Transcript Konwergencja usług w sieciach komputerowych Michał Kuźniarek 

Konwergencja usług w
sieciach komputerowych
Michał Kuźniarek
Poznań 2007
Zakres pracy



Przegląd i charakterystyka konwergencji usług
w zastosowaniach telekomunikacyjnych,
biznesowych i operatorskich
Opracowanie przykładowego projektu
konwergencji usług
Przygotowanie materiałów dydaktycznych na
stronie internetowej
2
Co oznacza termin konwergencja ?

Określenie “konwergencja” oznacza w
węższym znaczeniu zespolenie wszystkich
typów i funkcji kanałów komunikacyjnych
służących do transmisji głosu, obrazu,
danych oraz aplikacji w jedną
wielousługową, szerokopasmową sieć
opartą na protokole IP (ang. Internet
Protocol).
3
Co oznacza termin konwergencja ?
W szerszym znaczeniu „konwergencja” oznacza
wzajemne kojarzenie wielu dziedzin związanych z
telekomunikacją.
Przykładowo: łączny przekaz informacji głosowych i
danych, integracja przekazów głosu przez sieci IP
,współdziałanie telefonu z komputerem (na przykład
Call Center) , integracja sieci lokalnych z rozległymi,
współdziałanie sieci bezprzewodowych i stałych itp.

4
Istota konwergencji
Rysunek 1. Istota sieci konwergentnej [3]
5
Istota konwergencji c.d.
Jak widać na rysunku numer 1 przyszłościowo czeka nas
integracja wielu rodzajów sieci bezprzewodowych i przewodowych
w jedną szerokopasmową, wielousługową, konwergentną sieć
opartą na protokole IP, która będzie dostarczać nam wszystkie
stosowane do tej pory usługi oraz nowe rozwiązania
telekomunikacyjne tworzone z połączenia odrębnych dotychczas
usług. Oczywiście procesy wdrażania takich sieci dokonują się
powoli i stopniowo, ponieważ wymagają jeszcze czasu i dużych
nakładów pieniężnych, które są niezbędne, aby operatorzy
telekomunikacyjni mogli nabyć i skutecznie wprowadzić
najnowsze rozwiązania technologiczne projektowane z myślą o
tworzeniu sieci konwergentnych.
6
Konwergencja w zastosowaniach biznesowych i
operatorskich

Istniejący od kilku lat gwałtowny wzrost popytu na
usługi dostępu do Internetu, transmisji danych, obrazu
i głosu wymusza na operatorach i przedsiębiorstwach
telekomunikacyjnych dostosowanie posiadanej
struktury istniejących sieci transmisyjnych do nowych
wymagań, stawianych przez tysiące użytkowników i
ich aplikacji , które potrzebują dla swoich zadań
szerokiego zakresu przepustowości. Chcąc umożliwić
jednoczesne przesyłanie różnego rodzaju sygnałów
operatorzy telekomunikacyjni wprowadzają sieci
konwergentne.
7
Konwergencja w zastosowaniach biznesowych i
operatorskich c.d.
Sieć konwergentna stanowi jednolitą, wielousługową i
szerokopasmową infrastrukturę sieciową charakteryzującą się
bardzo dużą skalowalnością, czyli możliwością rozbudowy sieci
w miarę wzrostu potrzeb transmisyjnych, wysoką niezawodnością
działania, zarządzalnością oraz zapewnieniem wysokiego poziomu
jakości usług oferowanych klientom końcowym QoS
(ang. Quality of Service). Tylko zastosowanie przez operatorów
najnowszych technologii i urządzeń sieciowych czołowych
producentów takich jak na przykład Cisco Systems,
Alcatel - Lucent, Siemens, 3Com, Extreme Networks, umożliwia
im stworzenie sieci o takich właściwościach [4].
8
Konwergencja w zastosowaniach biznesowych i
operatorskich c.d.
Dla klientów indywidualnych operatorzy telekomunikacyjni stosują
konwergencję wdrażając strukturę “Digital Home”.
Rysunek 2. Digital Home [6]
9
Konwergencja w zastosowaniach biznesowych i
operatorskich c.d. - „Digital Home”
Tradycyjne rozwiązania polegały na dostarczaniu usług takich
jak telewizja, internet i telefonia przy pomocy różnych,
odrębnych rodzajów sieci, z których każda miała swoje jedno,
konkretne zadanie. Wprowadzanie konwergencji przez
operatorów zmienia sposób doprowadzania usług do domów
klientów. Operator stosujący podejście “cyfrowego domu”
doprowadza do klienta jedną, nową usługę “Triple Play”, która
umożliwia abonentom odbiór różnorodnych usług
szerokopasmowych, obejmujących dostęp do Internetu, przekaz
wielu kanałów telewizyjnych, realizację usług wideo na żądanie
(ang. Video on Demend) , dostęp do wirtualnych wypożyczalni
filmów, prowadzenie wideokonferencji oraz usługi telefonii IP
10
(ang. VoIP) [6][7].
Konwergencja w zastosowaniach biznesowych i
operatorskich c.d.
Operatorzy koncentrują się również na rozwiązaniach kierowanych
przede wszystkim dla klientów biznesowych, do których oferty
usługowe są również interesujące. Duże firmy lub przedsiębiorstwa
potrzebują oprócz wcześniej wymienionych rozwiązań takich jak na
przykład telefonia internetowa (VoIP) przede wszystkim dużej
przepustowości łączy, aby móc szybko komunikować się ze swoimi
odległymi filiami lub kontrahentami, wykonywać liczne wideokonferencje,
przekazy multimedialne, szkolenia pracowników on-line, e-commerce
(handel elektroniczny) itp. Usługodawcy mogą zaoferować podmiotom
biznesowym optyczne kanały transportowe o przepustowości nawet
do 1Gb/s, zapewniając wysoki poziom oferowanych usług (QoS) [7].
11
Konwergencja w zastosowaniach biznesowych i
operatorskich c.d.
Podstawowe korzyści dla klientów sieci konwergentnych:
integracja wielu usług i technologii w ramach jednolitej
infrastruktury
obniżenie kosztów instalacji i utrzymywania takiej sieci
łatwiejsze zarządzanie całym systemem od strony użytkownika
zgodność z powszechnie występującymi standardami
gwarancja ciągłości transmisji nawet w przypadku wystąpienia
awarii ( dzięki zastosowaniu nadmiarowości urządzeń i łączy)
wysoka skalowalność
zagwarantowanie przez operatora telekomunikacyjnego
wysokiego poziomu jakości usług
12
Konwergencja w zastosowaniach telekomunikacyjnych
Koncentrując się na węższym znaczeniu pojęcia konwergencja,
czyli zespoleniu wszystkich typów i funkcji kanałów
komunikacyjnych służących do transmisji głosu, obrazu, danych
oraz aplikacji w jedną wielousługową, szerokopasmową strukturę
opartą na protokole IP w branży teleinformatycznej możemy
wyróżnić następujące obszary konwergencji:


Konwergencja sieci
Konwergencja usług
13
Konwergencja sieci
Zachodzące od kilku lat zmiany w sposobach komunikacji
pomiędzy użytkownikami końcowymi powodują konwergencję
sieci. Zjawisko to przejawia się wzajemnym łączeniem i
przenikaniem, ze stopniowym zanikaniem różnic w jakości
świadczonych usług między sieciami pochodzenia
komputerowego (projektowanych z myślą o przesyłaniu danych)
a publicznymi sieciami telekomunikacyjnymi projektowanymi do
przekazu głosu. Ze względu na dużą konkurencję na rynku
telekomunikacyjnym żadna z tych sieci nie jest w stanie efektywnie
funkcjonować jako struktura samodzielna, gdyż wiąże się to z
14
małą ilością oferowanych klientom usług [1][2].
Konwergencja sieci c.d.
Tworzone sieci konwergentne nazywane NGN (ang. Next
Generation Networking) obejmujące różne rodzaje dotychczasowyc
sieci komunikacyjnych mogą zapewnić wiele różnorodnych,
atrakcyjnych dla klientów usług, spełniających mechanizmy QoS.
Wymienić tu można na przykład: przekaz obrazów nieruchomych
(zdjęcia) i ruchomych (wideo, filmy, telewizja), integrację telefonii
stacjonarnej i internetowej, jednoczesny przekaz głosu i danych
(pliki komputerowe) itp. Należy tu zaznaczyć, że w przypadku sieci
NGN całkowicie wyeliminowano separację głosu i danych,
zastępując ją jednolitą pakietową siecią transportową, wspólną dla
wszystkich przekazów multimedialnych (głos, dane, obraz).
15
Konwergencja sieci c.d.
Rysunek 3. Przykład uproszczonej architektury sieci konwergentnej łączącej różne rodzaje
16
sieci i świadczonych przez nie usług [8]
Konwergencja sieci c.d.
Wśród najważniejszych elementów sieci konwergentnych
wyróżnić należy:
Brama medialna
Węzeł Softswitch
Przełączniki wielousługowe
Routery wielousługowe
Terminale do usług TriplePlay
Oprogramowanie Call Manager wykorzystywane w
aaprzypadku telefonii IP
Przewodowe i bezprzewodowe telefony IP
Urządzenia Set-Top Box służące do odbioru telewizji IPTV
Protokół SIP (ang. Session Initiation Protocol)
17
Konwergencja sieci c.d.
Rysunek 4. Różnica pomiędzy klasycznym sposobem tworzenia sieci a siecią konwergentną
18
Konwergencja usług
Pod pojęciem konwergencji usług należy rozumieć
świadczenie przez operatorów podobnych lub
identycznych usług za pomocą różnych, odmiennych
środków telekomunikacyjnych, które przynależą do
różnych sieci i technologii.
19
Konwergencja usług

Usługi konwergentne w założeniu mają
zaspokajać wszystkie potrzeby klienta
(przedsiębiorstwa, urzędu, korporacji,
abonenta) w zakresie pełnej transmisji
głosu, obrazu i danych niezależnie od
rodzaju sieci i odległości między
abonentami.
20
Konwergencja usług
Usługi Pakietowe IP
Usługi Telewizyjne
Usługi Stacjonarne PSTN
Usługa konwergentna
oferowana abonentowi
Usługi Radiowe DECT
Usługi Komórkowe
Rysunek 2.6. Istota konwergencji usług
21
Konwergencja usług
Do podstawowych wymagań, które są stawiane nowym usługom
w sieciach konwergentnych należą [9]:





Przesyłanie w czasie rzeczywistym
Natychmiastowa dostępność
Trwałość usługi
Zapewnienie wysokiego poziomu jakości usług (QoS)
zarówno w połączeniach lokalnych jak i długodystansowych
Otwartość na możliwą w przyszłości realizację nowych
usług przy wykorzystaniu usług już istniejących
22
Konwergencja usług
23
Charakterystyka najważniejszych elementów
sieci konwergentnych - Brama medialna
Wprowadzając sieci konwergentne niezbędne jest zastosowanie elementów
służących do konsolidacji różnych mechanizmów transportowych w ramach
jednego wspólnego rozwiązania. Zadanie to wykonywane jest przez bramy
medialne MGW (ang. Media Gateway). Umiejscowienie bram MGW w
architekturze sieci NGN przedstawia rysunek 7. Bramy MGW stanowią
rozproszone elementy połączeniowe sieci konwergentnych, które konsolidują
różne odmienne na przykład ze względu na stosowane protokoły, algorytmy,
sposoby transmisji itd. mechanizmy transportowe, a także umożliwiają
korzystanie z dotychczas wykorzystywanego tradycyjnego sprzętu opartego na
technologii multipleksowania z podziałem czasu TDM. W rozwiązaniach
praktycznych powszechnie stosowanym rozwiązaniem bram medialnych jest
komunikacja przez wiele otwartych interfejsów, zdolnych do komunikowania się
zarówno z pakietową siecią transportową, jak i z zewnętrznym sprzętem
telekomunikacyjnym użytkownika [8].
24
Charakterystyka najważniejszych elementów
sieci konwergentnych - Brama medialna
Rysunek 7. Umiejscowienie bram medialnych w sieciach NGN [9]
25
Charakterystyka najważniejszych elementów
sieci konwergentnych - Softswitch
W nowoczesnych sieciach następnej generacji (NGN) bramy medialne wraz ze
współpracującymi z nimi telekomunikacyjnymi systemami przełączającymi typu
softswitch są najnowszym rozwiązaniem współczesnego centrum przełączania
informacji w sieciach telekomunikacyjnych. Softswitch jest elementem sieci,
który służy do zapewnienia właściwego sterowania realizowanych połączeń oraz
wspomagania mediacji między sieciami pakietowymi (IP lub ATM) a
komutowanymi TDM. Ponadto w sieciach konwergentnych bardzo ważnym
zadaniem jest wydzielanie i przekazywanie sygnalizacji, która zapewnia
współpracę wielu poszczególnych, rozproszonych bram medialnych MGW.
Softswitch fizycznie realizowany jest w postaci specjalnego serwera, który
stanowi inteligentne centrum sterowania bramami MGW i innymi rozproszonymi
elementami sieci [9]. W serwerach tych zarejestrowane są kompletne procesy
realizacji wszystkich usług dla konkretnych aplikacji, którymi ma sterować i
zarządzać dany softswitch.
26
Charakterystyka najważniejszych elementów
sieci konwergentnych - Softswitch
Rysunek 8. Sterowanie połączeniami i sygnalizacja w sieciach NGN
poprzez węzeł softswitch [9]
27
Charakterystyka najważniejszych elementów
sieci konwergentnych Przełączniki i routery wielousługowe
Wraz z rozwojem sieci konwergentnych zwiększa się oferta urządzeń sieciowych
projektowanych z myślą o sieciach NGN. Przełączniki i routery czołowych
producentów takich jak na przykład CISCO przeszły istotną ewolucję, aby móc
pracować jako urządzenia wielofunkcyjne, realizujące takie zadania jak np.
wielousługowa integracja transmisji głosu, obrazu i danych w sieciach IP,
kompresja głosu do postaci pakietowej i jego konwergencja z danymi
przesyłanymi w sieciach IP, zapewnienie QoS dla nowych nie oferowanych
wcześniej usług, szyfrowanie połączeń telefonii VoIP, zapewnienie bezpiecznych
połączeń SSL VPN pomiędzy oddziałami firm, zaawansowane zapory
sieciowe, obsługę systemów zapewniających wysoki poziom bezpieczeństwa
takich jak IPS (Intrusion Prevention Systems) i IDS (Intrusion Detection System)
a także urządzenia te muszą oferować różne możliwości optymalizacji działania
rozmaitych aplikacji sieciowych, w tym akcelerację ruchu www, równoważenie
obciążeń serwerów ora z buforowanie i optymalizacja ruchu WAN [11].
28
Charakterystyka najważniejszych elementów sieci
konwergentnych - Terminal usług „TriplePlay”
Rysunek 9. Terminal usług „TriplePlay”
29
Charakterystyka najważniejszych elementów sieci
konwergentnych - Terminal usług „TriplePlay”
Urządzenie to umożliwia podłączenie tradycyjnych telefonów
stacjonarnych, bezprzewodowych oraz IP, podłączenie komputerów
PC lub laptopów przy pomocy portu RJ-45, USB lub Wi-Fi
(najczęściej w standardzie 802.11b lub 802.11g) i uzyskaniu
dostępu do Internetu a także podłączenie przy pomocy kabla typu
skrętka i gniazda RJ-45 urządzenia Set-top Box umożliwiającego
oglądanie telewizji i VoD na telewizorze.
30
Charakterystyka najważniejszych elementów sieci
konwergentnych - Call Manager i telefony IP
Call Manager jest oprogramowaniem instalowanym na
dedykowanym dla niego serwerze MCS (ang. Media Convergence
Server) wewnątrz lokalnej sieci komputerowej, który przejmuje
funkcje centrali telefonicznej dla telefonii IP. W celu zapewnienia
wysokiego poziomu niezawodności, stosuje się klaster kilku
serwerów MCS, które potrafią obsłużyć nawet do 30000 abonentów
[12]. Podłączeni do call managera abonenci nie muszą znajdować
się w jednej lokalizacji, lecz mogą się też znajdować w odległych
miejscach połączonych z centralą siecią komputerową MAN lub
WAN. Ma to miejsce na przykład w przypadku połączenia siedziby
głównej firmy i jej odległego oddziału.
31
Charakterystyka najważniejszych elementów sieci
konwergentnych - Call Manager i telefony IP
Wybrane najważniejsze funkcje oprogramowania Call Manager [12]:
Zestawianie połączeń pomiędzy telefonami IP użytkowników
Realizacja połączeń telekonferencyjnych i wideokonferencyjnych
Obsługa połączeń do aparatów analogowych
Przekierowanie połączeń na przykład w sytuacji niedostępności, zajętości numeru lub braku
odpowiedzi
Przyjmowanie połączeń tylko do określonego numeru lub grupy
Identyfikacja numeru przychodzącego
 Możliwość definiowania blokady dzwonienia w wybranych dniach i godzinach
 Przesyłanie sygnału zajętości po analogowych liniach PSTN
 Możliwość obsługi telefonów analogowych i faksów dzięki zastosowaniu specjalnych adapterów
 Obsługa protokołu SIP
 Zintegrowane rozwiązanie obsługi poczty głosowej
 Możliwość obsługi automatycznego przypisywanie numerów wewnętrznych telefonom IP
Przeglądanie książki adresowej
Obsługa aplikacji XML na telefonach IP
Odtwarzanie muzyki dla połączeń oczekujących (Music on Hold)
Automatyczne wybieranie linii dla połączeń wychodzących
32
Charakterystyka najważniejszych elementów sieci
konwergentnych - Call Manager i telefony IP
Telefony IP to aparaty telefoniczne podłączane bezpośrednio do sieci komputerowej
poprzez gniazdo RJ-45. Najczęściej telefon taki posiada wbudowany dwuportowy
przełącznik, dzięki czemu możliwe jest podłączenie telefonu IP i komputera za pomocą
jednego kabla sieciowego (ethernet). Telefony IP poza prowadzeniem rozmów
umożliwiają również realizację zestawiania połączeń konferencyjnych, zawieszania i
przenoszenia połączeń, prezentację numeru lub imienia i nazwiska dzwoniącego
(caller ID) a obsługa aplikacji XML przez telefony IP daje dodatkowe możliwości takie jak
na przykład: centralna książka telefoniczna obejmująca całą firmę i jej oddziały,
umożliwiająca wyszukiwanie abonentów według określonego kryterium, prywatna
książka telefoniczna, czyli książka tylko wybranych przez danego użytkownika abonentó
(odpowiednik książki telefonicznej w telefonach komórkowych), wysyłanie krótkich
wiadomości tekstowych SMS pomiędzy telefonami IP, rozsyłanie wiadomości do grupy
użytkowników, wyświetlanie kursów giełdowych lub walut na ekranie telefonu i inne.
33
Charakterystyka najważniejszych elementów sieci
konwergentnych - Telefony IP
Rysunek 10. Przykładowy przewodowy 7970 i bezprzewodowy 7920 telefon IP firmy Cisco
34
Charakterystyka najważniejszych elementów sieci
konwergentnych - Set-Top Box
W przypadku korzystania z usługi IPTV (ang. Internet Protocol Television) czyli
przesyłania obrazu wizyjnego poprzez sieć IP konieczne jest podłączenie po stronie
klienta urządzenia Set-Top Box (STB) , które jest podłączane do telewizora i w ten
sposób użytkownik ma możliwość oglądania telewizji lub na przykład korzystania
z usługi VoD. STB zamienia wizyjny sygnał cyfrowy na postać zrozumiałą dla
standardowych odbiorników telewizyjnych a połączenie z telewizorem wykonywane
jest przy wykorzystani typowego portu SCART. Urządzenie Set-Top Box może
realizować swoje funkcje przy pomocy następujących rodzajów połączeń z operatore
Połączenia przewodowe:
 Łącze ethernetowe
 Łącze telewizji kablowej
 Linia DSL
Połączenia bezprzewodowe:
 Antena satelitarna
 Antena UHF/VHF
35
Bibliografia
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
Dodatek “Sieci Konwergentne”, NetWorld Luty 2001
A. Urbanek Czas konwergencji (I) NetWorld Wrzesień 1999
ETRI – Electronics and Telecommunications Research Institute,
Artykuł “Convergence Service of Fixed and Mobile Network”
http://www.alma.biz.pl
A. Urbanek Czas konwergencji (II) – Scalanie sieci,
NetWorld Październik 2000
S. Kosieliński Między 3 a 4, NetWorld Listopad 2006
A. Urbanek Ewolucja w sieciach NGN, NetWorld Marzec 2005
M. Sewera Sieci wielousługowe, NetWorld Wrzesień 2002
A. Urbanek NGN – u progu sieci następnej generacji (część 1),
NetWorld Luty 2002
HP Innovation – Convergence: Preparing the Enterprise Network
http://www.procurve.com
T. Janoś Przełączniki następnej generacji , NetWorld Maj 2006
http://www.cisco.com
J. Chustecki, T. Janoś Routery i przełączniki – konwergencja i gigabity,
NetWorld Listopad 2006
http://www.tp.pl/prt/pl/klienci_ind/internet/internet_w_domu/livebox_tp
http://www.avsystems.pl
A. Urbanek NGN – u progu sieci następnej generacji (część 2),
NetWorld Styczeń 2003
http://www.networld.pl/artykuly/28243.html
36
Koniec
37