PRZYSZŁOŚCIOWE SYSTEMY

TELEKOMUNIKACYJNE

NGN

Next Generation Network

Dr hab. inz. Wojciech J. Krzysztofik

Dr inz. Janusz Klink

Sieć obecna a NGN, w uproszczeniu...

• Sieci dzisiejsze

– tryb

komutacji obwodów

, lub

– tryb

komutacji pakietów

• NGN

– sieć następnej generacji

– tryb

komutacji pakietów

Obserwuje się gwałtowny wzrost ruchu
– związanego z

transmisją danych

,

– realizowaną w trybie

komutacji pakietów

2

Sieci z PRZEŁĄCZANIEM OBWODÓW

Zasoby końcowe rezerwowane na „żądanie” :

• pasmo łącza, zdolność przełączania

• dedykowane zasoby: nie dzielone

•

gwarantowane

parametry połączeń

• wymagane zestawianie łącza na żądanie

PRZYKŁADY

• Sieci Telefoniczne (

Telephone Networks)

• Transmisja Cyfrowa ISDN (Digital Transmission ISDN)

• Sieci Synchroniczne (Synchronous Networks: SONET,

SDH)

3

Sieci z PRZEŁĄCZANIEM PAKIETÓW

A

B

C

10 Mbs
Ethernet

1.5 Mbs

45 Mbs

D

E

zwielokratnianie statystyczne

kolejka pakietów

oczekujących

na wyjściu linii

Każdy strumień danych jest
podzielony na PAKIETY:

• PAKIETY użytkowników A i B dzielą
(share) zasoby SIECI
• każdy PAKIET wykorzystuje pełne
pasmo dostępne w SIECI
• zasoby wykorzystywane zgodnie z
zapotrzebowaniem

PRZYKŁADY
• Sieci Komputerowe
• Frame Relay
• ATM

4

Sieci NGN

(Next Generation Network)

Kolejne rozwiązania i koncepcje :
•

stosowania jednolitych sieci
konwergentnych dla wszystkich
sieci telekomunikacyjnych,
zmierzające głównie do integracji
usług telefonii z usługami dostępu
do sieci komputerowych.

•

Operatorzy na świecie
rozpoczynają inwestycje
zmierzające do rozwiązań NGN,
jednak na poziomie pilotowych
instalacji testowych.

5

Struktura sieci komputerowych

z podziałem na sieć dostępową, dystrybucyjną, transportową, sterowania

6

Cechy NGN

Realizacja wszystkich dotychczasowych usług
(związanych z transmisją danych i głosu) oraz
przenoszenie sygnalizacji w jednolity -

pakietowy – sposób

Sieci NGN są zwykle budowane w oparciu o
protokół internetowy IP(Internet Protocol) i
dlatego często te sieci określa się jako "all-IP".
Odizolowanie warstwy transportowej od warstwy
sterowania

7

NGN wg zaleceń ITU - definicja cz.1

Next Generation Network (NGN) [ITU-T Y.2001]:

„Sieci oparte na transmisji pakietowej:
• zdolne do świadczenia usług telekomunikacyjnych oraz
• mające możliwość wykorzystania wielu technologii

szerokopasmowych, obsługujących QoS transportu,

• w których funkcje związane z usługami są niezależne od

technologii związanych z transportem”

–

Oznacza to, że jeśli usługodawca chce udostępnić nową usługę, to robi to
definiując ją w sferze usługowej, bez uwzględniania sfery transportowej – usługi
są niezależne od rozwiązań transportu.

–

Dodatkowo jest tendencja do uniezależniania aplikacji (w tym telefonicznych) od
sieci dostępowej i umieszczania ich w urządzeniach końcowych (telefony,
komputery osobiste, dekodery).

8

NGN wg zaleceń ITU - definicja cz. 2

Next Generation Network (NGN) [ITU-T Y.2001]:
• „... umożliwia użytkownikom nieskrępowany

dostęp:

– do sieci

– do usług dostawców konkurencyjnych
– i / lub do innych usług wg. ich wyboru.

• „zapewnia mobilność, która pozwoli (...)

świadczyć usługi dla użytkowników…”

9

Praktycznie NGN powoduje

trzy główne zmiany

w architekturze sieci

telekomunikacyjnej.

10

1. W sieci rdzeniowej, NGN prowadzi do konsolidacji wielu

(specjalizowanych lub nakładkowych) sieci
transportowych, budowanych w przeszłości dla różnych
służb, w jedną rdzeniową sieć transportową (często w
oparciu o IP i Ethernet).

Między innymi prowadzi to do
-

migracji architektury telefonicznej (

PSTN

) od

komutacji kanałów do

VoIP

, a także

-

migracji komercyjnej dotychczasowych usług,

takich jak

X.25

,

Frame Relay

– do nowych usług jak np.

VPN

albo

-

migracji technicznej przez emulację

dotychczasowych usług w NGN.

11

2. W sieci dostępowej przewodowej, NGN prowadzi do

-

migracji od oddzielnej obsługi głosu i danych w

centralach miejscowych do DSLAM integrujących porty
telefoniczne VoIP, co pozwala na wyeliminowanie telefonicznej
infrastruktury komutacyjnej.

3. W sieci dostępowej

telewizji kablowej

, NGN prowadzi do

-

migracji realizacji usług

VoIP

i

SIP

jako standardu

warstwy danych kablowych na bazie standardu

DOCSIS

.

12

NGN - warstwa usług

[ITU-T Y.2011]:

Część NGN, która zapewnia użytkownikowi
funkcje, które :

• transferują dane związane z usługą i
• kontrolują i zarządzają zasobami i usługami

sieciowymi, aby umożliwić świadczenie usług i
aplikacji użytkownikowi .

13

NGN - warstwa transportowa

[ITU-T Y.2011]:

Część NGN, która zapewnia użytkownikowi funkcje:

• transferu danych

• kontroli i zarządzania środkami transportu danych

między użytkownikami końcowymi.

14

NGN - warstwy usług i transportu

Warstwa transportowa

Warstwa usługowa

CO-CS, CO-PS, CLPS

np. telefonia (audio, faks itp.)

np. usługi tr. danych (WWW, e-mail, itp.)

np. usługi wideo (TV, wideo, itp.)

CO-CS (Connection Oriented – Circuit Switched) – zorientowane połączeniowo, komutacja kanałów
CO-PS (Connection Oriented – Packet Switched) - zorientowane połączeniowo, komutacja pakietów
CLPS (Connectionless – Packet Switched) – zorientowane bezpołączeniowo, komutacja pakietów

15

NGN - podstawowy model odniesienia

16

NGN - model funkcjonalny

17

NGN - architektura

18

NGN - dostęp do sieci

19

Migracja w kierunku NGN

• Różne scenariusze przejścia, zależne od

wymagań

– operatora sieci i
– dostawcy rozwiązań NGN

• Dwa główne trendy budowy NGN

– ewolucyjny
– „rewolucyjny”

20

Przykład ewolucyjnego przechodzenia
w kierunku NGN

• Etap 1 - uporządkowanie PSTN (likwidacja starych i

małych central, budowa modułów wyniesionych)

• Etap 2 – rozbudowa sieci transmisji danych, ADSL,

optymalizacja PSTN w warstwie tranzytowej

• Etap 3 - zaoferowanie usług sieci NGN, migracja w

kierunku VoP (Voice over Packet)

• Etap 4 - przekształcenie istniejącej sieci TDM w NGN

21

Techniki transmisji/komutacji
i protokoły w sieciach szkieletowych

• Obserwowany jest trend do wdrażania jednolitej

techniki transmisji, wykorzystującej tryb
komutacji pakietów, opartej o ATM i/lub IP MPLS
z wykorzystaniem SDH i WDM

• Obecnie stosowana jest pełna konfiguracja

IP/ATM/SDH/WDM

• Prowadzone są natomiast prace nad

konfiguracjami IP/SDH, IP/WDM, IP/ATM

22

Różne możliwości realizacji sieci
szkieletowych

FR

IP/

MPLS

ATM

PDH

IP/

MPLS

SDH

WDM/DWDM/Metro DWDM

IP/

MPLS

1

2

3

4

5

6

7

8

23

Komutacja w sieciach NGN

24

Konwergencja sieci NGN

25

Sieć wielousługowa (NGN)
wg Ericssona (1) - koncepcja

• Sieć wielousługowa

zbudowana w oparciu
o platformę ENGINE:

– serwer

telefoniczny (TeS –
Telephony Server)

– brama medialna

(MGW)

– przełącznik

szkieletowy ATM
(MSCS –
Multiservice Core
Switch)

26

Sieć wielousługowa (NGN)
wg Ericssona (2) - rozwiązanie

Wireline

Access
Network

Sieć

bezprzewodowa

Transmisja/
komutacja

Sterowanie

Aplikacje

Serwery aplikacji

SCP

SCP

HLR

HLR

Inne

sieci

telefoniczne

Inne

sieci

ATM/IP

PLMN

PLMN

Server

Server

Serwery

PSTN

ISDN

Sieć szkieletowa

MGW

MGW

Media

Gateway

MGW

MGW

MGW

MGW

MGW

MGW

MGW

MGW

MGW

MGW

FR

MPLS

IP/ATM

L

L

E

E

PBX

DSS1

ISUP

Z

a

r
z

ą

d

z

a

n

i

e

27

Sieć wielousługowa (NGN)
wg Ericssona (3) - protokoły

28

Warstwa usługowa sieci NGN
wg Ericssona (1)

•

Usługi oferowane w sieci będą kontrolowane
poprzez serwery warstwy usługowej na
platformie „Jambala”

•

Serwery te komunikują się z serwerami
warstwy sterującej przez otwarte interfejsy
aplikacyjne. W tej warstwie udostępniane są
usługi typu wideo na żądanie, e-commerce,
itp.

•

Dodanie nowej usługi realizowane jest przez
dodanie nowego serwera, który współpracując
z warstwą sterowania i połączeń udostępnia tę
usługę w całej sieci

29

Warstwa usługowa sieci NGN
wg Ericssona (2)

Elementy platformy Jambala

• serwer usługowy (Jambala Application

Server J-AS)

• brama (Jambala Service Capability Server

J-SCS)

30

Warstwa usługowa sieci NGN
wg Ericssona (3)

31

Migracja do NGN wg Ericssona
- punkt wyjścia

32

Migracja do NGN wg Ericssona
- pierwszy etap migracji

33

Migracja do NGN wg Ericssona
- drugi (docelowy) etap migracji

34

NGN wg Lucent Technologies (1)

• Warstwa transportowa: sieć pakietowa, bramy

medialne do innych sieci

• Warstwa sterująca: Lucent Softswitch -

sterowanie elementami warstwy transportowej,
wiele protokołów - H.248, SIP, SIP-T, H.323,
współpraca sygnalizacyjna z siecią PSTN (SS7)

• Warstwa aplikacyjna: usługi integrujące głos,

dane, wideo, integracja rozwiązań stacjonarnych
i mobilnych, współpraca z siecią IN (INAP)

35

NGN wg Lucent Technologies (2)

PSTN

PSTN

PSTN

Access
Gateway

POTS

POTS

ISDN

VoIP

iMerge

LAN

PABX

VoIP

H.323

H.323

H.323

VoIP

VoIP

V5.2

VoIP

SoftPhone

IP Phone

Spring

Tide

Spring

Tide

Spring

Tide

Spring

Tide

IP/MPLS

lub

IP/MPLS/ATM

VG

Softswitch

Softswitch

SIP-T

H.248
H.323

SIP

Serwer

MGCP

MGCP

SS7

LDAP

RADIUS

LDAP

RADIUS

Serwer

MG

MG

VoIP

Vo

IP

SS7

Sieć dostępowa xDSL

IP, VoIP, VoDSL

NGN AnyMedia

(FITL)

Lucent Stinger

(DSLAM)

AX 8000

AX 8000

5ESS

MG

AX 8000

SS7

H.2

48

H.

24

8

Vo

IP

H.

24

8

Vo

IP

IP-LAG

Brama

H.248
H.323

SIP

PRI, CE1 lub IMT

na STM-1

PRI, CE1 lub IMT

na STM-1

PRI, CE1 lub IMT

na STM-1

36

NGN wg Lucent Technologies (3) (VoIP)

TDM

Linie

TDM
Łącza

T-S-T

Sterownik

TDM
Linie

TDM
Łącza

T-S-T

T
D

M

Sterownik

Sygnalizcja

SS7

Sygnalizacja

SS7

CL/CK

CT

CL/CK

CPE

CPE

Media

Gateway

Media

Gateway

IP/

ATM

Abonent

Abonent

TDM

Linie

TDM
Łącza

T-S-T

Sterownik

TDM
Linie

TDM
Łącza

T-S-T

T
D

M

Sterownik

Sygnalizcja

SS7

Sygnalizacja

SS7

CL/CK

CL/CK

CT

CT

CL/CK

CL/CK

CPE

CPE

CPE

CPE

Media

Gateway

Media

Gateway

IP/

ATM

Media

Gateway

Media

Gateway

IP/

ATM

Abonent

Abonent

TDM

Line

TDM
Linie

TDM
Łącza

T-S-T

T
D

M

Sterownik

Sygnalizacja

SS7

CL/CK

CL/CK + CT

CPE

CPE

Abonent

Abonent

Media

Gateway

IP/

ATM

DSL

www

IP-LAG

TDM

Line

TDM
Linie

TDM
Łącza

T-S-T

T
D

M

Sterownik

Sygnalizacja

SS7

CL/CK

CL/CK

CL/CK + CT

CL/CK + CT

CPE

CPE

CPE

CPE

Abonent

Abonent

Media

Gateway

IP/

ATM

DSL

www

IP-LAG

37

NGN wg Nortela

ATM lub IP

CS 2000

SIP-T

DWDM

Sieć HFC
DOCSIS lub DAVIC

FITL

SS7

LAN

lub MGCP

H.248

MG

PABX

PSTN

MG

PABX

DSLAM

Serwer

dostępowy

SRDA

Warstwa Sterowania

IAD

IAD

lub MGCP

H.248

NCS

lub MGCP

H.248

lub MGCP

H.248

lub MGCP

H.248

IP CENTREX

SCP

STP

PVG

MGCP

UAS

VG

BAS

BAS

BAS

BAS

RTP Media

Portal

IMS

SIP-T

-

SIP

RADIUS

Serwer

CS 2000

Warstwa Transportowa

PVG

38

NGN wg Siemensa

QoS

Sieć pakietowa

Sieci Mobilne

GSM, GPRS, UMTS

Sieć dostępowa

- Idea,

- ERA, PLUS

Biura

POTS/ISDN

PBX

SM/L Przedsiębiorstwa

Siec dostepowa

Open API

Aplikacje

zewnętrzne

Uslugi

Sieć Inteligentna

SCP

LNP

IN

INAP

m

m

Sterowaniepolaczeniami

MGCP

Switch

Switch

Switch

TDM

POTS/ISDN

VoIP

VoATM

RAS

MSC

TDM

Wspólpracaz siecia TDM

39

• Podstawę NGN stanowią technologie internetowe, a w tym

IP

i

MPLS

Multiprotocol

Label Switching – technika stosowana przez rotery, w której trasowanie pakietów zostało zastąpione

przez tzw. przełączanie etykiet

.

• Na poziomie aplikacji

SIP

przejmuje rolę ITU-T

H.323

.

• Dla aplikacji telefonicznych najważniejszym urządzeniem NGN jest

• softswitch

– urządzenie realizujące połączenia VoIP.

• Jedną z najważniejszych funkcji softswich’a jest realizacja interfejsu

istniejącej sieci telefonicznej PSTN poprzez bramy sygnalizacyjne SG
(Signalling Gateways) i bramy medialne MG (Media GatewaysMG).

• Termin „

softswitch

” może być różnie definiowany przez różnych

producentów a także może obejmować nieco inne funkcje.

• Agent połączeń (Call Agent) jest ogólnym określeniem urządzeń/systemów

sterowania połączeniami.

• IMS (IP Multimedia Subsystem)

jest standardową architekturą funkcji

usługowych opartych na mediach internetowych.

Standardowe rozwiązania techniczne

40

NGN wg zaleceń ITU

www.itu.int

Recommendation ITU-T Y.2001 (12/04) General overview of NGN

(PDF)

ITU-T Next Generation Networks Global Standards Initiative
ITU-T NGN Management Focus Group
ETSI TISPAN

41

Dziękuję za uwagę

Dr hab. inz. Wojciech J. Krzysztofik