Построение традиционных городских телефонных сетей (ГТС)

ГТС с узлами входящих сообщений (УВС)

При большом числе районных АТС организация межстанционной связи по принципу «каждая с каждой» приводит к увеличению числа пучков соединительных линий, в которых понижается пропускная способность линий. Одним из наиболее эффективных способов повышения использования межстанционных линий является применение на ГТС коммутационных узлов для концентрации нагрузки (рисунок 1). При увеличении емкости свыше 50-60 тысяч номеров на ГТС используются узлы входящих сообщений (УВС). Максимальная емкость сети 800000 номеров. Экономически выгодная емкость 500-600 тыс. номеров.

Рисунок 1 − Схема организации связи ГТС с односторонними транзитными узлами

Нумерация на сети шестизначная:

Возможные варианты соединения:

1 внутристанционное

2 межстанционное в пределах одного УВС

3 межрайонное

1.2 ГТС с узлами исходящих (УИС) и входящих сообщений (УВС)

При внедрении цифровых систем коммутации в аналоговые сети появляется возможность организации связи между разными узловыми районами через транзитные узлы двухстороннего действия УВИС (узлы входящих-исходящих сообщений), или ОПТС (опорно-транзитные станции) (рисунок 2). Все виды соединений осуществляются через УВИС (ОПТС).

Рисунок 2 − Схема организации связи ГТС с двухсторонними транзитными

Пропускная способность или среднее использование линии – это нагрузка, обслуженная одной линией пучка, которая определяется по формуле:

(1)

где – нагрузка i-го направления;

– количество линий в направлении.

Потоки нагрузки y обслуживаются неполнодоступными пучками линий v.

Доступность – это число линий D, доступных каждому входу ступени искания из общего числа V линий направления.

Пучок линий – это совокупность линий, принимающих нагрузку от определенной группы источников нагрузки, для передачи ее в одном определенном направлении.

Неполнодоступные пучки – пучки, в которых каждый источник нагрузки имеет доступ только к определенной линии пучка.

Общее количество линий определяется по формуле:

(1)

где n – количество направлений;

количество линий в одном направлении.

Для неполнодоступных пучков количество линий в направлении определяется по формуле О^,Дела:

(2)

Коэффициенты альфа и бета зависят от нормы потерь и величины доступности (таблица 1).

При межстанционной связи принято использовать норму потерь р=0,005‰.

Таблица 1 – Значение коэффициентов

ДЭ	P = 0,001	P = 0,002	P = 0,003	P = 0,005	P = 0,01
a	b	a	b	a	b	a	b	a	b
	1.47	6.3	1.41	5.8	1.38	5.5	1.34	5.2	1.29	4.5
	1.44	6.6	1.38	6.0	1.36	5.7	1.32	5.4	1.27	4.7
	1.41	6.9	1.36	6.3	1.34	5.9	1.30	5.6	1.25	4.9
	1.39	7.1	1.34	6.5	1.32	6.1	1.28	5.8	1.24	5.1
	1.37	7.3	1.32	6.7	1.30	6.3	1.27	6.0	1.23	5.3
	1.35	7.5	1.31	6.9	1.28	6.5	1.26	6.2	1.22	5.5
	1.33	7.7	1.30	7.1	1.27	6.7	1.25	6.4	1.21	5.6
	1.31	7.9	1.28	7.3	1.26	6.9	1.24	6.6	1.20	5.7
	1.30	8.1	1.27	7.5	1.25	7.1	1.23	6.8	1.19	5.8
	1.29	8.3	1.26	7.7	1.24	7.3	1.22	7.0	1.18	5.9
	1.28	8.5	1.25	7.9	1.23	7.5	1.21	7.2	1.17	6.0
	1.26	8.9	1.23	8.3	1.21	7.9	1.19	7.5	1.16	6.2
	1.24	9.3	1.21	8.7	1.20	8.2	1.18	7.7	1.15	6.4
	1.22	9.7	1.20	9.1	1.19	8.5	1.17	7.9	1.14	6.6
	1.21	10.1	1.19	9.5	1.18	8.8	1.16	8.1	1.13	6.8

Сеть «каждая с каждой»

2 Сеть с УВС

Сеть с УВИС

Приложение Б

Варианты построения городских сетей NGN

В настоящее время возникли объективные предпосылки модернизации городских сетей связи, обусловленные следующими тенденциями:

- рост объемов голосового трафика, передаваемого по пакетным сетям;

- рост объемов трафика Интернет и его превышение над голосовым;

- моральный и физический износ существующего сетевого оборудования, особенно систем коммутации;

- рост конкуренции на рынке традиционных услуг связи: телефонии, доступа в сеть Интернет, аренды каналов и др.

Кроме того, появились новые тенденции потребительского спроса, которые должны учитывать операторы связи:

- изменение спроса на услуги связи, возрастание спроса на услуги с добавленной стоимостью;

- необходимость гибкой адаптации и персонализации услуг под индивидуальные потребности абонента.

Решение данных проблем и задач уже невозможно в рамках традиционных сетей связи. Однако все они могут быть успешно решены в рамках концепции сетей следующего поколения NGN. Вот почему операторам связи уже сегодня необходимо разработать стратегии миграции существующих городских сетей связи к сетям NGN.

При этом следует максимально использовать одну из самых привлекательных особенностей концепции NGN − возможность применения различных сетевых решений поверх сети с пакетной коммутацией, а именно:

- перенос пакетного телефонного трафика на транзитном уровне местной сети;

- замена АТС оборудованием NGN;

- предоставление корпоративным пользователям услуги IP-Centrex (услуги унифицированной связи UC);

- оказание мультимедийных услуг (IPTV, VoD, видеоконференц-связь и др.);

- передача речи в сетях кабельного телевидения (КТВ), построенных по гибридной волоконно-коаксиальной технологии HFC;

- доступ в Интернет при помощи широкополосных беспроводных сетей WLAN;

- обеспечение QoS в виртуальных частных сетях (VPN) на базе технологии IP/MPLS.

Интеграция существующих ГТС к сети NGN может осуществляться различными способами, которые можно отнести к одной из четырех основных стратегий:

- создания «островов» сети NGN;

- замещения ГТС сетью NGN;

- выделенной сети NGN;

- наложенной сети NGN.

Возможна также комбинированная стратегия, сочетающая в себе стратегии выделенной и наложенной сетей NGN.

Две первые стратегии, основанные на создании «островов» NGN и простом замещении оборудования коммутации каналов на оборудование с пакетной коммутацией, не имеют особой практической ценности. Это объясняется тем, что при их использовании невозможно обеспечить в сети показатели качества обслуживания, которые определяются международными и европейскими стандартами для пакетных технологий. Единственное преимущество этих стратегий – простота: никакие новые задачи планирования сети NGN перед операторами не возникают.

Выделенная городская сеть NGN.Самый простой способ предоставления услуг NGN – построение еще одной коммутируемой сети на базе тех транспортных ресурсов, которые существуют на ГТС, в интересах небольшой группы клиентов.

В результате создаются две коммутируемые сети: старая TDM с коммутацией каналов и новая NGN с коммутацией пакетов. При этом соблюдается основной принцип построенияЕСЭ РФ: используется единая транспортная (первичная) сеть. Такая стратегия имеет ряд недостатков, основными из которых являются большие эксплуатационные затраты, обусловленные использованием параллельно двух сетей, и невозможность предоставления абонентам старой сети новых перспективных услуг. Кроме того, затраты на подключение одного пользователя (и, следовательно, тарифы на услуги NGN) весьма значимы.

Наложенная городская сеть NGN. Существует два основных подхода к построению наложенной сети NGN на местном (городском) уровне.

Вариант 1 – предполагает начало реконструкции сети с самого нижнего уровня – с замены опорных АТС на оборудование NGN (рисунок 1).

Реконструкция городской сети с заменой опорных АТС на мультисервисные коммутаторы доступа (абонентские медиа-шлюзы) под управлением гибких коммутаторов может производиться по «островному» принципу путем использования комбинации сигнального шлюза и медиа-шлюза с функцией TDM, к которому могут присоединиться удаленные выносы вместо отдельных АТС.

Однако, чем больше опорных АТС заменяются одновременно, тем меньше будут удельные затраты на порт, поскольку для всех медиа-шлюзов можно использовать один гибкий коммутатор. Выделение этапов в процессе нитрации ГТС к сети NGN сводится к определению АТС, подлежащих замене на конкретном этапе модернизации. В переходный период для взаимодействия оставшейся части ГТС с новой сетью NGN используются транзитные медиа-шлюзы (ТМШ).

Рисунок 1 – Вариант замены опорных АТС на оборудование NGN

Второй вариант – в качестве отправной точки для модернизации рассматривает транзитный уровень сети, замену опорно-транзитных АТС или АМТС на медиа-шлюзы под управлением гибких коммутаторов (рисунок 2).

Рисунок 2 – Вариант замены ОПТС и ТС на оборудование NGN

Достоинствами варианта являются:

- относительно низкий уровень начальных инвестиций;

- более рациональное построение сети с централизованным размещением медиа-шлюзов под управлением гибкого коммутатора (ГК) в транзитных узлах сети;

- оптимизация структуры сети путем подключения местных АТС к медиашлюзам мощных транзитных узлов по двусвязному принципу;

- более быстрое и легкое введение новых услуг (подробная тарификация местных вызовов, переносимость номера, параллельный звонок, извещение о балансе счета в конце вызова);

- сокращение эксплуатационных затрат за счет централизации служб технической эксплуатации.

Модернизация ГТС без узлов

Процессу миграции городских сетей связи к сетям NGN присущи некоторые весьма специфические особенности. Одна из таких особенностей параллельный (во времени) процесс формирования платежеспособного спроса на новые виды услуг, поддерживаемые сетями NGN. Перед оператором возникает следующая задача: как реализовать процесс модернизации городской сети связи так, чтобы она постепенно трансформировалась в сеть NGN. Для решения такой задачи необходима разработка и анализ сценариев миграции, однако универсальных сценариев перехода нет.

Рассмотрим возможный сценарий создания сети следующего поколения NGN в небольших городах, где ГТС построена по принципу связи коммутационных станций «каждая с каждой» без узлов входящего сообщения (УВС). Ранее подобный способ организации межстанционных связей использовался в городах при емкости ГТС не более 80 тысяч номеров. При использовании цифровых коммутационных станций топология «каждая с каждой» становится экономически целесообразной для ГТС емкостью в несколько раз больше. Сети такой емкости созданы во многих городах, которые не являются центрами субъекта РФ.

Для ГТС без узлов могут использоваться различные сценарии миграции к NGN. Тем не менее, можно разработать общий подход, который содержит три основных этапа перехода к NGN.

1 этап. Допустим, что сеть NGN в городе начинает формироваться с уровня междугородной связи. Поэтому предполагается, что вместо АМТС будет установлен междугородный гибкий коммутатор (МГК), который управляет транзитом IP-пакетов, содержащих информацию любого вида (речь, данные, видео), в сети междугородной и международной связи. На рисунке 3 показан начальный этап модернизации ГТС, на котором производится замена двух РАТС на абонентские медиашлюзы АМШ (SMG – Subscriber Media Gateway), управляемые от одного гибкого коммутатора (ГК), в состав которого кроме контроллера медиашлюзов КМШ (MGC – Media Gateway Controller) входят транзитный медиашлюз ТМШ (TMG) и шлюз сигнализации ШС (SG). Пунктирные линии на рисунке 3 (как и на других рисунках, где нет других линий, кроме сплошной) означают передачу сигнальной информации.

Рисунок 3 – Первый этап миграции ГТС без узлов к NGN

В границах IP-сети находится транзитный меди-ашлюз ТМШ, который обеспечивает взаимодействие АМШ со всеми РАТС, использующими технологию коммутация каналов. В сеть IP включен гибкий коммутатор, который фактически выполняет функции контроллера медиа-шлюзов MGC, транзитного медиа-шлюза TMG и шлюза сигнализации SG.

Для сигнализации на участках АМШ и ГК, между разными ГК, а также между ГК и междугородным гибким коммутатором МГК (который установлен вместо АМТС) необходимо использовать протоколы SIP или SIP-T, но возможны и другие решения, соответствующие международным стандартам.

Для взаимодействия с аналоговыми станциями необходим шлюз сигнализации. Дело в том, что гибкие коммутаторы не поддерживают процессы обмена сигналами управления и взаимодействия, которые используются в отечественных аналоговых коммутационных станциях.

В результате установки нового оборудования создается база для формирования на ГТС сети NGN. Для надежной связи обычно используются кольцевые топологии, которые обеспечивают включение каждого АМШ в сеть IP по двум независимым путям.

2 этап. Основан на замене следующих двух коммутационных станций на АМШ, управляемые от одного ГК. Одновременная замена сразу двух РАТС на АМШ – один из вариантов развития ГТС. Он интересен с точки зрения минимизации затрат на сеть доступа (рисунок 4).

Установка нового ГК подразумевает реконструкцию сети доступа, в которой появляются несколько новых АМШ. Между абонентами эксплуатируемых АМШ все виды информации передаются в виде IP-пакетов. Управляют соединениями два ГК. Переход к технологии коммутация каналов необходим только для соединений, которые устанавливаются с терминалами, подключенными к оставшимся РАТС.

Рисунок 4 – Второй этап миграции ГТС без узлов к NGN

3 этап. На заключительном этапе создается сеть NGN со структурой, которая была выбрана заранее в качестве оптимального решения (рисунок 5).

Выбор конкретной структуры должен быть предметом отдельного исследования для каждой конкретной ГТС, но его результат не влияет на предлагаемую методологию миграции ГТС к сети NGN. Предполагается, что все ГК должны быть связаны между собой для обеспечения высокой надежности системы сигнализации NGN.

Кроме того, должна быть предусмотрена организация двух независимых направлений для обмена информацией с оборудованием междугородного гибкого коммутатора МГК, который, скорее всего, будет располагаться в центре субъекта РФ. Выход к этому коммутатору должен осуществляться минимум через два ГК. Такое решение гарантирует надежную связь модернизированной городской сети с верхними уровнями иерархии ЕСЭ РФ.

Рисунок 5 – Третий этап миграции ГТС без узлов к NGN