Олимпиада "Наноэлектроника"
Неофициальный сайт

Меню сайта
Категории раздела
Наш опрос
Оцените сайт олимпиады
Всего ответов: 122
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Главная » Статьи » Сети (МИФИ) » Домашние задания (по сетям МИФИ)

ТЕХНОЛОГИЯ All-IP
СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение
2. Глоссарий
3. Технология All-IP
4. Рыночные факторы эволюции к All-IP
5. Роль процессов стандартизации
6. Эволюция базовой сети к All-IP
7. Повышение эффективности сети
8. Заключение
9. Список литературы






ВВЕДЕНИЕ

В основе данной работы лежит рассмотрение технологии единой IP-структуры, а также развитие этой технологии.

ГЛОССАРИЙ

3GPP – партнерский проект 3-го покаления.

CDMA 1x EV-DO – система многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (только данные).

GGSN – шлюзовой узел поддержки GPRS.

GPRS – общая служба пакетной передачи по радио.

HSDPA – доступ высокоскоростных пакетов данных на линии вниз.

IETF – проблемная группа интернет разработчиков.

IP (англ. Internet Protocol) - маршрутизируемый протокол сетевого уровня стека TCP/IP. Неотъемлемой частью протокола является адресация сети.

IMS – подсистема IP-мультимедиа.

SGSN –узел поддержки обслуживания GPRS

SIP – протокол управления сеансом

TDM – мультиплексирование с разделением по времени

ТЕХНОЛОГИЯ All-IP

До сих пор операторы тратили на развитие нескольких сетей огромные средства: отдельно для голосовых услуг и отдельно – для фиксированного доступа в интернет (IP-технология). С ростом популярности услуги скоростного доступа в интернет, увеличением конкуренции и снижением цен на услугу использовать разрозненную инфраструктуру стало неэффективно.

В недавнем прошлом наступила новая эра: операторы сотовой связи начали переводить сети на единую IP-инфраструктуру (All-IP), позволяющую передавать голосовую информацию, данные и даже видео.

Переход к All-IP стал актуален с падением доли голосовых услуг в структуре доходов операторов. В ближайшие несколько лет передача данных в структуре доходов операторов вырастет на порядок.

К переходу на All-IP операторов подталкивает и перспектива внедрения связи третьего поколения, позволяющей передавать данные на значительно более высокой скорости, чем используемый сейчас стандарт GSM. Выдача 3G-лицензий откладывалась несколько лет из-за того, что необходимые частоты (диапазон 2,1 ГГц) заняты Министерством обороны – операторы и Нацкомиссия по вопросам регулирования связи не могли сойтись с военными в вопросе компенсации за их освобождение[1].

РЫНОЧНЫЕ ФАКТОРЫ ЭВОЛЮЦИИ К ALL-IP

Не так давно ситуация на рынке мобильной связи складывалась для его участников не совсем оптимистично. Во-первых, услуги мобильной телефонии утратили ореол элитарности, следовательно, потребители больше не хотели платить за принадлежность к кругу избранных. Сейчас, когда в мире насчитывается около двух миллиардов пользователей мобильной связи, "мобильники" и предоставляемые с их помощью услуги стали вещью более утилитарной, клиенту теперь нужен постоянный и повсеместный доступ, а не статусность, а значит, и платить он может ровно столько, во сколько оценивает полезность такого доступа. На фоне острой конкурентной борьбы цена голосовых услуг зачастую опускается ниже себестоимости.

Во-вторых, большие надежды возлагались на мобильный интернет, и это неудивительно. Интернет как стек протоколов уже перестал быть тайной за семью печатями. Число людей, разбирающихся в интернет-протоколах, постоянно увеличивается, а университеты каждый год выпускают тысячи специалистов. В результате практически в каждом интернет-сообществе обязательно находился тот, кто не только понимал специфику этого сообщества, но и разбирался в протоколах для создания новых приложений. В интернете появлялись как массовые, так и нишевые услуги, созданные для пользователей и востребованные ими. Казалось, что ничто не мешает перенести этот положительный опыт на сети мобильной связи.

Однако эти ожидания не оправдались. Оказалось, что внедрение в мобильные сети технологий передачи данных WAP, GPRS и MMS, – это хоть и необходимое, но совершенно недостаточное условие для роста трафика данных. Для того чтобы абонент обращался к дополнительным услугам, основанным на этих функциях, нужны были понятное ценообразование, сильная мотивация и простота использования, и все это одновременно. Однако обеспечить это не так легко. Например, установлено, что скука - один из сильнейших стимулов к использованию дополнительных услуг.



Рис. 1. Возвращающиеся и новые пользователи дополнительных услуг.
Было измерено число людей, под влиянием маркетинговых действий оператора подключившихся к новой услуге, а также процент тех, которые продолжили ее использование в последующие месяцы. В частности, ко второму месяцу использования новой услуги удельный вес возвращающихся абонентов составил только 24% (несмотря на общий рост базы пользователей услуги на 35% по сравнению с первым месяцем благодаря продолжающейся рекламной кампании). К третьему месяцу доля первоначальных пользователей услуги составила всего 16% от общей базы пользующихся этой услугой.

Однако в мире есть и успешные примеры повышения ARPU, а значит, существующие абоненты в состоянии оплатить услуги. Так, в США ежегодный доход на абонента у некоторых операторов превышает 600 долларов. Необходима дополнительная мотивация с одновременным увеличением производительности для экономически эффективной поддержки возрастающего трафика, голосового трафика и передачи данных.

Итак, несмотря на все усилия, новые услуги приживались медленно. Говорили о новых бизнес-моделях, но принципиальное отличие от прошлых заключалось лишь в том, что к отдельным (ограниченным) функциям сети оператора был открыт доступ для третьих сторон. Последние несли ответственность за продвижение и качество новых услуг, основанных на этой функциональности. В основном, роль оператора практически не изменилась.

Скорее всего, не хватало некой основы, благодаря которой можно было бы планомерно наращивать новые сервисы и формировать устойчивый спрос. И снова заговорили о технологических инновациях.

РОЛЬ ПРОЦЕССОВ СТАНДАРТИЗАЦИИ

Новые услуги получают более широкое распространение, когда они просты и понятны, а также когда они похожи на те услуги, которые уже хорошо знакомы пользователям (Olsson, 2006). Для таких услуг не требуется дополнительного обучения, информация о них быстро распространяется благодаря рекламе или переходит из уст в уста. Реализованные в базовой сети сотовой связи интернет-технологии, WAP и GPRS, не помогли операторам перенести в свои сети востребованные услуги интернета. Этих средств было недостаточно для запуска в сотовых сетях услуг присутствия, мгновенных сообщений и передачи мультимедиа, ставших реальностью для пользователей интернета. Разработчики, осознавая все преимущества интернета в сотовых сетях, отмечали и его ограничения, ответом на которые должны были стать новые стандарты.



Рис. 2. Возможности роста: увеличение ARPU с ростом производительности.
Во-первых, традиционно критерий оценки качества передачи по IP - это best effort - "лучшее из возможного". Однако те, кто пользовался GPRS-телефоном как радиомодемом, не стали бы применять к этому процессу слово best. Значит, для использования IP в сети сотовой связи ключевым вопросом было обеспечение качества обслуживания.

Во-вторых, от выбранной модели тарификации зависит доход оператора мобильной связи. Когда оператор не знает, какая услуга оказывается поверх пакетной передачи, он может тарифицировать абонента только по образцу интернет-провайдера, используя в качестве единицы тарификации скорость передачи или, на свой страх и риск, устанавливая на услугу фиксированный тариф. Но такой подход может стать непреодолимым препятствием для использования услуги. Вместе с тем знание содержимого пакета - это сила оператора и возможность выбора: flat-rate для всех сеансов одного типа, "повременка", цена в зависимости от предоставляемого качества и т.д.

В-третьих, необходима возможность быстрого запуска и интеграции различных услуг, созданных сторонними разработчиками, а также обеспечение доступа к "домашним" услугам абонентам в роуминге.

Результатом разработок стандарта, в котором были учтены все вышеперечисленные задачи, стали спецификации IMS, подсистемы IР-мультимедиа. IMS для сетей GSM - это "плод" совместной работы инженеров 3GPP и IETF. Когда разработчикам требовалось прописать определенную функциональность (например, установление мультимедиасеанса), они обращались к уже существующим протоколам IETF, выбирали наиболее подходящий и адаптировали его для использования в IMS (Camarillo, 2006). В частности, для управления мультимедийным сеансом был выбран протокол SIP, известный в IETF как RFC 3261. Для функций ААА (аутентификация, авторизация, аккаунтинг) был использован DIAMETER (RFC 3588), а для передачи потоков реального времени, например, аудио и видео -RTP/RTCP (RFC 3550). Таким образом, в настоящем и будущем гарантировалась интеграция и совместимость услуг IMS с интернет-доступом. Это расширило сферу применения IMS и сделало его по-настоящему универсальным стандартом. Сегодня на повестке дня - обеспечение взаимодействия IMS-систем с пользователями телефонных сетей общего доступа[2].

ЭВОЛЮЦИЯ БАЗОВОЙ СЕТИ К ALL-IP

Традиционно транспортные сети мобильных операторов строились с использованием технологии TDM. По данным аналитиков (Heavy Reading, 2006), большая часть базовых станций (а их насчитывается около 750 000) подключено к базовой сети по арендованным каналам E1/T1 или по радиорелейным линиям. Однако эффективность этой технологии для передачи голосового трафика оставляет желать лучшего. Во-первых, для любых услуг в TDM резервируются симметричные соединения (два канала). Во-вторых, типичный сценарий развития для таких сетей - это традиционное увеличение мощности для обработки растущего числа голосовых вызовов. Однако шаг нарастания емкости составляет 2 Мбит/с, и приходится ждать месяцами, прежде чем новое расширение будет полностью загружено. В-третьих, во время сеанса канал остается занятым, даже когда абоненты не передают информацию (например, молчат). Поэтому существующие сетевые архитектуры едва ли подготовлены к увеличению нагрузки за счет роста асимметричного пакетного трафика. Запуск технологий CDMA 1x EV-DO и HSDPA, по данным исследования Heavy Reading (2006), зачастую требует от операторов удвоения емкости арендуемых каналов или радиорелейных линий. Возросшие издержки могут поставить под вопрос даже целесообразность применения широкополосного радиоинтерфейса.

Общий характер IP позволяет найти применение этой технологии в самых разных областях, что мы и наблюдаем в последние годы. Благодаря структуре IP, логическая архитектура которой поддерживает передачу данных без установки "жесткого" соединения, обеспечиваются новые уровни масштабируемости и управляемости.

Итак, переход к all-IP начинается в ядре сети. Этот переход осуществляется как в фиксированных, так и в мобильных сетях, и ведет к созданию в будущем объединенной архитектуры IP-сети. В число основных решений входят эффективная программная коммутация, подсистема IP-мультимедиа (IMS), магистральные пакетные IP-сети, которые поддерживают передачу данных и сигнализацию по IP. Все эти решения для фиксированных и мобильных сетей доступны уже сегодня.

В то время как в сети радиодоступа отмечается рост капитальных инвестиций, приоритетом для базовой сети является планомерное сокращение издержек. За счет перехода к пакетным технологиям удается существенно сократить затраты на канал. Внедрение распределенной архитектуры преследует именно эти цели - сокращение эксплуатационных затрат. Однако этот шаг свидетельствует и о начале объединения базовой сети для универсальной поддержки трафика голоса и данных, IMS, и, в перспективе, фиксированного и мобильного доступа.

На первом этапе происходит физическое и логическое разделение функций коммутации на централизованные задачи управления вызовом, реализуемые в сервере коммутации, и функции управления потоком, выполняемые территориально разнесенными медиашлюзами.

Согласно определению ФГУП НИИР (2005), медиашлюз (MGW) - это шлюз, реализующий функции преобразования речевой информации в пакеты межсетевого протокола, взаимодействия с сетью фиксированной телефонной связи, маршрутизации пакетов межсетевого протокола.

Распределенные медиашлюзы, объединенные в IP-сеть, обрабатывают трафик на границах сети (или там, где это необходимо) и передают его в сети ТфОП или в сети других мобильных операторов. Поскольку MSC-сервер не отвечает за передачу пользовательского трафика, он может управлять большим количеством пользователей, чем-то, которое поддерживается одним медиашлюзом. Поэтому для расширения емкости оператор включает новые медиашлюзы без необходимости приобретать новый коммутатор.

Основной стимул внедрения программной коммутации - это снижение операционных издержек. Экономия достигается прежде всего за счет сокращения числа арендуемых каналов и помещений и снижения избыточной коммутации, а также за счет сокращения расходов на эксплуатацию и поддержку оборудования.

Следующим этапом становится внедрение решения IMS. Архитектура IMS позволяет запускать новые услуги поверх IP с использованием протокола SIP как стандартного механизма сигнализации для всех сервисов. IP-транспорт будет с гарантированным качеством объединять устройства поддержки пользовательского трафика и сигнализации: MSC-серверы, узлы IMS, SGSN, GGSN и медиашлюзы.

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕТИ

Для трансформирования сетей, используемых в настоящее время для голосовых услуг и услуг передачи данных, в экономически эффективные сети на базе IP, которые бы гарантировали рост доходов в будущем, необходимо решить ряд технических задач.

Одной из таких задач является разработка сети, готовой к "непредвиденному". Как показывает практика, некоторые услуги завоевали неожиданно широкую популярность, что привело к появлению в сетях незапланированного трафика. Добиться готовности к неизвестному можно только одним способом - разделением транспортной сети и серверов услуг. По мере продолжения эволюционного процесса все больше интерфейсов и услуг начинают использовать общий IP-транспорт.

Другой задачей является разработка сети, которая поддерживает весь набор требований, предъявляемых в настоящее время к фиксированным и мобильным сервисам в части QoS, синхронизации пакетов, безопасности и других важных характеристик. В сети должна поддерживаться возможность предоставления операторами услуг с различными приоритетами и классами обслуживания.

Важно разработать такую архитектуру IP-сети, которая способна решать задачи поддержки новых методов доступа и новых услуг, ведущих к появлению новых моделей трафика. И это не рядовой вопрос замены протоколов, используемых в существующей сетевой архитектуре, или переноса лучших практик из IP-сетей в сети электросвязи.

Согласно четко прослеживаемой тенденции, все услуги и виды доступа, включая сети мобильного доступа, стремятся перейти на использование транспорта Ethernet/IP. Для этого в течение ближайших лет потребуются инвестиции, обеспечивающие высокую производительность, низкую задержку сигнала и гарантию доставки пакетов в рамках транспортной инфраструктуры на базе IP и Ethernet.

Для повышения эффективности IP-инфраструктура должна реализовываться в виде модульных, предварительно испытанных и проверенных решений, позволяющих сократить время вывода продукта на рынок и снизить издержки. IP-инфраструктура должна быть масштабируемой, то есть способной учитывать потребности как самых малых сетей, состоящих из одного или двух узлов, так и средних и крупных сетей, состоящих из десятков или тысяч узлов.

Будущие сети электросвязи смогут "на равных" обращаться с различными типами доступа. При этом уже сегодня различие между фиксированным и беспроводным доступом в значительной мере размыто.

Множество существующих телефонов сети связи общего пользования являются беспроводными, некоторые мобильные телефоны используют ресурсы фиксированной инфраструктуры, например, посредством не лицензируемого мобильного доступа (UMA), а телефония, как приложение на компьютере, предоставляется по беспроводной локальной сети (WLAN). По мере усложнения и расширения методов доступа возникает потребность в простой и универсальной базовой инфраструктуре, способной предоставлять услуги абоненту, какой бы сетью доступа он не пользовался. В этом контексте архитектуре IMS отводится роль объединяющего начала, которое устраняет ограничения и упрощает предоставление услуг. 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Сети All-IP это перспективная 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.
Благодаря возможностям современного оборудования, в перспективе станет доступна интеграция в существующую сеть оператора, поддержка не только новой транспортной технологии, но и привычной модели управления. Построение полностью модульной архитектуры с возможностями географического распределения и резервирования, а также добавления в систему серверов, позволит внедрить новые виды услуг в минимальные сроки не нарушая соответствия требований законодательства об архитектуре сети.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. http://proit.com.ua/digest/telecom/2010/04/13/110319.html - Три в одном // Технология All-IP позволит операторам экономить на обслуживании сетей, Роман Судольский, «КоммерсантЪ Украина» // 13.04.2010;
2. http://www.seti-ua.com/?in=seti_show_article&seti_art_ID=231&_by_id=1&_CATEGORY=32 – Путь к All-IP;
3. http://ru.wikipedia.org/wiki/ALL-IP - NGN
Категория: Домашние задания (по сетям МИФИ) | Добавил: ya007k (23.12.2013)
Просмотров: 2993 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Форма входа
Поиск
Друзья сайта