей нагрузки при добавлении аппаратных ресурсов.
Масштабируемость можно оценить через отношение прироста производительности системы к приросту используемых ресурсов. Чем ближе это отношение к единице, тем лучше. Также под масштабируемостью понимается возможность наращивания дополнительных ресурсов без структурных изменений центрального узла системы.
В системе с плохой масштабируемостью добавление ресурсов приводит лишь к незначительному повышению производительности, а с некоторого «порогового» момента добавление ресурсов не дает никакого полезного эффекта.
3. Стоимость, учитывающая соотношение цена/производительность. Трудно ожидать высокого уровня сервиса от дешевых технологий, но, с другой стороны, бессмысленно использовать сложнейшие технологии для решения простых задач.
4. Номенклатура имеющегося на рынке оборудования.
5. Прогнозируемая популярность технологии в обозримом будущем, от чего зависит расширяемость сети и возможность обновления устройств. Расширяемость означает возможность простого добавления отдельных элементов сети, наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной. При этом принципиально важно, что легкость расширения системы иногда может обеспечиваться в весьма ограниченных пределах. Например, локальная сеть Ethernet, построенная на основе одного сегмента толстого коаксиального кабеля, обладает хорошей расширяемостью, в том смысле, что позволяет без труда подключать новые станции. Однако такая сеть имеет ограничение на число станций — оно не должно превышать 30—40. Хотя сеть допускает физическое подключение к сегменту и большего числа станций (до 100), при этом чаще всего резко снижается производительность сети. Наличие такого ограничения и является признаком плохой масштабируемости системы при хорошей расширяемости.
Далее следует этап проектирования сетевой инфраструктуры. На этом этапе определяется структура сетевой инфраструктуры. Разрабатывается план развертывания сети, включающий выбор оборудования, размещение узлов связи, маршрутизацию, коммутацию и безопасность. Расчет емкости сети и пропускной способности являются также важными аспектами этого этапа.
На этом этапе также определяются конкретные технологии и протоколы, которые будут использоваться в сети. Решение должно быть основано на требованиях проекта, будущих возможностях расширения и совместимости с другими сетями. Выбор технологий включает рассмотрение различных аспектов, таких как голосовая и видеосвязь, передача данных, безопасность, масштабируемость и эффективность.
При проектировании телекоммуникационных сетей часто возникает необходимость в миграции существующих систем на новую инфраструктуру. Этот этап включает разработку плана миграции, который определяет поэтапный процесс перехода с существующей сети на новую. Важно учесть потребности пользователей и минимизировать прерывания в работе сети во время миграции.
Предпочтительным представляется такой путь развития, когда создается сеть с коммутацией пакетов, поддерживающая услуги по обмену данными и видеоинформацией. Кроме того, она способна предоставить услуги IP-телефонии. Объем транспортных ресурсов, необходимых для построения сети с коммутацией пакетов, будет весьма существенным. Он на порядок или более превысит объем транспортных ресурсов, предназначенных для сети с коммутацией каналов. По всей видимости, сеть с коммутацией пакетов следует строить как Экстранет [3], обеспечивая все установленные для сети требования по информационной безопасности. На втором этапе развития будет реализована сеть с перспективной технологией коммутации, если таковая будет разработана в результате проведения соответствующих исследований. Не исключено, что будет предложено и новое решение в части систем сигнализации.
Предложенная модель иллюстрирует только один из наиболее вероятных подходов к построению сетей. Опыт построения телефонной сети общего пользования, которая создавалась и модернизировалась по результатам серьезных исследований, показал важность проведения полноценных научных дискуссий по системным вопросам.
Вместе с тем, при построении современных телекоммуникационных сетей прослеживается основная тенденция — сеть должна быть мультисервисной, т. е. способной передавать любой тип трафика (данные, речь, видео и т. п.) с заданными требованиями.
Выбор телекоммуникационной технологии может быть произведен экспертным методом на основе анализа вышеприведенных показателей.
Заключение
Концепция построения телекоммуникационных сетей следующего поколения (NGN) предоставляет ряд значимых возможностей, которые улучшают гибкость, эффективность и универсальность коммуникаций. Интеграция услуг, IP-ориентированность, универсальность доступа, гибкость и масштабируемость, а также управление качеством обслуживания являются ключевыми особенностями NGN. Внедрение и развитие NGN способствуют развитию современных телекоммуникаций и открывают новые возможности для пользователей и провайдеров услуг.
Список литературы
- Шмалько А.В. Цифровые сети связи. Основы планирования и построения. — М.: Эко-Трендз, 2001. — 282 с.
- Кульгин М. Технологии корпоративных сетей. Энциклопедия. — СПб.: Питер, 1999. — 699 с.
- Wilkinson P. Construction Collaboration Technologies: An Extranet Evolution. – Kindle Edition, 2005.
- Назаров А.Н., Разживин И.А., Симонов М.В. ATM: Принципы и технические решения создания сетей. М.: Горячая линия–Телеком, 2002. — 406 с.
- Ширяев А.М. Мультисервисные сети: главные события еще впереди. // Технологии и средства связи. Отраслевой каталог. М.: Гротек, 2006. — С. 50–55.
- Селезнев И.А. Корпоративные филиальные сети на базе операторских MPLS-сетей // Технологии и средства связи. — 2006. — № 4. — с. 60–64.
- Агаев Г.Р., Еланский Д.В., Огородников А.Ю. Транспортные мультисервисные сети: технологии и оборудование // Технологии и средства связи. — 2004. — № 1. — С. 46–53.
