Упрощенный вариант архитектуры IMS
В IP-сети сервисы - это обширный комплекс коммуникационных сервисов реального времени, подчиняющихся общим принципам архитектуры "клиент-сервер". Это такие сервисы как обмен мгновенными сообщениями (Instant Messaging, IM), мгновенную многоточечную связь (Push-to-Talk, PTT), NetMeeting, сервисы VoIP третьего поколения беспроводной связи. VoIP открывает дорогу услугам нового уровня, к которым относятся сервисы с учетом местоположения и присутствия в сети, мультимедийные сервисы, сотрудничество в реальном времени (collaboration) и многое другое.
Lucent Accelerate VoIP включает системы передачи голоса и данных следующего поколения, программное обеспечение и профессиональные услуги, которые необходимы операторам как мобильных, так и проводных сетей связи.
Для реализации новых конвергентных услуг с гарантией качества обслуживания сеть должна соответствовать надежной сервисной архитектуре, подчиняющейся следующим требованиям:
Сервисная архитектура подсистемы IP-мультимедиа (IP Multimedia Subsystem, IMS) - Lucent Accelerate - позволяют реализовать сервисную интеллектуальность на всех уровнях проводных и беспроводных сетей, обеспечивая комплексный подход к внедрению VoIP.
Архитектура IMS, удовлетворяющая изложенным выше требованиям, определена в стандартах 3GPP (3rd Generation Partnership Project), Европейского института стандартов связи ETSI и Форума Parlay.
Упрощенный вариант архитектуры IMS
Унифицированная сервисная архитектура IMS поддерживает широкий спектр сервисов, основанных на гибкости протокола SIP (Session Initiation Protocol). IMS поддерживает множество серверов приложений, предоставляющих как обычные телефонные услуги, так и новые сервисы (обмен мгновенными сообщениями, мгновенная многоточечная связь, передача видеопотоков, обмен мультимедийными сообщениями и т.д.).
Сервисная архитектура представляет собой набор логических функций, которые можно разделить на три уровня: уровень абонентских устройств и шлюзов, уровень управления сеансами и уровень приложений.
На этом уровне инициируется и терминируется сигнализация SIP, необходимая для установления сеансов и предоставления базовых услуг, таких как преобразование речи из аналоговой или цифровой формы в IP-пакеты с использованием протокола RTP (Realtime Transport Protocol). На этом уровне функционируют медиашлюзы, преобразующие базовые потоки VoIP в телефонный формат TDM. Медиасервер предоставляет различные медиасервисы, в том числе конференц-связь, воспроизведение оповещений, сбор тоновых сигналов, распознавание речи, синтез речи и т.п. Ресурсы медиасервера доступны всем приложениям, т.е. любое приложение (голосовая почта, бесплатный номер 800, интерактивные VXML-сервисы и т.д.), которому необходимо воспроизвести оповещение или получить цифры набранного номера, может использовать общий сервер. Медиасерверы также поддерживают и нетелефонные функции, например, тиражирование голосовых потоков для оказания сервиса мгновенной многоточечной связи (PTT). При использовании для различных сервисов общего пула медиасерверов отпадает необходимость в планировании и инжиниринге медиаресурсов для каждого отдельного приложения.
На этом уровне располагается функция управления вызовами и сеансами CSCF (Call Session Control Function), которая регистрирует абонентские устройства и направляет сигнальные сообщения протокола SIP к соответствующим серверам приложений. Функция CSCF взаимодействует с уровнем транспорта и доступа для обеспечения качества обслуживания по всем сервисам. Уровень управления вызовами и сеансами включает сервер абонентских данных HSS (Home Subscriber Server), где централизованно хранятся уникальные сервисные профили всех абонентов. Профиль содержит текущую регистрационную информацию (например, IP-адрес), данные роуминга, данные по телефонным услугам (например, номер переадресации), данные по обмену мгновенными сообщениями (список абонентов), параметры голосовой почты (например, приветствия) и т.д. Централизованное хранение позволяет различным приложениям использовать эти данные для создания персональных справочников, информации о присутствии в сети абонентов различных категорий, а также совмещенных услуг. Централизация также существенно упрощает администрирование пользовательских данных и гарантирует однородное представление активных абонентов по всем сервисам.
На уровне управления вызовами и сеансами также располагается функция управления медиашлюзами MGCF (Media Gateway Control Function), которая обеспечивает взаимодействие сигнализации SIP с сигнализацией других медиашлюзов (например, H.248). Функция MGCF управляет распределением сеансов по множеству медиашлюзов, для медиасерверов это выполняется функцией MSFC (Media Server Function Control).
Этот уровень содержит серверы приложений, которые обеспечивают обслуживание конечных пользователей. Архитектура IMS и сигнализация SIP обеспечивают достаточную гибкость для поддержки разнообразных телефонных и других серверов приложений. Так, разработаны стандарты SIP для сервисов телефонии и сервисов IM.
Архитектура IMS поддерживает множество серверов приложений для телефонных сервисов. Сервер телефонных приложений TAS (Telephony Application Server) принимает и обрабатывает сообщения протокола SIP, а также определяет, каким образом должен быть инициирован исходящий вызов. Сервисная логика TAS обеспечивает базовые сервисы обработки вызовов, включая анализ цифр, маршрутизацию, установление, ожидание и перенаправление вызовов, конференц-связь и т.д.
TAS также обеспечивает сервисную логику для обращения к медиасерверам при необходимости воспроизведения оповещений и сигналов прохождения вызова. Если вызов инициирован или терминирован в ТфОП -- телефонную сеть общего пользования, сервер TAS обеспечивает сигнализацию SIP к функции MGCF для выдачи команды медиашлюзам на преобразование битов речевого потока TDM (ТфОП) в поток IP RTP и направление его на IP-адрес соответствующего IP-телефона.
TAS обрабатывает триггерные точки вызова IN в соответствии с моделью телефонного вызова. При достижении вызовом триггерной точки TAS приостанавливает обработку вызова и проверяет профиль абонента (где содержится информация о том, какие должны быть задействованы серверы приложений) на необходимость выполнения дополнительных услуг. TAS формирует управляющее сообщение ISC (SIP IP Multimedia Service Control) и передает управление вызовом соответствующему серверу приложений. Этот механизм может быть использован для вызова как унаследованных сервисов IN, так и новых сервисов на базе SIP.
В одном сообщении IMS могут содержаться данные о нескольких TAS, предоставляющих определенные услуги различным типам абонентских устройств. Например, один сервер TAS предоставляет услуги IP Centrex (частные планы нумерации, общие справочники, автоматическое распределение вызовов и т.д.), другой сервер поддерживает УАТС и предоставляет услуги VPN. Взаимодействие нескольких серверов приложений осуществляется посредством сигнализации SIP-I для завершения вызовов между абонентскими устройствами различных классов.
Функция коммутации услуг IM-SSF (IP Multimedia - Services Switching Function) обеспечивает взаимодействие сообщения SIP с соответствующими сообщениями CAMEL, ANSI-41, подсистем INAP (Intelligent Network Application Protocol) или TCAP (Transaction Capabilities Application Part). Это взаимодействие позволяет поддерживаемым IMS IP-телефонам получать доступ к сервисам определения имени вызывающей стороны, бесплатного номера 800, переноса локального номера, и др.
Прикладной уровень может также содержать автономные независимые серверы, предоставляющие дополнительные услуги в любой стадии вызова посредством триггеров. К таким услугам относятся набор номера, переадресация и установление конференц-связи щелчком мыши, услуги голосовой почты, услуги интерактивного речевого взаимодействия (IVR), VoIP VPN, предоплаченный биллинг, блокирование входящих и исходящих вызовов.
На прикладном уровне также могут находиться серверы приложений SIP, не использующие модель телефонного вызова. Такие серверы взаимодействуют с клиентами абонентских устройств для предоставления сервисов IM, PTT, сервисов присутствия и т.п. Реализация сервисов на базе SIP (нетелефонных сервисов) в общей архитектуре IMS позволяет осуществлять взаимодействие двух видов сервисов и создавать новые смешанные услуги. В качестве примера можно привести вывод на дисплей списка абонентов с указанием статуса присутствия в сети, причем набор номера и доступ к другим услугам (телефония, IM, PTT) осуществляется щелчком мыши. Другой пример - использование одного предоплаченного счета для оплаты услуг телефонии и видео по запросу.
Гибкость архитектуры IMS позволяет сервис-провайдерам добавлять сервисы в сеть VoIP путем взаимодействия с действующими приложениями или же путем интеграции собственных или разработанных третьими фирмами серверов приложений на базе SIP. Кроме того, сервис-провайдеры могут предоставить возможность своим клиентам разрабатывать и внедрять сервисы, задействующие ресурсы сети VoIP. Например: предприятие может реализовать сервис автоматической генерации речевого или мгновенного сообщения о доставке заказа; триггером такого сообщения является информация о местоположении курьера, передаваемая посредством карманного компьютера. Однако зачастую работающие на таких предприятиях разработчики не знакомы с протоколами телефонной сигнализации (SS7, ANSI41, CAMEL, SIP, ISDN и т.д.), хотя и имеют образование в области информационных технологий. Для решения этой проблемы Форум Parlay в тесном сотрудничестве с 3GPP и ETSI разработал прикладной программный интерфейс Parlay API для организации взаимодействия с телефонными сетями. Взаимодействие SIP и Parlay API осуществляется посредством шлюза OSA-GW (Open Services Access - Gateway), который входит в прикладной уровень архитектуры 3GPP IMS. Другие прикладные серверы, как говорилось выше, обеспечивают взаимодействие между SIP и протоколами телефонии (ANSI-41, CAMEL, INAP, TCAP, ISUP и т.д.). Шлюз OSA-GW позволяет корпоративным приложениям на базе Parlay получать доступ к информации о присутствии и состоянии вызова, устанавливать и разрывать сеансы связи, независимо управлять сегментами вызова (соединениями с вызывающей и вызываемой сторонами). Шлюз OSA-GW реализует интерфейс Parlay Framework, который позволяет корпоративным серверам приложений регистрироваться в сети и управляет доступом к сетевым ресурсам.
Большинство из описанных в предыдущих разделах сервисов являлись узкополосными сервисами передачи голоса и данных. Однако сигнализация SIP и архитектура IMS поддерживают и широкополосные мультимедийные сервисы, такие как вещательное ТВ с многоадресными (IP multicast) видеопотоками, видео по запросу, видеонаблюдение, видеотелефония, видеоконференцсвязь, виртуальные лекционные залы и многое другое. Для реализации таких сервисов в сети должны быть установлены дополнительные мультимедийные серверы приложений и абонентские устройства.
Дополнительные услуги IMS
С расширением сферы применения мультимедийных услуг появится необходимость перейти от используемых сегодня базовых механизмов обеспечения качества обслуживания на более высокий уровень. Кроме мониторинга доступной полосы пропускания необходимо контролировать количество активных сеансов связи реального времени. В архитектуре IMS абонентские устройства и серверы приложений VoIP и широкополосных мультимедийных услуг посылают запросы на инициирование сеанса через общий элемент CSCF. Функция CSCF определяет уровни трафика, взаимодействуя с сетью транспорта и доступа, и может отказать в установлении дополнительных сеансов.
С точки зрения Lucent, необходимы расширения архитектуры IMS, которые обеспечили бы поддержку расширенного спектра услуг. Многие современные абонентские устройства VoIP, например, IP-УАТС, не поддерживают сигнализацию SIP, используя обычно протокол H.323. Интегрированные устройства доступа IAD с поддержкой VoIP поверх DSL часто используют протокол MGCP.
Соответственно, для поддержки этих распространенных абонентских устройств в сети IMS необходимо обеспечить взаимодействие поддерживаемых ими стандартов сигнализации и протокола SIP. С этой целью уже предложены новые граничные сигнальные шлюзы.
Ни один абонент не откажется использовать коммуникационные сервисы в реальном времени и в органичном взаимодействии друг с другом. И сервис-провайдеры могут, организовав взаимодействие сервисов, предоставлять своим клиентам новые возможности. Например, абоненту в ходе длительного сеанса IM может понадобиться установить отдельный сеанс голосовой связи, используя телефонный справочник. Если абонент подключился к сессии PTT, все входящие звонки должны инициировать сообщение об ожидающем вызове. Сервисная архитектура IMS способна одновременно поддерживать множество различных коммуникационных приложений реального времени. Однако для предоставления такого рода смешанных услуг необходима организация дополнительного межсервисного взаимодействия. С этой целью Lucent предлагает ввести новый элемент - сервисный брокер, в функции которого входило бы сообщение данных о статусе и состоянии приложения другим приложениям. Сервисный брокер находится на уровне сеансного ядра и имеет интерфейсы ко всем взаимодействующим приложениям.
Обширный, полнофункциональный портфель продуктов Lucent Accelerate основан на сервисной архитектуре и технологиях IMS. Составляющие его элементы используются на всех уровнях сервисной архитектуры IMS и во многих приложениях, о которых упоминалось выше. Сервисы, создаваемые партнерами Lucent, занимающимися разработкой приложений, встраиваются в открытую архитектуру IMS и могут использоваться сервис-провайдерами для ускоренного предоставления новых услуг.
Lucent Technologies IMS - продукты и партнеры
Lucent Softswitch (LSS) объединяет ряд функциональных элементов IMS: CSCF, TAS, MFRC, MGCF и IM-SSF. Кроме того LSS усиливает стандартную архитектуру IMS, выполняя функцию сигнального шлюза, которая обеспечивает прохождение сторонней сигнализации (H.323 или MGCP) в сервисную архитектуру IMS.
Дополнительную функциональность IMS обеспечивает Lucent MiLIfe Service Platform. Сервер медиаресурсов MiLife Lucent Media Resource Server (LMRS) выступает в роли медиасервера. Абонентский регистр MiLIfe Super Distributed Home Location Register (SDHLR) выполняет функции абонентской базы данных HSS, а шлюз MiLIfe Intelligent Services Gateway (ISG) - функции OSA-GW для взаимодействия с серверами приложений Parlay.
Медиашлюзы Lucent APX и Lucent MaxTNT, управляемые LSS, обеспечивают взаимодействие с ТфОП и поддержку телефонных соединений с УАТС.
Дополнительные телефонные услуги предоставляют серверы приложений Lucent, взаимодействуя с LSS и продуктами MiLife. Среди этих серверов - система голосовых сообщений AnyPath, единый веб-портал EBS (Enhanced Business Services), а также платформа предоплаты вызовов MiLife SurePay. Сервис-провайдеры могут сами разрабатывать приложения, пользуясь средой MiLife Application Server (MAS).
Как уже говорилось, партнеры Lucent создают серверы приложений, которые взаимодействуют с продуктами Lucent в соответствии со стандартами IMS и поддерживают сервисы обмена мгновенными сообщениями, мгновенной многоточечной связи, виртуальные частные сети, а также действующие службы на базе SCP, такие как идентификатор вызывающей стороны, переносимость локального номера и службы 800.
В поисках путей снижения издержек и увеличения доходов сервис-провайдеры все чаще задумываются о переводе голосовых услуг на рельсы VoIP, где коммуникационные сервисы реального времени могли бы бесшовно взаимодействовать друг с другом. Определенная стандартами архитектура подсистема IP Multimedia обеспечивает надежную реализацию всех требований, определенных в данной статье для создания новых конвергентных сервисов с поддержкой качества обслуживания. Эта архитектура лежит в основе решений Lucent Accelerate VoIP, что обеспечивает использование интеллектуальных сервисов на всех функциональных уровнях проводных и беспроводных сетей. Более того, Lucent создает расширения архитектуры IMS, которые обеспечат ее развитие и поддержку широкополосных мультимедийных сервисов с помощью новых граничных сигнальных шлюзов. Вместе со своими партнерами Lucent предлагает решения, которые позволяют сервис-провайдерам повышать эффективность и ускоренными темпами выводить на рынок новые услуги.
Список сокращений:
3GPP -- Third Generation Partnership Project
ACD -- Automatic Call Distribution
AHE -- Application Hosting Environment
AIN -- Advanced Intelligent Network
ANSI -- American National Standards Institute
CAMEL -- Customized Applications for Mobile Networks (Enhanced Logic)
CSCF -- Call Session Control Function
eMRS -- Enhanced Media Resource Server
ETSI -- European Telecommunications Standards Institute
HSS -- Home Subscriber Server
IAD -- Integrated Access Device
IM -- Instant Messaging
IMS -- IP Multimedia Subsystem
IM-SSF -- IP Multimedia Service Switching Function
ISDN -- Integrated Services Digital Network
ISG -- Intelligent Services Gateway
IVR -- Interactive Voice Response
LMRS -- Lucent Media Resource Server
LNP -- Local Number Portability
LSS -- Lucent Softswitch
MGCF -- Media Gateway Control Function
MGCP -- Media Gateway Control Protocol
MRFC -- Media Resource Function Control
MSFC -- Media Server Function Control
OSA-GW -- Open Service Access - Gateway
PTT -- Push-to-Talk
RTP -- Realtime Transport Protocol
SCP -- Service Control Point
SDHLR -- Super Distributed Home Location Register
SIP -- Session Initiation Protocol
TAS -- Telephony Application Server
TCAP -- Transaction Capabilities Application Protocol
TDM -- Time Division Multiplexing
VXML -- Voice Extensible Markup Language
Веда, Ведические науки, знания и традиции
