Атс. Атс Шпоры 4 курс 2 семестр. 2 Основные понятия ipтелефонии и технологии пакетной коммутации. Принцип статистического мультиплексирования. Понятие мультисервисной сети

• Название: 2 Основные понятия ipтелефонии и технологии пакетной коммутации. Принцип статистического мультиплексирования. Понятие мультисервисной сети
• Дата: 27.11.2021
• Размер: 1.25 Mb.
• Имя файла: Атс Шпоры 4 курс 2 семестр.doc
• Тип: Документы; #283456
• страница: 8 из 10

2.16. Сети IP-телефонии с протоколами MGCP и MEGACO/H.248.

На сети IP-телефонии применяются шлюзы, в которые включаются АТС и телефонные аппараты TDM-сетей. В таких сетях для управления шлюзами используются контроллеры MGC (Media Gateway Controller), взаимодействующие со шлюзами по протоколам MGCP или MEGACO/H.248. Такой контроллер также называется Call Agent.

На рис.4.34 показан пример построения сети IP-телефонии на основе протокола MGCP. В IP-сеть включаются медиа-шлюзы и контроллер. Медиа-шлюзы в зависимости от назначения делятся на шлюзы доступа – AG (Access Gateway) и шлюзы соединительных линий – TG (Trunk Gateway). Шлюзы доступа предназначены для включения аналоговых и/или цифровых абонентских линий и УАТС малой ёмкости. Шлюзы TG служат для включения в них соединительных линий от АТС TDM-сети. Кроме медиа-шлюзов на сети IP-телефонии могут устанавливаться шлюзы сигнализации SG (Signaling Gateway) (на рис.5.34 – не показаны). Сигнальный шлюз занимается только преобразование сигнализации TDM-сети в сигнализацию IP-сети и наоборот. Поэтому на сети с сигнальным шлюзом должен быть хотя бы один медиа-шлюз, обрабатывающий речевые сигналы. Сложность варианта со шлюзом SG состоит в том, что в этом случае на TDM-сети возникает необходимость в разделении речевых и сигнальных каналов, образованных в цифровых каналах Е1. Шлюз соединительных линий внутри себя раздельно обрабатывает информацию сигнальных и речевых каналов. Сигнальные шлюзы находят применения при подключении АТС большой ёмкости.

Шлюзы, предназначенные для включения только аналоговых телефонных аппаратов, зачастую называются терминальными адаптерами (ТА).

Контроллер сети обменивается со шлюзами сигнальной информацией в режиме «ведущий-ведомый» (master-slave), причем роль ведущего принадлежит контроллеру. Между контроллером и шлюзами передаются команды и ответы на них. Ответ передаётся на каждую команду. Команды передаются как от контроллера, так и от шлюзов. С помощью протокола MGCP устанавливаются и нарушаются соединения между абонентами сети. Шлюзы не могут обмениваться между собой сигнальной информацией.

На рис.4.34 приведены примеры соединений, установленных между TG1 и TG2, TG1 и АG1, АG1 и АG2. При установлении одного соединения контроллер взаимодействует с двумя или с одним шлюзом, если соединение устанавливается между абонентами, телефонные аппараты которых включены в этот шлюз.

Недостатком протокола MGCP является то, что он не может взаимодействовать с IP-терминалами сети, с такими, как IP-телефонами, софтфоны. В этом случае в сети следует применять сигнализацию SIP или Н.323. На рис.4.34 показан пример включения в сеть IP-телефонов, которые взаимодействуют по протоколу SIP с SIP-сервером (прокси-сервер). Чтобы устанавливать соединения со шлюзами, SIP-сервер должен взаимодействовать с контроллером по протоколу SIP или Н.323.

В случае установления соединения между абонентами двух сетей, работающих с протоколом MGCP, контроллеры должны обмениваться сигнальной информации по протоколам SIP или Н.323.

Описанные принципы функционирования сети по протоколу MGCP аналогичны для протокола MEGACO/H.248.

2.17. Качество передачи речи в IP-сети…

На качество передачи речи в IP-сети наибольшее влияние оказывает задержка речи, джиттер, потери речевых пакетов и эхо.

В телефонной сети задержка рассматривается как интервал времени, затрачиваемого на прохождение электрического речевого сигнала от терминала говорящего до терминала слушающего. В цифровых сетях с коммутацией каналов задержка не велика (не превышает 50 мс) и поэтому с этим явлением сталкиваются только на сетях с большой протяженностью.Задержки в сети IP-телефонии появляется в разных точках.

В рекомендации G.114 МСЭ-Т определены следующие нормы на задержки: хорошее качество передачи речи – задержка до 150-200 мс, передача речи недопустима при задержке свыше 400 мс.

На рис.4.35 показаны задержки на примере соединения в сети IP-телефонии с применением двух шлюзов.

В первую очередь это задержки в оконечных устройствах (в IP-телефонах, в шлюзах) при передаче и приеме речевых сообщений. Сюда входят задержки накопления, появляющиеся при кодировании и декодировании и зависящие от типа кодека. Как было показано выше, задержка накопления обычно составляет от 10 до 40 мс. Учитывая, что канал одновременно может обслуживать множество пользователей, посылка пакетов в сеть происходит с ожиданием и пакеты ставятся в очередь. В пункте приёма пакеты также ставятся в очередь – происходит буферизация. Буферизация необходима для устранения явления, получившего название – джиттера. Джиттер представляет собой разброс времени доставки пакетов для одного соединения. В пункте передачи речевые пакеты формируются на выходе кодека через фик­сированные промежутки времени (например, через каждые 30 мс), а при прохождении через сеть задержки пакетов оказываются не­одинаковыми, и они прибывают в пункт назначения через раз­ные промежутки времени. Пакеты могут прийти в неправильной последовательности: пакеты, посланные раньше, поступают в пункт приема позже других пакетов. Из буфера очереди пакеты извлекаются в требуемом порядке и с некоторым запаздыванием, необходимым для снижения джиттера. При этом, чем больше время нахождения в буфере, тем меньше будет джиттер, но тем больше становится общее время задержки. В пункте передачи задержки пакетов колеблется в пределах 30 -50 мс, а в пункте приема – в пределах 20 -80 мс.

Далее возникает сетевая задержка, обусловленная передачей речевых пакетов через IP-сеть. Главным образом задержка создается маршрутизаторами сети вследствие образования очередей на их входах и выходах, а также из-за необходимости затрачивать заметное время на обработку пакетов с целью их маршрутизации. Сетевая задержка зависит от количества сетевых узлов и от загрузки звеньев сети, входящих в маршрут прохождения пакетов. Для снижения сетевой задержки в IP-сети используют протоколы Diff-Serv и IntServ, которые позволяют вводить приоритеты в обслуживании заданного типа трафика, например – речевого. Эффектимным методом снижения сетевых задержек может быть применение технологии MPLS ( Multi Protocol Label Switchin – много протокольная коммутация по меткам). Эта технология позволяет заметно снизить время обработки пакетов в узлах сети.

Эхо представляет собой прослушивание говорящим абонентом своего голоса в телефоне с некоторым запозданием. Эхо имеет электрическую или акустическую природу. Электрическое эхо появляется вследствие отражения речевого сигнала в точке перехода с 4-проводного на 2-проводный разговорный тракт, что имеет место при использовании аналогового телефонного аппарата. Если у обоих разговаривающих абонентов установлены цифровые телефонные аппараты (ISDN- телефон, IP-телефон или софтфон) такого эха в цифровой сети не должно быть. Для устранения эха в терминалах IP-телефонии используют эхокомпенсаторы, действие которых состоит в вычитании из речевого сигнала, передаваемого в сеть, речевого сигнала, принятого из сети. Эхокомпенсаторы обычно обеспечивают подавление эхосигналов длительностью до 32-64 мс.

2.18. Основы построения сетей NGN…

Сети следующего поколения NGN (Next Generation Network), предложенная в 2005 году в качестве стандарта институтом ETSI, а в дальнейшем принятая в качестве рекомендаций МСЭ-Т.

NGN – это мультисервисная сеть с коммутацией пакетов, способная предоставлять широкий спектр телекоммуникационных услуг на основе широкополосных транспортных технологий, поддерживающих качество обслуживания (QoS- Quality of Service), в которой обеспечиваемая функциональность не зависит от используемых транспортных технологий. Важным свойством такой сети является отделение функций коммутации от функций предоставления услуг. Такое разделение позволяет гибко добавлять новые услуги по мере их появления.

Сеть NGN основывается на универсальной многопротокольной транспортной сети с распределенной коммутацией, в которую включаются оконечные сетевые узлы, предоставляющие услуги пользователям.

Сети NGN в первую очередь ориентированы на создание современной информационной инфраструктуры разных масштабов, вплоть до глобальной информационной инфраструктуры. В общем случае информационная инфраструктура представляет собой совокупность баз данных, средств обработки информации, взаимодействующих сетей связи и терминалов пользователей. В сети NGN, кроме традиционных услуг, должны предоставляться услуги нового типа, получивших название инфокоммуникационных услуг. Инфокоммуникационная услуга предполагает автоматизированную обработку, хранение или предоставление по запросу информации с использованием средств вычислительной техники, как на входящем, так и на исходящем конце соединения.

В традиционной сети взаимоотношения происх. между оператором и пользоват. (абонентом) сети. Поскольку предоставление большинства услуг отделено от ф-ций переноса инф-ции через сеть NGN, в ней появл. новый участник – поставщик услуг.

На сети общ. пользования к инфокоммуникационным услугам следует отнести услуги по предоставлению контента. Контент представляет собой информацию, хранящуюся в базе данных поставщика услуг. Пользователи на основании договорных отношений с поставщиком услуг могут получить доступ к этой инф-ции.

К инфокоммуникационным услугам предъявляются следующие требования: мобильность услуг, возможность гибкого и быстрого создания новых услуг и гарантированное качество услуг.

В настоящее время наиболее востребованные услуги NGN определены технологией Triple Play. Эта технология предоставляет пользователю широкополосный канал доступа к сети, через кот. он получает набор услуг: IP-телефонию, передачу данных и видео. Передача данных направлена на скоростной доступ к сети Интернет.

Сеть NGN в зависимости от вида и объема предоставляемых услуг может иметь разную структуру. На рис.4.36 показан пример построения сети NGN. Вся информация: пользовательская, сигнальная, мониторинга и администрирования, проходит через пакетную сеть IP/MPLS. Централизованное управление в сети осуществляет коммутатор Softswitch, взаимодействующий со всеми узлами доступа и служб. К узлам доступа относятся: AG (Access Gateway) – шлюз доступа, TG (Trunk Gateway) – шлюз соединительных линий. Узлы служб представлены сервером приложений и медиа сервером.

Шлюзы доступа предназначены для включения в них абонентских терминалов: аналоговых и цифровых аппаратов ISDN, соединительных линий к УАТС (например, к УАТС-ISDN), линий к узлам доступа TDM-сети - AN. Между AG и узлами коммутации TDM-сети применяются системы сигнализации доступа: EDSS1 и V5.2. Пользовательские устройства могут быть включены в интегрированные устройства доступа – IAD.(в него как минимум включаются аналоговые абонентские линии) Сущ устройства IAD, в которые могут вкл устр-ва сети Ethernet: комп-ры, IP-телефоны и софтфоны. Для устр-ва IAD хар-но подкл к сети посредством цифр абонент линии xDSL, например типа SHDSL, тогда для подкл устр-в IAD к пакетной сети необходим мультипл доступа DSLAM. В отношении анал телеф аппаратов устр-во IAD играет роль шлюзаa AG ( на рис AG4)

Шлюзы доступа AG взаимодействуют с коммутатором Softswitch с применением протоколов управления шлюзами: MGCP, Megaco/H.248.

Шлюзы соедин линий TG служит для доступа либо к телефонной сети общего пользования, либо к TDM-сети телефон связи другого оператора связи или др района технолог сети. В шлюзе TG выпол-ся фун-и ранее рассмотр-го сигн шлюза. Со стороны TDM- сети шлюз TG работает с сигнализ-ми ОКС№7 и QSIG. Между шлюзами TG и коммутатором Softswitch примен-ся сигнал-я SIP. Совместно с ней может использ-ся технол переноса сигн-х сообщ-й через IP – сеть-Sigtran(транспортир-е сигн инфор-ии ). Эта технол-я позвол-т пересылать от точки к точке (от TG к Softswitch и обратно) по образованному логическому каналу сигн-е сообщ-я ОКС№7, EDSS1 и V5.2. Для транспорт-ки сигн-х сообщ-й примен-ся протокол трансп-го уровня IP-сети- SCTP.

В сеть NGN вкл-ся SIP-сети и H.323-сети, соедин-я с кот. и между кот. осущ-ся через коммутатор Softswitch с примен-м систем сигнализ-ии SIP и Н.323 соотв.

В IP/MPLS- сеть могут вкл-ся непосредст-но или через сеть LAN терминалы, проход-е регистрацию и обслуживаемые напрямую коммутатором Softswitch.

Для связи с другими сетями NGN происходит взаимодействие между коммутаторами Softswitch этих сетей. Коммутаторы обмениваются сигнальной информацией по протоколам SIP/SIP-T. Протокол SIP-T расширяет возмож-ти протокола SIP при взаимодейст-ии с традиц-ми телеф-ми сетями. Он позвол-т переносить через IP-сеть от точки к точке сообщ-я подсистемы ISUP сигнал-ии ОКС№7. В более ранних коммут-х Softswitch взаимодйст-е может осущ-ся по протоколам H.323 или BICC(протокол управл-я обслуж-м вызова, не зависимый от носителя). Как внутри одной сети NGN, пользовательский трафик проходит между терминалами, минуя коммут-ры Softswitch.

При взаимодейст-ии сетей NGN двух операторов связи на границе сетей ставится контроллер SBC(пограничный контроллер сеансов). Через такой контроллер пропускаются во обоих направлениях соединеий потоки медиа- и сигнал-х пакетов. В первую очередь такой контрол-р необходим для обеспеч-я безопасности соедин-й для каждого опер-ра связи и для возмож-ти тарифик-ии сетевого трафика. Контрол-р SBC также производит: преобраз-е сигн-х потоков

Н.323, преобраз-е медиатрафика, упр-я кач-вом обслуж-я Q0S, упраления допуском принимаемых вызовов в соседнюю сеть. Традиц-но контроллер SBC выполняет преобраз-е сетевых адресов и ф-ции межсетевого экрана – фильтрация пакетов.

Из схемы построения сети NGN видно, что один коммут-р Softswitch выполняет фун-ю управления всей сетью, в первую очередь управление установлением соедин-й и разъедин-й. Речевые и иные пользоват-е потоки пакетов через него не проходят, а это значит, что собственно коммутация в привычном понимании TDM- сети не производ-ся.Перенос процессов коммутации в транспорт-ю сеть позволил заметно уменьшить объём оборуд-я потребл-я энергии програм-м коммут-м.

3.1. Назначение и общие принципы построения сети ОбТС.

Сеть общетехнологической телефонной связи предназначена для предоставления услуг телефонной связи абонентам разных подраз­делений РЖД. Территория предоставления услуг охватывает все же­лезные дороги. Эта сеть имеет категорию технологической сети связи, присо­единенной к сети связи общего пользования. Услуги сети общего пользования могут предоставляться как абонентам технологической связи, так и иным абонентам на возмездной основе. Внутри сети ОбТС могут также образовываться выделенные сети телефонной свя­зи, предназначенные для оказания возмездных услуг пользователям, не относящимся к абонентам технологической связи. На аналоговой и цифро-аналоговой сети ОбТС выделяют уровни иерархии: магистральный, дорожный, отделенческий и местный.На магистральном уровне происходит объединение всех желез­ных дорог.Сеть дорожного уровня охватывает все железнодорожные станции и узлы одной железной дороги. Отделенческий уровень ог­раничивает действие сети территорией отделения железной дороги. На местном уровне территория предоставления услуг ОбТС ограни­чена одной железнодорожной станцией или одним железнодорож­ным узлом.Сеть ОбТС местного уровня получила название местная сеть ОбТС. На всех других уровнях образуется междугородная сеть ОбТС, которая характеризуется возможностью установления соединений между абонентами разных железнодорожных станций и узлов.

Аналоговая сеть ОбТС строится на базе аналоговых АТС и анало­говых соединительных линий. На местной аналоговой сети ОбТС ис­пользуются стандартные дня России системы коммутации и системы сигнализации. На междугородной аналоговой сети ОбТС использу­ются как АТС, так и ручные междугородные станции (РМТС). Осно­вой РМТС являются ручные междугородные коммутаторы, на кото­рых операторы (телефонистки) устанавливают междугородные соеди­нения с помощью шнуровых пар. В РМТС включаются междугород­ные каналы ручных и полуавтоматических соединений. Между АТС организуются междугородные каналы автоматической связи. Между­городные каналы образуются из стандартных каналов ТЧ с использо­ванием систем передачи. Чтобы обеспечить взаимодействие между АТС междугородной сети ОбТС в 50-е гг. прошлого столетия была раз­работана специализированная для железных дорог одночастотная сиг­нализация. Необходимость в такой сигнализации объясняется тем, что электромеханические АТС могли обмениваться только сигналами постоянного тока, а по каналам ТЧ можно передавать сигналы пере­менного тока. Введение новой сигнал изации привело к созданию спе­циальной аппаратуры дальней автоматической телефонной связи (ДАТС), предназначенной только для сетей междугородной связи железнодорожного транспорта. К такой аппаратуре относятся ком­плекты междугородной связи (комплекты дальнего и тонального набо­ра), позволяющие использовать каналы тональной частоты для орга­низации соединительных линий между аналоговыми АТС. На между­городной аналоговой сети ОбТС работают узлы автоматической ком­мутации (УАК), представляющие собой совокупность оборудования стандартных АТС и специальной аппаратуры ДАТС.

В 90-е гг. прошлого столетия началось внедрение цифровых сис­тем коммутации, которые в совокупности с цифровыми системами передачи, стали основой цифровых сетей ОбТС. На местных и меж­дугородной сетях ОбТС стали внедряться стандартные цифровые АТС, соединенные между собой цифровыми каналами Е1. Взаимо­действие между цифровыми АТС стало осуществляться только с при­менением стандартных систем сигнализации по общему каналу. Сети ОбТС превратились в цифро-аналоговые. На них появилось значительно больше каналов междугородной связи, что, в принципе,могло бы позволить отказаться от РМТС. Однако особенности обес­печения технологических процессов на железнодорожном транспор­те повлияли на то, что ручные междугородные станции остались на цифро-аналоговой и цифровой сети. Однако РМТС принципиаль­но изменились — вместо ручных шнуровых междугородных комму­таторов стали использоваться автоматизированные рабочие места (АРМ), построенные на базе персональных компьютеров.

Для цифровой сети ОбТС была принята новая идеология ее по­строения. Предусмотрены следующие категории сетей: магистраль­ная, зоновая и местная. Зоновая сеть объединяет в себе множество железнодорожных станций и узлов (исключение составляет зона для ЦСС). Магистральная сеть служит для того, чтобы связать между собой группы зоновых сетей, относящиеся к разным железным до­рогам. К магистральной сети также подключена зона ЦСС. При этом можно говорить о следующих услугах телефонной связи: местной, зоновой (внутризоновой) и междугородной связи. Услуга зоновой связи предусматривает соединения в пределах одной зоновой сети. Услуга междугородной связи позволяет устанавливать соединения между абонентами разных зоновых сетей.

Доля цифровых АТС на сети ОбТС со­ставляет около 40 %. При этом цифровизация охватила отдельные районы сети ОбТС, в которые в основном входят железнодорожные узлы и крупные железнодорожные станции.

Внутри сети ОбТС используются закрытая и смешанная системы нумерации. Закрытая применяется в местных и зоновых сетях, а сме­шанная — в междугородных сетях.