Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції.  /  Зміст  /  Розділ 11. Конвергенція в телекомунікаційних системах   /  Тема 11.3. Приклади рішень щодо конвергенції в системах телекомунікацій

Зміст:

11.3.6. Конвергенція ТмЗК в Україні

Зрозуміло, що водночас неможливо здійснити перехід від існуючого стану мереж до NGN. Якщо нові оператори, які тільки розпочинають свій бізнес, мають відносну свободу вибору своєї стратегії, будуючи свої мережі на конвергенційному обладнанні, то традиційним операторам доводиться повною мірою рахуватися з існуючим станом мереж загального користування в Україні. З одного боку, останні мають враховувати уже вкладені інвестиції й отримані реальні прибутки, а з іншого — можливе відставання в перспективі від конкурентів, втрату в недалекому майбутньому можливих прибутків унаслідок затягування процесу конвергенції. Тому на перший план постає стратегічна проблема еволюції мереж зв’язку, визначення оптимальної поступовості переходу до NGN, етапів її побудови.

Стратегія просування на шляху до NGN з урахуванням багатьох визначених чинників є складною і згідно з цим має складатися з кількох етапів.

Проблема конвергенції охоплює досить широке коло питань, але, насамперед, має ставитись розв’язання завдань, головним чином, тих, що стосуються конвергенції телефонних мереж і мереж з комутацією пакетів. Це пояснюється тим, що телефонні мережі є поки що основним компонентом телекомунікаційних мереж, який дає більшу частину прибутків.

У відповідності до положень «Концепції конвергенції телефонних мереж і мереж з пакетною комутацією в Україні» надано сценарій покрокової міграції від ТМЗК/ЦСІО до NGN для традиційних операторів, який відображає досить поширену точку зору щодо перебігу цього процесу.

Для українських мереж на рівні транспорту з певними застереженнями, обумовленими невисоким ступенем їхньої цифровізації, можуть розглядатися такі шість етапів конвергенції, перші три з яких є, по суті, підготовчими і можуть відбуватися одночасно, а четвертий дає можливість попервах ціною невеликих витрат задовольнити потреби конвергенції в межах прогнозованого попиту:

  1. Побудова базової транспортної мережі.
  2. Електронізація АТС і подальша цифровізація телефонної мережі.
  3. Консолідація телефонної мережі.
  4. Початок конвергенції (введення мультисервісних вузлів, встановлення шлюзів на місцевих і міжміських цифрових АТС).
  5. Заміна транзитних і міжміських АТС софтсвічами 4-го класу.
  6. Заміна міських АТС софтсвічами 5-го класу.

Розкриємо зміст кожного з них.

Перший етап: побудова базової транспортної мережі. У той же час безсумнівним є прогрес у розвитку мереж в Україні, заснованих на технології IP. Розширюється національний фрагмент мережі Інтернет. Кількість користувачів Інтернету уже досягла 1,5 млн, до 2010 р. вона перевищить 5 млн. Наразі ряд операторів надають послуги IP-телефонії. Що ж стосується перспективи, то кількість прихильників IP-технології весь час збільшується. Проте питання створення мультисервісної мережі на базі технології IP поки що постає тільки в дискусійному порядку.

Основу ж телекомунікацій України сьогодні, як і раніше, складають: первинна мережа на базі SDH і переважно аналогова телефонна мережа загального користування. Реальною основою для їх більш продуктивного використання і має стати створення «накладеної» пакетної мережі і конвергенція з нею телефонної мережі загального користування.

Магістральна типова мережа на рівні транспорту

Ця модель може бути створена на основі типової магістральної мережі. Модель містить 5 магістральних і 25 граничних вузлів, у яких розташовуються комутатори (у разі використання АТМ) чи маршрутизатори (при використанні IP). Схему моделі подано на рис. 11.3.6.

У цілому, магістральна пакетна мережа розглядається як накладена на первинну магістральну мережу. При цьому як фізичне середовище з’єднань між магістральними вузлами передбачається технологія WDM, а між магістральними і граничними вузлами — технологія SDH.

Рис. 11.3.6. Модель магістральної пакетної мережі транспорту

Типова мережа доступу

Модель мережі доступу до магістральної пакетної мережі приблизно відповідає тій, що характерна великому місту і будується у вигляді чотирирівневої структури з урахуванням результатів роботи.

Модель мережі подано на рис. 11.3.7.

Перший (нижній) рівень відповідає точкам підключення індивідуальних споживачів. Їхня кількість взята рівною 20 млн (середньорічна кількість).

Другий рівень приблизно відповідає концентратору багатоквартирного будинку (ступінь концентрації прийнятий 1 : 200).

Третій рівень приблизно відповідає рівню району (кількість їх прийнята рівною 40 на область).

Четвертий рівень відповідає граничному комутатору (маршрутизатору). Їхня загальна кількість прийнята рівною 25.

Рис. 11.3.7. Модель типової мережі доступу

На цій схемі позначений також тип носія і використовувані технології фізичного рівня з урахуванням рекомендацій ETSI з точки зору максимальної економічності мережі.

Як і в попередньому випадку, мережа доступу розглядається як накладена на первинну мережу. При цьому як фізичне середовище з’єднань між граничним комутатором (маршрутизатором) і районним вузлом вибирається технологія SDH, а між районним вузлом і концентратором — технологія xDSL (наприклад, ADSL).

Другий етап: електронізація АТС і подальша цифровізація телефонної мережі

Модернізація аналогових АТС

Відомо, що на телефонній мережі України переважають координатні АТС (АТСК, АТСК-У, Пентаконта та ін.), встановлені 20—30 років тому і більше, значна частина яких ще не виробила свій ресурс і перебуває у пристойному стані. Частина їх залишиться в експлуатації протягом принаймні найближчих десятьох років. Для їх підтримки, вдосконалення робочих характеристик і підвищення функціональності в економічно виправданих випадках можна здійснювати модернізацію шляхом заміни критичних електромеханічних вузлів на їхні електронні еквіваленти.

Так, із застосуванням електронних регістрів створюється низка додаткових можливостей, серед них — автоматичне переадресування абонентів у разі аварійних ситуацій, скорочений набір для корпоративних абонентів, перехід на додаткові номерні індекси без переобладнання АТС, відображення поточного стану й результату кожного з’єднання, накопичення статистичної інформації щодо взаємодії регістра з іншим станційним обладнанням, супроводжуване постійним наданням даних про його технічний стан тощо. Електронні компоненти реле з’єднувальних ліній (РЗЛ) характеризуються більшою надійністю й економічністю, а також дозволяють збирати статистичну інформацію про кількість зайняттів і установлених з’єднань, об’єднувати електронні РЗЛ у локальну мережу для отримання та обробки статистичної інформації в реальному масштабі часу тощо.

Наприклад, доповнення АТС системою АПУС-АВН забезпечує формування автоматичного високоточного сигналу витримки часу, автоматичний погодинний розрахунок вартості розмов, управління доступом абонента до мережі за всіма видами вихідного шляху за допомогою функції «електронного кросу», захист від несанкціонованого доступу до абонентських ліній. Іншою можливістю є створення центру технічної експлуатації та настройки АТС на базі розширеної дистанційної діагностики.

Наприклад, компанією «Іскрател» пропонується інший варіант модернізації координатних АТС на базі комутаційного обладнання системи SI2000.

Основною проблемою електромеханічних комутаційних станцій є навіть не стільки відсутність додаткових видів обслуговування (ДВО), скільки неможливість використовування частотного (DTMF) набору при встановленні базового виклику й обмеженість стосовно маршрутизації. Це дуже стримує застосування послуг інтелектуальної мережі, а також впровадження передплатного обслуговування тощо.

Основою пропонованого проекту модернізації є підключення існуючих ступенів абонентського шукання (АШ) координатних АТС через інтерфейсні блоки в абонентські комплекти системи SI2000/V5, що обслуговуються спеціалізованим програмним забезпеченням. В електромеханічному обладнанні ступінь АШ реалізує функцію попереднього шукання при вихідному виклику і лінійне шукання при вхідному виклику.

У модернізованій системі основні функції з обслуговування базового виклику і надання додаткових послуг виконуватиме цифрова АТС, у яку через інтерфейс V5.2 підключена апаратура доступу SI2000. Це забезпечує абонентам, що підключені до обладнання електромеханічного ступеня АШ, надання усіх послуг, що доступні аналоговим абонентам цифрової АТС.

Таким чином, можна модернізувати міські координатні АТС типів АТСК та АТСКУ, а також сільські АТС типу АТСК-100/2000. Слід зазначити, що абонентська ємність, що модернізується, обов’язково має бути оснащена обладнанням АВН.

Приклад узагальненої архітектури під час модернізації сільських і місцевих координатних АТС подано на рис. 11.3.8. Для зв’язку з вузлом комутації використовується стандартний інтерфейс V5.2, а всі напівпостійні дані, що стосуються організації зв’язку з електромеханічним обладнанням, локалізовані у вузлі доступу. Це дозволяє використовувати вузол комутації моделі МСА або MLC залежно від ємності і продуктивності, що потребується, а також інші системи комутації, наприклад EWSD, що реалізують стандартний інтерфейс V5.2.

Рис. 11.3.8. Узагальнена архітектура модернізації сільських і міських координатних АТС:
MCA, MLC, MCC — блоки системи SI2000; АЩ-КК — абонентський щит кроково-координатної АТС; ПЩ — проміжний щит; АШ-АВ, АШ-СД — прилади абонентського шукання координатної АТС

При вихідному зв’язку і в процесі надавання додаткових послуг обладнання доступу SI2000 задіює процедуру АВН. Одержаний номер перетворюється в ідентифікатор віртуального порту ТМЗК інтерфейсу V5.2. Цей ідентифікатор передається стандартним чином по інтерфейсу V5.2 і в опорній АТС перетворюється в списковий номер абонента. Це дає можливість змінювати спискові номери абонентів і категорію абонентської лінії без будь-яких переробок в електромеханічному обладнанні ступеня АШ.

Вибір виду сигналізації між інтерфейсним блоком і SI2000 реалізується програмними засобами, що дозволяють компенсувати відмінність, що зумовлена типом координатної АТС.

Стосовно обслуговування виклику (після з’єднання мовленнєвого тракту) відмінність між абонентами, що підключені в електромеханічну ступінь АШ модернізованої АТС, і абонентами, що підключені безпосередньо у вузол доступу SI2000, відсутня.

Запропоноване рішення забезпечує повну цифровізацію мережі міжстанційних з’єднань і, як наслідок, дозволяє заощадити на обладнанні аналого-цифрового перетворення і конверторів сигналізації.

Під час підключення нових абонентів можуть використовуватися абонентські лінії різного типу: аналогові, базового доступу (BRA), SDSL, ADSL, WLL — у будь-яких пропорціях у межах загальної ємності і продуктивності станції.

Компанією «Іскрател» розроблено рішення, що забезпечує інтеграцію станції в мережу з комутацією пакетів, при цьому відділення телефонного трафіка від потоків даних може здійснюватися на рівні мережі доступу з використанням протоколів АТМ (AAL1, AAL2 та AAL5).

Це рішення дозволяє сконцентрувати необхідні фінансові ресурси на цифровізацію і надання широкої гами послуг найбільш вимогливим (і платоспроможним) користувачам, як із корпоративного, так і квартирного сектора.

Однак потрібно відзначити, що електронізація АТС не є радикальним розв’язанням проблеми модернізації мережі і її слід застосовувати в економічно обґрунтованих випадках, не забуваючи про принципову необхідність переходу на техніку нового покоління.

Для подальшої цифровізації можна використовувати відкритий компактний комутатор OCX (Open Compact Exchange) компанії Taqua Systems. ОСХ — це комутатор, що має повний набір функцій кінцевої АТС. Taqua ОСХ є АТС з комутацією каналів, що має відкритий API для створення додаткових і розширених послуг і підтримує протокол SIP для взаємодії з серверами IP-прикладних програм, що забезпечує інтеграцію з іншими постачальниками послуг. Для транспорту можуть використовуватися шлюзи VoATM (підтримка UBR і CBR) і VoIP (RTP).

Доведено, що використання конвергованих комутаторів замість цифрових АТС є способом економії коштів. Фахівці компанії Aberdeen Group провели порівняльне дослідження станції Taqua OCX і станції DNS-100 фірми Nortel Networks, що має аналогічну ємність і може слугувати зразком традиційної цифрової АТС з комутацією каналів.

Застосування конвергенційних комутаторів буде ефективним для українських мереж протягом найближчих років через низку причин. Нині техніка нового покоління перебуває ще у процесі становлення; особливо це стосується софтсвічів 5 класу, призначених для застосування на місцевих телефонних мережах. Тому для тих ділянок мереж, де необхідно замінити все зношене електромеханічне обладнання, є сенс встановлювати програмні комутатори. При цьому вилучаються елементи ризику від застосування софтсвічів, для яких ще не закінчено процес стандартизації, і одночасно використовується високоефективне обладнання, яке вдало вписується у цей перехідний проміжок часу. Це обладнання дозволяє продовжити надавання старих, традиційних послуг і передбачає можливість наступного переходу до NGN.

Третій етап: структурна конвергенція телефонної мережі. Безпосередня структурна конвергенція мережі, передбачена сценарієм, має бути ефективною там, де переважна більшість мережі є цифровою. Цифрові АТС типу EWSD, 5ESS, 1000E-10 мають непогану масштабованість і дозволяють при потребі збільшити свою потужність для підключення нових абонентів. Окрім того, фірми-виробники розробили варіанти доповнення своєї продукції обладнанням NGN (інформаційними та сигнальними шлюзами, їх контролерами тощо), тому та цифровізація, що відбувається зараз в Україні, може нести певну перспективу щодо переходу до NGN.

Проте переважну більшість комутаційної техніки у нас складають аналогові АТС координатної та декадно-крокової систем. Нарощувати їхню ємність недоцільно, а часто і неможливо. Навпаки, у Концепції розвитку Єдиної Національної системи зв’язку України передбачено замінити до 2010 р. більшу частину із 7 млн телефонних номерів аналогових АТС. Тому консолідація телефонної мережі має збігатися з її цифровізацією і відбуватися відповідно до традиційного сценарію, випробуваного на мережах провідних світових операторів. Вона полягає у розгортанні великих цифрових комутаційних систем з виносними концентраторами, які розташовуються у приміщеннях інших (аналогових) АТС. У концентратори переключаються абоненти аналогових АТС, а згодом старі станції демонтуються. Для заміни мають бути використані цифрові АТС згаданих вище та інших систем від відомих виробників комутаційного обладнання. При цьому слід мати на увазі використання насамперед конвергенційних комутаторів, про що йшлося вище.

Четвертий етап: продовження конвергенції (введення мультисервісних вузлів, встановлення шлюзів на цифрових АТС)

Впровадження мультисервісних вузлів на приміських АТС

За оцінками фахівців, протягом найближчого десятиліття основною телекомунікаційною послугою в Україні залишиться звичайне телефонне з’єднання. Тому здійснювати реконструкцію всього обладнання діючих АТС або їх повну заміну поки що недоцільно, оскільки за нинішніх умов спроба вдосконалити обслуговування звичайного базового виклику обійдеться дорожче, ніж надання нових послуг тим користувачам, які їх потребують. У відповідності до положень «Концепції конвергенції телефонних мереж і мереж з пакетною комутацією в Україні» пропонується доповнювати діючі АТС мультисервісними вузлами, розрахованими на невелику кількість користувачів. Мультисервісний вузол доступу (МСД) являє собою пристрій рівня доступу мережі нового покоління (NGN) і призначений для забезпечення доступу абонентів до послуг інтелектуальної мережі, мережі Інтернет і транспортної мережі. Вузол забезпечує доступ як по традиційних аналогових абонентських лініях, так і по лініях xDSL, ISDN і оптичних введеннях, а також дозволяє підключати користувачів локальних мереж (Ethernet). Застосування таких пристроїв добре вписується в нинішній курс на консолідацію і цифровізацію існуючої телефонної мережі й у той же час забезпечує майбутній плавний перехід до мереж нового покоління. Основними складовими мультисервісного вузла є мережний адаптер, блок взаємодії, що входить до складу мережного адаптера, і медіашлюз під управлінням софтсвіча для взаємодії з новим транспортним середовищем (рис. 11.3.9).

Рис. 11.3.9. Схема взаємодії блоків мультисервісного вузла:
MG — медіашлюз; SG — сигнальний шлюз; MGС — сервер медіашлюзу; SIGTRAN — протокол управління медіашлюзом; RTP/RTCP — протокол резервування

Блок мережного адаптера, який реалізовуватиме інтерфейс з усіма видами АТС і локальними мережами Ethernet, а також підключатиме абонентські лінії, забезпечуючи доступ усіх абонентів до послуг інтелектуальної мережі й блока взаємодії (на рисунку не показаний), що входить до складу мережного адаптера і через який може здійснюватися доступ усіх абонентів у мережі АТМ, FR та Інтернет до медіашлюзу під управлінням софтсвіча для взаємодії з новим транспортним середовищем. Взаємодія сигналізації, як і за традиційного підходу, здійснюватиметься за допомогою сигнального шлюзу і (на великих мережах) вузла перенесення сигналізації (Signaling Transfer Point — STP, також не показаний). При цьому послуги мультисервісного вузла можуть надаватися не лише абонентам ТМЗК, а й абонентам корпоративних мереж, підключених через мережний адаптер і блок взаємодії, що дасть змогу розв’язати проблему інтеграції ТМЗК і корпоративних мереж.

Більшість функцій, які в цій структурі покладаються на блок мережного адаптера та блок взаємодії (крім доступу для аналогових ліній), цілком можуть виконувати сучасні медіашлюзи, представлені на ринку. Використання мультисервісного вузла дозволяє розв’язати низку проблем: розширення мережі за рахунок резерву номерної ємності, допуск абонентів до послуг інтелектуальної мережі та розвантаження ТМЗК від трафіка Інтернет. Такий підхід є виправданим для українських аналогових телефонних мереж і ліній і може бути застосований протягом поточного десятиріччя, дозволяючи еволюційним шляхом розв’язувати проблеми, що виникають за наявності зростаючого попиту на нові послуги.

На сьогодні провідні світові компанії — виробники телекомунікаційного обладнання пропонують сценарії міграції телефонної мережі до NGN, що залежно від статусу і цілей оператора дозволяють зробити плавну міграцію від АТС із комутацією каналів до нової архітектури, а також побудувати нову мережу «з нуля». До таких розробок належать, зокрема, серія МСУ Litespan фірми Alcatel, SURPASS від Siemens, SI2000 NG від Iskratel тощо. Наприклад, мультисервісний вузол Alcatel Litespan-1540 використовується низкою російських операторів у сполученні з транзитним комутатором Alcatel 1000S12, — центральний комутатор доповнюється обладнанням доступу; у такій конфігурації Litespan ще не є елементом NGN, однак може бути легко трансформований шляхом установки плат IP-телефонії і розміщення на центральній станції контролера Alcatel 5000 Softswitch Platform.

Усі пропоновані нині на ринку медіашлюзи передбачають застосування їх для організації пакетного транспорту, для відведення трафіка Інтернет і для надання інноваційних послуг. Окрім того, майже всі останні софтсвічі можуть виконувати функції як транзитних, так і кінцевих комутаторів, і це робить принципово можливим поступовий перехід абонентів до обслуговування новим вузлом: при потребі (зростанні попиту на нові послуги, зношенні обладнання АТС) можна буде переключити абонентські лінії через мультиплексорне обладнання у медіашлюз.

Модернізація цифрових АТС

Що стосується цифрових АТС, то тут проблема конвергенції є водночас складною і простою. Складність полягає в тому, що ці станції є зовсім новими, і міняти їх усього за кілька років після встановлення, зрозуміла річ, недоцільно. Компанії-виробники цифрових АТС, продовжуючи їх підтримку, водночас розробили цілком нові рішення, що базуються на пакетному транспорті, розподіленій архітектурі, відкритих інтерфейсах тощо, тобто втілюють принципи NTN. Для операторів, що вже мають значний обсяг обладнання попереднього покоління, виробники пропонують варіанти переходу до нової архітектури із частковим збереженням існуючого обладнання.

Наприклад, особливо привабливий вигляд має концепція SURPASS компанії Siemens, виробника станції EWSD. Основними елементами SURPASS є: софтсвіч hiQ з шлюзом сигналізації hiS, транспортний шлюз hiG та шлюз доступу hiA. Mедіашлюзи hiG можуть встановлюватись і на інших типах АТС для пакетизації з’єднувальних ліній. Шлюзи доступу hiA привабливі тим, що можуть впроваджуватися на основі діючих блоків віддаленого доступу (DLU) станції EWSD. Окрім того, вони мають вбудовані сервери віддаленого доступу для відведення інтернет-трафіка. Додатково їх можна обладнати модулями доступу по ATM, FR, xDSL та виділених лініях.

Такий підхід доцільно застосовувати при модернізації та подальшому розвитку телефонних мереж, де вже встановлені цифрові станції, тому це дозволяє поступово перейти до NGN, використовуючи елементи діючого обладнання.

Введення мультисервісних вузлів на сільській телефонній мережі

У Росії запропоновано новий спосіб телефонізації села, який є одним із шляхів побудови мереж NGN. Пропонується новий об’єкт зв’язку — мультисервісний мережний вузол MMB РУКОМ.

Вузол РУКОМ будується на базі готового продукту ОСМР компанії HEWLETT-Packard. На рис. 11.3.10 показано схему підключення вузла зв’язку РУКОМ як сільсько-приміського вузла.

РУКОМ забезпечує:

  • функції комутатора SSP інтелектуальної мережі (для доступу до SСP і національних послуг за протоколами ISUP-R та INAP-R);
  • функції сільської АТС для абонентів, що підключені через абонентські виноси, в тому числі послуги інтернет-телефонії;
  • функції центру обробки викликів (Call-center) для надання послуг регіонального рівня всім абонентам за допомогою (DTMF-сигналізації або спілкування з телефоністом).

Рис. 11.3.10. Схема підключення вузла зв’язку РУКОМ як сільсько-приміського вузла:
API — інтерфейс прикладного програмування; 2 ВСК — протокол сигналізації; INAP-R — протокол сигналізації при наданні інтелектуальних послуг; SIP — протокол сигналізації (ініціювання сеансу); SSP — вузол управління

На рисунку мережу доступу сільських абонентів подано у вигляді абонентських виносів, у які підключені аналогові та цифрові, SIP-телефони. Слід відзначити дві особливості пропонованого доступу. По-перше, SIP-сигналізація передається по 16-му каналу ІКМ-30 і тим самим приходить на зміну традиційній 2ВСК і більш новій ISDN-сигналізації. По-друге, мовленнєвий сигнал зберігає традиційний ІКМ-формат 64 кбіт/с або новий формат 8 кбіт/с (за стандартом G.729), тобто зберігає форму комутації каналів (не переводиться у форму комутації пакетів).

Мультисервісний мережний вузол РУКОМ надає одне з інтегрованих рішень, що відповідає вимогам щодо забезпечення сільських мешканців універсальним обслуговуванням, воно може включати, наприклад, доступ до телефонної мережі та Інтернет на відстані пішохідного переходу (5—7 км); SIP-телефон, встановлений у центрі села (нехай по радіозв’язку з районним центром), забезпечує традиційний телефонний зв’язок і передачу даних, а також документальний зв’язок за екстремальними викликами в режимі текстової телефонії.

Установлення шлюзів

Важливість позитивних результатів, які приносить конвергенція, заслуговує на те, щоб почати хоч і з експериментальних, але досить ефективних кроків. Вище було наведено оцінку виграшу капітальних та експлуатаційних витрат при переході від комутації каналів до комутації чарунок з використанням технології АТМ.

Застосування АТМ-технології змінює архітектуру існуючої телефонної мережі загального користування: транспортна мережа з розподілом сигналів за часом замінюється транспортною мережею АТМ (мультиплексори, кросконектори), а між нею і місцевими телефонними станціями встановлюються шлюзи. При цьому шлюзи можуть розміщуватися як у приміщенні телефонної станції (або навіть у складі конструкції самої станції), так і за його межами. Перший варіант дозволяє позбутися 2 Мбіт/с — пучків високого використання між місцевими телефонними станціями (їхня кількість складає дві третини від загальної кількості, яка включає також зв’язки і між місцевими станціями і міжміською) завдяки використанню віртуальних каналів АТМ мережі. Розрахунки показали, що виграш у капітальних витратах складає від 36 до 62 % залежно від місця розташування шлюзів, а відповідна економія експлуатаційних витрат перебуває в межах від 20 до 40 %. За іншими даними перехід до мереж наступного покоління дає зменшення капітальних і експлуатаційних витрат до 50—70 %.

П’ятий і шостий етапи: заміна транзитних і міжміських АТС софтсвічами 4-го класу, заміна міських АТС софтсвічами 5-го класу

Софтсвічі, як і відповідні телефонні станції, які вони мають замінити, розрізняються за приналежністю до класу 4 (міжміські та транзитні) або класу 5 (місцеві). Перші (так звані «statelless softswitces», за визначенням Ovum, призначені для швидкої доставки великих обсягів трафіка через транспортну мережу, а також для реалізації послуг VPN. Другі («stateful softswitces» за тією ж термінологією) здійснюють безперервне управління всім сеансом зв’язку і реалізацію послуг місцевої АТС.

Більшість софтсвічів, які зараз присутні на ринку (наприклад, SURPASS hiQ 9200, Alcatel 5000, а також продукція інших компаній), побудовані на універсальній апаратній платформі, функціональність якої визначається програмним забезпеченням. Усі пропоновані закордоном продукти передбачають застосування їх з метою організації пакетного транспорту, відведення трафіка Інтернет і надання інноваційних послуг. Окрім того, майже всі останні софтсвічі можуть виконувати функції як транзитних, так і кінцевих комутаторів, а отже, стає принципово можливим поступовий перехід абонентів до обслуговування новим вузлом: у разі потреби (зростання попиту на нові послуги, зношення обладнання АТС) можна буде перемикати абонентські лінії через мультиплексорне обладнання в медіашлюзі.

Відомо, що існуючим АТС властива значна просторова надмірність, оскільки апаратура, що реалізує різні функції (концентрація, сигналізація, управління та ін.), розподілена по різних субблоках. Між тим, принаймні 10 років існує технологія, що дозволяє реалізувати десятки функцій не те що в одному субблоці, але навіть в одній знімній карті. Більш компактні конвергенційні комутатори вимагають меншої площі та витрат на електроживлення, на технічне обслуговування й експлуатацію.

Софтсвічі мають ту перевагу, що вони дають значну економію при створенні послуг. Якщо для впровадження нових послуг у традиційній АТС необхідна зміна робочої програми і стає необхідним тестування системи, то розробка та впровадження послуг у сучасних софтсвічах більш ефективні завдяки:

  • використанню для опису функціональності нової послуги мови високого рівня;
  • застосуванню об’єктно-орієнтованого підходу для створення нових послуг на основі існуючих (шляхом наслідування);
  • використанню базових примітивів, що робить непотрібною перевірку кожної нової послуги.

Софтсвічі, що з’явилися в останні роки на ринку, не є стовідсотковими рішеннями NGN, деякі з них все ще використовують комутацію каналів замість пакетної. Проте за всіма іншими ознаками ці пристрої можна віднести до продукції NGN.

Під час вибору софтсвічів для встановлення на мережі оператора виникають труднощі, які не завжди бувають при оцінці традиційних АТС з комутацією каналів. Проблеми можуть виникнути саме через специфіку пристрою: софтсвіч управляє як голосовими потоками, так і потоками даних, взаємодіє з серверами прикладних програм для надання додаткових послуг, обробляє різноманітні протоколи управління та сигналізації. Через це до софтсвічів одночасно висувають вимоги, характерні для телефонних станцій і серверів мереж даних; зважаючи на те, що за первісним задумом NGN є IP-мережею, яка надає серед іншого послуги телефонії, першочерговою умовою має бути надання саме цих послуг за стандартами телефонії з комутацією каналів.

Серед основних вимог, яким має відповідати софтсвіч, особливої уваги заслуговують такі.

  1. Софтсвіч має за призначенням виконувати функції того вузла, який він має замінити. Зазвичай виробники проголошують, що їхні вироби можуть діяти і як транзитні, і як місцеві станції, а також застосовуватися для інших цілей (відведення трафіка Інтернету, побудови корпоративної мережі). Це не зовсім так; софтсвічі дійсно бувають повнофункціональними, можуть використовуватися для будь-яких цілей або принаймні надаються до модернізації (наприклад, переведення з класу 4 у клас 5 шляхом заміни програмного забезпечення й/або окремих плат). Проте використання одного й того самого набору пристроїв у різних рішеннях супроводжується об’єктивними труднощами, обумовленими різними вимогами до різних ситуацій. Так, софтсвіч, призначений для корпоративних мереж, недоцільно встановлювати на мережі загального користування; для транзитного комутатора головною вимогою є висока швидкість обробки з’єднань, у той час як для міського — надійність і забезпечення набору послуг тощо.
  2. Надійність софтсвіча не повинна обмежуватися досягненням рівня 99,999 %. Навіть якщо цю цифру досягнуто для програмного забезпечення, вона має бути підкріплена відповідним дизайном апаратної частини. Тому при виборі рішення конкретного виробника необхідно з’ясувати, як здійснено резервування кожного компонента платформи; як впливає вихід з ладу певного компонента на обробку викликів; як обробляються виклики до повного відновлення роботи системи; як швидко відновлюється робота системи після аварії; як працює софтсвіч в умовах перевантаження; чи здатен софтсвіч детектувати несправності на зовнішніх пристроях (шлюзах тощо) та реагувати на них.
  3. Софтсвіч повинен мати масштабованість, яка відповідає поточним потребам оператора і дозволяє розширювати мережу як вертикально (нарощувати ємність вузла), так і горизонтально (розподіляти ресурси територіально). З точки зору вертикального зростання здатність обробки викликів при додаванні нових ресурсів має лінійно зростати, тобто платформа повинна передбачати можливість збільшення ємності вузла у великому масштабі шляхом додавання нових блоків. Горизонтальне зростання означає, що при значному територіальному рознесенні кінцевих користувачів (наприклад, у сільській місцевості) рішення має забезпечувати можливість розподілення ресурсів на цій території зі збереженням внутрішньосистемної синхронізації та надійності. Має забезпечуватися можливість розміщення медіашлюзів у різних містах/селах з управлінням від єдиного софтсвіча. Для того щоб переконатись у реальній масштабованості софтсвіча, необхідно, щоб: а) софтсвіч мав багатопроцесорну архітектуру з підтримкою багатозадачності й оптимальним використанням потоків; б) ресурси розташовувалися на різних серверах і навантаження на сервери було збалансованим; в) у разі розподіленої мережної архітектури абонентська інформація зберігалася на різних вузлах.
  4. Софтсвіч повинен підтримувати всі протоколи, які можуть застосовуватися в NGN — як існуючі, так і ті, що набудуть поширення в майбутньому. Вибір певного набору протоколів і відмова від інших можуть прив’язати оператора до конкретного виробника або групи виробників, що може призвести до збільшення витрат і зменшення гнучкості мережі. Окрім того, софтсвіч обов’язково має підтримувати підсистеми ТМЗК — MTP, ISUP, SCCP, TCAP, OMAP, ЗKC 7 тощо; нарешті, має забезпечуватися взаємне перетворення протоколів за принципом «будь-який у будь-який». Софтсвіч також має відповідати промисловим стандартам і специфікаціям міжнародних організацій (МСЕ-Т тощо).
  5. Софтсвіч має відповідати необхідним регуляторним вимогам, таким як вихід на спеціальні служби (яким забезпечується пріоритетна обробка), портативність номера та можливість прослуховування розмов.
  6. Софтсвіч класу 5 має підтримувати основний набір послуг місцевої АТС, тобто незалежно від наявності чи відсутності нових розширених послуг у ньому мають бути реалізовані традиційні телефонні послуги (наприклад, переадресація, постановка на очікування, побудка тощо). Якщо ці послуги не підтримуються, період окупності може затягнутися, оскільки чітких даних щодо попиту на нові послуги немає. Проте разом з цим мають забезпечуватися можливості створення нових послуг і налагоджування цих послуг самими абонентами (тобто інтерфейси прикладного програмування). Софтсвіч має бути максимально відкритим, щоб оператор міг без значних зусиль створювати на уніфікованій апаратно-програмній платформі власні сервісні програми з певністю, що вони діятимуть у його мережі.
  7. Софтсвіч має взаємодіяти з обладнанням інших виробників, які поставлятимуть компоненти NGN; завдяки вибору найкращих продуктів з кожної сфери досягаються найкращі показники мережі (продуктивність, надійність, спектр послуг тощо).

Можливі три сценарії заміни телефонних станцій на софтсвічі: моментальна заміна (Flash Cut), поступове переключення (Phased Cut-over) та параллельна експлуатація (Cap and Grow). При моментальній заміні всі абонентські та з’єднувальні лінії одночасно перемикаються до пристрою доступу NGN. Другий варіант передбачає поступове встановлення нового обладнання і перемикання до нього абонентів АТС протягом певного проміжку часу (менше року). Нарешті, при третьому сценарії медіашлюзи та софтсвічі використовуються для обслуговування нових абонентів і з’єднувальних ліній з поступовим переведенням на них навантаження існуючої АТС, яка залишається в експлуатації на довший термін.

Заміна аналогових міжміських і меншою мірою транзитних АТС на софтсвічі класу 4 має здійснюватися за першим або другим сценаріями, тобто у максимально стислі терміни.

При двох останніх варіантах для місцевих АТС існують дві стратегії заміни: як рівноправна АТС (Peer Switched Exchange) та за принципом «опорна/винос» (Host/Remote Exchange). Оскільки перебудова всієї телефонної мережі — процес недешевий і тривалий, новому обладнанню (незалежно від його технічної реалізації) тривалий час доведеться взаємодіяти зі старими АТС, навіть якщо останні матимуть можливість виходу на пакетну мережу. Тому стратегію заміни станцій на софтсвічі потрібно планувати подібно до того, як здійснюється заміна аналогових АТС на цифрові.

Отже, перший варіант — рівноправна заміна, при якій софтсвіч отримує власний код і декілька тисячних блоків номерів, а також власне підключення до мережі ЗКС 7. Стара АТС продовжує обслуговувати власних абонентів; виклики з ТМЗК, адресовані абонентам софтсвіча, надсилаються безпосередньо на софтсвіч (ніби на звичайну АТС). Вихідні дзвінки також проходять по ЗЛ софтсвіча без транзиту через АТС. Якщо на станції реалізована послуга «Мобільність місцевого номера», то переключення існуючих абонентів з АТС на софтсвіч здійснюється з використанням цієї можливості: у базу номерів мережі вносяться зміни, відповідно до яких виклики переадресуються на нові номери, що їх обслуговує софтсвіч. Такий варіант є найдешевшим і найпростішим, оскільки не передбачає транзиту викликів через стару АТС і не вимагає зміни телефонних номерів абонентів.

Якщо станція не підтримує функцію мобільності номера (як це є зазвичай), то виклики, адресовані абонентам софтсвіча, надходять на стару АТС, яка переадресує їх на софтсвіч; при цьому АТС має перенаправляти виклики відповідно до місцевих номерів (тобто на основі останніх цифр набору). Нові користувачі отримують номери у межах тисячних груп, що виділяються софтсвічеві; туди ж поступово перемикаються старі абоненти. Вхідні дзвінки переадресуються на софтсвіч через міжстанційні з’єднання, що вимагає залучення вхідних і вихідних портів на обох комутаторах, проте і в цьому разі можна обійтися без зміни номерів абонентів і шляхів маршрутизації, закладених в інших АТС.

Окрім того, ця стратегія є найменш руйнівною для мережі, оскільки софтсвіч є окремим елементом з власним кодом і номерним простором. Його сертифікація та випробування проводяться без реального трафіка, що усуває необхідність переривання обслуговування абонентів. Перемикання існуючих телефонних номерів на софтсвіч станеться тоді, коли софтсвіч продемонструє свою стабільність.

Якщо новим обладнанням є медіашлюз, контролер якого перебуває в іншому місці, то виникає сигнальна петля: виклик надходить на АТС, яка перенаправляє його на софтсвіч, а вже той видає команди медіашлюзу. Проблему додаткової пропускної здатності буде розв’язано шляхом пересилання сигнальної інформації через пакетну транспортну мережу, для чого слугуватиме шлюз сигналізації, інтегрований з медіашлюзом. Таким самим чином відбуватиметься звертання до послуг інтелектуальної мережі. Після того як усі абоненти АТС перейдуть на обслуговування софтсвічем, приймання викликів з ТМЗК здійснюватиметься за наведеними вище принципами.

У разі, коли заміні підлягає АТС з невеликою задіяною ємністю, або ж якщо виділення нового коду станції є небажаним або технічно неможливим, доцільно застосувати другу стратегію — «опорна/винос». При цій стратегії за взаємодію з ТМЗК відповідає лише один комутатор — опорна станція, якою може бути як стара АТС, так і софтсвіч. Їй належить код, через який здійснюється доступ (вихід) на транзитну станцію, міжміський комутатор та інтелектуальну мережу. Підконтрольний комутатор обслуговує власних абонентів, завершуючи місцеві виклики, а вихідні виклики передає опорній станції. Переадресація викликів між двома комутаторами здійснюється через міжстанційні ЗЛ.

Одним з варіантів такого підходу є використання «фіктивного коду станції», який надається підконтрольному комутаторові у межах єдиної станції. Цей фіктивний код використовується для переадресації викликів на номери, що обслуговуються «виносом».

Обидва комутатори можуть бути сконфігуровані таким чином, щоб частину викликів обслуговував сам «винос», у який включаються деякі ЗЛ. Це дозволить знизити кількість дзвінків, що проходять транзитом крізь опорну АТС; окрім того, опорна АТС може використовуватися для обслуговування надлишкових викликів при перевантаженні ЗЛ «виносу».

З плином часу транспортна мережа просуватиметься у напрямку абонента. Цей рух буде виражено у появі резидентських шлюзів, розташованих якомога ближче до користувача, та наданні існуючим пристроям доступу (IAD) функціональності резидентських шлюзів. Для прикладу можна навести рішення заміни місцевої АТС від компанії Alcatel на основі мультимедійного софтсвіча Alcatel 5000. Доступ у такій системі має здійснюватися через пристрої IAD з інтегрованою функціональністю RG і через цифрові лінійні концентратори (DLC) Litespan, через які підключаються як аналогові та ISDN-лінії, так і лінії ADSL та Ethernet і які завдяки інтерфейсам VoIP безпосередньо виходять на пакетну мережу.

Таким чином, шостий етап міграції мереж до NGN характеризуватиметься масовим розповсюдженням софтсвічів, які стануть мультимедійними і матимуть змогу встановлювати сеанси зв’язку зі змішаним обміном (дані, голос тощо) і контролем якості обслуговування.

Останнім кроком, на якому завершиться міграція в цілому, стане модернізація та заміна станцій з комутацією каналів, що залишилися, на софтсвічі та шлюзи. Водночас закінчиться перехід до ІР-сигналізації. При збереженні верхніх рівнів (SCCP, ISUP, TCAP, INAP) нижчі рівні сигнальної мережі ЗКС 7 буде замінено на пакетний еквівалент відповідно до рекомендації робочої групи IETF SIGTRAN.

Заміна телефонних станцій софтсвічами потребує прискіпливого економічного обґрунтування, особливо, що стосується цифрових станцій, які в змозі надавати такий же широкий спектр послуг, що і софтсвічі.