CC BY
102
7 декабря 2011 r. 17:36
ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА
Предоставление инфокоммуникационных услуг на сетях связи следующего поколения
В настоящее время но сетях зарубежных и российских операторов связи наблюдается процесс объе,доения фиксированных сетей с коммутацией каналов и сетей с коммутацией пакетов, а также мобильных сетей с целью предоставления пользователям единого набора унифицированных услуг связи. Для обеспечения совместимости различных сетевых тех нолсхий необходимо создание архитектуры конвергентных сетей. Данная архитектура получила название сети связи следующего поколения.
Васькин ЮА,
МТУСИ
Стандартизация сетей связи следующего поколения
С развитием инфокоммуникационных технологий появилась возможность создания архитектуры мульти сервисных сетей, которые в рамках единой инфраструктуры будут предоставлять услуги стационарных телефонных сетей, сетей СПС и пакетных сетей. При этом конвергенция сетей связи породила две основных технических проблемы:
— взаимодействие разнообразных систем сигнализации каждой из объединяемых сетей;
— развитие новых инфокоммуникационных услуг с универсальным доступом изТфОП/ЦСИС/интеллектуальной сети и IP-сети [ 1 ].
Архитектура сети, позволяющая предоставлять услуги пользователям различных сетей, а также учитывающая обе приведенные выше проблемы, получила название сети связи следующего поколения (Next Generation Network, NGN). В технологии NGN в полной мере реализуется теория конвергенции, являющаяся теоретической основой для развития сетей связи, в сути своей подразумевающая, прежде всего, максимально возможное использование всех доступных ресурсов для обслуживания любых видов трафика [2].
В соответствии с определением, приведенным в [31 сетью связи следующею поколения называется сеть с коммутацией пакетов, обеспечивающая предоставление услуг связи с заданным качеством с использованием различных транспортных технологий.
В настоящее время основные работы по стандартизации сетей NGN проводят МСЭ-Т, Европейский институт стандартов электросвязи (European Telecommunications Standards Institute, ETSI) и Комитет no инженерным проблемам Интернет (Internet Engineering Task Force, IETF).
Принципы построения и функционирования сетей следующего поколения представлены в рекомендациях МСЭ-Т серии У.
Европейский институт стандартов электросвязи (European Telecommunications Standards Institute, ETSI) - независимая некоммерческая организация, задачей которой является создание стандартов электросвязи для сегодняшних и будуицх потребностей.
В ETSI стандартизацией сетей NGN занимается технический комитет по конвергенции служб и протоколов сетей связи и Интернет для усовершенствованных сетей (Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced NetwoHang, TISB^N). Комитет TISPAN образовался в результате слияния двух комитетов: комитета по координации взаимодействия протоколов сетей связи и Интернет (Telecommunications and Internet Protocol Harmonization Over Networks, T1PHON) и комитета по услугам и протоколам для усовершенствованных сетей связи (Service and Protocols for Advanced Networks, SPAN).
Комитет no инженерным проблемам Интернет (Internet
Engineering Task Force, IETF) является открытым международным объединением разработчиков сетевых протоколов, операторов, производителей и исследователей, работающих над развитием архитектуры Интернет и бесперебойного функционирования существующей инфраструктуры. Структура IETF представляет собой рабочие группы, ответственные за различные аспекты архитектуры Интернет.
Описание протоколов NGN в IETF публикуется в виде запросов для комментариев (Requests for Comments, RFC), имеющих различные номера и статус Решение о публикации RFC принимает редакция RFC, подчиняющаяся архитектурному совету Интернет (Internet Architecture Board, IAB).
В рамках стандартизации сетей следующего поколения IETF занимается внедрением протокола установления и завершения мультимедийных сеансов связи (Session Initiation Protocol, SIP). Кроме того, в IETF создана специальная рабочая группа для разработки стандартов, описывающих принципы обработки сигнальной информации, передаваемой из сетей с коммутацией каналов в сети с коммутацией пакетов (Signaling Transport, sigtran).
Помимо МСЭ-Т, ETSI и IETF, участие в разработке стандартов NGN принимают разл^ные региональные организации. К ним, например, относятся Альянс по разработке решений в области телекоммуникаций ATIS (США), Ассоциация стандартизации электросвязи Китая CCSA, Ассоциация телекоммуникационных технологий ТТА (Южная Корея), Комитет телекоммуникационных технологий TTC (Япония) и др.
Архитектура сетей связи следующего поколения
Концепция NGN, в первую очередь, характеризуется четким разделением трех уровней соединения в соответствии с их функциональными задачами: для коммутации и передачи речевой информации используется транспортный функциональный уровень, для передачи сигнальной информации — уровень сигнализации, а предоставление услуг, отличных от базовых, осуществляется со стороны уровня услуг. При этом между уровнями определены интерфейсы, которые являются объектом стандартизации [4].
Задачей транспортного уровня является коммутация и прозрачная передача информации пользователя.
Задачей уровня управления коммутацией и передачей является обработка информации сигнализации, маршрутизация вызовов и управление потоками.
Уровень управления услугами содержит функции управления логикой услуг и приложений и представляет собой распределенную вычислительную среду, обеспечивающую:
— предоставление инфокоммуникационных услуг;
— управление услугами;
— создание и внедрение новых услуг;
— взаимодействие различных услуг.
Транспортный уровень сети NGN строится на основе сетей с коммутацией пакетов. Основными технологиями, используемыми на
T-Comm, #7-2010
97
транспортном уровне, являются ATM и IR
Установление соединения в сети NGN осуществляется под внешним управлением устройства, получившего название гибкого коммутатора (Softswitch).
Применение Softswitch позволяет преодолеть проблемы взаимодействия между собой транспортных шлюзов с разными системами сигнализации. Softswitch координирует действия, обеспечивающие соединения с логическими объектами в разных сетях, и преобразует информацию в сигнальных сообщениях с тем, чтобы они были понятны в этих сетях. Кроме этого гибкий коммутатор должен обеспечивать хранение и управление абонентскими данными пользователей и взаимодействие с серверами приложений для предоставления расширенного списка услуг пользователям сети [4].
Услуги в сетях связи следующего поколения
Переход к концепции NGN при построении сетей связи привел к изменению концепции предоставления услуг связи. В традиционных сетях связи объем предоставляемых услуг был большим, но услуги носили асимметричный характер. В процессе предоставления услуг оператор выступал с активной стороны, предлагая услуги, а пользователь большей частью выступал как пассивный потребитель.
Изменение парадигмы в концепции услуг, которое было связано с общим изменением концепции сетей NGN, выражается в первую очередь в том, что роли оператора и пользователя существенно поменялись [5]. В связи с изменением свойств оконечных терминалов, а также с появлением обратной связи между оператором и пользователем услуг связи современные потребители услуг связи стали активными. При этом повышается уровень интерактивности услуг связи и услуги становятся персонализированными.
Переход от цифровых сетей связи к сетям NGN также позволил помимо передачи речи и данных обеспечить передачу видеоинформации. Концепция предоставления услуг, базирующихся на комбинации данных, речи и видео, получила название Triple Play (ЗРЬу). В соответствии с данной концепцией услуги передачи речи, данных и видеоинформации используются в качестве базового набора услуг, а любая услуга, предоставляемая в сети NGN, является производной от базового набора услуг [6). Данный подход к предоставлению услуг пользователям имеет следующие преимущества:
— услуги, предоставляемые в сети NGN, являются унифицированными, т.е. реализованы на базе единого набора базовых услуг;
— для реализации новых услуг достаточно реализовать предоставление трех базовых услуг связи;
— концепция предоставления новых услуг является открытой.
Если базового набора услуг не хватает для реализации новых
услуг, в данный набор вводится дополнительная базовая услуга. В настоящее время развитие сетей сотовой подвижной связи привело к тому, что значительное число абонентов используют мобильные терминалы. При этом все более востребованными являются персонифицированные услуги связи, предоставление которых необходимо обеспечить в различных точках сети, т.е. необходима поддержка роуминга персонифицированных услуг связи. В связи с этим четвертой базовой услугой в концепции ЗРЬу стала услуга обеспечения мобильности абонентов. Новая концепция получила название Quadruple Play (4Р1ау).
Предпосылки перехода на IMS
В качестве технологической базы для реализации концепции 4Р1ау выбрана технология мультимедийной подсистемы на базе протокола IP (IP Multimedia Subsystem, IMS).
Новая парадигма услуг связи заключается в установлении соединения и последующего взаимодействия мобильных устройств на базе протокола IP Эти терминалы имеют достаточно большие дисплеи с высокой точностью изображения, встроенные камеры и значительный ресурс для обеспечения работы приложений, с помощью которых осуществляется предоставление инфокоммуникационных услуг. Данные устройства постоянно находятся в рабочем состоянии и подключены к сети. Данное обстоятельство позволяет иначе взглянуть на приложения. Приложения больше нельзя рассматривать как изолированные функциональные элементы, которые осуществляют обмен информацией с пользовательским интерфейсом Приложения следующего поколения имеют возможность обмениваться информацией между собой [7].
С точки зрения эволюции сетей появление IMS — закономерный результат общего движения по пути конвергенции современных технологий [6].
С помощью IMS появляется возможность предоставления следующих типов персонализированных услуг абонентам мобильных и фиксированных сетей связи:
— передача голосовой и видеоинформации, а также мультимедийных сообщений в реальном времени (голосовая и видеотелефония);
— услуги аудио и видеоконференции;
— услуги передачи данных;
— услуги потоковой передачи данных (например, видео по запросу);
— услуга передачи мультимедиаых сообщений [8]. Стандартизация IMS
Архитектура IMS описана в технических спецификациях консорциума 3GPP (3rd Generation Partnership Project). Изначально применение донной архитектуры планировалось только на сетях сотовой подвижной связи [9].
Помимо 3GPP в процессе стандартизации IMS принимают участие Группа разработок сети Интернет (Internet Engineering Task Force, IETF), Открытый мобильный альянс (Open Mobile Alliance, ОМА), чьи представители работают над организацией взаимодействия ресурсов поставщиков услуг и сетей с технологией IMS, а также консорциум 3GPP2 (3rd Generation Partnership Project 2), в котором разрабатываются стандарты для мобильных сетей связи третьего поколения в странах с действующими стандартами Американского национального института стандартов (American National Standard Institute, ANSI) в области телекоммуникаций.
Необходимость в обеспечении масштабируемости новой платформы услуг, а также сокращения сроков разработки и ввода новых услуг в коммерческую эксплуатацию привела к новому подходу в стандартизации услуг связи. Старый подход при котором в стандарты вносились полные списки телекоммуникационных услуг, приложений и дополнительных услуг более не считается приемлемым.
В ностоящее время 3GPP проводит стандартизацию возможностей услуг (Service Capability, CS). Более подробная информация относительно новых подходов к проведению стандартизации CS представлена в [1 1].
Архитектура IMS
Технология IMS находится на стыке современных мобильных сетей третьего поколения (3rd Generation, 3G) и так называемого поколения 2,5 (2,5 Generation, 2,5G) и технологии конвергентных сетей. В результате синтез этих технологий порождает объединение в
98
T-Comm, #7-2010
1МБ трех технологических плостов [6]:
— технологии современных мобильных сетей, включая всю специфику систем сотовой подвижной связи;
— технологии объединенных сетей с коммутацией каналов и сетей ЫОЫ. Сюда можно отнести концепцию современных традиционных систем сигнализации ОКС7 и все решения на основе N и гибкого коммутатора;
— технологии 1М$, которая предггавляет собой качественно новую технологию, возникшую в результате синтеза первых д вух технологий.
В процессе разработки архитектуры 1МБ функционал сети был лоомески распределен по разным уровням. Так функции по обеспечению транспорта отделены от функций, обеспечивающих обмен сигнальной информацией и управление сессиями, а функции по обеспечению услуг располагаются на самом верхнем уровне архитектурной модели 1МЭ (рис 1). Общее описание архитектуры 1МБ и интерфейсов между функциональными элементами приведено в [6].
В 1МБ применен новый подход к предоставлению услуг, позволяющий оператору внедрять услуги, созданные сторонними разработчиками или самим оператором, а не производителен телекоммуникационного оборудования. Эго позволяет интегрировать разл^ные услуги и предоставляет широкие возможности персонализации и увеличения количества услуг.
Функциональные элементы 1МБ мосут быть разделены на следующие основные группы:
— управления сессиями и маршрутизации;
— баз данных;
— взаимодействия;
— отвечающих за предоставления услуг;
— поддержки;
— отвечающих за проведение платежей.
Детальная информация об архитектуре 1МБ, а также описание основных сценариев функционирования приведена в [10].
Технология 1МБ разрабатывалась с целью объединения в одной функциональной структуре проводных и беспроводных сетей связи, различных услуг и приложений, а также обеспечения макоилальной гибкости персонификации и удобства контроля со стороны оператора. Данная концепция является базовой для осуществления конвергенции сетей связи.
Отлтительной особенностью систем 1МБ является использование распределенных баз данных на уровне управления сессиями. В процессе предоставления услуги каждый запрос от оборудования пользователя представляет собой последовательность транзакций с использованием различных компонентов 1МБ. Эта особенность влечет за собой доработки временной синхронизации. Кроме того, вопросы контроля, управления, диагностики распределенных баз данных также имеют свою специфику, что д олжно учитываться при построении современных систем управления, эксплуатации, измерений и тд
Выводы
• Переход к концепции ЫСЫ при построении сетей связи привел к изменению концепции предоставления услуг связи. Потребители услуг связи стали активными, при этом повысился уровень интерактивности услуг связи, которые стали персонализированными.
- пшъзовательский трафик
- сигнальный трафик
Рис 1. Многоуровневая архитектура IMS
• Переход от цифровых сетей связи с коммутацией каналов к сетям NGN позволил помимо передачи речи и данных обеспечить передачу видеоинформации, что привело к появлению концепции Triple Play (3Play).
• В качестве технологической базы для реализации концепции 4 Play была выбрана технология мультимедийной подсистемы на базе протокола IP (IMS). С точки зрения эволюции сетей появление IMS — закономерньй результат общего движения по пути конвергенции современных технологий.
• С помощью IMS появляется возможность предоставления услуг сетей связи следующего поколения с учетом обеспечения функции мобильности пользователя.
Литература
I. Гаодщгейн Aüv Зарубин АА, Саморезов В.В., Шурыгина СБ. Программные коммутаторы и современные ТфОП. Технологии и средства связи. №2.2002.-96-99 с.
2 Кучпрпмн AJE. Пакетная сеть связи общего польэоесния. Спб- Наука и техника, 2004. — 272 с.
3. ÍTU-J. Y.2001 General Overview of NGN.
4 Семенов Ю.В. Проектирование сетей связи следующего поколения. С-Л6.: Наука и Технша, 2005. — 240с.
5 Рослжов АД. Сети следующего поколения NGN. М.: Эко-Трендз, 2008.-424 с
6 Бакланов ИГ. NGN: принципы построения и организации М: Эко-Трендз. 2008. — 400 с
/ Míca Poíaelca, Georg Mayer, Hbham Khartabí, Ala Nierii IMS. IP Mufcimedio Concepts and Services in ihe Moble Domain. John Wiley & Sons lid 4 2004 - 419 p.
8. Convergence Technologies for 3G NetwoHcs. John Wiley & Sons l»dv 2004 - 650 p.
9 Васккин ЮА, Пшеничник» AR Принципы построения конвергентных сетей. Труд ы конференции Телекоммуникационные и вычислительные системы". М- МТУСИ, 2008. — 27-28 с.
10. Васыон ЮА Классификация и требования к содержанию услуг связи в конвергентных сетях Труды конференции Телекоммуникационные и вычислительные системы'. М: МТУСИ, 2008. — 29-30с.
II. 3GPP TS 23.228. IP Multimedia Subsystem (IMS); Stage 2.
T-Comm, #7-2010
99
