Принципы построения, применения и проектирования коммуникационной платформы U-SYS


Росляков А.В., Крылов П.С.







                Принципы построения, применения и проектирования коммуникационной платформы U-SYS






Под редакцией А. В. Рослякова


Учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов 210400 - «Телекоммуникации» и направлению подготовки бакалавров 210700 - «Инфоком-муникационные технологии и системы связи»










Москва СОЛОН-ПРЕСС 2020

Рецензия ФГОБУ ВПО “Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” им. В.И. Ульянова (Ленина)”, зарегистрирована в МГУП 10.12.2012г. №2147.


УДК 621.391
   Р 75



   А.В. Росляков, П.С. Крылов
      Принципы построения, применения и проектирования коммуникационной платформы U-SYS / Под ред. А.В. Рослякова. — М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2020. — 108 с.

   В учебном пособии рассмотрены принципы построения, применения и проектирования оборудования коммуникационной платформы U-SYS компании Huawei (Китай), используемой для построения сетей связи следующего поколения NGN.
   Пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов 210400 — «Телекоммуникации» и направлению подготовки бакалавров 210700 — «Инфокоммуникационные технологии и системы связи». Материалы пособия могут быть полезны специалистам, использующим на практике оборудование коммуникационной платформы U-SYS.




КНИГА — ПОЧТОЙ

        Книги издательства «СОЛОН-ПРЕСС» можно заказать наложенным платежом (оплата при получении) по фиксированной цене. Заказ оформляется одним из трех способов:
        1. Послать открытку или письмо по адресу: 123001, Москва, а/я 82.
        2. Оформить заказ можно на сайте www.solon-press.ru в разделе «Книга — почтой».
        3. Заказать по тел. (499) 254-44-10, (499) 795-73-26.
        Каталог издательства высылается по почте бесплатно.
        При оформлении заказа следует правильно и полностью указать адрес, по которому должны быть высланы книги, а также фамилию, имя и отчество получателя. Желательно указать дополнительно свой телефон и адрес электронной почты.
        Через Интернет вы можете в любое время получить свежий каталог издательства «СОЛОН-ПРЕСС», считав его с адреса www.solon-press.ru/kat.doc.
        Интернет-магазин размещен на сайте www.solon-press.ru.





ISBN 978-5-91359-121-0

     © А.В. Росляков, П.С. Крылов, 2020 © Обложка, СОЛОН-ПРЕСС, 2020

            ОГЛАВЛЕНИЕ



ВВЕДЕНИЕ................................................4
1  ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ПЛАТФОРМЫ U-SYS..................6
1.1 Краткие сведения о компании Huawei..................6
1.2 Состав платформы U-SYS..............................7
1.3 Интегрированный медиашлюз доступа UA5000 ..........10
1.4 Универсальный шлюз доступа UMG8900 ................23
1.5 Шлюз сигнализации SG7000 ..........................37
1.6 Интегрированное устройство доступа IAD.............46
1.7 Гибкий коммутатор SoftX3000 .......................47
1.8 Пограничный контроллер сессий SessionEngine2000 ...56
1.9 Сервер медиаресурсов MRS6100.......................58
1.10 Система операционной поддержки iManagerN2000 NMS..60
2  ПРИМЕНЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ ПЛАТФОРМЫ U-SYS..................67
2.1 . Реализация городской сети NGN.........................67
2.2 Реализация опорной телефонной станции..............69
2.3 Реализация транзитной станции ТфОП.................70
2.4 Реализация транзитного шлюза/шлюза сигнализации.........71
2.5 Реализация взаимодействия с сетью H.323 ...........72
2.6 Реализация взаимодействия с интеллектуальной сетью.72
2.7 Реализация взаимодействия с сетью на базе протокола SIP.74
2.8 Реализация взаимодействия с шлюзом Parlay..........75
2.9 Реализация взаимодействия NGN с мобильной сетью 3G......75
3  ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЛАТФОРМЫ U-SYS.... 77
3.1 Общие принципы проектирования оборудования сети NGN.....77
3.2 Методика расчета объема оборудования интегрированного медиашлюза доступа UA5000..............................80
3.3 Методика расчета объема оборудования универсального медиашлюза UMG8900.................................... 89
3.4 Методика расчета объема оборудования выделенного сигнального шлюза SG7000 ..........................................92
3.5 Методика расчета объема оборудования гибкого коммутатора SoftX3000..............................................99
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ...................................102
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.....................................104
ЛИТЕРАТУРА............................................107

3

            ВВЕДЕНИЕ


     В последние годы отечественные операторы связи приступили к активному внедрению сетей следующего поколения NGN (Next Generation Networks), предоставляющих разнообразные услуги по передаче голоса, видео и данных на базе единой сетевой пакетной инфраструктуры. Мультисервисные сети NGN приходят на смену существующим моносервисным сетям связи (телефонным, телеграфным, передачи данных, интеллектуальным и др.) [1, 2].
     При построении сетей NGN операторы используют различные коммуникационные платформы отечественных и зарубежных производителей (ПРОТЕЙ, МФИ-Софт, НАТЕКС, Huawei, NEC, Nokia-Siemens Networks, Alcatel-Lucent, Cisco, Nortel и др.) [3, 14]. В состав данных платформ входит разнообразное сетевое оборудование: гибкие коммутаторы (softswitch), медиашлюзы, сигнальные шлюзы, пограничные контроллеры сессий, платформы приложений, медиасерверы, интегрированные устройства доступа, оконечные терминалы.
     Оборудование и программное обеспечение данных платформ должны знать и уметь его обслуживать современные инженеры связи. В связи с этим перед вузами страны, ведущими подготовку по телекоммуникационным специальностям, стоит задача по переориентации своих учебных планов и программ на подготовку кадров, способных квалифицированно обслуживать коммуникационные платформы сетей NGN.
     Для практического воплощения этих планов и программ необходима соответствующая учебная литература. Однако имеющееся методическое обеспечение подготовки специалистов в области телекоммуникаций значительно отстает от современных требований, и возникла острая необходимость в создании учебных материалов, позволяющих устранить этот пробел.
     В данном учебном пособии представлен материал, затрагивающий принципы построения, применения и проектирования коммуникационной платформы U-SYS производства Huawei Technologies Co., Ltd (Китай), которая широко используется в мире, в том числе и на сетях связи России [14]. В первой главе приведена информация об общем составе коммуникационной

4

платформы U-SYS, подробно рассмотрены принципы построения и технические характеристики ее базовых компонентов -гибких коммутаторов, медиашлюзов, сигнального шлюза, пограничного контроллера сессий, устройства интегрированного доступа, сервера медиаресурсов, интегрированной системы поддержки эксплуатации, сервера приложений. Вторая глава пособия посвящена принципам применения оборудования платформы U-SYS на различных сетях связи. В третьей главе приведена учебная методика проектирования объема оборудования медиа и сигнальных шлюзов и гибкого коммутатора, входящих в состав платформы U-SYS.
     Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов 210400 - «Телекоммуникации» и направлению подготовки бакалавров 210700 - «Инфокомму-никационные технологии и системы связи», при изучении специальных дисциплин, выполнении курсовых и дипломных проектов. Материалы пособия будут полезны специалистам, эксплуатирующим сети NGN, построенные на базе коммуникационной платформы U-SYS.

5

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ПЛАТФОРМЫ U-SYS

            1.1 Краткие сведения о компании Huawei Technologies Co.


     Продукцию компании Huawei Technologies Со., Ltd (Китай), одного из мировых лидеров по поставкам оборудования телекоммуникационных сетей, в настоящее время используют 45 из 50 ведущих мировых операторов, обслуживая порядка миллиарда пользователей по всему миру [4].
     Решения и продукция Huawei включают оборудование базовой сети (IMS, Mobile Softswitch, NGN), оборудование беспроводных сетей (HSDPA/WCDMA/EDGE/ GPRS/GSM, CDMA2000 1xEV-DO/CDMA2000 IX, TD-SCDMA, WiMAX), сетевые устройства (FTTx, xDSL, оптические устройства, маршрутизаторы, коммутаторы LAN), приложения и аппаратное обеспечение (IN, услуги мобильной передачи данных, BOSS) и терминалы (UMTS/CDMA). Основная продукция производится на базе микросхем ASIC собственной разработки и общей платформы для обеспечения соответствующего качества и экономической выгоды.
     В настоящее время компания Huawei имеет более 95 тыс. сотрудников, 46% которых были заняты исследованиям и разработками (НИОКР). Кроме исследовательских центров в Китае (Пекин, Шанхай, Нанкин, Шеньжень, Ханьчжоу и Чэньду), Huawei располагает центрами НИОКР в Бангалоре (Индия), «Кремниевой долине» и Далласе (США), Стокгольме (Швеция) и Москве (Россия).
     Региональное отделение Huawei Technologies в России было открыто в 1997 г. в Москве. В апреле того же года в городе Уфа было создано СП «БЭТО-Хуавэй», а уже в 1998 году произошел запуск первой производственной линии. На данный момент совместное предприятие имеет статус отечественного производителя, занятого в области производства и продаж оборудования коммутации и доступа. В настоящее время в каждом федеральном округе РФ имеется свое региональное представительство компании. На базе решений компании развернуты сети операторов фиксированной и мобильной связи (МегаФон, Тран

6

сТелеКом, МТС, ВымпелКом, Ростелеком, Уралсвязьинформ, Арктел, Синтерра, ОптиТел и др.).
     В учебном пособии представлены материалы по коммуникационной платформе U-SYS [14], предназначенной для построения сетей следующего поколения NGN на базе концепции гибкого коммутатора (softswitch).



            1.2 Состав платформы U-SYS



     В состав коммуникационной платформы U-SYS (название означает «Ваша система») входит различное оборудование, которое может использоваться на соответствующих уровнях сети следующего поколения NGN (рис. 1).


терминал

терминал

Рис. 1 - Распределение компонентов коммуникационной платформы U-SYS по уровням сети NGN

7

     На уровне доступа в сети NGN используется следующее оборудование коммуникационной платформы U-SYS:
     1.      Интегрированный медиашлюз доступа UA5000 (Universal Access) - обеспечивает практически все типы абонентского доступа с использованием как стандартной (64 кбит/с), так и широкой полосы пропускания. Многообразие поддерживаемых интерфейсов позволяет использовать оборудование для построения узлов доступа как в ТфОП, в качестве модуля сети абонентского доступа, так и в составе сетей NGN.
     2.      Шлюз сигнализации SG7000 (Signaling Gateway) -реализует интерфейс сети сигнализации ОКС№7 и IP-сети, выполняя функцию преобразования сигнализации между ТфОП и IP-сетью.
     3.      Универсальный медиашлюз UMG8900 (Universal Media Gateway) - выполняет преобразование различных форматов медиапотоков и сигнализации в режимах TMG, встроенного SG или AMG, и обеспечивает подключение телефонной станции ТфОП, учрежденческой телефонной станции УАТС (PBX), сети доступа (AN), сервера сети доступа NAS (Network Access Server)) и контроллера базовой станции BSC (Base Station Controller).
     4.      Устройство интегрированного доступа IAD (Integrated Access Device) предназначено для подключения конечных пользователей к сети NGN. Оно имеет от 8 и более портов для подключения аналоговых или цифровых телефонов и выполняет функции преобразования речевой информации в вид, удобный для передачи по сети IP.
     На уровне управления пакетной коммутацией может использоваться следующее оборудование коммуникационной платформы U-SYS:
     1.      Гибкий коммутатор SoftX3000 - предназначен для управления различным оборудованием в сети NGN. К нему через сеть IP подключаются транспортные шлюзы UMG8900, устройства интегрированного доступа IAD и непосредственно абонентские терминалы, работающие по протоколам Н.323 и SIP. Имеется модификация гибкого коммутатора для мобильной сети MSoftX3000, который предназначен для управления оборудованием и вызовами в сети мобильной связи. Аппаратно он одина

8

ков с SoftX3000, отличается только поддерживаемыми протоколами.
     2.      Пограничные контроллеры сессий SessionEngine серии 2000 (SE2200 и SE2300) - устанавливаются на границе IP сетей, позволяя строить сети с сервис-ориентированным интеллектом, а также гарантируя сетевую безопасность и качество QoS. Кроме этого они обеспечивают прохождение сигнальных и медиапотоков с использованием функций NAT и firewall. Контроллеры SessionEngine2000 обеспечивают также взаимодействие между различными сетями NGN и могут использоваться в качестве модуля C-BGF в архитектуре IMS.
     К уровню приложений концепции NGN относится следующее оборудование коммуникационной платформы U-SYS:
     1.      Сервер медиаресурсов MRS6100 (Media Resource Server) - служит для выполнения функций обработки медиаресурсов в основных и дополнительных услугах. К таким функциям относятся выдача записанных речевых сообщений пользователю («Линия перегружена», «Абонент не доступен» и т.д.), предоставление услуги конференц-связи, услуги интерактивного автоответчика IVR (Interactive Voice Response), услуги усовершенствованных тональных сигналов. Сервер MRS используется в крупных сетях NGN (масштаба страны). В небольших сетях функции сервера MRS могут выполнять специальные платы медиаресурсов, устанавливаемые в гибкий коммутатор (плата MRCx) или в шлюз UMG8900 (плата МЕСх).
     2.      Интегрированная система поддержки эксплуатации iOSS, содержащая систему управления сетью iManager N2000 NMS (Network Management System) для централизованного управления сетевыми элементами NGN.
     3.      Сервер приложений APP Server (Application Server) -используется для создания и управления логикой различных услуг с добавленной стоимостью и услуг интеллектуальной сети, а также для предоставления платформы по разработке и предоставлению услуг сторонних провайдеров с помощью открытых прикладных программных интерфейсов (API). Поскольку различные серверы приложений независимы от оборудования сети NGN, то они не входят непосредственно в линейку U-SYS. Например, сервер интеллектуальной сети IN выделен в отдельную


9

линейку, поставляемую под брендом ENIP (ранее он выпускался как отдельный продукт iTellin).


            1.3 Интегрированный медиашлюз доступа UA5000


     Интегрированный медиашлюз доступа UA5000 обеспечивает доступ к услугам передачи речи, широкополосным услугам, услугам организации арендованных (частных) каналов и многоадресной передачи видео. UA5000 сконструирован по принципу «универсальной корзины», обеспечивающей различные типы абонентского доступа с использованием как стандартной (64 кбит/с), так и широкой полосы пропускания. Многообразие поддерживаемых интерфейсов позволяет использовать оборудование для построения узлов доступа как в ТфОП, в качестве модуля сети абонентского доступа, так и в составе сетей NGN (рис. 2). UA5000 поддерживает различные услуги N-ISDN, включая видеоконференцсвязь, видеотекст, факсимильная связь G4, электронная почта, передача данных, взаимодействие с локальными сетями, доступ в Интернет и др. Система UA5000 также поддерживает смешанное подключение ISDN-абонентов и аналоговых абонентов, а также способна предоставлять 25 типов дополнительных услуг ISDN.
     Данная система предоставляет услуги с помощью портов абонентского доступа, преобразует речевые TDM-сигналы в IP-пакеты с использованием стандартных речевых кодеков и пересылает пакеты по IP-сети через свои сетевые интерфейсы. Управление установлением речевых соединений в IP-сети выполняет гибкий коммутатор (Softswitch), который взаимодействует с UA5000 по протоколу H.248/MGCP.
     Медиашлюз оснащен встроенным коммутационным полем с временным разделением (TDM), что позволяет коммутировать голосовой трафик между аналоговыми абонентскими телефонными линиями одного шлюза без выхода в пакетную сеть, избегая, тем самым, многократной перекодировки, ухудшения качества передачи голоса, а также экономя ресурсы IP-сети.


10

Рис. 2 - Схема применения шлюзов UA5000 на сети

     Система UA5000 оборудована многошинной объединительной платой и различными сервисными портами:
     -        порты для услуг узкополосного доступа: ТфОП, интерфейс базовой скорости ISDN (BRI) и интерфейс первичной скорости ISDN (PRI);
     -        порты для услуг арендованных (частных) каналов с разделением по времени (TDM): El, N*64 кбит/с, V.35/V.24;
     -        порты xDSL: ADSL, ADSL2+, VDSL, ATM SHDSL и TDM SHDSL;
     -      порты Ethernet: Gigabit Ethernet (GE) и Fast Ethernet (FE);
          порты ATM: STM-l, VP Ring, E3 и порты El с обратным мультиплексированием для ATM (IMA).
     Благодаря поддержке портов TDM, ATM и IP, система UA5000 обладает мощными функциями обработки услуг:
     -        коммутация ATM со скоростью 5 Гбит/с, коммутация Ethernet со скоростью 12,8 Гбит/с;
     -        многошинная высокоскоростная объединительная плата емкостью 100 Гбит/с;

11