На каком уровне функционируют медиашлюзы преобразующие базовые потоки voip в телефонный формат tdm

Обновлено: 07.07.2024

IMS (IP Multimedia Subsystem) – спецификация передачи мультимедийного содержимого в сетях электросвязи на основе протокола IP. Ее авторство принадлежит международному партнерству 3-d Generation Partnership Project (3GPP), объединившему European Telecommunications Standardization Institute (ETSI) и несколько национальных организаций стандартизации. IMS изначально разрабатывалась применительно к построению мобильных сетей 3-го поколения на базе протокола IP. В дальнейшем концепция была принята комитетом ETSI-TISPAN, усилия которого были направлены на спецификацию протоколов и интерфейсов, необходимых для поддержки и реализации широкого спектра услуг в стационарных сетях с использованием стека протоколов IP.
В настоящее время архитектура IMS рассматривается многими операторами и сервис-провайдерами, а также поставщиками оборудования как возможное решение для построения сетей следующего поколения и как основа конвергенции мобильных и стационарных сетей на платформе IP.
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 Табл. 1 приведен перечень всех интерфейсов подсистемы IMS (включая интерфейсы взаимодействия с сетью доступа LTE), а на Рис. 1 показана общая архитектура сети.

Наименование

Объекты

Протокол

LTE user/control plane

P-GW – IMS-AGW / MRFP /

Interface to OCS

Interface to CDF

CGF – billing system

Рис.1 (архитектура сети IMS):

Рассмотрим базовые элементы более подробно.

1. Call Session Control Function (CSCF) – функция управления сеансом связи

Существуют 4 различных типа CSCF – прокси CSCF (proxy CSCF – P-CSCF), обслуживающий CSCF (serving CSCF – S-CSCF), запрашивающий CSCF (interrogating CSCF – I-CSCF) и CSCF экстренных служб (emergency CSCF – E-CSCF).

Каждый CSCF выполняет свои специализированные задачи. Общая их роль заключается в участии в процессах регистрации абонентского терминала в сети, установления сессии и обеспечении механизм SIP маршрутизации.

Кроме того, все CSCF могут генерировать тарификационные данные и направлять их в функции offline тарификации.

a) Proxy Call Session Control Function (P-CSCF)

P-CSCF – является точкой входа пользователей в IMS. Весь сигнальный IMS трафик абонентский терминал (UE) направляет на P-CSCF. Аналогично весь сигнальный трафик, генерируемый сетью в направлении к UE – посылается через P-CSCF.

Существуют 5 уникальных задач, выполняемых P-CSCF:

Контроль целостности и защита конфиденциальности SIP сигнализации посредством использования IPSec или TLS.
Взаимодействие с PCRF.
Управление NAT (функционал SIP ALG – application level gateway).

Учитывая, что во многих сетях связи абонентские терминалы (UE) располагаются за NAT-ом, который модифицирует на сетевом уровне IP/port информацию всех пакетов, проходящих через него, возникает проблема, обусловленная тем, что классический тип NAT-ирования не принимает во внимание IP информацию на SIP и SDR уровнях. Действительно всеобъемлющий IMS доступ (возможность UE взаимодействовать с P-CSCF независимо от среды доступа) требует, чтобы IP информация в SIP/SDP и user plane соответствовала информации на сетевом (IP) уровне (из публичного пула IP адресации). Для модификации IP на уровне user plane P-CSCF управляет шлюзом сети доступа, который обеспечивает модификацию IP на уровне user plane.

Задача P-CSCF в этом случае – детектирование запроса экстренного вызова и выбор E-CSCF для обработки данного экстренного вызова.

b) Interrogating Call Session Control Function (I-CSCF)

I-CSCF является точкой в сети оператора для всех входящих соединений к абонентам данного оператора. Основная задача, выполняемая I-CSCF – назначение S-CSCF, основываясь на данных, полученных из HSS.

c) Serving Call Session Control Function (S-CSCF)

S-CSCF является центральной точкой IMS. Он обеспечивает выполнение процедуры регистрации, принятие решение о маршрутизации, управление машиной состояний сессии, хранение профиля пользователя.

Когда пользователь посылает запрос на регистрацию, он в конечном итоге маршрутизируется к S-CSCF, который инициирует процедуру аутентификации и загружает профиль пользователя из HSS. Получив и верифицировав данные, S-CSCF подтверждает регистрацию, после чего пользователь может генерировать и принимать IMS запросы.

S-CSCF использует информацию, содержащуюся в пользовательском профиле, для принятия решения – когда и какую AS подключать при получении от пользователя SIP запроса. Кроме того, пользовательский профиль может содержать инструкции о типе медиа политик, которые S-CSCF должен применить. Например, он может индицировать, что пользователю доступны только аудио компоненты, при этом видео компоненты не доступны.

После получения S-CSCF запроса исходящей (UE-originated) или входящей (UE-terminated) сессии S-CSCF отвечает за принятие решений о его дальнейшей маршрутизации. Например, при получении запроса исходящей сессии (UE-originated) S-CSCF принимает решение – требуется ли ему подключать AS перед дельнейшей маршрутизацией запроса. После взаимодействия с AS S-CSCF либо продолжит сессию в IMS домене, либо переправит ее в другой домен (CS или IMS другого оператора). Если UE использует MSISDN для адресации вызываемой стороны, то S-CSCF преобразует MISISDN в SIP URI формат перед дальнейшей пересылкой, т.к. IMS не маршрутизирует запросы, основываясь на MSISDN номерах. Аналогично S-CSCF принимает все запросы, которые будут терминироваться в UE. Несмотря на то, что S-CSCF знает IP адрес UE (после процедуры регистрации) он маршрутизирует все запросы только через P-CSCF, т.к. P-CSCF может применять политики безопасности доступа.

Дополнительно S-CSCF может послать тарификационную информацию в OCS для обеспечения on-line тарификации.

d) Emergency Call Session Control Function (E-CSCF)

E-CSCF – это выделенная функциональность для обработки экстренных запросов – вызов полиции, пожарной бригады, скорой помощи.

Основная задача E-CSCF – выбрать соответствующий центр экстренных служб (public safety answering point – PSAP), в который должен быть перенаправлен поступивший запрос. Как правило, в качестве критерия выбора PSAP выступает местоположение пользователя и тип вызываемой службы.

2. Серверы приложений (Application Server – AS)

Строго говоря, серверы приложений (Application Server – AS) предоставляют услуги с добавленной стоимостью (value-added multimedia services) и не являются объектами IMS, т.к. располагаются в модели взаимодействия на вышележащем уровне. AS размещаются либо у оператора в домашней сети пользователя, либо у сервисного провайдера. Основные функции AS:

возможность обработки SIP сессий, полученных от IMS;
возможность создания исходящего SIP запроса;
возможность генерации тарификационных данных.

Предоставляемые услуги не ограничиваются только чистыми SIP сервисами. Оператор может предоставлять в т.ч. CAMEL (customized applications for mobile network enhanced logic) и OSA (open service architecture) сервисы для своих IMS абонентов в соответствии с 3GPP TS 23.228.

Таким образом, под AS будем понимать SIP AS, OSA service capability server (SCS) и CAMEL IP multimedia service switching function (IM-SSF).

С точки зрения S-CSCF элементы SIP AS, OSA SCS и IM-SSF представляют собой однотипные модули. Поскольку пользователь может иметь несколько сервисов, то может существовать и несколько AS в профиле каждого пользователя. В одну сессию может быть вовлечен один или несколько AS. Для примера, оператор может иметь одну AS для предоставления голосовых supplementary services (например, услуга переадресации всех входящих голосовых вызовов с 17:00 до 19:00 на голосовую почту) и другую AS для предоставления услуги voice call continuity (handover VoLTE в 2G/3G CS call).

3. Контролер и Процессор мультимедийных ресурсов (Media Resource Function Controller – MRFC, Media Resource Function Processor – MRFP)

4. Функция взаимодействия IMS и домена с коммутацией каналов (CS)

Для направления вызова в домен с коммутацией каналов (CS домен) S-CSCF пересылает SIP запрос к BGCF, который осуществляет выбор соответствующего CS домена. При этом CS домен может быть выбран как на текущем узле (в соответствии с местонахождением пользователя, совершившего вызов), так и в другой сети. Если CS домен выбирается в другой сети – BGCF направляет запрос BGCF данной сети. Далее от BGCF запрос направляется в MGCF. Описанная опция позволяет маршрутизировать сигнальный и медиа поток по сети IMS максимально близко к вызываемому абоненту.

MGCF также осуществляет управление IM-MGW. IM-MGW обеспечивает user-plane линк между IMS и CS доменами. Он терминирует TDM каналы CS домена с одной стороны и медиа поток IMS домена с другой; выполняет их преобразование, транскодирование (при необходимости) и обработку пользовательской сигнализации.

В дополнение IM-MGW может генерировать тональные сигналы и анноунсементы пользователям в CS домене.

Сигнализация, относящаяся к входящим вызовам из CS домена (ISUP) в направлении к IMS пользователям направляется в MGCF, где выполняется ее преобразование в SIP запросы, которые далее направляются в I-CSCF для терминирования.

5. Функция взаимодействия с SMS

Дополнительно IP-SM-GW может поддерживать "родной" (native) сервис взаимодействия между SMS и SIP-based аппликациями. При этом SMS конвертируется в native SIP запрос и со стороны IMS UE не требуется поддержка SMS технологии.

6. Функция взаимодействия между IMS сетями различных операторов связи

Функция взаимодействия между IMS сетями различных операторов связи реализуются посредством функционального модуля управления пограничным взаимодействием (Interconnection Border Control Function – IBCF) и транзитного шлюза (Transition Gateway – TrGW). Решаются следующие задачи:

7. Шлюз доступа IMS (IMS-AGW – Access Gateway)

В частных (например, домашних и офисных) фиксированных сетях абонентский терминал (UE) может находиться за NAT-ом и firewall-ом, установленных на сетевых устройствах, являющихся точками доступа в такие сети (customer premise equipment - CPE). При этом NAT не осуществляет модификацию / натирование информации на SIP / SDP уровнях.

Для решения данной задачи P-CSCF содержит функционал SIP ALG (application level gateway), который обеспечивает управление IMS-AGW. SIP INVITE запрос от UE с приватным IP адресом достигает P-CSCF, функционал ALG которого назначает публичный IP адрес, привязывает его к SIP сессии, выполняет NAT-ирование (замену приватных IP адресов на всех протокольных уровнях, включая IP, SIP, SDP), осуществляет его дальнейшую маршрутизацию и информирует шлюз доступа о созданной связке. При поступлении медиа потока между двумя абонентскими терминалами (UE) шлюз доступа будет осуществлять NAT-ирование RTP пакетов в/из публичного/частного адресного пространств.

8. Шлюз безопасности (Security Gateway – SEG)

Шлюз безопасности размещается на границе доменной зоны оператора и обеспечивает его защиту. Весь междоменный трафик должен в обязательном порядке проходить через SEG. SEG обеспечивает конфиденциальность, контроль целостности данных (data integrity) и аутентификацию в соответствии с 3GPP TS 33.203.

9. Функция извлечения информации о местоположении (Location Retrieval Function - LRF)

LRF ассистирует E-CSCF в обработке IMS экстренных вызовов путем предоставления информации о местоположении абонентского терминала (UE), инициировавшего экстренный вызов, которая используется для выбора экстренной службы (PSAP), куда сессия должна быть перенаправлена. Для получения информации о местонахождении пользователя LRF может иметь встроенный location server или иметь функционал GMLC (gateway mobile location center) – интерфейс к внешнему location server.

Для выбора соответствующего PSAP – LRF может содержать функцию RDF (routing determination function), которая используется для выбора адреса PSAP на основании информации о местоположении пользователя.

LRF может обеспечивать поддержку и других локальных регуляторных параметров, таких как emergency service routing number, location number, PSAP SIP URI, PSAP TEL URI.

10. Расширенный мобильный центр коммутации – Enhanced MSC Server (eMSS)

eMSS представляет из себя MSC сетей 2G/3G, который обладает функциональностью P-CSCF в направлении IMS.

При регистрации пользователя в сети 2G/3G eMSS выполняет от имени пользователя регистрацию в IMS домене, что позволяет пользователю CS сети, не имеющему доступа в пакетную сеть, получить доступ к IMS услугам.

Когда пользователь совершает исходящий CS вызов (mobile originating call) eMSS конвертирует legacy CS вызов в запрос IMS сессии и направляет его на IMS систему. Аналогично, когда кто-либо совершает вызов к пользователю, обслуживаемому eMSS, входящий вызов (mobile terminating call) маршрутизируется на IMS платформу, выполняющую установленную процедуру управления входящим вызовом, включая HSS interrogation, и переправляющую SIP запрос на eMSS, который в свою очередь конвертирует протокол управления IMS сессией в протокол управления CS вызовом.

eMSS позволяет предоставлять услугу, действительно независимую от типа доступа (CS, IP-CAN, legacy), поскольку предоставление услуги всегда обеспечивается IMS платформой. Это обеспечивает возможность пользователям мигрировать из 2G/3G CS сетей в IMS и обратно.

11. Функция управления шлюзом доступа – Access Gateway Control Function (AGCF)

AGCF – представляет из себя точку входа для пользователей PSTN/ISDN сетей (аналоговые и ISDN телефоны). Он выполняет следующие функции:

управление медиашлюзом (MGW) уровня доступа (access gateway);
взаимодействие с подсистемой управления ресурсами и доступом;
взаимодействие с подсистемой подключения к сети для получения информации о профиле линии;
обеспечение сигнального взаимодействия между SIP сигнализацией с одной стороны и аналоговой телефонной / ISDN сигнализацией с другой стороны.

С точки зрения IMS платформы AGCF выглядит как P-CSCF и обеспечивает соответствующий функционал (управление процедурой SIP регистрации и пр.).

12. Функции тарификации

Необходимая для тарификации информация собирается функциями тарификации различных модулей IMS из SIP запроса. При этом возможна online тарификация (в этом случае функция тарификации запрашивает разрешение у биллинговой системы на обработку SIP запроса) и offline тарификация (в этом случае функция тарификации всегда позволяет обработку SIP запроса, отправляя собранную тарификационную информацию в биллинговую систему для формирования CDR записей).

В зависимости от конфигурации IMS возможны различные схемы тарификации различных сервисов. При этом управление логикой тарификации осуществляется на основе срабатывания тех или иных триггеров. Триггерами могут быть:

запросы создания, модификации и терминации сессии (sessionbased charging);
любая SIP транзакция, например, MESSAGE, PUBLISH, SUBSCRIBE (eventbased charging);
определенные SIP заголовки и SDP информация.

Функции тарификации всех IMS модулей, а также модулей доступа могут взаимодействовать с offline модулем тарификации (offline charging entity – CDF), используя diameter-based Rf интерфейс (3GPP TS 32.299).

На основе информации, полученной из функциональных блоков тарификации всех IMS модулей, CDF создает CDR записи, которые переправляются в шлюз тарификации (charging gateway function – CGF) через Ga интерфейс (3GPP TS 32.295). Далее CGF обрабатывает полученные CDR и переправляет их в биллинговую систему используя Bх интерфейс (3GPP TS 32.240).

Prepaid сервисам необходима online тарификация. Это означает, что IMS сеть должна запрашивать OCS перед авторизацией пользователя на использование того или иного сервиса. OCS ответственен за контроль в реальном времени счета пользователя, авторизацию пользователя на использование сервиса и списание баланса со счета пользователя за полученные услуги. Только три IMS модуля (S-CSCF, AS, MRFC) взаимодействуют с OCS, используя интерфейс Ro. Кроме IMS модулей с OCS могут взаимодействовать не IMS модули. В частности, SGSN использует CAMEL application part (CAP). В дополнении к credit control (тарификация в on-line) OCS может создавать CDR записи подобно CGF.

13. Функция домашнего сервера местоположения (Home Subscriber Server – HSS)

HSS является хранилищем абонентских данных и данных, связанных с услугами. Он содержит функциональность центра аутентификации (AUC), LTE функциональность (SAE-HSS), GSM/UMTS функциональность (HLR), IMS функциональность (IMS-HSS), функциональность репозитория данных для управления тарификацией и политиками качества (SPR). Также HSS может использоваться для хранения данных серверов приложений (AS).

14. Функция PCC политик и правил тарификации (Policy and Charging Rule Function - PCRF)

PCRF отвечает за формирование политик качества и управление тарификацией, основываясь на сессионной информации, полученной из P-CSCF.

Основываясь на доступной информации, PCRF применяет сформированные PCC политики и правила тарификации на шлюзе сети доступа (P-GW/PCEF), создает и модифицирует виртуальные соединения для переноса медиа-трафика (EPS bearer). В дополнение, PCRF принимает события с транспортного уровня, например, при потере радио-соединения, информируя об этих событиях P-CSCF, который в использует полученную информацию при формировании тарификационных данных и закрытии IMS сессии от имени пользователя.

Кроме того, PCRF может использоваться для обмена тарификационными идентификаторами, которые позволяют оператору коррелировать CDR, сгенерированные сетью доступа и сетью IMS; доставлять в сеть доступа метод тарификации (длительность, объем, оба); информацию rating group; команды активации on-line / off-line тарификации; адреса on-line / off-line систем тарификации; требуемый уровень отчетности, базирующийся на сервисе и rating-group.

Ускорить внедрение операторами новых услуг, как на сетях с коммутацией каналов использующих традиционные решения телефонии, так и на сетях с коммутацией пакетов использующих программные коммутаторы, призваны решения Lucent Accelerate? VoIP. Эти решения включают системы передачи голоса и данных следующего поколения, программное обеспечение и профессиональные услуги, которые необходимы операторам как мобильных, так и проводных сетей связи.

В настоящей статье рассматривается сервисная архитектура подсистемы IP-мультимедиа (IP Multimedia Subsystem, IMS), которая составляет фундамент решений Lucent Accelerate?. Решения Lucent Accelerate? позволяют реализовать сервисную интеллектуальность на всех уровнях проводных и беспроводных сетей, обеспечивая комплексный подход к внедрению VoIP.

Архитектура IMS

Архитектура IMS, удовлетворяющая изложенным выше требованиям, определена в стандартах 3GPP (3rd Generation Partnership Project), Европейского института стандартов связи ETSI и Форума Parlay [1]. На рис. 1 представлен упрощенный вариант архитектуры IMS.

Общие сведения о IMS

Сервисная архитектура представляет собой набор логических функций, которые можно разделить на три уровня: уровень абонентских устройств и шлюзов, уровень управления сеансами и уровень приложений.

Уровень абонентских устройств и транспорта

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.

Уровень управления вызовами и сеансами

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).

Уровень серверов приложений

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 [2] и сервисов IM [3].

Сервер приложений телефонии

TAS также обеспечивает сервисную логику для обращения к медиасерверам при необходимости воспроизведения оповещений и сигналов прохождения вызова. Если вызов инициирован или терминирован в ТфОП, 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.

Функция коммутации услуг IM-SSF

Дополнительные серверы телефонных приложений

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.

Другие серверы приложений

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.

Шлюз открытого сервисного доступа OSA-GW

Развитие архитектуры IMS

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 (см. рис. 2).

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.

Планы Lucent по продуктам IMS

Обширный, полнофункциональный портфель продуктов Lucent Accelerate? основан на сервисной архитектуре и технологиях IMS. Как видно из рис. 3, 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.

Как показано на рис. 3, 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 портфель продуктов 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 MaxTNT? , управляемые LSS, обеспечивают взаимодействие с ТфОП и поддержку телефонных соединений с УАТС.

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.

Архитектура IP-мультимедиа (IMS)

Ускорить внедрение операторами новых услуг как на сетях с коммутацией каналов, использующих традиционные решения телефонии, так и на сетях с коммутацией пакетов, оснащенных программными коммутаторами, призваны решения Lucent Accelerate™ VoIP. Эти решения включают системы передачи голоса и данных следующего поколения, ПО и профессиональные услуги, в которых заинтересованы операторы мобильных и проводных сетей связи.

Для реализации новых конвергентных услуг с гарантией качества обслуживания сервисная архитектура сети должна отвечать следующим требованиям:

- отделение уровней транспорта и доступа от сервисного уровня (прозрачность доступа);

- управление сеансом связи, в ходе которого задействуются несколько сервисов связи реального времени;

- совместимость с имеющимися сервисами интеллектуальной сети (IN), к которым относятся: определение имени вызывающей стороны, бесплатный номер (800), переносимость локального номера, сервисы, соответствующие стандартам CAMEL, ANSI-41 и т. д.;

- прозрачное взаимодействие с телефонными сетями (планы нумерации, сигнализация прохождения вызовов);

- конвергенция проводных и беспроводных сервисов;

- стандартизованные механизмы обмена пользовательской информацией между сервисами;

- стандартизованные механизмы аутентификации и биллинга конечных пользователей;

- стандартизованный, общий для всех сервисов графический пользовательский интерфейс;

- открытые стандартные интерфейсы и API для новых сервисов, разработанные сервис-провайдерами и третьими фирмами.

Рассмотрим сервисную архитектуру подсистемы IP-мультимедиа (IP Multimedia Subsystem, IMS) – фундамент решений Lucent Accelerate™, которые позволяют реализовать сервисную интеллектуальность на всех уровнях проводных и беспроводных сетей, обеспечивая комплексный подход к внедрению VoIP.

Архитектура IMS, отвечающая изложенным выше требованиям, определена в стандартах 3GPP (3rd Generation Partnership Project), Европейского института стандартов связи ETSI и Форума Parlay. На рис. 1 представлен упрощенный вариант архитектуры IMS.

Сервисная архитектура представляет собой набор логических функций, которые можно разделить на три уровня: абонентских устройств и шлюзов, управления сеансами и уровень приложений.

устройств и транспорта

Ресурсы медиасервера доступны всем приложениям, т. е. любое приложение (голосовая почта, бесплатный номер 800, интерактивные VXML-сервисы и т. д.), которому требуется воспроизвести оповещение или получить цифры набранного номера, может использовать общий сервер. Медиасерверы 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.

вызовами и сеансами

На этом уровне представлена также функция управлениunction), которая обеспечивает взаимодействие сигнализации SIP и сигнализации других медиашлюзов (например, H.248). Функция MGCF управляет распределением сеансов по множеству медиашлюзов, для медиасерверов эта операция выполняется функцией MSFC (Media Server Function Control).

На этом уровне серверы приложений отвечают за обслуживание конечных пользователей. Архитектура IMS и сигнализация SIP обеспечивают достаточную гибкость для поддержки разнообразных телефонных и других серверов приложений. Разработаны стандарты SIP для сервисов телефонии и сервисов IM.

TAS также обеспечивает сервисную логику для обращения к медиасерверам при необходимости воспроизведения оповещений и сигналов прохождения вызова. Если вызов инициирован или терминирован в ТфОП, сервер TAS отвечает за 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.

Дополнительные серверы телефонных приложений

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, 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 (телефонии, IM, PTT) осуществляется щелчком мыши. Другой пример – использование одного предоплаченного счета для оплаты услуг телефонии и видео по запросу.

Большинство из описанных выше сервисов представляют собой узкополосные сервисы 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, видеоконференц-связь, виртуальные лекционные залы и многое другое. Для реализации таких сервисов в сети должны быть установлены дополнительные мультимедийные серверы приложений и абонентские устройства (рис. 2).

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 важно 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 применяют протокол MGCP.

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.

по продуктам IMS

Обширный, полнофункциональный портфель продуктов Lucent Accelerate™ основан на сервисной архитектуре и технологиях IMS. Как видно из рис. 3, составляющие его элементы используются на всех уровнях сервисной архитектуры IMS и во многих приложениях, о которых упоминалось выше. Сервисы, создаваемые партнерами Lucent, которые занимаются разработкой приложений, встраиваются в открытую архитектуру IMS и могут использоваться сервис-провайдерами для ускоренного предоставления новых услуг.

Как показано на рис. 3, решения Lucent Session Manager и Lucent Network Controller, построенные на базе Lucent Control Platform (LCP), объединяют ряд функциональных элементов IMS: CSCF, TAS, MFRC, MGCF и IM-SSF. Кроме того, LNC (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 портфель продуктов Lucent MiLIfe™ Service Platform. Сервер медиаресурсов MiLife™ Lucent Media Resource Server (LMRS) выступает в роли медиасервера. Универсальный сервер абонентских данных MiLIfe™ USDS (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 Plexus® , управляемые LSS, обеспечивают взаимодействие с ТфОП и поддержку телефонных соединений с УАТС.

Сервис-провайдеры заинтересованы в 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 рассмотренных требований 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, котосных 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.

С графическими материалами статьи вы можете ознакомиться в печатной версии журнала.

Читайте также: