Сеть NGN

Next Generation Network (NGN) — это концепция построения телекоммуникационных сетей, обеспечивающая предоставление широкого спектра услуг (включая передачу голоса, данных и мультимедиа) на основе единой пакетной транспортной инфраструктуры с использованием технологий коммутации пакетов. NGN представляет собой эволюционный этап развития телефонных сетей общего пользования (ТФОП) и сетей передачи данных, направленный на конвергенцию услуг и сетей. Ключевым принципом NGN является отделение функций управления услугами от функций транспорта (передачи данных), что позволяет гибко внедрять новые сервисы без изменения базовой инфраструктуры.

История развития

Предпосылки появления

Традиционные телефонные сети (PSTN) строились на основе технологии коммутации каналов, где для каждого разговора выделялся фиксированный канал связи на всё время соединения. Это было эффективно для голосовой связи, но не подходило для передачи данных с переменной скоростью (например, интернет-трафика). С ростом популярности интернета в 1990-х годах операторы связи столкнулись с необходимостью модернизации сетей. Первоначально данные передавались по тем же каналам, что и голос, через модемы, что было крайне неэффективно.

Формирование концепции

Термин Next Generation Network был введён Международным союзом электросвязи (ITU-T) в начале 2000-х годов. В 2004 году ITU-T опубликовал рекомендацию Y.2001, которая дала официальное определение NGN. Основные цели концепции:

• Обеспечение качества обслуживания (QoS) для всех типов трафика.
• Поддержка мобильности и фиксированной связи в единой среде.
• Открытость интерфейсов для разработки сторонних приложений.

Внедрение в России

В России активное внедрение NGN началось в середине 2000-х годов. Крупные операторы, такие как «Ростелеком» и «МТС», начали замену устаревших АТС на программные коммутаторы (Softswitch) и мультисервисные платформы. К 2010-м годам большинство магистральных сетей в России были переведены на IP/MPLS-технологии, соответствующие принципам NGN. Однако полный отказ от ТФОП в регионах затянулся из-за высокой стоимости замены абонентского оборудования.

Архитектура NGN

Архитектура NGN строится по принципу многоуровневой модели, где каждый уровень выполняет строго определённые функции. Основные уровни по классификации ITU-T:

Уровень доступа и транспорта

Этот уровень отвечает за физическую передачу данных между пользователем и сетью. Он включает:

• Абонентские линии: медные (DSL), оптоволоконные (FTTx), беспроводные (Wi-Fi, LTE).
• Транспортная сеть: ядро сети, построенное на технологиях IP/MPLS, Ethernet, SDH/SONET. Обеспечивает высокую пропускную способность и отказоустойчивость.
• Узлы агрегации: коммутаторы и маршрутизаторы, собирающие трафик от множества абонентов.

Уровень управления вызовами и сессиями

Ключевой элемент — Softswitch (программный коммутатор) или IMS (IP Multimedia Subsystem). Этот уровень:

• Обрабатывает сигнализацию (установление, поддержание и завершение соединений).
• Взаимодействует с базами данных абонентов (HLR, HSS).
• Управляет маршрутизацией вызовов, включая голосовые и видеозвонки.

Уровень услуг

Здесь располагаются серверы приложений, предоставляющие конкретные услуги: IP-телефония, видеоконференции, «умный дом», облачные сервисы. Уровень отделён от транспортного, что позволяет операторам и третьим сторонам разрабатывать и внедрять новые услуги без изменения сетевой инфраструктуры.

Уровень управления и эксплуатации

Обеспечивает администрирование сети, биллинг, мониторинг качества, управление безопасностью. Включает системы OSS/BSS (Operations Support System / Business Support System).

Ключевые технологии NGN

IP/MPLS

Протокол MPLS (Multiprotocol Label Switching) используется для создания виртуальных частных сетей (VPN) и обеспечения качества обслуживания. Он позволяет эффективно маршрутизировать трафик, назначая метки для каждого потока данных.

Softswitch

Программный коммутатор заменяет традиционные АТС. Он обрабатывает сигнальные протоколы (SIP, H.323) и управляет медиашлюзами, которые преобразуют голос в IP-пакеты и обратно.

IMS (IP Multimedia Subsystem)

Стандарт, разработанный 3GPP, для предоставления мультимедийных услуг (голос, видео, обмен сообщениями) в сетях LTE/5G. IMS является развитием концепции NGN для мобильных сетей.

SIP (Session Initiation Protocol)

Основной протокол сигнализации в NGN. Используется для установления, изменения и завершения сеансов связи (голосовых, видеозвонков, конференций).

Преимущества и недостатки NGN

Преимущества

• Конвергенция услуг: единая сеть для голоса, данных, видео, что снижает эксплуатационные расходы.
• Гибкость: быстрое внедрение новых сервисов (например, IP-телевидение, облачная АТС).
• Качество обслуживания: возможность гарантировать параметры задержки, джиттера и потери пакетов для критичных приложений.
• Эффективность использования ресурсов: статистическое мультиплексирование в пакетных сетях позволяет обслуживать больше абонентов при той же пропускной способности.

Недостатки

• Сложность обеспечения QoS: в условиях перегрузки сети качество голосовой связи может ухудшаться из-за потери пакетов.
• Зависимость от электропитания: в отличие от ТФОП, где питание на линию подаётся от АТС, NGN требует электропитания на стороне абонента (например, для роутера).
• Безопасность: IP-сети уязвимы для атак (DDoS, перехват трафика), что требует дополнительных мер защиты.
• Стоимость миграции: замена устаревшего оборудования и обучение персонала требуют значительных инвестиций.

Применение NGN

Телефония

Основное применение — замена традиционных АТС. Операторы предоставляют услуги IP-телефонии, включая виртуальные номера, переадресацию, конференц-связь. В России услуги на базе NGN (например, «Домашний телефон» от «Ростелекома») являются массовыми.

Широкополосный доступ

NGN обеспечивает предоставление доступа в интернет с гарантированной скоростью (например, по технологиям FTTB или GPON). Операторы могут одновременно предоставлять голос, интернет и IPTV по одному кабелю.

Корпоративные решения

Для бизнеса NGN позволяет создавать виртуальные частные сети (VPN), объединять удалённые офисы, внедрять унифицированные коммуникации (UC) — интеграцию телефонии, электронной почты, чатов и видеоконференций.

Мультимедийные услуги

Видеонаблюдение, IP-телевидение (IPTV), «умный дом» — все эти сервисы могут быть реализованы на базе NGN.

Сравнение с традиционными сетями

Перспективы развития

Концепция NGN является основой для перехода к сетям 5G и 6G. В мобильных сетях NGN трансформировалась в IMS и SDN (Software-Defined Networking). В России продолжается модернизация сетей: внедрение технологий NFV (Network Functions Virtualization) и SDN позволяет виртуализировать сетевые функции, снижая зависимость от аппаратного обеспечения. Ожидается, что к 2030 году большинство операторов полностью откажутся от ТФОП в пользу NGN-решений.

Источники

• Рекомендация ITU-T Y.2001 «General overview of NGN».
• Стандарт 3GPP TS 23.228 «IP Multimedia Subsystem (IMS)».
• «Телекоммуникационные системы и сети» — учебное пособие, под ред. В.О. Шварцмана, 2015.
• Материалы ПАО «Ростелеком» о развитии мультисервисных сетей.
• «Next Generation Networks: Perspectives and Potentials» — Journal of Telecommunications, 2018.