DECT в эпоху IP-коммуникаций
DECT в эпоху IP-коммуникаций
Владимир Сергеев
DECT
- развивающаяся технология радиодоступа, и, конечно, инновации здесь появляются
весьма часто. Поскольку для рассмотрения всех достижений технологии DECT формат
журнальной статьи слишком мал, остановимся на наиболее интересном аспекте - интеграции
DECT в IP-сети, в частности, взаимодействии с VoIP-инфраструктурой
Что такое DECT?
Прежде
всего DECT это высокое качество беспроводной телефонной связи и, конечно:
-
хорошо известная и развитая технология радиодоступа в телекоммуникационные
сети;
-
технология, стандартизованная ETSI в 1992 (стандарт опубликован в 1993 г.);
-
технология, поддерживающая многосотовую архитектуру сети радиодоступа*.
Часто
технологию DECT воспринимают как сотовую и даже мобильную (аналогичную,
например, GSM), но это не совсем правильно. Изначально DECT разрабатывался как
технология радиодоступа в различные телекоммуникационные сети, т. е. стандарт
описывает только радиоинтерфейс** и не касается аспектов организации
телекоммуникационной сети как таковой.
В
настоящее время в ETSI идет непрерывная работа по усовершенствованию стандарта
DECT, в частности, уточняется радиоинтерфейс для поддержки новых услуг. Таким
образом, DECT, будучи зрелой технологией, постоянно развивается, завоевывая все
большую популярность во всем мире.
В
2005 г. пал последний «бастион сопротивления» DECT в лице США и Канады. В этих
странах сетка и регламент использования спектра радиочастот отличаются от
европейских. Поэтому технология DECT на радиоинтерфейсе здесь могла
использовать только псевдошумовые сигналы в ISM диапазоне 2,4 ГГц, что
приводило к массе ограничений. В нынешнем году FCC внес соответствующие
изменения в Правила использования спектра для «родного» радиоинтерфейса DECT.
К
последним инновациям в технологии DECT относится реализация передачи коротких и
мультимедиа сообщений. Передача коротких сообщений (SMS) основана на услуге
радиоинтерфейса Low Rate Messaging Service (LRMS) и стандарта передачи SMS по
телефонным абонентским линиям (F-SMS). Может работать по цифровым линиям ISDN и
ADSL. Для связи с аналоговыми телефонными сетями используется услуга Caller ID
проводных сетей. Формат DECT SMS-сообщений совместим с форматом GSM
SMS-сообщений, что значительно повышает ценность этого стандарта. В России
ISDN-ceти не нашли широкого распространения, a F-SMS практически отсутствуют.
DECT
MMS - профиль передачи мультимедиасообще-ний, основанный на стандарте F-MMS
(Fixed-line Multimedia Messaging Service). DECT MMS использует технологию SMS
для оповещения о мультимедиа-сообщении, т. е. его местонахождении. Для доступа
к самому сообщению могут применяться «третьи» технологии, например Web, а также
средства, аналогичные SMS. В последнем случае длина мультиме-диасообщения ограничивается
20 Кбайт, т. е. телефонная абонентская линия занимается не более чем на 30
секунд.
***
DECT
Forum - некоммерческая организация, объединяющая сообщество разработчиков,
производителей DECT-оборудова-ния и операторов публичных DECT-сетей. Члены DECT
Forum нередко конкурируют между собой на рынке, но, тем не менее, находят
возможность сотрудничать в сфере продвижения технологии DECT на рынок, в
частности, обеспечивают совместимость терминалов разных производителей.
Например, GAP-совмести-мость терминалов была достигнута почти 5 лет назад.
Признаком сертификации оборудования на GAP-совместимость является эмблема
DECT-GAR выдаваемая DECT Forum.
*
В многосотовой сети радиодоступа DECT необходима синхронизация базовых станций
(БС) между собой. Традиционно БС синхронизируются с контроллером DECT no
TDM-линиям.
**
Радиоинтерфейс DECT Common Air Interface (CI) регулируется стандартом ETSI EN
300 175.
Интерфейсы и профили DECT
При
обеспечении радиодоступа в различные телекоммуникационные сети необходимы
соответствующие функции взаимодействия DECT с ними, которые определяются
набором DECT-профилей. Наибольшей популярностью пользуется DECT GAP,
обеспечивающий совместимость речевых терминалов при доступе в телефонные сети.
Профиль GAP регламентируется стандартом ETSI EN 300 444. Сертификация на
GAP-совместимость DECT-терминалов осуществляется DECT Forum. Кроме GAP
отношение к рассматриваемым в данной статье вопросам имеют следующие профили
взаимодействия DECT:
- DPRS - DECT Packet Radio Service
(ETSI EN 301 469). Универсальный профиль передачи данных, объединяющий
все ранее разработанные профили, ориентированные на использование
FR-технологии;
- ODAP - Open Data Access Profile
(ETSI TS 102 342). Упрощенная схема передачи данных с использованием
дешевых DECT-терминалов для сокращения стоимости. Наиболее широкое применение
находит для приложений промышленной автоматизации и сбора информации с
датчиков;
-
сверхвысокоскоростная передача данных на скоростях до 15 Мбит/с за счет
одновременного использования трех несущих. Целесообразность реализации
технологии DECT для передачи данных на скоростях, превышающих 500 кбит/с,
представляется сомнительной, как в техническом, так и в экономическом
отношениях;
-
профиль DECT, основанный на DPRS, для доступа в IP-сети;
-
профиль взаимодействия с VoIP-инфраструктурой с использованием шлюза,
размещаемого в контроллере (ETSI TS 102 265).
Взаимодействие dect с voip-инфраструктурой
По
мере достижения зрелости технологии VoIP- или IP-телефонии учрежденческие
телефонные станции (РВХ) модифицировались для их поддержки. На начальном этапе
использовались внешние шлюзы между РВХ и VoIP-инфраструктурой. В дальнейшем
шлюзы IP-телефонии стали встраивать в РВХ, и, наконец, появились IP РВХ в
«чистом» виде.
Развитие
взаимодействия DECT и VoIP-инфраструктуры имело те же этапы: вначале
использовались внешние шлюзы, затем - встроенные в контроллер DECT медиашлюзы,
и самое совершенное - IP DECT.
На
рис. 1 представлено решение с интегрированным в контроллер DECT
VoIP-медиашлюзом (MGW), которое используют практически все производители офисных
DECT-систем. К особенностям данной технологии относятся:
-
обеспечение интеграции DECT-системы в существующую VoIP-инфраструктуру (не
отличается от способа интеграции традиционных РАВХ);
-
использование TDM-разводки БС для их синхронизации между собой и с другими
DECT-системами;
-
недостаток - две параллельные инфраструктуры (DECT TDM и LAN IP).
***
Основные
преимущества DECT:
-
высококачественная телефонная связь;
-большая
зона покрытия:
-
радиус до 300 м для офисных систем;
-
радиус до 15 км для WLL;
-
выделенный диапазон частот в большинстве стран (в США и Канаде с 2005 г.);
-
конфиденциальность:
-
встроенная схема шифрования и аутентификации;
-многосотовая
архитектура сети доступа DECT:
-
роуминг между базовыми станциями (БС) сети DECT;
-
синхронизация всех БС сети DECT, обеспечивающая «мягкий» (бесшовный) хендовер;
-недорогие
совместимые DECT-тер-миналы:
-
GAP-совместимость терминалов, позволяющая использовать их в любой DECT-системе;
-
наличие системных терминалов с расширенными функциями и фирменным протоколом.
IP DECT-архитектура
Оптимальным
решением на сегодняшний день является технология IP DECT с использованием
медиашлюзов в БС и внешнего сервера IP-телефонии или SoftSwitch. Рассмотрим
состав IP DECT-архитектуры на примере IP DECT компании DeTeWe.
IP
DECT БС - поддерживает стандартный DECT CI радиоинтерфейс и DECT-профиль GAP
для использования стандартных DECT GAP-терминалов. К IP-сети подключается через
интерфейс Ethernet 10/100 BaseT.
Для
передачи речи по IP-сети в БС используется только один тип кодеков: G.711,
G.723 или G.729 (первый тип - главным образом для передачи факсимильной
информации или данных через голосовой модем.
Применение
радиоинтерфейса с TDM-технологией (с гарантированным QoS) и поддержка DiffServ/
ToS-флагов для RTP/ RCTP пакетов голоса в IP-сети обеспечивают высокое качество
речи. Для речевых пакетов поддерживаются также компенсация джиттера,
эхо-компенсация, распознавание пауз в речи и добавление комфортного шума.
Для
сигнализации БС поддерживает протоколы SIP, MGCP, Н.323 и IP PBX.
Высокую
безопасность в IP DECT обеспечивают:
-
DSAA-алгоритм аутентификации на радиоинтерфейсе DECT;
- 802.lx (RADIUS); - WEP (64/128/256
bit);
- WPA, WPA-PSK 1.0 и TKIP;
-
списки контроля доступа;
-
скрытые SSID;
-
блокировка межстанционных мостов для WLAN.
Для
первоначальной инициализации и перезапуска при сбое БС поддерживает DHCP,
BOOTP/ TFTP-клиент, для конфигурирования и мониторинга - протокол SNMP.
Сервер
DECT IP телефонии - это расширенный сервер IP-телефонии (SIP proxy, MGCP
Softswitch, H.323 gate-keeper) с поддержкой сервера DECT мобильности (ОММ - Open Mobility Manager). Существует OEM
версия ОММ сервера для Linux OS, которая может взаимодействовать со
стандартными серверами IP-телефонии для поддержки DECT мобильности.
При
использовании IP PBX в качестве шлюза ОММ может выполняться на выделенной IP
DECT БС, исключая необходимость в отдельном сервере.
Медиашлюз
(MGW) - IP PBX с поддержкой дополнительных услуг телефонии или стандартный шлюз
IP-телефонии от «третьих» производителей с поддержкой MGCP, SIP или Н.323.
Рабочее
место оператора (РМО) - персональный компьютер с поддержкой web-браузера.
Используется для конфигурации и мониторинга работы IP DECT.
В
сети IP DECT могут использоваться и обычные IP-телефоны, соответствующие
стандарту SIP, MGCP или Н.323. При планировании IP DECT следует
руководствоваться теми же рекомендациями и методиками, что и при планировании
обычных IP телефонных сетей (объем и приоритеза-ция трафика, VPN/VLAN и др.).
IP-практика
Для
демонстрации работы IP DECT по узкополосным IP-каналам была проведена опытная
эксплуатация IP БС по следующим каналам: IP-каналы со скоростью до 250 кбит/с,
организованные по каналам СТРИМ (г. Москва). Обеспечивалась нормальная работа
8-ка-нальной IP БС;
IP-каналы
спутниковой сети связи Altegro Sky компании «Телесеть». Обеспечивалась
нормальная работа 8-канальной IP БС при использовании «двухскачковой» схемы
подключения. Следует отметить высокую экономичность данного решения. Например,
для опытной зоны стоимость оборудования удаленного сайта, включая VSAT и IP
DECT оборудование, не превышала 5 тыс. долл. США, а плата за использование
ресурсов VSAT-ce-ти - 100 долл.;
IP-каналы,
организованные с применением широкополосных систем радиосвязи Aperto и Motorola,
в конфигурации Р-ТР и Р-МР. При организации IP VPN можно также задействовать
ресурсы широкополосных систем радиосвязи.
IP DECT-синхронизация
Немало
затруднений в понимании архитектуры IP DECT вызывает синхронизация DECT БС,
которая необходима для решения двух важных задач:
-
поддержки мягкого хендовера при передвижении терминала между БС, что характерно
для офисных DECT-систем;
-
эффективного использования радиоресурса для поддержки большего объема трафика,
что очень важно для дальнобойных систем абонентского DECT-paдиодоступа (WLL).
В
алгоритме синхронизации IP БС по сравнению с обычной DECT-системой нет
принципиальных отличий. По команде контроллера, являющегося составной частью
ОММ, каждая БС начинает сканировать радиоэфир в поисках работающих DECT БС и
сообщает о «находках» контроллеру синхронизации IP DECT. После анализа
полученной информации контроллер назначает главную БС для синхронизации. Далее,
по соответствующему алгоритму, все БС синхронизируются с главными DECT БС.
Использование IP DECT в офисных решениях
Архитектура
IP DECT является очень эффективной технологией для построения
телекоммуникационной системы в средних и больших офисах, а для распределенных
офисов - единственно приемлемым решением.
БС
IP DECT используют интерфейс Ethernet 10/100 Base-T для подключения к
существующей локальной сети, к которой предъявляются такие же требования, как
для обычных IP-телефонных сетей. БС RFP41 с интегрированным Wi-Fi-модулем
обеспечивает поддержку качества услуг в единой офисной локальной сети, и единый
центр управления сетью.
При
использовании IP DECT не существует ограничений в расстоянии от контроллера до
БС. Станция может устанавливаться практически в любом месте, где можно
обеспечить IP-канал для контроллера. Для нормального функционирования БС (без
интегрированного Wi-Fi модуля) достаточно не более 200-250 кбит/с пропускной
способности.
Единственной
проблемой IP-канала с невысокой пропускной способностью является достаточно
продолжительное время загрузки программного обеспечения БС при перезапуске.
Локальный TFTP-сервер в удаленной локальной сети решает этот вопрос.
В
качестве примера можно привести объединение одной из сетей пунктов
общественного питания Москвы в единую телекоммуникационную инфраструктуру с
использованием узкополосных IP-каналов. При этом обеспечивалась мобильная
DECT-те-лефонная связь в каждом из офисов, а экспедиторы могли пользоваться
одной и той же DECT-трубкой во всех распределенных офисах, с сохранением единой
нумерации и качества связи.
Такая
же схема применима для организации связи в распределенных офисах сети супер- и
гипермаркетов, автозаправочных станций, нефте- и газодобывающих месторождений и
др. При этом может возникнуть необходимость в использовании спутниковых
IP-каналов.
Все
попытки применить DECT-системы для телефонизации протяженных объектов,
например, железных дорог, нефте- и газопроводов, электрических сетей и др.
наталкивались на непреодолимые препятствия: либо невозможно обеспечить
синхронизацию базовых станций при выносе на большие расстояния с использованием
TDM-систем передачи, либо ограничивается функциональность, либо стоимость
системы при выносе контроллеров БС возрастает до неприемлемых значений.
Использование IP DECT позволяет простым и экономичным способом телефонизировать
такие протяженные объекты.
Использование IP DECT для построения DECT WLL-сетей
Технология
DECT привлекательна для построения систем абонентского радиодоступа (DECT WLL)
по следующим причинам:
-
высокое качество телефонной связи;
-
высокая плотность трафика;
-
низкая стоимость центрального оборудования и терминалов;
-
простота развертывания системы из-за отсутствия частотного планирования;
-
упрощенная процедура выделения частот.
Последний
фактор имеет все возрастающее значение. Поэтому DECT WLL будут популярны еще
долгое время, несмотря на развитие новых технологий широкополосного
радиодоступа.
DECT
WLL-системы строятся в виде распределенных DECT-кластеров. В одном месте
устанавливается несколько БС с секторными направленными антенными системами
(обычно 60°). Как правило, на антенной мачте устанавливаются 6 БС, этого
достаточно для обслуживания примерно 300-500 абонентов (для сельских районов
количество абонентов ниже на порядок) на расстоянии до 5 км. При необходимости
обслуживания большего количества абонентов или обеспечения связи на
значительных территориях строят дополнительные DECT WLL-сайты.
Существует
решение, которое позволяет увеличивать дальность действия DECT WLL-системы до
15 км при условии обеспечения прямой видимости (LOS). Для этого БС
устанавливаются на высотные антенные вышки.
Один
DECT-контроллер может обслуживать несколько сайтов, что существенно сокращает
общую стоимость системы. Традиционные системы DECT WLL строятся с
использованием TDM-каналов между БС и контроллером. В обычной DECT-системе
возникают серьезные трудности с доставкой TDM-сигнала. Архитектура IP DECT
снимает многие проблемы и существенно снижает стоимость системы DECT WLL.
Во-первых,
контроллеры IP DECT устанавливаются в едином центре, как правило, в аппаратном
зале опорной АТС. Поэтому отпадает необходимость в системе передачи между
контроллером и опорной АТС.
Во-вторых,
для подключения БС используются обычные низкоскоростные IP-каналы с суммарной
скоростью передачи не более 1 Мбит/с на один сайт из шести IP DECT БС, или не
более 200 кбит/с на одну БС.
В-третьих,
для выноса IP DECT БС с применением простых и экономичных ADSL-решений могут
быть задействованы обычные аналоговые абонентские линии. Например, при
телефонизации сельских населенных пунктов с помощью ADSL-технологии возможна
организация низкоскоростных IP-каналов до соседнего села, где есть телефонные
линии. Вынос туда БС позволяет телефонизировать соседние пункты на расстоянии
до 5 км (15 км).
В-четвертых,
для телефонизации труднодоступных населенных пунктов в радиусе до 5 км (15 км)
за счет выноса в них БС с использованием экономичных IP спутниковых каналов.
При этом стоимость организации IP спутниковых каналов на порядок ниже стоимости
строительства TDM спутниковых каналов.
Таким
образом, DECT WLL-система, построенная на основе IP DECT-архитектуры,
обеспечивает экономичную телефонизацию коттеджных поселков и сельских
населенных пунктов. Максимальная эффективность достигается при реализации
программы «Универсальная услуга».
Список литературы
Журнал
«Connect!», №11.2005