IMS

Матеріал з Фізмат Вікіпедії
Перейти до: навігація, пошук

Загальні відомості

В сучасному світі телекомунікаційних мереж відбувається процес міграції від традиційних мереж передачі даних до мереж побудованих за принципами технології NGN (Next Generation Network). Технологія NGN це відображення третього етапу еволюції в світі мережених технологій. Третій етап, який вже почався, пов’язаний з інтернетизацією(інформатизацією) суспільства. Серед трьох етапів він є найбільш радикальним, оскільки з одного боку, охоплює все суспільство, з іншого – стосується не тільки сфери побуту, але і всіх сторін життя та діяльності суспільства. З початком третього етапу, почався бурхливий розвиток нових телекомунікаційних технологій, які на технічному рівні забезпечували підтримку даної концепції. Новим представником мереж NGN є технологія IMS. Архітектура IMS стала проривом технологій NGN. Оскільки дана архітектура впритул наблизилась до концепції інтернетизації суспільства. За допомогою технології IMS можна забезпечити своїх клієнтів певним власним набором ресурсів з будь-якого доступного засобу комунікацій (який підтримує технологію IMS), з будь-якої мережі (будь то мобільні, стаціонарні або бездротові), що і є основною задачею викладеною в концепції інтернетизації суспільства (доступ до інформації в любий час, в будь якому місці з будь якого засобу зв’язку). IMS представляє собою стандартизовану архітектуру мережі, яка використовує SIP протокол для управління послугами. Початково представлена архітектура розроблялася для бездротових мереж стандартизації 3GPP для розвитку та вдосконалення мобільних мереж GSM. Організацією ETSI/TISPAN вона була розширена також і на мережі фіксованого доступу. За допомогою цієї архітектури можна надавати послуги користувачам через будь-які технології доступу до мережі. Тепер ця архітектура прийнята органами стандартизації і постачальниками телекомунікаційних послуг та обладнання, як основна перспективна технологія для розвитку застарілих, і будівництва нових мереж. Архітектруа IMS – це представник архітектур, заснованих на розповсюджених протоколах сімейства TCP/IP. Дана технологія призначена для надання послуг і забезпечення управління сеансами зв'язку, і доставку в рамках цих сеансів будь-яких типів інформації — мови, даних, відео, мультимедіа. Принципово важливим є те, що в системах, що відповідають концепції IMS, послуги можуть надаватися різними сервіс–провайдерами і доставлятися до користувачів по різним (дротовим і бездротовим) мережам доступу. В мережі IMS користувач може підписатися на пакет послуг, зареєструвавши для їх отримання декілька терміналів з різними характеристиками, адресами і типами підключень. Це можуть бути: домашній ПК, підключений до Інтернету через DSL-лінію, або через локальну мережу Ethernet; мобільний телефон з підключеним сервісом GPRS; ноутбук, або КПК, що “виходить на зв'язок” через хот-споти Wi-Fi. Кожний з цих терміналів реєструється окремо, але всі вони асоціюються з одним користувачем, який задає правила, за якими вхідні комунікаційні виклики розподілятимуться між різними терміналами.

Архітектура IMS

Архітектура IMS передбачає можливість використання її елементів для надання великої кількості послуг і розробки та впровадження безлічі додатків. Це дозволяє скоротити як капітальні витрати на устаткування і програмне забезпечення, так і витрати, пов'язані з їх обслуговуванням і технічною підтримкою. В цій архітектурі наявна принципова відмінність від традиційних систем, в яких засоби управління послугами і їх доставки жорстко “пов’язані” з конкретною послугою (наприклад, АТС — телефонія, сервер MCU — відео-конференц-зв’язок і т. п.), а тому впровадження принципово нового сервісу вимагає побудови відповідної інфраструктури для його доставки. Реалізувавши принципи IMS, оператор може значно заощадити при нарощуванні потужностей своєї мережі завдяки “багаторівневій” моделі мережі IMS, коли кожен рівень мережі можна нарощувати окремо і незалежно від інших Реалізація нових послуг ще одна перевага. Незалежність IMS від специфіки мереженого транспорту і каналів доступу робить її відмінною основою для конвергенції служб фіксованого і мобільного зв'язку (Fixed Mobile Convergence — FMC).

Функції IMS

У IP-мережі сервіси - це великий комплекс комунікаційних сервісів реального часу, що підкоряються загальним принципам архітектури "клієнт-сервер". Це такі сервіси як обмін миттєвими повідомленнями (Instant Messaging, IM), миттєвий багато точковий зв'язок (Push-to-Talk, PTT), NetMeeting, сервіси VoIP третього покоління бездротового зв'язку. VoIP відкриває дорогу послуг нового рівня, до яких відносяться послуги з урахуванням місцеположення і присутності в мережі, мультимедійні сервіси, співпраця в реальному часі (collaboration) і багато чого іншого. Уніфікована сервісна архітектура IMS підтримує широкий спектр сервісів, заснованих на гнучкості протоколу SIP (Session Initiation Protocol). IMS підтримує безліч серверів додатків, що надають як звичайні телефонні послуги, так і нові сервіси (обмін миттєвими повідомленнями, миттєвий багато точковий зв'язок, передача відеопотоків , обмін мультимедійними повідомленнями і т.д.). Сервісна архітектура являє собою набір логічних функцій, які можна розділити на три рівні: рівень абонентських пристроїв і шлюзів, рівень управління сеансами і рівень додатків.

Рівень абонентських пристроїв і транспорту

На цьому рівні ініціюється і терминируются сигналізація SIP, необхідна для встановлення сеансів та надання базових послуг, таких як перетворення мови з аналогової або цифрової форми в IP-пакети з використанням протоколу RTP (Realtime Transport Protocol). На цьому рівні функціонують медіашлюзи, перетворюють базові потоки VoIP в телефонний формат TDM. Медіасервер надає різні медіасервіси , в тому числі конференц-зв'язок, відтворення оповіщень, збір тонових сигналів, розпізнавання мови, синтез мови і т.п. Ресурси медіасервера доступні всім додаткам, тобто будь-який додаток (голосова пошта, безкоштовний номер 800, інтерактивні VXML-сервіси і т.д.), якому необхідно відтворити сповіщення або отримати цифри набраного номера, може використовувати загальний сервер. Медіасервери також підтримують і нетелефонні функції, наприклад, тиражування голосових потоків для надання сервісу миттєвої багатоточкової зв'язку (PTT). При використанні для різних сервісів загального пулу медіасервер відпадає необхідність у плануванні та інжинірингу медіаресурсів для кожного окремого додатка .

Рівень управління викликами і сеансами

На цьому рівні розташовується функція управління викликами і сеансами CSCF (Call Session Control Function), яка реєструє абонентські пристрої і направляє сигнальні повідомлення протоколу SIP до відповідних серверів додатків. Функція CSCF взаємодіє з рівнем транспорту і доступу для забезпечення якості обслуговування по всіх сервісів. Рівень управління викликами і сеансами включає сервер абонентських даних HSS (Home Subscriber Server), де централізовано зберігаються унікальні сервісні профілі всіх абонентів. Профіль містить поточну реєстраційну інформацію (наприклад, IP-адреса), дані роумінгу, дані по телефонних послуг (наприклад, номер переадресації), дані з обміну миттєвими повідомленнями (список абонентів), параметри голосової пошти (наприклад, вітання) і т.д. Централізоване зберігання дозволяє різним програмам використовувати ці дані для створення персональних довідників, інформації про присутність у мережі абонентів різних категорій, а також суміщених послуг. Централізація також істотно спрощує адміністрування для користувача даних і гарантує однорідне уявлення активних абонентів по всіх сервісів. На рівні управління викликами і сеансами також розташовується функція управління медіашлюзи MGCF (Media Gateway Control Function), яка забезпечує взаємодію сигналізації SIP з сигналізацією інших медіашлюзи (наприклад, H.248). Функція MGCF управляє розподілом сеансів по безлічі медіашлюзи, для медіасервера це виконується функцією MSFC (Media Server Function Control).

Рівень серверів додатків

Цей рівень містить сервери додатків, які забезпечують обслуговування кінцевих користувачів. Архітектура IMS і сигналізація SIP забезпечують достатню гнучкість для підтримки різноманітних телефонних та інших серверів додатків. Так, розроблені стандарти SIP для сервісів телефонії та сервісів IM.

Сервер додатків телефонії

Архітектура IMS підтримує безліч серверів додатків для телефонних сервісів. Сервер телефонних додатків TAS (Telephony Application Server) приймає та обробляє повідомлення протоколу SIP, а також визначає, яким чином має бути ініційований вихідний дзвінок. Сервісна логіка TAS забезпечує базові сервіси обробки викликів, включаючи аналіз цифр, маршрутизацію, встановлення, очікування і перенаправлення викликів, конференц-зв'язок і т.д. TAS також забезпечує сервісну логіку для звернення до медіасервера при необхідності відтворення оповіщень і сигналів проходження виклику. Якщо виклик ініційований або термінована в ТФОП - телефонну мережу загального користування, сервер TAS забезпечує сигналізацію SIP до функції MGCF для видачі команди медіашлюзи на перетворення бітів мовного потоку TDM (ТФОП) в потік IP RTP і направлення його на IP-адресу відповідного IP-телефону . TAS обробляє тригерні точки виклику IN відповідно до моделі телефонного дзвінка. При досягненні викликом критичної точки TAS призупиняє обробку виклику і перевіряє профіль абонента (де міститься інформація про те, які повинні бути задіяні сервери додатків) на необхідність виконання додаткових послуг. TAS формує керуюче повідомлення ISC (SIP IP Multimedia Service Control) і передає управління викликом відповідного серверу додатків. Цей механізм може бути використаний для виклику як успадкованих сервісів IN, так і нових сервісів на базі SIP. В одному повідомленні IMS можуть міститися дані про декілька TAS, що надають певні послуги різним типам абонентських пристроїв. Наприклад, один сервер TAS надає послуги IP Centrex (приватні плани нумерації, загальні довідники, автоматичний розподіл викликів і т.д.), інший сервер підтримує УАТС і надає послуги VPN. Взаємодія декількох серверів програм здійснюється за допомогою сигналізації SIP-I для завершення викликів між абонентськими пристроями різних класів.

Функція комутації послуг IM-SSF

Функція комутації послуг IM-SSF (IP Multimedia - Services Switching Function) забезпечує взаємодію повідомлення SIP з відповідними повідомленнями CAMEL, ANSI-41, підсистем INAP (Intelligent Network Application Protocol) або TCAP (Transaction Capabilities Application Part). Ця взаємодія дозволяє підтримуваним IMS IP-телефонів отримувати доступ до сервісів визначення імені зухвалої сторони, безкоштовного номера 800, перенесення локального номера, та ін

Додаткові сервери телефонних додатків

Прикладний рівень може також містити автономні незалежні сервери, що надають додаткові послуги в будь-якій стадії виклику за допомогою тригерів. До таких послуг відносяться набір номера, переадресація та встановлення конференц-зв'язку клацанням миші, послуги голосової пошти, послуги інтерактивного мовного взаємодії (IVR), VoIP VPN, передплачений біллінг, блокування вхідних і вихідних дзвінків.

Інші сервери додатків

На прикладному рівні також можуть перебувати сервери додатків SIP, які не використовують модель телефонного дзвінка. Такі сервери взаємодіють з клієнтами абонентських пристроїв для надання сервісів IM, PTT, сервісів присутності і т.п. Реалізація сервісів на базі SIP (нетелефонних сервісів) у загальній архітектурі IMS дозволяє здійснювати взаємодію двох видів сервісів і створювати нові змішані послуги. Як приклад можна навести висновок на дисплей списку абонентів з вказівкою статусу присутності в мережі, причому набір номера і доступ до інших послуг (телефонія, IM, PTT) здійснюється клацанням миші. Інший приклад - використання одного передплаченого рахунку для оплати послуг телефонії та відео за запитом. архітектура