Корпоративные телефонные сети на базе магистрали ATM
Развитие сетей связи является одной из наиболее актуальных проблем в настоящее время. Пожалуй, в этой области сейчас самые высокие темпы роста. Одной из причин, сделавших возможным подобное развитие, явился процесс принятия ряда международных рекомендаций и стандартов. К этим разработкам относятся рекомендации МСЭ-Т, касающиеся сетей ISDN, Frame Relay, B-ISDN (ATM) а так же рекомендации других организаций - Форума Frame Relay и Форума ATM.
Начало таких разработок было обусловлено необходимостью создания сетей связи, ориентированных не только на передачу голосовой информации, но и на передачу данных. В связи с различиями в природе телефонной информации и потоков данных потребовалась разработка стандартов для сетей, позволяющих передавать цифровые потоки информации различного вида. Первой такой сетью стала цифровая сеть с интеграцией услуг - ISDN. Набор стандартов, посвященных этой технологии, включает в себя не только методы передачи голосовой информации по цифровой сети, но и описание алгоритмов сигнализации и автоматического создания соединений. Следующим шагом стала разработка системы стандартов, посвященных широкополосной ISDN, или АТМ. Базовая система рекомендаций, касающаяся этой технологии была принята МСЭ-Т, а дальнейшую разработку взял на себя Форум АТМ - организация, в которую входят производители оборудования, програмного обеспечения и заинтересованные пользователи.
В течении 1997 года Форумом АТМ был принят ряд рекомендаций, посвященных передаче телефонного трафика по сети АТМ. Эти публикации позволили производителям как коммутаторов АТМ, так и телефонных станций начать разработку устройств и програмного обеспечения, предназначенного для сопряжения телефонных сетей и сети АТМ. В настоящее время существует полный ряд стандартов, позволяющих обеспечить сопряжение как частных телефонных сетей и сетей АТМ, так и сетей общего пользования. В статье рассматриваются вопросы взаимодействия частных, корпоративных сетей АТМ и телефонных сетей. Вопросы взаимодействия сетей общего пользования выходят за рамки данной статьи.
Комитет Voice and Telephony Over ATM (VTOA) Форума АТМ выпустил ряд документов, посвященных следующим вопросам: способы передачи цифровых потоков, кратных основному цифровому голосовому каналу DS0, в ячейках АТМ (CES - служба эмуляции выделенных каналов) и преобразование систем сигнализации телефонии и протоколов АТМ (IWF - межсетевая функция). Служба CES позволяет создавать цифровые каналы связи через сеть АТМ между двумя точками, так же, как это делалось в сетях SDH, но, в отличие от SDH, полоса пропускания такого канала в АТМ может быть любой, от 64 кбит/с до емкости линии связи. Это делает возможным использование АТМ в качестве транспортной среды для телефонии. В отличие от SDH, протокол АТМ позволяет использовать не только постоянные каналы связи, но и обладает механизмами, позволяющими автоматически устанавливать каналы между вызывающей телефонной станцией и станцией абонента. Два важнейших примера таких механизмов - это наличие собственной системы адресов устройств АТМ и протоколов сигнализации. Таким образом, сеть АТМ обладает теми же функциональными возможностями по коммутации каналов, что и цифровые телефонные сети, например ISDN, и может использоваться как часть корпоративной телефонной сети.
В соответствии с рекомендациями Форума АТМ межсетевая функция (IWF) осуществляет преобразование системы сигнализации, принятой на телефонных сетях в протоколы сигнализации АТМ. При этом устройство, выполняющее такое преобразование может быть интегрировано как в устройство АТМ (коммутатор АТМ), так и в телефонную станцию.
Таким образом, разработку устройств, выполняющих преобразование протоколов сигнализации могут выполнять как производители телефонных станций, так и производители оборудования АТМ. Межсетевая функция предусматривает работу как с системой общеканальной сигнализации, так и с сигнализацией в основном канале.
В настоящее время ряд производителей коммутационного оборудования АТМ уже выпускает интерфейсные модули для своих коммутаторов, позволяющие использовать сеть АТМ как статический коммутатор основных голосовых каналов. Это значит, что при объединении через сеть АТМ нескольких УАТС, возможно создание виртуальных цифровых линий связи между этими станциями любой емкости, кратной емкости основного канала. Таким образом, сеть АТМ может быть представлена как единый цифровой мультиплексор. Подключение УАТС к коммутатору АТМ в этом случае осуществляется цифровыми потоками 2 Мбит/с в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т G.703/G.704.
Но для реализации полных возможностей АТМ необходима поддержка межсетевой функции на границе сетей различных протоколов. Если функция преобразования протоколов сигнализации реализуется в коммутаторе АТМ, то подключение УАТС к коммутатору АТМ осуществляется цифровыми потоками 2 Мбит/с в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т G.703/G.704. В этом случае сеть АТМ представляется для других устройств как цифровая АТС с поддержкой всех соответствующих функций. Вследствии этого каждая УАТС, подключаемая к АТМ коммутатору через мажсетевую функцию, обрабатывает вызовы только тех абонентов, которые подключены к этой УАТС, тогда как канал между станциями устанавливается средствами коммутаторов АТМ и проходит только через них, без использования станций как транзитных. Это не только позволяет снизить требования, предъявляемые к производительности УАТС и уменьшить количество соединительных цифровых интерфейсов в них, но и повышает надежность всей сети в целом, так как установленные в сети АТМ каналы могут перекоммутироваться автоматически и устанавливаться в зависимости от текущей загрузки линий связи и их состояния. Кроме того, гакие каналы существуют только во время установленного соединения и освобождают полосу пропускания после его разрыва, что позволяет снизить требования к полосе пропускания линий связи или использовать свободную емкость для передачи других видов трафика, например данных ЛВС.
Описанные выше возможности доступны в случае, когда межсетевая функция интегрирована как в коммутатор АТМ, так и в УАТС. Но во втором случае становятся доступны и некоторые другие возможности. При реализации преобразования протоколов в УАТС, подключение к коммутатору АТМ производится по интерфейсу STM-1 на скорости 155 Мбит/с с реализацией всех функций АТМ на этой линии. В первую очередь это возможность управления и сбора и передачи статистической информации непосредственно по линии связи. Такая возможность обеспечивается тем, что АТМ предназначен для передачи различных типов информации, как голосовой, так и данных. При этом для служебной информации не нужно использовать цифровые каналы DS0 и доступная для этой информации полоса пропускания может быть намного больше чем 64 кбит/с.
Кроме того очень важным является вопрос маршрутизации. Одна из возможных систем адресации АТМ основана на использовании телефонных номеров ISDN как части адреса. Это позволяет каждой УАТС, имеющей встроенную межсетевую функцию объявлять в сеть номера подключенных терминалов. Если же преобразование протоколов происходит на коммутаторе АТМ, таблицу маршрутизации на коммутаторах должен создавать сетевой администратор. На различных узлах корпоративной сети связи УАТС могут быть подключены различными способами. Конкретный метод выбирается исходя из технических и финансовых соображений. Например, если необходимо подключить станцию, для которой нет реализации межсетевой функции, тогда необходимо использовать реализацию этой функции в коммутаторе АТМ. Так же, учитывая стоимость модулей CES для коммутаторов АТМ, стоимость модулей АТМ для телефонных станций и необходимую полосу пропускания между станцией и сетью АТМ можно выбрать оптимальную реализацию. Кроме того, подключение к внешним телефонным сетям ISDN возможно только с использованием межсетевой функции коммутаторов АТМ.
В настоящее время компанией Lucent Technologies разработан модуль для подключения к коммутаторам АТМ для УАТС типа Definity и ведется разработка програмного обеспечения, поддерживающего функцию преобразования протоколов сигнализации. Этот модуль использует интерфейс STM-1 155 Мбит/с и позволяет одновременно передавать телефонный поток, равный 10 каналам ISDN PRI.
Таким образом, процесс развития широкополосных сетей связи в настоящее время, пройдя все стадии разработки стандартов и нормативных документов, достиг стадии выпуска в производство готовых решений, позволяющих создавать высокоскоростные сети связи с поддержкой ставших уже привычными функций ISDN в масштабах корпоративных региональных сетей.
Начало таких разработок было обусловлено необходимостью создания сетей связи, ориентированных не только на передачу голосовой информации, но и на передачу данных. В связи с различиями в природе телефонной информации и потоков данных потребовалась разработка стандартов для сетей, позволяющих передавать цифровые потоки информации различного вида. Первой такой сетью стала цифровая сеть с интеграцией услуг - ISDN. Набор стандартов, посвященных этой технологии, включает в себя не только методы передачи голосовой информации по цифровой сети, но и описание алгоритмов сигнализации и автоматического создания соединений. Следующим шагом стала разработка системы стандартов, посвященных широкополосной ISDN, или АТМ. Базовая система рекомендаций, касающаяся этой технологии была принята МСЭ-Т, а дальнейшую разработку взял на себя Форум АТМ - организация, в которую входят производители оборудования, програмного обеспечения и заинтересованные пользователи.
В течении 1997 года Форумом АТМ был принят ряд рекомендаций, посвященных передаче телефонного трафика по сети АТМ. Эти публикации позволили производителям как коммутаторов АТМ, так и телефонных станций начать разработку устройств и програмного обеспечения, предназначенного для сопряжения телефонных сетей и сети АТМ. В настоящее время существует полный ряд стандартов, позволяющих обеспечить сопряжение как частных телефонных сетей и сетей АТМ, так и сетей общего пользования. В статье рассматриваются вопросы взаимодействия частных, корпоративных сетей АТМ и телефонных сетей. Вопросы взаимодействия сетей общего пользования выходят за рамки данной статьи.
Комитет Voice and Telephony Over ATM (VTOA) Форума АТМ выпустил ряд документов, посвященных следующим вопросам: способы передачи цифровых потоков, кратных основному цифровому голосовому каналу DS0, в ячейках АТМ (CES - служба эмуляции выделенных каналов) и преобразование систем сигнализации телефонии и протоколов АТМ (IWF - межсетевая функция). Служба CES позволяет создавать цифровые каналы связи через сеть АТМ между двумя точками, так же, как это делалось в сетях SDH, но, в отличие от SDH, полоса пропускания такого канала в АТМ может быть любой, от 64 кбит/с до емкости линии связи. Это делает возможным использование АТМ в качестве транспортной среды для телефонии. В отличие от SDH, протокол АТМ позволяет использовать не только постоянные каналы связи, но и обладает механизмами, позволяющими автоматически устанавливать каналы между вызывающей телефонной станцией и станцией абонента. Два важнейших примера таких механизмов - это наличие собственной системы адресов устройств АТМ и протоколов сигнализации. Таким образом, сеть АТМ обладает теми же функциональными возможностями по коммутации каналов, что и цифровые телефонные сети, например ISDN, и может использоваться как часть корпоративной телефонной сети.
В соответствии с рекомендациями Форума АТМ межсетевая функция (IWF) осуществляет преобразование системы сигнализации, принятой на телефонных сетях в протоколы сигнализации АТМ. При этом устройство, выполняющее такое преобразование может быть интегрировано как в устройство АТМ (коммутатор АТМ), так и в телефонную станцию.
Таким образом, разработку устройств, выполняющих преобразование протоколов сигнализации могут выполнять как производители телефонных станций, так и производители оборудования АТМ. Межсетевая функция предусматривает работу как с системой общеканальной сигнализации, так и с сигнализацией в основном канале.
В настоящее время ряд производителей коммутационного оборудования АТМ уже выпускает интерфейсные модули для своих коммутаторов, позволяющие использовать сеть АТМ как статический коммутатор основных голосовых каналов. Это значит, что при объединении через сеть АТМ нескольких УАТС, возможно создание виртуальных цифровых линий связи между этими станциями любой емкости, кратной емкости основного канала. Таким образом, сеть АТМ может быть представлена как единый цифровой мультиплексор. Подключение УАТС к коммутатору АТМ в этом случае осуществляется цифровыми потоками 2 Мбит/с в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т G.703/G.704.
Но для реализации полных возможностей АТМ необходима поддержка межсетевой функции на границе сетей различных протоколов. Если функция преобразования протоколов сигнализации реализуется в коммутаторе АТМ, то подключение УАТС к коммутатору АТМ осуществляется цифровыми потоками 2 Мбит/с в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т G.703/G.704. В этом случае сеть АТМ представляется для других устройств как цифровая АТС с поддержкой всех соответствующих функций. Вследствии этого каждая УАТС, подключаемая к АТМ коммутатору через мажсетевую функцию, обрабатывает вызовы только тех абонентов, которые подключены к этой УАТС, тогда как канал между станциями устанавливается средствами коммутаторов АТМ и проходит только через них, без использования станций как транзитных. Это не только позволяет снизить требования, предъявляемые к производительности УАТС и уменьшить количество соединительных цифровых интерфейсов в них, но и повышает надежность всей сети в целом, так как установленные в сети АТМ каналы могут перекоммутироваться автоматически и устанавливаться в зависимости от текущей загрузки линий связи и их состояния. Кроме того, гакие каналы существуют только во время установленного соединения и освобождают полосу пропускания после его разрыва, что позволяет снизить требования к полосе пропускания линий связи или использовать свободную емкость для передачи других видов трафика, например данных ЛВС.
Описанные выше возможности доступны в случае, когда межсетевая функция интегрирована как в коммутатор АТМ, так и в УАТС. Но во втором случае становятся доступны и некоторые другие возможности. При реализации преобразования протоколов в УАТС, подключение к коммутатору АТМ производится по интерфейсу STM-1 на скорости 155 Мбит/с с реализацией всех функций АТМ на этой линии. В первую очередь это возможность управления и сбора и передачи статистической информации непосредственно по линии связи. Такая возможность обеспечивается тем, что АТМ предназначен для передачи различных типов информации, как голосовой, так и данных. При этом для служебной информации не нужно использовать цифровые каналы DS0 и доступная для этой информации полоса пропускания может быть намного больше чем 64 кбит/с.
Кроме того очень важным является вопрос маршрутизации. Одна из возможных систем адресации АТМ основана на использовании телефонных номеров ISDN как части адреса. Это позволяет каждой УАТС, имеющей встроенную межсетевую функцию объявлять в сеть номера подключенных терминалов. Если же преобразование протоколов происходит на коммутаторе АТМ, таблицу маршрутизации на коммутаторах должен создавать сетевой администратор. На различных узлах корпоративной сети связи УАТС могут быть подключены различными способами. Конкретный метод выбирается исходя из технических и финансовых соображений. Например, если необходимо подключить станцию, для которой нет реализации межсетевой функции, тогда необходимо использовать реализацию этой функции в коммутаторе АТМ. Так же, учитывая стоимость модулей CES для коммутаторов АТМ, стоимость модулей АТМ для телефонных станций и необходимую полосу пропускания между станцией и сетью АТМ можно выбрать оптимальную реализацию. Кроме того, подключение к внешним телефонным сетям ISDN возможно только с использованием межсетевой функции коммутаторов АТМ.
В настоящее время компанией Lucent Technologies разработан модуль для подключения к коммутаторам АТМ для УАТС типа Definity и ведется разработка програмного обеспечения, поддерживающего функцию преобразования протоколов сигнализации. Этот модуль использует интерфейс STM-1 155 Мбит/с и позволяет одновременно передавать телефонный поток, равный 10 каналам ISDN PRI.
Таким образом, процесс развития широкополосных сетей связи в настоящее время, пройдя все стадии разработки стандартов и нормативных документов, достиг стадии выпуска в производство готовых решений, позволяющих создавать высокоскоростные сети связи с поддержкой ставших уже привычными функций ISDN в масштабах корпоративных региональных сетей.
Сергей Сухоруков
Сетевые решения. Статья была опубликована в номере 01 за 2000 год в рубрике технологии
