Модернизация сети передачи данных Витебской области

— MGCF (Media Gateways Control Function) - функция управления шлюзами (Media Gateways) — управляет соединениями в транспортных шлюзах IMS, используя H.248/MEGACO;

— SGW (Signaling Gateway) - сигнальный шлюз - обеспечивает преобразование сигнализации ТфОП в вид, понятный MGCF. Связан с ядром IMS через интерфейсы группы протоколов SIG-TRAN;

— RACS (The Resource and Access Control) — подсистема управления ресурсами и доступом — обеспечивает функции управления доступом (на основании имеющихся в распоряжении ресурсов, местной политики и авторизации на основании профилей пользователей) и входа в сеть с помощью управления шлюзом (gate control), включая управление преобразованием сетевых адресов и портов, и присвоение приоритета;

— PDF (Policy Decision Function) - функция выбора политики, оперирующая с характеристиками информационного трафика (например требуемая пропускная способность) и определяющая возможность организации сеанса или его запрета, необходимость изменения параметров сеанса и т. д.;

— NASS (Network Attachment Subsystem) — подсистема подключения сети — в ее основные задачи входит динамическое назначение IP-адресов (используя DHCP — Dynamic Host Configuration Protocol), аутентификация на уровне IP, авторизация доступа к сети, управление местонахождением на уровне IP.

 

Уровень приложений

 

Верхний уровень эталонной архитектуры IMS содержит набор серверов приложений, которые, в принципе, не являются элементами IMS. Эти элементы верхней плоскости включают в свой состав как мультимедийные IP-приложения, базирующиеся на протоколе SIP, так и приложения, реализуемые в мобильных сетях на базе виртуальной домашней среды.

Архитектура приложений IMS достаточно сложна, но ключевым моментом здесь является высокая гибкость при создании новых и интеграции с традиционными приложениями. Например, среда пересылки сообщений может интегрировать традиционные свойства телефонного вызова, например обратный вызов и ожидание вызова, с вызовом Интернет. Чтобы сделать это, архитектура IMS позволяет запустить множество услуг и управлять транзакциями между ними.

— SCIM (Service Capability Interaction Manager) - обеспечивает управление взаимодействием плоскости приложений и ядра IMS;

— SIP AS (SIP Application Server) - сервер приложений, служащий для выполнения услуг, базирующихся на протоколе SIR. Ожидается, что все новые услуги в IMS будут находиться именно в сервере SIP AS;

— OSA-SCS (Open Service Access - Service Capability Server) - сервер возможных услуг, который обеспечивает интерфейс к услугам, базирующимся на открытом доступе услугам (OSA - Open Service Access). Целью является обеспечение услугам возможности доступа к сетевым функциям посредством стандартного программного интерфейса приложений;

— IM-SSF (IP Multimedia - Service Switching Function) - сервер коммутации услуги, служит для соединения подсистемы IMS с услугами в системе приспособленных к пользователю приложений для улучшения логики мобильной сети;

— TAS (Telephony Application Server) - сервер телефонных приложений принимает и обрабатывает сообщения протокола SIP, a также определяет, каким образом должен быть инициирован исходящий вызов.

- HSS — (Home Subscriber Server) — сервер домашних абонентов – аналогичен элементу сетей GSM - серверу HLR — (Home Location Register) - является базой пользовательских данных. Сервер HSS обеспечивает открытый доступ в режиме чтения/записи к индивидуальным данным пользователя, связанным с услугами.

В среде IMS сервер HSS действует как открытая база данных о каждом пользователе и об услугах, задействованных абонентом: на какие услуги подписан пользователь, активизированы ли эти услуги, какие параметры управления были установлены пользователем[6].

1.2.3 Услуги IMS

 

Благодаря гибкой программной платформе, IMS позволяет  создавать и эффективно управлять  множеством новых услуг, таких как

- IP Centrex –для коммерческих абонентов это аналог офисной АТС, который объединяет доступ к набору услуг как из сети проводной связи так и из сети подвижной электросвязи. IP Centrex располагает полным набором персональных и групповых услуг, а кроме того – такой мультимедийной поддержкой, как видео-связь, конференции, совместная работа над документом в реальном времени, «присутствие», и поддержка удаленных абонентов. Данная услуга действительно позволяет использовать мобильный телефон.

- Услуги eSpace.

 Услуги  eSpace – набор аппаратно-программных комплексов для создания мультимедийных голосовых и видеовызовов по SIP протоколу. ESpace согласно нашим представлениям –это тот же клиент Skype, где сервера приложений находятся не где-либо в Америке, а в пределах Беларуси. Решение eSpace поставляется как программный SIP-клиент IP телефонии с набором дополнительного функционала. Рассмотрим услуги eSpace подробнее.

а) голосовой вызов eSpace

Для совершения голосового вызова eSpace необходимо набрать номер на программной клавиатуре или выбрать абонента из адресной книги и нажать кнопку вызова. Для выполнения голосового вызова абоненту необходимо иметь гарнитуру. Внешний вид eSpace клиента и выполнение голосового вызова представлены  на рисунке 8.

 

 

Рисунок 8 - Выполнение голосового вызова

 

Голосовые вызовы eSpace обслуживаются и тарифицируются ядром IMS. Перед совершением голосового вызова клиент eSpace должен зарегистрироваться в сети IMS.

Рассмотрим  сценарий голосового вызова eSpace. Сценарий голосового вызова eSpace представлен на рисунке 9.

 

 

Рисунок 9 – Сценарий голосового вызова eSpace.

 

Рассмотрим  выполнение сценария голосового вызова. Для выполнения голосового вызова вызывающий абонент PC client A посылает запрос ядру IMS, которое, в свою очередь, анализирует принадлежность абонента к сети IMS. При положительном ответе ядра, ядро пересылает запрос в узел абонентского доступа AS для анализа цифер номера абонента, предоставляемых услуг, далее передаёт информацию  обратно в ядро и одновременно проключает соединение до вызываемого абонента PC client B. В случае, если соединение устанавливается с клиента на обчный телефон абонента, то узел AS пересылает запрос ядру на установление соединения через контроллер медиа-ресурсов MSC. MSC проключает соединение до ТА абонента. Таким образом, соединение может реализовываться как с участием IP клиента, так и без него.

б) Видеовызов eSpace

Для совершения видео вызова eSpace необходимо набрать номер на программной клавиатуре или выбрать абонента из адресной книги и нажать кнопку видео-вызова. Для выполнения видеовызова абоненту необходимо иметь веб-камеру.

Выполнение  видео вызова eSpace представлено на рисунке 10.

 

 

Рисунок 10 – Видеовызов eSpace

 

Видео вызовы eSpace обслуживаются и тарифицируются ядром IMS. Перед совершением видео вызова клиент eSpace должен зарегистрироваться в сети IMS.

Сценарий  видео-вызова аналогичен сценарию голосового вызова. Отличия содержатся в описании типа устанавливаемой сессии в блоке SDP (Session Description Protocol).

- Интерактивные игры- абонентов появляется возможность играть в различные популярные игры со своими друзьями или любыми удаленными пользователями с помощью своего терминала. В настоящее время компьютерные игры пользуются огромной популярностью, и поэтому такая услуга должна быть востребована на рынке.

File Transfer– услуга по передаче файлов с одного устройства на другое.

 

1.2.4 Присоединение  элементов IMS к опорной сети

 

Архитектура IMS представляет довольно сложную аппаратно-программную архитектуру, где каждый компонент сети несёт определённую смысловую нагрузку. Для примера рассмотрим взаимодействие оборудования присоединения области интернет представленной на рисунке 11.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 11 - Топология присоединения области интернет

 

Интернет-интерфейсы присоединяется к встроенным коммутаторам канального уровня ATAE-LSW. Встроенные коммутаторы ATAE-LSW, и интерфейс блока балансировки доступа абонентов eSpace присоединяются к паре агрегирующих коммутаторов к коммутаторам IMSхх-LSW07 и IMSхх-LSW8 сетевого уровня. Коммутаторы IMS-LSW присоединяются сетевым экранам IMSхх-FW01 и IMSхх-FW02. Сетевые экраны IMS-FW присоединяются к граничным маршрутизаторам сети передачи данных IMSхх-RT01 и IMSхх-RT02 парами оптических GE интерфейсов. Резервирование присоединения обеспечивается протоколом VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol) на IMS-LSW. Маршрутизация от IMS-LSW до IMS-RT производится по протоколу OSPF. От IMS-RT трафик всех интерфейсов этой области маршрутизируется в VPN интернет.

Рассмотрим  присоединение области медиа серверов приложений. Присоединение области медиа серверов приложений представлено на рисунке 12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 12 - Присоединение области медиа серверов приложений

 

Медиа интерфейсы сервера приложений MRBT присоединяются к паре агрегирующих коммутаторов IMSxx-LSW03 и IMSxx-LSW04. Коммутаторы IMS-LSW присоединяются к граничным маршрутизаторам сети передачи данных IMSхх-RT01 и IMSхх-RT02 парой оптических GE интерфейсов. Резервирование присоединения обеспечивается протоколом VRRP на IMS-LSW. Маршрутизация от IMS-LSW до IMS-RT производится по протоколу OSPF. От IMS-RT трафик всех интерфейсов этой области маршрутизируется в медиа VPN.

1.3 Сравнение Softswitch и IMS

 

Архитектуры Softswitch и IMS имеют уровневое деление, причем имеют общие границы. Для архитектуры Softswitch изображены в первую очередь устройства сети, а архитектура IMS определена на уровне функций. Идентичны также идея предоставления всех услуг на базе IP-сети и разделение функций управления вызовом и коммутации. По сути, к уже известным функциям Softswitch добавляются функции шлюза OSA и сервер абонентских данных.

Оценив  списки функций в обеих архитектурах, можно заметить, что состав функций  практически не отличается. Можно  было бы заключить, что обе архитектуры  почти тождественны. Это верно, но только отчасти: они идентичны в  архитектурном смысле. Если же разобрать  содержание каждой из функций, то обнаружатся  значительные различия в системах Softswitch и IMS. Например, функция CSCF: из ее описания уже видно отличие от аналогичных функций в Softswitch. К тому же если в архитектуре Softswitch функции имеют довольно условное деление и описание, то в документах IMS дается жесткое описание функций и процедур их взаимодействия, а также определены и стандартизированы интерфейсы между функциями системы. Различие начинается с основной концепции систем.

Softswitch - это в первую очередь оборудование конвергентных сетей. Функция управления шлюзами (и соответственно протоколы MGCP/MEGACO) является в нем доминирующей (протокол SIP для взаимодействия двух Softswitch/ MGC). IMS проектировалась в рамках сети 3G, полностью базирующейся на IP. Основным ее протоколом является SIP, позволяющий устанавливать одноранговые сессии между абонентами и использовать IMS лишь как систему, предоставляющую сервисные функции по безопасности, авторизации, доступу к услугам и т.д. Функция управления шлюзами и сам медиашлюз здесь лишь средство для связи абонентов 3G с абонентами фиксированных сетей. Причем имеются в виду лишь ТФОП.

Также к особенностям IMS относится ориентированность  на протокол IPv6: многие специалисты  считают, что популярность IMS послужит толчком к затянувшемуся внедрению  шестой версии протокола IP. Но пока это  представляет некоторую проблему: сети UMTS поддерживают и IPv4 и IPv6, в то время  как IMS - как правило, только IPv6. Поэтому  на входе в IMS-сеть необходимо наличие  шлюзов, преобразующих формат заголовков и адресную информацию. Эта проблема присуща не только IMS, но и всем сетям IPv6. Продолжая тему проблем IMS, следует  сказать о протоколе SIP Дело в  том, что SIP разработан и специфицирован комитетом IETF, но для использования  в IMS он был частично доработан и  изменен. В результате может возникнуть ситуация, когда при получении  запросов SIP или отправке их во внешние  сети подфункция S-CSCF может обнаружить отсутствие поддержки соответствующих  расширений протокола SIP и/или отказать в установлении соединения, а также  обработать его некорректно.

Оператор может минимизировать первоначальные вложения в сеть NGN. Эта же особенность позволяет оператору, создающему крупномасштабный проект, использовать новые сетевые ресурсы (и, следовательно, получать прибыль) сразу после их установки.

Проблемой IP сетей является совместимость оборудования различных производителей. Многочисленные центры по обеспечению системного взаимодействия помогают решить ее лишь отчасти, так как зачастую тесты не успевают за обновлением версий программного обеспечения и не могут охватить все возможные комбинации устройств, работающих в сетях операторов. В IMS частично сглаживаются проблемы совместимости оборудования, поскольку взаимодействие функциональных модулей регулируется стандартами. Новый подход к предоставлению услуг оказался чрезвычайно удачным и обеспечил роуминг услуг, что должно принести дополнительную прибыль оператору. Использование в проводных сетях NGN и мобильных сетях 3G единообразной системы IMS позволяет видеть в перспективе возможность конвергенции фиксированных и мобильных сетей — идеи, набирающей популярность по всему миру.