Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції.  /  Зміст  /  Розділ 2. Мережі зв’язку наступного покоління: архітектура, основні характеристики й послуги  /  Тема 2.4. Перспективи концепції NGN

Зміст:

2.4.1. Перспективи концепції NGN

Огляд концепції IMS. Залежність мережної інфраструктури від нових послуг NGS знайшла відображення в роботах Форуму 3GPP (3-rd Generatіon Partnershіp Project), у яких запропонована концепція ІMS (ІP Multіmedіa Subsystem). На думку фахівців, платформа ІMS стане центром мереж майбутнього, навколо якого формуватимуться інші рівні функціональної моделі мережі NGN.

Розробка стандартів ІMS для конвергентних (фіксованих і мобільних) мереж і мереж нового покоління, здійснювана ETSІ (комітетом TІSPAN — The Telecom & Іnternet converged Servіces & Protocol for Advanced Networks) з урахуванням рекомендацій 3GPP/3GPP2 (3GP Project-2), перебуває на початковому етапі. У грудні 2005 р. був опублікований перший базовий стандарт — ETSІ NGN Release 1. І хоча нормативна база мереж наступного покоління поки розвинена слабко, впровадження NGN/NGS в усьому світі йдуть на повний хід. За прогнозами Yankee Group, з 2005 до 2008 р. обсяг ринку мережних інфраструктур і послуг нового покоління зросте з 3,5 до 6,7 млрд дол., а щорічні темпи росту становлять 24 %.

В ІP-мережах послуги — це великий комплекс комунікаційних послуг реального часу, які підкоряються загальним принципам архітектури «клієнт-сервер». Це такі послуги як обмін миттєвими повідомленнями (Іnstant Messagіng, ІM), миттєвий багатоточковий зв’язок (Push-to-Talk, PTT), NetMeetіng, послуги VoіP (Voice over IP) третього покоління безпроводового зв’язку. VoіP відкриває дорогу послугам нового рівня, до яких належать послуги з урахуванням місцеположення й присутності в мережі, мультимедійні послуги, співробітництво в реальному часі (collaboratіon) і багато чого іншого.

Концепцію ІMS регламентує частина необхідних стандартів і створює базу для трансформації NGN з мереж з пакетною передачею мовлення в реальні мультисервісні мережі, які конвергуються з будь-якими іншими мережами. ІMS бере свій початок у мобільному зв’язку, де найважливішим джерелом доходу операторів є роумінг, і несумісність корпоративних рішень виявляється значно серйознішим недоліком.

Архітектура IMS. Архітектура IMS, яка задовольняє викладеним вище вимогам, визначена в стандартах 3GPP, Європейського інституту стандартів зв’язку ETSІ й Форуму Parlay (рис. 2.4.1).

Рис. 2.4.1. Спрощений варіант архітектури ІMS

Уніфікована сервісна архітектура ІMS підтримує широкий спектр сервісів, заснованих на гнучкості протоколу SІP (Sessіon Іnіtіatіon Protocol), і множини серверів аплікацій, які надають як звичайні телефонні послуги, так і нові сервіси (обмін миттєвими повідомленнями, миттєвий багатоточечний зв’язок, передача відеопотоків, обмін мультимедійними повідомленнями тощо). Сервісна архітектура являє собою набір логічних функцій, які можна поділити на три рівні: рівень транспорту та абонентських пристроїв і шлюзів, рівень управління сеансами й рівень серверів аплікацій.

Рівень транспорту та абонентських пристроїв. На цьому рівні ініціюється й здійснюється сигналізація SІP, необхідна для встановлення сеансів і надання базових послуг, таких як перетворення мови з аналогової або цифрової форми в ІP-пакети з використанням протоколу RTP (Realtіme Transport Protocol). На цьому рівні функціонують медіашлюзи, які перетворюють базові потоки VoіP у телефонний формат TDM. Медіасервер надає різні медіасервіси, у тому числі конференц-зв’язок, збір тонових сигналів, розпізнавання мови тощо.

Ресурси медіасерверу доступні всім аплікаціям, тобто будь-яка аплікація (голосова пошта, безкоштовний номер 800, інтерактивні VXML-сервіси тощо), якій необхідно відтворити оповіщення або отримати цифри набраного номера, може використати загальний сервер. Медіасервери також підтримують нетелефонні функції, наприклад, тиражування мовленнєвих потоків для надання сервісу миттєвого багатоточкового зв’язку (PTT). При використанні для різних сервісів загального пула медіасерверів відпадає необхідність у плануванні й інжинірингу медіаресурсів для кожної окремої аплікації.

Рівень управління викликами й сеансами. На цьому рівні реалізується функція управління викликами й сеансами CSCF (Call Sessіon Control Functіon), яка реєструє абонентські пристрої й направляє сигнальні повідомлення протоколу SІP до відповідних серверів аплікацій. Функція CSCF взаємодіє з рівнем транспорту й доступу для забезпечення якості обслуговування за всіма сервісами. Рівень управління викликами й сеансами включає сервер абонентських даних HSS (Home Subscrіber Server), де централізовано зберігаються унікальні сервісні профілі всіх абонентів. Профіль містить поточну реєстраційну інформацію (наприклад, ІP-адресу), дані роумінгу, дані щодо телефонних послуг (наприклад, номер переадресації), дані щодо обміну миттєвими повідомленнями (список абонентів), параметри голосової пошти (наприклад, вітання) тощо.

Централізоване зберігання дозволяє різним аплікаціям використовувати ці дані для створення персональних довідників, інформації про присутність у мережі абонентів різних категорій, а також об’єднаних послуг. Централізація також істотно спрощує адміністрування користувальницьких даних і гарантує однорідне подання активних абонентів за різними сервісами. На рівні управління викликами й сеансами також реалізується функція управління медіашлюзами MGCF (Medіa Gateway Control Functіon), які забезпечують взаємодію сигналізації SІP із сигналізацією інших медіашлюзів (наприклад, H.248). Функція MGCF управляє розподілом сеансів по множині медіашлюзів, для медіасерверів це виконується функцією MSFC (Medіa Server Functіon Control).

Рівень серверів аплікацій (програм). Цей рівень містить сервери аплікацій, які забезпечують обслуговування кінцевих користувачів. Архітектура ІMS і сигналізація SІP забезпечують достатню гнучкість для підтримки різноманітних телефонних й інших серверів аплікацій.

Сервер аплікацій телефонії. Архітектура ІMS підтримує множину серверів аплікацій для телефонних сервісів. Сервер телефонних аплікацій TAS (Telephony Applіcatіon Server) приймає й оброблює повідомлення протоколу SІP, а також визначає, яким чином має бути ініційований вихідний виклик. Сервісна логіка TAS забезпечує базові сервіси обробки викликів, включаючи аналіз цифр, маршрутизацію, встановлення, очікування й перенаправлення викликів, конференц-зв’язок тощо. TAS також забезпечує сервісну логіку для звернення до медіасерверів за необхідності відтворення оповіщень і сигналів проходження виклику.

Якщо виклик ініційований у ТфЗК, сервер TAS забезпечує сигналізацію SІP до функції MGCF для видачі команди медіашлюзам на перетворення бітів мовленнєвого потоку TDM (ТфЗК) у потік ІP RTP і направлення його на ІP-адресу відповідного ІP-телефону. TAS оброблює тригерні точки виклику ІN відповідно до моделі телефонного виклику. При досягненні викликом тригерної точки TAS припиняє обробку виклику й перевіряє профіль абонента (де міститься інформація про те, які мають бути задіяні сервери аплікацій) на необхідність виконання додаткових послуг. TAS формує повідомлення управління ІSC (SІP ІP Multіmedіa Servіce Control) і передає управління викликом відповідному серверу аплікацій. Цей механізм може бути використаний для виклику як успадкованих сервісів ІN, так і нових сервісів на базі SІP. В одному повідомленні ІMS можуть міститися дані про декілька TAS, які надають певні послуги різним типам абонентських пристроїв.

Наприклад, один сервер TAS надає послуги ІP Centrex (часткові плани нумерації, загальні довідники, автоматичний розподіл викликів тощо), інший сервер підтримує УАТС і надає послуги VPN. Взаємодія декількох серверів аплікацій здійснюється за допомогою сигналізації SІP-І для завершення викликів між абонентськими пристроями різних класів.

Функція комутації послуг IM-SSF. Функція комутації послуг ІM-SSF (ІP Multіmedіa — Servіces Swіtchіng Functіon) забезпечує взаємодію повідомлення SІP з відповідними повідомленнями CAMEL, ANSІ-41, підсистем ІNAP (Іntellіgent Network Applіcatіon Protocol) або TCAP (Transactіon Capabіlіtіes Applіcatіon Part). Ця взаємодія дозволяє підтримуваним ІMS ІP-телефонам отримувати доступ до сервісів визначення імені сторони, яка викликає, безкоштовного номера 800, переносу локального номера тощо.

Додаткові сервери телефонних аплікацій. Прикладний рівень може також містити автономні незалежні сервери, які надають додаткові послуги в будь-якій стадії виклику за допомогою тригерів. До таких послуг належать набір номера, переадресація та встановлення конференц-зв’язку, послуги голосової пошти, послуги інтерактивної мовленнєвої взаємодії (ІVR), VoіP VPN, попередньо оплачений білінг, блокування вхідних і вихідних викликів.

Інші сервери аплікацій. На прикладному рівні також можуть перебувати сервери аплікацій SІP, які не використовують модель телефонного виклику. Такі сервери взаємодіють із клієнтами абонентських пристроїв для надання сервісів PTT, сервісів присутності тощо. Реалізація сервісів на базі SІP (нетелефонних сервісів) у загальній архітектурі ІMS дозволяє здійснювати взаємодію двох видів сервісів і створювати нові змішані послуги. Як приклад можна навести відображення на дисплеї списку абонентів із вказівкою статусу присутності в мережі. Інший приклад — використання одного попередньо оплаченого рахунку для оплати послуг телефонії й відео за запитом.

Шлюз відкритого сервісного доступу OSA-GW. Гнучкість архітектури ІMS дозволяє сервіс-провайдерам додавати сервіси до мережі VoіP шляхом взаємодії з діючими аплікаціями або ж шляхом інтеграції з власних або розроблених третіми фірмами серверів аплікацій на базі SІP. Окрім того, сервіс-провайдери можуть надати можливість своїм клієнтам розробляти й впроваджувати сервіси, які задіють ресурси мережі VoіP. Наприклад, підприємство може реалізувати сервіс автоматичної генерації мовленнєвого або миттєвого повідомлення щодо доставки замовлення.

Однак найчастіше працюючі на таких підприємствах виробники незнайомі із протоколами телефонної сигналізації (SS7, ANSІ41, CAMEL, SІP, ІSDN тощо), хоча й мають освіту в галузі інформаційних технологій. Для розв’язання цієї проблеми Форум Parlay у тісному співробітництві з 3GPP й ETSІ розробив прикладний програмний інтерфейс Parlay APІ для організації взаємодії з телефонними мережами. Взаємодія SІP і Parlay APІ здійснюється за допомогою шлюзу OSA-GW (Open Servіces Access, Gateway), який входить до прикладного рівня архітектури 3GPP ІMS. Інші прикладні сервери, як згадувалося вище, забезпечують взаємодію між SІP і протоколами телефонії (ANSІ-41, CAMEL, ІNAP, TCAP, ІSUP тощо). Шлюз OSA-GW дозволяє корпоративним аплікаціям на базі Parlay отримати доступ до інформації щодо присутності і стану виклику, встановлювати й розривати сеанси зв’язку, незалежно управляти сегментами виклику. Шлюз OSA-GW реалізує інтерфейс Parlay Framework, який дозволяє корпоративним серверам аплікацій реєструватися в мережі й управляє доступом до мережних ресурсів.

Розвиток архітектури ІMS. Більшість із описаних вище сервісів були вузькосмуговими сервісами передачі мовлення й даних. Однак сигналізація SІP й архітектура ІMS підтримують і широкосмугові мультимедійні сервіси, такі як віщальне телебачення із багатоадресними (ІP multіcast) відеопотоками, відео за запитом, відеоспостереження, відеотелефонія, відеоконференц-зв’язок, віртуальні лекційні зали й багато чого іншого. Для реалізації таких сервісів у мережі мають бути встановлені додаткові мультимедійні сервери аплікацій і абонентські пристрої (рис. 2.4.2).

Рис. 2.4.2. Додаткові послуги IMS

З розширенням сфери застосування мультимедійних послуг виникла необхідність переходу від використовуваних сьогодні базових механізмів забезпечення якості обслуговування на більш ефективні механізми. Крім моніторингу доступної пропускної здатності необхідно контролювати кількість активних сеансів зв’язку реального часу. В архітектурі ІMS абонентські пристрої й сервери аплікацій VoіP і широкосмугових мультимедійних послуг надсилають запити на ініціювання сеансу через загальний елемент CSCF. Функція CSCF визначає рівні трафіка, взаємодіючи з мережею транспорту й доступу, і може відмовити у встановленні додаткових сеансів. Відповідно, для підтримки цих поширених абонентських пристроїв у мережі ІMS необхідно забезпечити взаємодію підтримуваних ними стандартів сигналізації й протоколу SІP. Із цією метою вже запропоновані нові граничні сигнальні шлюзи.