Эволюция сетей доступа при переходе к NGN — лекция МИРЭА

Центр дистанционного обучения
Междисциплинарный курс
МДК.05.01
Теоретические основы
конвергенции логических,
интеллектуальных сетей и
инфокоммуникационных
технологий в информационнокоммуникационных сетях связи
ФИО преподавателя: Курбацкий И.А.
e-mail:
Online-edu.mirea.ru
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
Условия обучения
• По итогам изучения дисциплины проводится
экзамен
• В течение семестра необходимо выполнить
все задания по календарному плану, который
опубликован на Учебном портале
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
Лекция
Эволюция сетей доступа при
переходе к сетям следующего
поколения.
ФИО преподавателя: Курбацкий И.А.
e-mail:
Online-edu.mirea.ru
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
Сеть доступа определяет, что реально
получает абонент
Сети доступа — часть инфраструктуры, которая
подключает абонента к ядру сети оператора.
Насколько бы развитой ни была магистральная сеть,
именно последний участок определяет реальную
скорость, качество и набор доступных услуг.
PSTN → NGN
Голосовая телефония
Единственная услуга сети
Взрывной рост интернеттрафика
1990–2000-е годы
Цель лекции
Разобрать логику перехода: почему традиционная
архитектура сетей доступа перестала
соответствовать требованиям, какие технологии
Пакетная передача (IP)
последовательно приходили ей на смену, и какие
принципы лежат в основе современных сетей.
NGN: услуги отделены от
транспорта
Универсальный транспорт
Основа современной архитектуры
02
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
РАЗДЕЛ 1 · ТРАДИЦИОННАЯ АРХИТЕКТУРА
PSTN: коммутация каналов и жёсткая
иерархия
Абонент
Концентрат
ор / АТС
Узел
коммутаци
и
Магистрал
ь
Каждому соединению выделяется фиксированный канал 64 кбит/с — независимо от того,
передаются ли реальные данные.
Ограничения традиционной модели
Негибкость
Жёсткое выделение
ресурса под каждое
соединение,
неэффективное
использование полосы
Услугоориентирован
ность
Сеть проектировалась
под телефонию; данные
— вторичная функция
(модем, ISDN)
Разделение
инфраструктур
Отдельные сети для
голоса, данных (X.25,
Frame Relay), кабельного
ТВ — дублирование
затрат
Сложность новых
услуг
Логика услуг «зашита» в
коммутационное
оборудование
03
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
РАЗДЕЛ 2 · ПРЕДПОСЫЛКИ ПЕРЕХОДА
Три группы драйверов перехода к NGN
Технологические
Экономические
Пользовательски
е
Пакетная коммутация и IP
как универсальный
транспорт
Конвергенция сетей: одна
инфраструктура вместо
нескольких
Рост спроса на
мобильность
Рост производительности
оптики и радиотехнологий
Снижение CAPEX/OPEX
операторов
Широкополосный доступ
как норма
Широкополосные
приложения: видео, IPTV,
VoIP
Падение доходности голоса
— нужны новые источники
дохода
Единая точка доступа к
голосу, видео, данным
Итог: переход от сети, ориентированной на услугу (PSTN — только голос), к сети, независимой от услуги,
где транспорт и услуги разделены.
04
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
РАЗДЕЛ 3 · КОНЦЕПЦИЯ NGN
Разделение уровней: транспорт
независим от услуг
По ITU-T (Rec. Y.2001): NGN — пакетная сеть, предоставляющая телеком-услуги с гарантированным QoS
через множественные широкополосные технологии транспорта, где сервисные функции не зависят от
технологий транспортировки.
Уровень услуг · Service Stratum
Логика управления вызовами, сессиями и услугами — softswitch, IMS
Транспортный уровень · Transport Stratum
Сети доступа и ядра, обеспечивающие перенос пакетного трафика
05
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
РАЗДЕЛ 4 · ПРОВОДНОЙ ДОСТУП
От меди к оптике: xDSL → HFC → FTTx
xDSL
HFC / DOCSIS
FTTx
Мост между PSTN и
широкополосным
доступом
Гибридные оптикокоаксиальные сети
Волокно вплотную к
абоненту
ADSL/ADSL2+ — до 24 Мбит/с
на приём
Инфраструктура кабельного
ТВ адаптирована под данные
FTTC/FTTN — оптика до узла,
далее медь
VDSL/VDSL2 — короче
медный участок (FTTC/FTTN)
Стандарт DOCSIS: от 1.0 до
3.1/4.0
FTTB — оптика до здания,
далее Ethernet
Использует существующую
«последнюю милю»
Конкурирует по скорости с
xDSL и оптикой
FTTH — оптика
непосредственно до
абонента
06
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
РАЗДЕЛ 4 · ПРОВОДНОЙ ДОСТУП
PON — доминирующая архитектура для
FTTH
Пассивная оптическая сеть (PON): топология «точка-многоточка» с пассивным разветвителем — одно
волокно от оператора обслуживает множество абонентов. Экономична (пассивная часть не требует
электропитания) и масштабируема.
APON / BPON
GPON
EPON / GEPON
10G-PON
(XG/XGS)
NG-PON2
Первые стандарты
PON
ITU-T G.984, широко
распространён
IEEE 802.3ah, на
базе Ethernet
Симметр. и
асимметр. варианты
Мультиплекс. по
длине волны
(WDM/TWDM)
155 Мбит/с – 622
Мбит/с
до 2,5 Гбит/с
(нисх.)
распространён в
Азии
10 Гбит/с
масштабирование
07
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
РАЗДЕЛ 5 · БЕСПРОВОДНОЙ ДОСТУП
От голоса к пакетной мобильной связи:
путь 2G–5G
2G · GSM
3G ·
UMTS/CDMA200
0
4G · LTE
5G · NR
Цифровая передача
голоса, ограниченные
данные (GPRS/EDGE)
Пакетная передача
данных как основной
сервис
Полностью пакетная
архитектура (All-IP),
VoLTE, интеграция с
IMS
Network slicing, URLLC,
mMTC, фиксированный
беспроводной доступ
(FWA)
Мобильный и фиксированный доступ стремятся к конвергенции — единой транспортной и сервисной
платформе (FMC — Fixed-Mobile Convergence).
08
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
РАЗДЕЛ 6 · АРХИТЕКТУРНЫЕ ПРИНЦИПЫ
Традиционная сеть доступа vs. сеть
доступа NGN
Параметр
Традиционная сеть доступа
Сеть доступа NGN
Коммутация
Каналов (circuit switching)
Пакетов (packet switching, IP)
Среда передачи
Медь (аналог / ISDN)
Оптика, гибридные, беспроводные
технологии
Транспорт и услуги
Жёсткая связь — услуга определяется
сетью
Разделены — услугонезависимый
транспорт
Управление QoS
Неявное (выделенный канал)
Явное — приоритизация пакетов
Мультисервисность
Отдельные сети под каждую услугу
Единая инфраструктура voice/data/video
Масштабируемость
Ограничена топологией «точка-точка»
PON, WDM — высокая
масштабируемость
09
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
РАЗДЕЛ 7 · СТРАТЕГИИ МИГРАЦИИ
Переход к NGN происходит поэтапно
1
2
3
4
Оверлей
Замещение ядра
Модернизация
доступа
Полная
конвергенция
Замена меди на FTTx,
вывод АТС из
эксплуатации, перевод
абонентов на IP через
ONT / media-gateway
Единая IP/MPLSинфраструктура,
управление услугами
через IMS,
фиксированный +
мобильный доступ
вместе
Пакетная сеть строится
параллельно PSTN:
новые услуги (данные,
VoIP) — на ней, голос —
по-прежнему через АТС
Softswitch и
медиагейтвеи
эмулируют функции АТС
на пакетной основе
(Softswitch / MGCP / SIP)
10
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
ВЫВОДЫ
От специализированных сетей — к
универсальному пакетному транспорту
Ключевые вехи: переход от меди к оптике (xDSL → FTTx/PON), от коммутации каналов к коммутации
пакетов, от изолированных сетей — к конвергентной мультисервисной архитектуре. Современный
этап связан с виртуализацией сетевых функций (NFV) и программно-определяемыми сетями (SDN).
Контрольные вопросы для студентов
В чём принципиальное отличие сети доступа NGN от традиционной сети доступа PSTN?
Почему PON стала предпочтительной архитектурой для FTTH по сравнению с активными
оптическими сетями?
Какие экономические факторы стимулировали операторов к конвергенции сетей доступа?
Как разделение транспортного уровня и уровня услуг влияет на внедрение новых сервисов?
11
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
Спасибо за внимание!
online.mirea.ru