Реферат 21.10.14. Реферат 21.10. Сегодняшние требования
 Скачать 244 Kb.
|
|
Вступление Предоставление привлекательных для абонентов услуг нового поколения требует изменения принципов построения сетей. Какие же изменения в обслуживании абонентов предполагает архитектура IP Multimedia Subsystem? До недавнего времени доставка телекоммуникационных услуг была ориентирована на абонентское оборудование. С расширением спектра услуг требовались новые устройства (например, модемы), а реализация услуг осуществлялась по вертикальной схеме, то есть для каждой услуги необходима была отдельная инфраструктура. Сейчас, когда можно обращаться в несколько сетей и использовать разные коммуникационные устройства, в том числе мобильные, такая практика предоставления услуг становится причиной неудобств. Сегодняшние требования Решающим фактором для развития телекоммуникационных технологий являются не только потребности корпоративного сектора. Прежде всего, это традиционно большие расходы на связь. В сегменте индивидуальных абонентов спрос на услуги широкополосного доступа с возможностью доставки видео, участия в онлайновых играх и использования других современных приложений приобретает массовый характер. Чтобы удержать клиентов, операторы вынуждены совершенствовать наборы услуг. Кроме того, им приходится учитывать растущее давление конкурентов, которые также выводят на рынок привлекательные сервисы. Единая коммуникационная инфраструктура на основе IP – оптимальное решение этой проблемы. Она используется для организации всех типов услуг и способна взаимодействовать с различными терминальными устройствами. Наличие универсальной технологической среды обеспечивает интеграцию различных коммуникационных приложений. Такая среда должна поддерживать осуществление персональных коммуникаций в реальном масштабе времени (например, сеансы голосовой связи) в пакетной сети, не прибегая к технологиям, ориентированным на коммутацию каналов. Вместе с тем эта среда должна обеспечивать взаимодействие с внешними сетями традиционной телефонии как для фиксированной, так и для мобильной связи. Для реализации такой среды была предложена архитектура IP Multimedia Subsystem (IMS - мультимедийная подсистема с IP). Многофункциональная архитектура Концепция IMS была предложена форумом 3GPP. 3GPP - проект координации разработки решений для сетей третьего поколения. Эта концепция определяет сетевую архитектуру, которая опирается на пакетную транспортную сеть и обеспечивает поддержку различных вариантов доступа. Архитектура, в свою очередь, предусматривает взаимосвязь ряда функциональных элементов. Функциональные элементы связываются друг с другом посредством интерфейсов. У каждого такого интерфейса есть свое название, за которым скрывается определенный протокол. Архитектура IMS разрабатывалась для использования в сетях подвижной связи третьего поколения. Поддержка протокола инициирования сеансов связи (SIP) позволяет использовать единый подход к реализации приложений и осуществлению доступа, а также итнтегрировать приложения, предлагаемые сторонними компаниями (например, контент-провайдерами). В релизах 6 и 7 (так называются документы 3GPP) определена идеология осуществления IP-коммуникаций посредством SIP. В соответствии с ней, SIP начинается непосредственно с мобильного терминала. В архитектуре IMS определено несколько функциональных элементов. Например, вместо традиционных для мобильных сетей коммутаторов MSC используются проксирующие элементы, которые называются Proxy-Call Session Control Function.  Многоуровневый подход к построению IMS позволяет реализовать независимый от технологии доступа открытый механизм доставки услуг Как и в GSM, в IMS есть интерфейсные точки, или же интерфейсы, которые связывают эти функциональные элементы друг с другом. У каждого интерфейса есть свое название, и за ним стоит определенный протокол. Самый простой пример - интерфейсная точка ISC, которая связывает сервисный прокси с сервером приложений на основе протокола SIP. Концепция создания архитектуры IMS оказалась настолько удачной, что некоторые органы стандартизации предложили использовать ее для мультисервисных решений в своих секторах рынка. Рабочая группа Европейского института по телекоммуникационным стандартам ETSI TSPAN (Telecoms & Internet converged Services & Protocols for Advanced Networks - конвергированные телекоммуникационные и интерент-сервисы для модернизированных сетей) разрабатывает спецификации для сетей фиксированной связи, в основном используя в разработках 3GPR Организация CableLabs, разрабатывающая стандарты для сетей кабельных операторов, в спецификации Fast Cable 2.0 предусматривает внедрение SIP. И везде в основе лежит идея IMS.  Архитектура IMS определяет взаимосвязь ряда функциональных элементов Это вполне логично, поскольку протокол IP признан в качестве основы для сетей нового поколения, а SIP — в качестве инфраструктурного протокола для доставки приложений. Интенсивное развитие большого числа приложений, использующих SIP, обуславливает необходимость построения масштабируемой мультисервисной инфраструктуры, которая бы разделяла транспортный уровень, уровень услуг и уровень управления. Такая сервисная "прослойка" скрывает от абонента разницу между услугами, которые предоставляются, например, в сети беспроводного доступа, и услугами, которые предоставляются в сети кабельного телевидения или используют сети доступа на основе DSL, а также Ethernet. В концепцию IMS действительно заложен принцип, в соответствии с которым эта архитектура должна обладать возможностью для установления большого числа сеансов связи, причем участвующие в этих сеансах абоненты могут использовать разные устройства доступа. Абонентам предлагаются разного рода услуги, доставка которых основывается на общем подходе. В частности, такая архитектура должна обладать возможностью для решения таких задач, как реализация нескольких услуг в рамках одного сеанса связи. Так, голосовые вызовы могут довольно часто сопровождаться определением доступности вызываемой стороны (так называемая "услуга присутствия"). При этом у обслуживаемого абонента не должно возникать проблем с разными видами терминального оборудования. В частности, должно гарантироваться установление сеанса связи в случае, когда используемый терминал не обладает определенными функциональными возможностями. Это означает, что при видеотелефонном вызове предусматривается возможность его приема без видеокомпонента, или же видео будет перенаправляться на другое устройство. Услуги в процессе одновременного предоставления должны разделяться на те, которые требуют синхронизации (например, синхронизация видео и голоса в видеотелефонии), и на те, которые не требуют синхронизации (например, видео и чат). Разделение на уровни Принцип, на котором строится концепция IMS, состоит в том, что доставка любой услуги никаким образом не соотносится с коммуникационной инфраструктурой (за исключением ограничений по пропускной способности). Воплощением этого принципа является многоуровневый подход, используемый при построении IMS. Он позволяет реализовать независимый от технологии доступа открытый механизм доставки услуг, который дает возможность задействовать в сети приложения сторонних поставщиков услуг. В составе IMS выделяется три уровня: транспортный уровень, уровень управления и уровень услуг. Транспортный уровень интегрируется с сетями доступа различных типов. Это могут быть пакетные сети радиодоступа, такие как GPRS, UMTS, CDMA2000, WLAN, широкополосные кабельные и DSL, а также традиционная телефония с коммутацией каналов. Соединение абонентов с IMS-инфраструктурой в транспортном уровне осуществляется благодаря мобильному терминалу третьего поколения или (что более вероятно, по крайней мере, в ближайшем будущем) посредством шлюзов. В пределах транспортного уровня определено несколько функций шлюзов. В первую очередь они должны обеспечивать взаимодействие в местах стыка сетей. В частности, Media Gateway Function (MGF) обеспечивает работу медиашлюза между IMS и сетью традиционной телефонии. Уровень управления - это совокупность функций IMS, которые осуществляют все действия по управлению сеансами связи. Функция Call Session Control Function (CSCF) задает централизованный механизм маршрутизации и определяет политику сети. Для управления используется протокол SIR В работе CSCF можно выделить три специализированных функции - P-CSCF, I-CSCF и S-CSCF. Функция P-CSCF (Proxy-CSCF) обеспечивает обмен запросами с мобильным терминалом, а также пересылку их по сети. Кроме того, она используется в процессе авторизации ресурсов сети и установления класса обслуживания. Благодаря I-CSCF (Interrogating-CSCF) реализуются услуги местоположения, когда запрашиваемая услуга в процессе доставки должна пересечь несколько доменов IMS. S-CSCF (Serving-CSCF) определяет механизм маршрутизации для SIP-сигнализации. На его основе происходит обмен информацией между абонентами и серверами приложений в соответствии с профилем обслуживания, который содержится в домашнем сервере абонента (Home Subscriber Server - HSS). HSS - один из самых важных функциональных элементов концепции IMS. Это централизованная база данных, в которой находится вся информация о том или ином абоненте. Такой перечень сведений об абоненте включает в себя местоположение его домашней сети, профиль безопасности и профиль обслуживания, распространяемый на те услуги, на которые абонент подписался.  Благодаря внедрению IMS доставка услуг не зависит от инфраструктуры Особая роль, которая отводится такой централизованной базе данных, объясняется тем, что она исключает необходимость копировать информацию для различных услуг и различных типов сети доступа. Это можно сравнить с тем, как пользователь создает единый перечень контактов, организованных посредством нескольких коммуникационных устройств, чтобы не создавать такие списки отдельно для PDA, мобильного телефона, домашнего телефона, компьютера на рабочем месте, домашнего компьютера. На уровне услуг размещаются серверы приложений (Application Servers -AS). Они могут быть нескольких типов, в том числе SIP AS, OSA-SCS и IM-SSF. SIP AS - это сервер приложений сугубо для IMS. Предполагается, что большая часть, если не все новые услуги, разработанные для IMS, будут использовать этот тип сервера. Серверы OSA и IM-SSF предназначены для взаимодействия с серверами традиционных приложений, соответственно Open Service Access framework servers и CAMEL (Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic). На стыке сетей Расширение IMS-архитектуры дает возможность реализовать набор дополнительных услуг, используя SIP для приложений из других сред. Например, IP-УАТС и устройства интегрированного доступа, как правило, используют H.323. IMS необходимо обеспечивать сигнализацию в процессе доставки голоса по DSL. Чтобы поддерживать такие довольно популярные решения, нужно трансформировать в SIP сигнализацию на основе других протоколов. Для взаимодействия сетевых сред на их границе должны находиться шлюзы сигнализации.  Использование SIP дает возможность перейти к горизонтальной схеме организации услуг и поддерживать разные технологии доступа Абоненты заинтересованы в том, чтобы коммуникационные услуги в ходе длинного сеанса связи оставались доступными при переходе из одной сети доступа в другую. В частности, мобильный оператор может использовать технологию UMA, которая дает возможность расширения зоны радиодоступа за счет Wi-Fi. Для реализации такой технологии точки доступа Wi-Fi подключаются к контроллеру UMA, который представляется сети обычным контроллером базовой станции. При этом у абонентов должны быть двухрежимные терминалы. Шлюз Map Gateway между IP и традиционным HLR доставляет домашнему регистру информацию о том, что данный абонент находится в зоне обслуживания IP с покрытием Wi-Fi. Подобным образом функционирует элемент Media Gateway Control Function в IMS. По сути, управление медиашлюзами и декомпозированными оконечными контроллерами сеансов связи - это одна из задач, выполняемых программными коммутаторами. И эта задача остается актуальной, поскольку необходимо обеспечивать интерфейс с телефонией общего пользования. Это дает возможность предлагать абонентам традиционной телефонии дополнительные виды обслуживания. Речь идет о всевозможных видах переадресации, перехвате, ожидании и удержании вызова, которые становятся доступными абонентам, пользующимся обычным аналоговым телефоном с тоновым набором. Но современные мультимедийные услуги таким абонентам предоставляться не могут. Для доступа к этим услугам применяются разного рода терминалы, в том числе "сет-топ-боксы", программные клиенты, IP-телефоны с многофункциональными экранами. Чем живет рынок Архитектура IMS представляет одно из наиболее перспективных направлений развития телекоммуникаций. Эта архитектура позволяет устанавливать сложные сеансы связи, в ходе которых предоставляются разнообразные услуги. При этом используются открытые стандарты, определяющие взаимодействие разных элементов сети, а также использование технологий проводного и радиодоступа. Именно эти особенности IMS служат источником оптимизма для аналитиков. Опираясь на результаты проведенного исследования, специалисты компании ABI Research прогнозируют, что в следующем году IMS развернут все провайдеры первого уровня. Соответственно, они будут осуществлять предоставление SIP-ycлуг. Это должно сделать революцию в отрасли в целом. По данным другой компании (Forrester Research), в полной мере преимущества IMS станут ощутимы в 2009 году, по мере более широкого внедрения этой архитектуры. О нынешнем положении дел на рынке оборудования для IMS можно узнать из отчета IP Multimedia Subsystems For Wireline and Wireless Applications по исследованию, выполненному компанией Venture Development Corporation (VDC). Согласно оценке аналитиков компании, объем этого рынка по итогам 2005 года составил примерно $561 млн. Предполагается, что за 2006 год объем вырастет почти до $1,2 млрд., в 2007 году этот показатель достигнет $1,9 млрд., а в 2008 году превысит $2,6 млрд. Исходя из этих значений, VDC оценивает среднегодовой рост рынка за указанный период на 67%. Наконец, по самым последним сведениям, опубликованным Infonetics Research в отчете по исследованию рынка оборудования для IMS и решений нового поколения для доставки голоса, в первом квартале 2006 года зафиксировано сокращение объема продаж на 7%. Вместе с тем по сравнению с первым кварталом прошлого года рынок вырос на 48%. Infonetics прогнозирует, что в 2009 году объем рынка IMS и решений нового поколения для доставки голоса достигнет $6.2 млрд. Все аналитики обращают внимание на то, что определяющей на рынке решений для IMS является деятельность крупных поставщиков оборудования, таких как Alcatel, Cisco Systems, Ericsson, Lucent Technologies, Motorola, Nokia и Nortel. В то же время существенным влиянием на этом рынке пользуются компании, специализирующиеся на оборудовании нового поколения, как, например, Bridgeport Network, Ditech Networks или MetaSwitch. И те, и другие принимают участие в деятельности отраслевого альянса IMS Forum. До февраля 2006 года этот альянс назывался International Packet Communications Consortium (IPCC). Такое переименование свидетельствует о месте, которое должна занять IMS в мультисервисных сетях и о необходимости обсуждения вопросов внедрения решений. Партнерство для продвижения IMS заключают между собой отдельные компании. В частности, соглашение о подобном партнерстве заключили Lucent Technologies и IBM. Практика внедрения IMS Архитектура IMS по большей мере внедряется в сетях 2,5 G, например, в сетях GPRS, пропускная способность каналов в которых по сравнению с сетями третьего поколения намного ниже. Если в сети Wide CDMA (у которой нет таких ограничений по полосе пропускания, как y GPRS/GSM) реализация видеоуслуг не составляет проблем, то в архитектурах IMS, установленных в других сетях, на первый план вышли услуги симплексной связи Push-To-Talk. Они обеспечивают связь по принципу профессиональной радиосвязи, таких как Walkie-Talkie. Используя такую услугу, абоненты могут обмениваться голосовыми сообщениями, причем в таком обмене одновременно могут участвовать как два человека, так и группа людей. Поддерживается и передача SMS-coобщений, каждое из которых одновременно можно отправить любому количеству абонентов. Реализация услуги Push-To-Talk оказалась одним из основных моментов, которые учитывались в ходе слияния американских операторов Sprint и Nextel Communications. Объединенная компания Sprint Nextel стала третьим по численности абонентов мобильным оператором в США. В то же время она обладает наибольшим покрытием. Интересно, что произошло слияние компаний, использующих разную технологическую базу. Сеть Sprint функционирует на основе CDMA, а Nextel - на разработанной Motorola технологии iDEN (Integrated Digital Enhanced Network). Эта технология несовместима с высокими скоростями передачи данных, которые обеспечивает CDMA нового поколения, именуемого EV-DO (Evolution-Data Only). А именно такие скорости необходимы для развития видеоуслуг и реализации унифицированных приложений с доставкой голоса и данных в проводных и беспроводных сетях. Объединенная компания рассматривает возможность функционирования двух технологий в сети на протяжении пяти лет. Такая сеть, по меньшей мере, будет существовать до середины 2007 года. Это необходимо для того, чтобы не растерять абонентскую базу Nextel. Оценивая длительность переходного периода, сотрудники объединенной компании исходили из сроков окончательного морального старения терминалов iDEN. Как раз в процессе организации услуг Push-To-Talk превосходно iDEN наиболее ощутимо, и в свое время это сделало Nextel лидером в данном сегменте рынка. После объединения со Sprint эти услуги переводятся на технологическую базу EV-DO. Причем за счет перехода на открытый стандарт руководство Sprint Nextel рассчитывает существенно увеличить количество обслуживаемых абонентов как по всей территории США, так и в Мексике. Можно еще привести примеры оборудования IMS, которое запускается в эксплуатацию или тестируется операторами. За последние несколько месяцев соглашения о поставках оборудования или проведении совместных исследовательских работ и тестирования оборудования заключили Cisco Systems и T-Systems (подразделение Deutsche Telekom), Ericsson и Vodafone, Nokia и Telenor, Nortel и Verizon и Siemens и Time Warner Cable. Вообще, современная практика внедрения IMS строится на основе эволюционного пути развития. Операторы не согласятся с необходимостью делать колоссальные инвестиции и осуществлять замену всей сети сразу. Это подтверждает компания Sprint Nextel. Совершенство приложений и их востребованность конечными пользователями - вот основные мотивации дальнейшего развития инфраструктуры операторов. |