WWW.KNIGA.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Книги, пособия, учебники, издания, публикации

 

Pages:   || 2 |

«Кафедра Телекоммуникационных систем Специальность 6M071900 Радиотехника, электроника и телекоммуникации Допущен к защите И.о. Зав. кафедрой, к.т.н Шагиахметов Д.Р. _2013 ...»

-- [ Страница 1 ] --

Некоммерческое акционерное общество

«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

Кафедра Телекоммуникационных систем

Специальность 6M071900 «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»

Допущен к защите

И.о. Зав. кафедрой, к.т.н Шагиахметов Д.Р.

«_»2013 г.

МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ

пояснительная записка Тема: «Исследование информационных услуг IP – телефонии на базе протокола SIP»

МагистрантАльменбетова Н.Б.

подпись (Ф.И.О.) Руководитель диссертации_Казиева Г.С.

подпись (Ф.И.О.) Алматы, 2013 г.

Адатпа Берілген магистрлік диссертацияда SIP контейнері кмегімен IMS-те жзеге асатын ызметтерді техникалы аспектілері, IMS платформасыны апаратты кздерін зерттеу бойынша анализ жргізу жне IMS-тегі SIP-сранысты маршрутизациясы жайлы сратар арастырылады. Жмыста IMS-ті кз-арасымен SIP протоколы негізінде IPтелефонияны жмыс істеу параметрлері зерттеледі. Жмысты масаты аналитикалы модельдеуді олдану жолымен пакеттік дыбыс сзді тасымалдау сапасыны критерияларына баа беру болып табылады.

SIP протоколы негізінде IP-телефонияны жмыс істеу параметрлерін зерттеу кезіндегі апарат клеміні жеткіліксіздігі IMS платформасында SIP протоколы негізінде IP-телефонияны жмыс істеу параметрлеріні зерттелуіні негізгі проблемасын анытайды. Сондытан жмыста IMS-ті кз-арасымен SIP протоколы негізінде IPтелефонияны жмыс істеу параметрлері зерттеледі.

Аннотация В данной магистерской диссертации рассматриваются вопросы о технических аспектах формирования услуг в IMS с помощью контейнера SIP, проведении анализа информационных источников по исследованию платформы IMS и маршрутизации SIPзапросов в IMS. Цель работы состоит в оценке критериев качества пакетной передачи речи путем использования аналитического моделирования. В работе исследуются параметры работы IP-телефонии на базе протокола SIP с точки зрения работы IMS.

Недостаточность объема информации при исследовании параметров работы IPтелефонии на базе протокола SIP определяет основную проблему анализа параметров работы IP-телефонии на базе протокола SIP на платформе IMS, поэтому в работе исследуются параметры работы IP-телефонии на базе протокола SIP с точки зрения работы IMS.

Содержание Введение 1 Анализ информационных источников по исследованию платформы IMS 1.





1 Доступ к услугам в пакетной коммутации 1.2 Технология IMS 1.3 Стандарты 3GPP 1.4 Услуги IMS 1.5 Сервисная архитектура IMS 1.6 Формирование услуг в IMS с помощью контейнера SIP 1.7 Пример развертывания IPTV 2 Экспериментальная часть 2.1 Маршрутизация SIP-запросов в IMS 2.2 Анализ параметров работы IP-телефонии на базе протокола SIP 3 Расчет сигнальной нагрузки протокола SIP в сети IMS 3.1 Архитектура взаимодействия подсистемы IMS с СТОП 3.2 Расчет нагрузки на обслуживающий функциональный элемент S-CSCF 3.3 Расчет нагрузки на запрашивающий функциональный элемент I-CSCF Заключение Перечень сокращений Список литературы Приложение А Приложение Б Приложение В Приложение Г В последнее время наблюдается высокий интерес к технологиям IP-телефонии, использование которой позволяет в значительной мере снизить стоимость телефонной связи. При этом становится возможным использование сети Интернет, что позволяет сразу достичь "глобальных масштабов", а необходимость прокладки магистральных коммуникаций попросту отпадает.

С каждым днем роль глобальной сети Интернет в нашей жизни растет, и довольно таки сложно найти компьютер либо другое абонентское устройство, которое не подключено к сети. Более миллиарда людей пользуются глобальной сетью каждый день по всему миру. Уровень проникновения с 2000 по 2006 годы увеличился вдвое, и более 15% населения в мире имеют доступ в интернет. Но изначально посредством интернета люди обменивались информацией, которая не критична к качеству соединения, устраивают единственным способом общения в режиме реального времени было ICQ. В наши дни ситуация кардинально меняется, люди пользуются интернетом для просмотра телевидения, устраивают видеоконференции, а также совершают обычные голосовые вызовы. Абонентам проще делать вызовы при помощи Skype, потому что это легко и подчас бесплатно. И все это благодаря протоколу ІР.

Internet Protocol (IP) – интернет протокол, на котором построен обмен пакетами в сетях с пакетной коммутацией. С течением времени и появлением новых типов передаваемых данных, протокол не меняется. В наше время этими данных становятся услуги интернет-поставщиков, типичным представителем которых является телевидение.

Новым горизонтом развития телекоммуникаций стало IMS!

IMS – подсистема мультимедийных услуг IP (IP Multimedia Subsystem). IMS – это концепция, касающаяся, в основном, услуг и приложений. Подсистема IР-мультимедиа позиционируется как решение для опорных телекоммуникационных сетей в обозримой перспективе. В этом качестве она сможет обеспечивать разные виды услуг связи, включая телефонию, видеосвязь, обмен сообщениями и чат. Перечисленные услуги будут предоставляться посредством разных сетей доступа, как проводных (на базе технологий Ethernet, кабельных модемов и DSL), так и беспроводных (например, UMTS, HSPA и LTE).

В IMS основными сигнальными протоколами являются SIP (Session Initiation Protocol) и SDP (Session Description Protocol). Значит, устройства, использующие IMSсервисы, должны их поддерживать.

Подсистема IMS описана в спецификациях 3GPP Release 5. В ее основу положен определенный набор базовых функциональных блоков. Протокол SIP, являющийся основным протоколом управления передачей данных в IMS, был разработан рабочей группой IETF и принят для использования в IMS консорциумом 3GPP.





IMS дает разработчикам, операторам и сервис-провайдерам возможность создавать и предлагать новые услуги с помощью маршрутизации на базе протокола SIP. С целью дальнейшего улучшения и расширения возможностей IMS по созданию услуг разработывается инструментарий, использующий ключевые механизмы IMS, контейнеры сервлетов SIP и технологии формирования услуг.

Контейнер SIP-сервлетов, параметры которого определены в проекте документа JSR 289, управляет находящимися в нем SIP-приложениями, а также предоставляет доступ к механизмам протокола инициации сеанса через API-интерфейс на языке Java.

Целью моей работы является определение параметров работы IP-телефонии на базе протокола SIP с точки зрения работы IMS. Для достижения данной цели в работе необходимо сделать следующее:

провести анализ информационных источников по исследованию платформы IMS: рассмотреть некоторые технологии, используемые в платформе IMS, провести анализ схем по сервисной архитектуре платформы IMS;

рассмотреть технические аспекты формирования услуг в IMS с помощью контейнера сервлетов SIP;

показать пример развертывания IPTV;

рассмотреть маршрутизацию SIP-запросов в IMS, провести анализ параметров работы IP-телефонии на базе протокола SIP;

сделать расчет сигнальной нагрузки протокола SIP в сети IMS.

1 Анализ информационных источников по исследованию платформы IMS 1.1 Доступ к услугам в пакетной коммутации Не менее важным шагом в эволюции сетей к сетям третьего поколения был переход от коммутации каналов к коммутации пакетов в ядре сети. Это технология, отвечающая за доставку и направление трафика в другие части сети. До появления технологи GPRS GSM сети были построены исключительно с использованием технологии коммутации каналов. Технология коммутации каналов подразумевает, что при установлении соединения между вызывающим и вызываемым абонентами устанавливается выделенный канал связи. Основной недостаток данной технологии состоит в том, что данный канал становится недоступным для использования кем-либо еще на протяжении всего времени разговора.

Технология пакетной коммутации, напротив, работает по принципу расщепления трафика (голоса или данных) в набор контейнеров, называемых пакетами. Впоследствии эти пакеты передаются вместе с пакетами других пользователей через один канал связи, затем они перераспределяются и собираются воедино уже в устройстве пользователя, которому они предназначены. Такое совместное использование ресурсов вместе с возможностью использования обычных сетевых протоколов и инфраструктуры ведет к более эффективной системе передачи информации и повышению удобства пользователя.

Для GSM операторов появление технологии GPRS также означало, что их сети поддерживали индустриальный стандартный транспорт, такой как IP.

Пакетная коммутация более удобна для пользователя, так как она обеспечивает возможность предоставления так называемых «всегда – на -связи» услуг, используемых на обычных персональных компьютерах, подключенных к Интернет. После того, как соединение установлено, пользователи получают постоянное виртуальное соединение с сетью, которое позволяет быстро принять или передать информацию, если таковая имеется. Поскольку технология коммутации пакетов использует более эффективные технологии маршрутизации, сети с коммутацией пакетов предоставляют большие скорости передачи данных по сравнению с сетями коммутации каналов. Кроме того, домен с коммутацией пакетов обеспечивает возможность использования более одной услуги в рамках одной сессии.

1.2 Технология IMS IP Multimedia Subsystem (IMS) – это решение для реализации услуг в сетях связи на базе IP, которое представляет собой переход от классических телекоммуникационных технологий к интернет-технологиям.

Иногда этой аббревиатурой именуют сервисную архитектуру подсистемы IPмультимедиа, которая может стать основой конвергенции сетей, быстрого развертывания новых услуг и сокращения расходов благодаря использованию открытых стандартов.

Подсистема IP-мультимедиа разработана отраслевым комитетом 3GPP (3G Partnership Project) для использования IP-ядер в сетях 3G и сейчас используется объединенным техническим комитетом TISPAN в качестве ключевого элемента инфраструктуры Сетей Следующего Поколения (NGN).

IMS дает разработчикам огромные возможности по созданию различных служб, привлекательных, передовых и дифференцированных приложений, а также стандартизованных услуг, например, для 3GPP и ОМА. К тому же, она обеспечивает вывод на рынок услуг по передаче мультимедийных данных, не влияя на основные характеристики систем связи – надежность, прогнозируемость и доступность. Успех IMS уже не вызывает сомнений. Во-первых, базой для всех существующих и будущих систем связи является IР-технология. Во-вторых, пользователей привлекает наличие множества мультимедийных функций – таких как передача высококачественного аудио, видео и связь в разных режимах. В-третьих, на рынке ожидается быстрое создание и внедрение различных услуг. В-четвертых, новые услуги должны полностью использовать возможности технологии сетей доступа. Всем этим критериям соответствует комплексная, стандартизованная на международном уровне технология, допускающая участники различных поставщиков и операторов, - подсистема IP Multimedia Subsystem.

Технология подсистемы IP-мультимедиа, стандарты которой являются базовыми для большинства производителей оборудования, дает возможность создать однородную среду предоставления широкого спектра мультимедийных услуг, создавая основу конвергенции фиксированных и мобильных сетей.

IMS дает возможность разрабатывать и предоставлять абонентам сетей фиксированной и мобильной связи специальные услуги, основанные на различных комбинациях текста, голоса, графики и видео (чат на экране сотого телефона, электронная почта, игры и многое другое). Решения IMS значительно улучшают возможности конечного пользователя за счет предоставления расширенного набора услуг, в том числе тех, которые были невозможны или экономически неэффективны в сетях TDM.

Выбор платформы IMS часто объясняют тем, что поведение людей в XXI веке всё чаще и чаще определяется такими факторами, как индивидуальность, принадлежность к определенному классу населения (а значит, и сегменту абонентов связи) и мобильность. С каждым днем возрастает значимость сотовых мультимедийных услуг, удобных в использовании, позволяющих подчеркнуть индивидуальность пользователя и доступных как для сотого телефона, так и для PC-терминалов.

Исследование информационных услуг ІР-телефонии при внедрении IMS позволяет операторам мобильной связи оказывать ряд уникальных услуг, которые не смогут предложить абонентам другие операторы. Это фактор для операторов, которые в большинстве своем не желают превращаться в трубу по передаче данных для таких сервис-провайдеров, как Skype или MSN.

Технология IMS – это использование широкого спектра разнообразных услуг, причем независимо от того, где находится в данный момент абонент, и каким средством связи он пользуется. Многие абоненты уже привыкли использовать услуги на базе широкополосного доступа, как в офисе, так и дома. Это могут быть самые различные услуги – чаты, видеоконференции или голосовые конференции с использованием технологии Voice-over-IP. Абоненты часто говорят о том, что хотели бы получать весь спектр подобных услуг вне зависимости от конкретного местонахождения, например по дороге в университет, в кафетерии и за городом. В любом месте абоненту необходимо иметь возможность выбора и получения услуг из единого набора и с примерно одинаковым качеством.

IMS – технология, которая призвана обеспечить абонента доступом к подобным услугам, где бы этот абонент не находился, причем с единой авторизацией, с единым опытом использования, с единым интерфейсом. Абоненту данной системы нет необходимости запоминать различные логины и пароли, достаточно один раз авторизоваться, чтобы иметь возможность пользоваться всеми компонентами системы, например, сетью проводной связи или беспроводным доступом. Система IMS постоянно «в курсе» того, каким устройством доступа пользуется в данный момент абонент и может предоставлять его «кругу общения» соответствующую информацию. Например, если абонент пришел в офис и включил свой персональный компьютер, его коллеги будут информированы соответствующей индикацией, что в данный момент абонент может получать объемные файлы или, например, что ему доступен режим видеоконференцсвязи.

Уходя из офиса, абонент выключает компьютер, и система меняет статусную индикацию, соответствующую данному абоненту. Например, если у абонента телефон 3G, индикация поменяется на соответствующую - контактам этого абонента будет понятно, что интересующий их абонент сейчас находится в мобильном доступе с каналом, позволяющим получение достаточно большого объема информации. Если абонент перемещается, он может оказаться в зоне, где нет покрытия 3G, соответственно, это сразу же приведет к изменению индикации статуса, будет очевидно, что абоненту можно направить голосовой вызов или послать короткое сообщение, но с пересылкой ему файла лучше повременить.

Технология IMS дает возможность говорить о поддержании заданного качества предоставления услуги. Это важно для услуг типа Voice-over-IP. Поддержание заданного качества предоставления услуги – гарантия для абонента того, что голосовые услуги будут ему предоставлены с высоким качеством. Для этого в системе IMS предусмотрено соответствующее выделение необходимых сетевых ресурсов. На сегодняшний день при использовании технологии Voice-over-IP гарантии поддержания заданного качества нет, а, соответственно, нередки и нарекания на качество связи по этой технологии. Платформа IMS дает возможность заключать и обеспечивать поддержку системой соглашений об уровне обслуживания (Service Level Agreements), также подразумевающих гарантированные уровни качества обслуживания тех или иных категорий абонентов.

Важным элементом технологии IMS является система «presence». Она обеспечивает возможность использования «эффекта присутствия». Абоненты системы всегда могут быть осведомлены о статусе присутствия собеседника на тот или иной момент. Сегодня, когда мы хотим позвонить или каким-то образом пообщаться с тем или иным собеседником, выбор у нас невелик. Мы можем позвонить ему или отправить текстовое сообщение. При этом не известно, подходящий ли для этого момент, готов ли собеседник уделить нам время или он сильно занят, не отвлечет ли его неурочный звонок от важного дела, не разбудим ли мы его неожиданным звонком, прочитает ли он пришедшее к нему сообщение или оно останется незамеченным еще несколько часов и т.п. При использовании технологии IMS в большинстве случаев мы сможем увидеть доступен ли сейчас наш собеседник для голосовых звонков или ему можно оставить сообщение, которое он прочтет, когда у него появится на это время. Если абонент доступен для вызовов, он может выставить различный статус, который будет информировать - какой способ связи в данный момент является для абонента предпочтительным, голосовые звонки, например, или «только текстом» (если абонент находится, например, на собрании). Внедрение системы «presence» (неотъемлемый элемент современных решений IMS) снимает такие психологические барьеры, как, например, проблему с ситуацией, когда вы хотите кому-то позвонить, но в то же время для вас важно ни в коем случае не побеспокоить вызываемого звонком в неудачный момент времени. Если человек выставил в системе свой статус, как "готов получать голосовые вызовы", это уже почти гарантия, что ваш звонок не будет воспринят, как вторжение в личное пространство.

Возможность активного интерактивного общения сразу с несколькими собеседниками является плюсами от использования IMS - можно, например, обмениваться текстовыми сообщениями одновременно с родителями, друзьями и коллегами по работе.

Еще одна не маловажная возможность - прямо в ходе разговора, без его прерывания можно послать абоненту какие-то файлы.

Можно прийти к выводу, что основные «плюсы» IMS для абонента являются следующие:

передача контента;

разнообразные и синхронизированные услуги;

интерактивный режим работы;

возможность доступа к услугам с любого устройства.

Ясно, что почти все услуги, которые реализуются на базе платформы IMS могут предоставляться на традиционных сетях, на мобильной, так и фиксированной связи. Как мы знаем и в XXI веке абоненты традиционных сетей могут передавать мультимедийные сообщения, видео, играть в мультипользовательские игры.

Коротко говоря, речь идет о конкурентоспособности в создании новейших услуг, о возможности выживать и наращивать доходы на высоко конкурентном рынке.

Если оператор сотовой или фиксированной связи хочет сегодня внедрить услугу видеоконференцсвязи или потокового видео, для этого на сети нужно не только установить соответствующие приложения, но и произвести их интеграцию с опорной системой, с системой биллинга, с системой доступа и администрирования. Такая интеграция требует затрат времени и денег. На рисунке 1.2 представлена традиционная вертикальная модель.

Данная ситуация повторяется с каждой новой услугой, которая открывается на сети оператора. Технология IMS дает возможность реализовать принципиально другой подход. После внедрения на сети IMS, более не требуется увязывать каждую новую услугу с отдельными подсистемами оператора, эти задачи решаются на уровне IMSплатформы, позволяющей добавлять новые услуги легко и просто. Построенная на базе IMS сеть оператора может внедрять новые услуги в течение нескольких дней, или, в отдельных случаях, в течение нескольких часов и тому уже есть примеры.

IMS более не теория, уже несколько операторов внедрили на своих сетях платформу IMS и сейчас оказывают услуги на базе этой платформы. Например можно сказать о такой компании, как Telefonica (Испания), которая предлагает абонентам услугу динамической адресной книги. Показательно, что на базе IMS и этого приложения специалисты оператора самостоятельно разработали и всего за несколько дней внедрили услугу так называемых «новостных сообщений», услугу, основанную на использовании стандартной функциональности решения IMS Alcatel-Lucent, установленного в сети Telefonica.

Верно то, что IMS сам по себе не приносит каких-то принципиально новых услуг, едва ли не все услуги, которые могут быть реализованы на базе IMS-платформы, можно строить и в рамках существующих у оператора технологий.

Существенное упрощение и ускорение внедрения новых услуг является преимуществом платформы IMS. А также не только упрощение и ускорение, но и удешевление внедрения и эксплуатации новых услуг является ориентированием на смешанные услуги (blended services).

Т а б л и ц а 1.1 – Примеры внедрения новых услуг.

Не связанный набор SIP. Приложения, Усовершенствованный опыт предлагаемый возможности пользователя, выбора метода и средств пользователю, без но только на уровне общения с собеседником унификации услуг терминала и провайдера при равных возможностях В целом, IMS дает возможность выиграть, как в капитальных, так и в операционных затратах, прежде всего, потому, что у оператора вместо «огорода» систем различных поставщиков, как это обычно бывает сейчас, устанавливается одна платформа, которая позволяет быстро внедрять самые разнообразные услуги. Значит соответственно, при внедрении новых услуг не возникают затраты, связанные с «привязкой» к биллингу, такими подсистемами, как OSS, BSS. Отсюда и экономия, которая будет все более существенной по мере добавления все новых услуг.

В мире около 30 сетей связи, фиксированной и мобильной, где решение IMS уже внедрено или внедряется в рамках опытно-коммерческой эксплуатации. Среди таких компаний - столь известные, как British Telecom, например, O2, T-Com, Cingular и т.п.

Кроме того нашей компанией создан ряд тестовых зон на различных международных сетях. Здесь также счет идет на десятки.

Архитектура IMS базируется на необходимости предоставления услуг, по степени распространенности сравнимых с телефонной связью и SMS, и стремлении объединить творческий потенциал IP-общества.

В результате возникают две категории услуг:

рыночные – стандартизированные, поддерживаемые различными терминалами.

Данные услуги характеризуются масштабируемостью, при этом функциональный рост определяется стандартизацией;

нестандартные, которые отдельные операторы предоставляют своим абонентам в рамках группы операторов региона, между различными группами операторов или даже на глобальном уровне. Эти услуги характеризуются гибкостью и быстрым выводом на рынок.

Формирующаяся среда IMS поддерживает разработку новых услуг и открывает большие возможности для бизнеса. Подсистема основана на тщательно разработанных интерфейсах и дает операторам (а также сторонним разработчикам) возможность вводить новые услуги или расширять существующие. Интерфейсы обеспечивают базовую архитектуру для обеих категорий услуг. Более того, при разработке новых услуг со стандартными компонентами можно с помощью опубликованных интерфейсов использовать стандартизованные рыночные возможности. На рисунке 1.3 представлена связь платформы IMS типа «точка-точка» и «абонент-контент».

Рисунок 1.3 – IMS поддерживает связь типа «точка-точка» и «абонент-контент»

Поэтому объединение лучших элементов этих двух категорий обеспечивает потенциал для быстрого вывода на рынок новых услуг, глобальный доступ и исключает влияние на сетевую инфраструктуру.

В дополнение к этому требуется эффективная среда разработки, которая позволит использовать эти компоненты для создания новаторских комбинаций.

1.3 Стандарты 3GPP Стандарты IMS определяют сетевой домен, предназначенный для управления мультимедийными сервисами и их интеграции. Данный домен является частью архитектуры сети третьего поколения, описанной в пятом выпуске стандартов 3GPP.

Первая волна стандартов 3GPP, определяющих большинство существующих на данный момент сетей третьего поколения была завершена в 1999 году и известна под названием «выпуск 99». Эти стандарты представляли новый 3G интерфейс (W-CDMA) для ядра 2G сетей. Два года спустя 3GPP выпустила серию стандартов улучшения радио доступа под названием «выпуск 4» [2].

В марте 2002 года 3GPP выпустила пятую серию стандартов, которые описывали технологию HSPDA, улучшающую характеристики нисходящего потока и главное усовершенствование окружения сервисов – стандарты IMS. Хотя 3GPP был ответственным за написание большинства стандартов IMS, IMS является системой, построенной на основе протоколов, разработанных IETF. С того момента, как 3GPP определила понятие IMS, другие участники индустрии, такие как 3GPP2 и ETSI внесли большой вклад в ее развитие. Несмотря на то, что IMS была разработана для изменения и эволюции UMTS сети, спецификации были детально разработаны как не зависимые от технологии доступа.

Другими словами, IMS поддерживает множество способов доступа – GSM, W-CDMA, CDMA 2000, wireline broadband access, WiMAX, WLAN. Одной из целей создателей IMS было создание архитектуры гибкого сервисного домена, независимого от уровня доступа.

Конечно, новая архитектура сети и технологические особенности являются лишь базой для предоставления услуг абонентам, именно поэтому платформа предоставления услуг является ключевым элементом в сети оператора.

Стандартами 3GPP описаны функциональные элементы, на базе которых можно строить готовые услуги. В релизе 3GPP R7 определены следующие функциональные элементы:

полудуплексная мобильная связь, мгновенное соединение с абонентами по нажатию кнопки Push to talk Over Cellular (PoC);

формирование и предоставление списков абонентов, а также управление группами Group;

обмен мгновенными сообщениями, в виде чата либо отдельных сообщений Instant Messaging;

присутствие абонента, отображение актуального состояния абонента либо абонентского оборудования (в сети, не в сети, занят, на совещании,..) Presence;

локация абонента LCS;

хендовер между различными сетями связи или услуга перевода сессий между различными типами доступа Voice Call Continuity (VCC);

взаимодействие различных сетей передачи данных Circuit Switched and IMS (CSI);

организация конференций Conferencing.

Так называемые функциональные элементы, можно использовать, как самостоятельные услуги, а можно комбинировать между собой либо использовать вкупе с услугами сторонних поставщиков. Например, функциональный элемент Presence априори используется в РоС, для отображения состояния вызываемого абонента, а функциональный элемент Group – для формирования групп. Благодаря услуге VCC, в дальнейшем, можно осуществлять хендовер не только голосовых услуг, но и услуг передачи данных, например перевод сеанса IPTV с телевизора на коммуникатор.

Главная особенность функциональных элементов заключается в том, что они досконально описаны в стандартах, и должны работать на базе оборудования различных производителей – одинаково, а значит оператор не «завязан» на том или ином производителе.

Кроме функциональных элементов, на базе IMS существуют услуги, которые уже реализованы производителями. К ним можно отнести IP Centrex, главное отличие которого от простого Centrex заключается в том, что он объединяет абонентов различных сетей в единую группу.

Обмен сообщениями (Instant Messaging). Messaging и Presence – это две услуги, которые меняют привычную связь по телефону.

Messaging объединяет в себе функциональность привычных SMS/MMS, кроме того, предоставляется возможность организации текстовых конференций – так называемых чатов посредствам Messaging.

Существует три типа услуги: срочные сообщения IM (immediate messaging), сессионные сообщения SBM (session based messaging) и сообщения с отложенной доставкой DDM (deferred delivery messaging).

Срочные сообщения IM главным образом позволяет абонентам обмениваться мгновенными сообщениями. Принцип взаимодействия сетевых элементов похож на привычный SMS. Абонент посылает другому абоненту сообщение, оно сначала отправляется в соответствующий сервер услуг, обрабатывается. Далее сервер услуг проверяет доступность абонента и пересылает ему сообщение, либо ожидает регистрации абонента в сети.

Сессии сообщений (SBM) предоставляют абонентам возможность организации чатов, для общения между собой в режиме приближенному к реальному времени. Это позволит операторам связи предлагать замену ICQ на телефоне абонента для обычных абонентов. Кроме того, благодаря тому, что IMS предоставляет одновременное установление сессий между абонентами, можно предложить различные виды конференций для бизнес абонентов, когда ведется параллельная передача мультимедиа данных и ведется диалог посредством текста. Принцип установления SBM соединений похож на обычный голосовой разговор между абонентами: высылается приглашение, устанавливается соединение, происходит обоюдная передача сообщений. Размер сообщений может быть произвольным, благодаря тому, что каждое сообщение бьется на части и пересылается.

Сообщения с отложенной доставкой (DDM) повторяют принцип MMS, когда абоненту присылается ссылка для загрузки тех или иных данных.

Состояние абонента (Presence). Услуга присутствия или Presence способна перевернуть принцип совершения звонков или передачи сообщений в мире телекоммуникаций.

Presence позволит избежать огромного количества пустых звонков или сообщений, когда абонент находится вне зоны действия сети, либо его счет заблокирован. Это достигается тем, что в списке контактов терминала появляется статус абонента, отображающий его состояние в данных момент. Ведь нет смысла звонить коллеге, если его статус «вне сети».

Услуга будет интересна не только обычным, но и корпоративным абонентам.

Presence позволит абонентам самостоятельно выставлять свой текущий статус для различных групп абонентов, в зависимости от того, где он находится момент. То есть для всех, когда абонент находится на совещании, он «не доступен», то для начальства он вполне может быть «готов для разговора».

Прогнозируется, что статус присутствия снизит расходы оператора связи, благодаря снижению количества ненужных звонков и сообщений, а также повысит прибыль оператора благодаря тому, что абоненты будут больше пользоваться услугами Messaging.

Реализация передачи состояния абонента довольно таки просто реализована в IMS.

Дело в том, что протокол SIP сам по себе содержит описание сообщения NOTIFY, которое может содержать в себе описание того или иного состояния. Среди серверов приложений, которые существуют в IMS, необходим сервер, отвечающий за предоставление информации о состоянии того или иного абонента, кроме того, данный сервер занимается получением информации о состоянии от абонентов и элементов сети.

С точки зрения Presence, существует два типа элементов, это Presentity и Watcher.

Presentity – все элементы сети, предоставляющие информацию о своем статусе серверу приложений. Watcher – все элементы сети, которые запрашивают статус элементов сети.

Конечно, было бы не разумным, если бы Watcher отдельно запрашивал информацию о каждом элементе, поэтому используется сервер управления группами Group manalement. Для управления группами и списками элементами сети используется интерфейс Ut. При изменении статуса у того или иного объекта, измененные данные передаются элементу Watcher.

Мгновенная полудуплексная связь (РоС). Услуга мгновенной полудуплексной связи многим известна по портативным радиостанциям и офисному интеркому.

Преимущество такой связи в том, что без постоянного набора номера, можно настроить связь с различными людьми посредством кнопки РТТ/РоС, которая на данный момент присутствует на многих телефонах представленных на рынке.

Услуга хорошо себя зарекомендовала на сетях 2,5G. Как не странно наибольшим успехом она пользовалась у таксистов, так как зона покрытия 27МГц станций, либо транковой связи, не всегда оказывалась достаточной для связи таксистов с диспетчером.

Push to talk Over Cellular (PoC) практически не имеет такой проблемы, благодаря повсеместному покрытию сетей сотовых операторов. Кроме того, как группами туристов и экскурсий будет удобно организовать группу участников РоС сессии, для быстрого общения (сбор группы, общие команды и т.п.).

Рисунок 1.5 – Взаимодействие сервера РоС с элементами IMS.

В дальнейшем услуга РоС будет доработана, до услуги Push to X, которая позволит мгновенно устанавливать различные типы сессий с другими абонентами. Это может быть мгновенный видео звонок, передача данных либо сообщений.

В настоящее время стандартом определено два типа установления РоС соединений:

предустановленная сессия (Pre-established Session) и сессия по запросу (On-Demand Session).

Отличие предустановленной сессии очевидны, сначала абоненты настраивают РоС сессию для определенной группы абонентов с определенными параметрами, а потом начинают обмен информацией.

В случае установления сессии On-Demand, сразу после запроса абонентами на установление сессии происходит приглашение остальных абонентов принять РоС сессию, согласование параметров сессии и передача данных серверу РоС.

Организация конференций (Conferencing). Конечно, IMS позволит по-другому посмотреть на организацию разного рода конференций. В IMS появляется возможность организовать конференции как голосовые, так и видео, с совместной работой над файлами и последующей рассылкой созданного всем участникам. И все в режиме реального времени.

На данный момент в IMS определено два типа организации конференций, это ad hoc, когда конференция создается участниками в процессе разговора, путем приглашения людей, и заканчивается, после того как все покинут её. При этом конференция организуется посредствам протокола SIP. Второй вариант это запланированная конференция, когда организацией конференции занимается сервер приложений. Для данного типа конференций в данный момент разрабатывается специальный протокол.

Управление группами (Group management). Для предоставления услуг, которые требуют использование групп, 3GPP был разработан XDMS сервер. XDMS сервер позволяет формировать группы из абонентов и выдавать списки групп по запросу другим серверам. XDMS используется такими услугами как РоС и Conferencing.

В набор входят такие функции как создание группы, добавление или удаление абонента. Для обеспечения возможности абоненту самостоятельно редактировать группы абонентов, предусмотрено взаимодействие с Web порталом, либо взаимодействие непосредственно с абонентского терминала.

XML Document Management Server сервер является детищем мобильного альянса OMA, который полностью описал его своих стандартах.

IMS благодаря своей архитектуре предполагает предоставление конвергентных услуг FMC.

На данный момент уже стандартизованы и реализованы некоторыми производителями две услуги, это услуга межсетевого хендовера VCC, и конвергентный Centrex.

Voice Call Continuity – в данный момент реализует хендовер только голосовой сессии между GSM и Wi-Fi сетями. Причем в сети GSM передача голоса идет по сети коммутации каналов. Но идея услуги является прекрасным базисом для дальнейших разработок. В данный момент уже существует тестовые зоны, где демонстрируется перевод видеозвонка из сети 3G в Wi-Fi, а также наработки по переводу сессий IPTV.

Преимуществ, как для абонента, так и для оператора по предоставлению услуги VCC масса, VCC позволяет абонентам значительно экономить на разговорах по мобильным телефонам, а операторам дает возможность обеспечить покрытие сети для своих абонентов в местах с «тяжелой» радио обстановкой.

Centrex – услуга, без которой немыслим бизнес. Позволяет объединять предприятие в группы с внутренней нумерацией и широким набором услуг. Работа предприятий немыслима без АТС, малой или большой емкости, для объединения офисов в группы, предоставления услуг. Принципиальное отличие Centrex от АТС заключается в том, что предприятию нет нужды покупать АТС и строить инфраструктуру между территориально распределенными офисами. Кроме того, для предоставления тех или иных услуг нет необходимости в покупке нового оборудования. Centrex это виртуальная АТС, когда бизнес-абоненты просто подключены к своему оператору связи, а вся логика по объединению абонентов в группы ложится на плечи оператора.

FMC Centrex отличается от обычного тем, что кроме фиксированных телефонов, в группе могут также участвовать мобильные терминалы. Это позволит абонентами, как делать переадресацию на мобильные телефоны, так и звонить, используя короткую нумерацию.

Построение приватных сетей для корпоративных пользователей, поддерживающих мобильных и фиксированных абонентов одновременно межсетевой хендовер (VCC).

Услуга Voice Call Continuity – одна из тех услуг, которую сможет предоставлять только оператор связи. Ни интернет поставщики услуг GAMEYs, ни контент-провайдеры, не смогут реализовать что-либо подобное.

Идея реализации подобной услуги зрела давно, а архитектура IMS позволила реализовать первую ласточку под названием Voice Call Continuity, что в буквальном переводе обозначает длительность голосового вызова, а на самом деле реализует хендовер между различными сетями доступа. На данный момент стандарт 3GPP TS 23. описывает только хендовер между сетями GSM и Wi-Fi.

Особенность хендовера VCC заключается в том, что ни от базовых станций, ни от остальных элементов сети доступа не требуется особой поддержки межсетевого хендовера. Вся рутина по переводу сессии ложится на сервер услуг VCC AS, от терминального оборудования также требуется некоторая поддержка, но она заключается в выборе сети, в которую телефон хочет совершить хендовер.

Рисунок 1.6 – Взаимодействие сервера VCC с элементами сети То есть логика проста: если телефон находится в двух сетях одновременно, например GSM и Wi-Fi, то он и регистрируется в обеих сетях, и как только уровень сигнала текущей сети падает, терминал дает знать VCC AS, что он готов перейти в другую сеть доступа.

VCC AS состоит из четырех функциональных элементов:

1. Domain Transfer Function – функция смены домены, общается с S-CSCF посредством стандартного интерфейса ISC. Выполняет следующие функции:

1.1 перевод сети доступа для VCC UE между CS и IMS доменами, по запросу VCC UE;

1.2 осуществление сторонней поддержки вызова 3PCC во время установления звонка для осуществления перевода вызова между доменами;

1.3 управление политиками смены домена;

1.4 управление информацией описывающей текущий домен абонента для предоставления ее последующему домену;

1.5 генерация CDR смены домена;

1.6 хранение информации необходимой для предоставления информации идентификации вызывающей линии (Calling Line Identity);

1.7 хранение информации необходимой для предоставления информации идентификации присоединенной линии (Connected Line Identity);

2. Domain Selection Function (DSF) – функция выбора домена, посредством которого будет осуществлен входящий вызов. Выполняет следующие функции:

2.1 определения статуса регистрации в домене IMS для осуществления выбора домена;

2.2 определение статуса регистрации в домене CS для осуществления выбора домена;

2.3 запрос DTF на предмет информации о статусе абонента в текущем домене;

2.4 определение номера переадресации CSRN.

3. CS Adaptation Function (CSAF) – функция адоптации CS, является своеобразным прокси VCC UE для взаимодействия с доменами IMS. Выполняет следующие функции:

3.1 идентификация VCC абонента для совершения CS вызовов, а также перевода сессии в CS домен;

3.2 передача информации о вызовах с домена CS с IMS;

3.3 выделение/освобождение IMRN для перевода вызовов с CS в IMS;

3.4 является SIP UA для IMS домена в момент CS вызовов.

4. CAMEL Service – функция взаимодействия с CS доменом, взаимодействует самостоятельно либо в купе с CSAF. Выполняет следующие функции:

4.1 применение политик перевода вызова;

4.2 выделение IMRN для перевода вызовов с CS в IMS;

4.3 передача информации о вызовах с домена CS в IMS;

4.4 перевод CS вызовов в IMS посредствам IMRN;

4.5 получение идентификатора PSI сервера VCC AS из VCC Domain transfer Number (VDN) при смене домена на CS.

Модель и протоколы взаимодействия элементов VCC AS каждый производитель определяет самостоятельно, но интерфейсы взаимодействия с внешними элементами должны соответствовать стандарту.

Некоторые производители, уже давно показывают услугу VCC на тестовых зонах, и шагают дальше, реализуя межсетевой хендовер не только для голосовых услуг, но и таких услуг как IPTV и видеозвонок. Кроме того, список сетей, которые участвуют во взаимодействии растет, и в описаниях решений VCC производителей можно увидеть сети WiMAX, UMTS и даже PSTN (правда хендовер в одну сторону, из PSTN в GSM).

1.5 Сервисная архитектура IMS Частью обширного комплекса коммуникационных сервисов реального времени, подчиняющихся общим принципам архитектуры «клиент-сервер», в IP-сети являются голосовые сервисы. Среди таких сервисов нужно сказать следующие: обмен мгновенными сообщениями (Instant Messaging, IM), мгновенную многоточечную связь (Push-to-Talk, PTT), NetMeeting, а также сервисы VoIP третьего поколения беспроводной связи. Можно еще сказать, что в процессе развития 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.

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.

Профессиональные услуги, которые необходимы операторам как мобильных, так и проводных сетей связи, и программное обеспечение, системы передачи голоса и данных следующего поколения являются этими решениями.

Однако сеть должна соответствовать надежной сервисной архитектуре, подчиняющейся следующим требованиям для реализации новых конвергентных услуг с гарантией качества обслуживания:

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;

объединение голосовых услуг с сервисами реального времени (обмен мгновенными сообщениями);

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.

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.

Рисунок 1.7 – 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.

Уровень абонентских устройств и транспорта. 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), сигнализация SIP на этом уровне инициируется и терминируется.

Преобразующие базовые потоки VoIP в телефонный формат TDM медиашлюзы функционируют на этом уровне. Медиасервер показывает различные медиасервисы, в том числе конференцсвязь, 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).

Отпадает необходимость в планировании и инжиниринге медиаресурсов для каждого отдельного приложения при использовании для разных сервисов общего пула медиасерверов.

Уровень управления вызовами и сеансами. Регистрирующая абонентские устройства и направляющая сигнальные сообщения протокола SIP к соответствующим серверам приложений, функция управления вызовами и сеансами CSCF (Call Session Control Function) работает на этом уровне. Для обеспечения качества обслуживания по всем сервисам функция CSCF связывается с уровнем транспорта и доступа. Уровень управления вызовами и сеансами включает сервер абонентских данных HSS (Home Subscriber Server). В сервере абонентских данных HSS 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. Различным приложениям использовать эти данные для создания персональных справочников, информации о присутствии в сети абонентов различных категорий, а также совмещенных услуг обеспечивает централизованное хранение. Существенное упрощение администрирования пользовательских данных и гарантирования однородного представление активных абонентов по всем сервисам также обеспечивает централизация.

На уровне управления вызовами и сеансами также располагается функция управления медиашлюзами MGCF (Media Gateway Control Function). Она обеспечивает взаимодействие сигнализации SIP с сигнализацией других медиашлюзов (например, H.248). Распределением сеансов по множеству медиашлюзов управляет функция MGCF, а функция MSFC (Media Server Function Control) это выполняет для медиасерверов.

Уровень серверов приложений. Обеспечивающий обслуживание конечных пользователей, серверы приложений содержатся на этом уровне. Для поддержки разнообразных телефонных и других серверов приложений обеспечивает архитектура IMS и сигнализация SIP. Таким образом для сервисов телефонии и сервисов IM разработаны стандарты SIP.

Сервер приложений телефонии. Для телефонных сервисов архитектура IMS поддерживает множество серверов приложений. Сообщения протокола SIP сервер телефонных приложений TAS (Telephony Application Server) принимает и обрабатывает, а также определяет, каким образом должен быть инициирован исходящий вызов.

Обеспечением базовых сервисов обработки вызовов, включая анализ цифр, маршрутизацию, установление, ожидание и перенаправление вызовов, конференц-связь и т.д. занимается сервисная логика TAS.

При необходимости воспроизведения оповещений и сигналов прохождения вызова TAS также обеспечивает сервисную логику для обращения к медиасерверам. Если вызов инициирован или терминирован в СТОП – сеть телефонную общего пользования, для выдачи команды медиашлюзам на преобразование битов речевого потока TDM (СТОП) в поток IP RTP и направление его на IP-адрес соответствующего IP-телефона сервер TAS обеспечивает сигнализацию SIP к функции MGCF.

В соответствии с моделью телефонного вызова TAS обрабатывает триггерные точки вызова IN. Когда вызов достигает триггерной точки, тогда TAS приостанавливает обработку вызова и проверяет профиль абонента (где содержится информация о том, какие должны быть задействованы серверы приложений) на необходимость выполнения дополнительных услуг. Соответствующему серверу приложений TAS формирует управляющее сообщение ISC (SIP IP Multimedia Service Control) и передает управление вызовом. 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. Для завершения вызовов между абонентскими устройствами различных классов Взаимодействие нескольких серверов приложений осуществляется посредством сигнализации SIP-I.

Функция коммутации услуг IM-SSF. Обеспечением взаимодействия сообщения SIP с соответствующими сообщениями CAMEL, ANSI-41, подсистем INAP (Intelligent Network Application Protocol) или TCAP (Transaction Capabilities Application Part) занимается функция коммутации услуг IM-SSF (IP Multimedia – Services Switching Function). Это взаимодействие дает возможность поддерживаемым IMS IP-телефонам получать доступ к сервисам определения имени вызывающей стороны, бесплатного номера 800, переноса локального номера, и др.

Дополнительные серверы телефонных приложений. Предоставляющие дополнительные услуги в любой стадии вызова посредством триггеров автономные независимые серверы могут также содержаться в прикладном уровне. 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 относятся к таким услугам.

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. 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.

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 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 СТОП и поддержку телефонных соединений с УАТС.

Рисунок 1.9 – Lucent Technologies IMS - продукты и партнеры 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.

1.6 Формирование услуг в IMS с помощью контейнера SIP Подсистема IP-мультимедиа (IMS) создает и предлагает новые услуги разработчикам, операторам и сервис-провайдерам с помощью стандартной маршрутизации по протоколу SIP. С целью дальнейшего улучшения и расширения возможностей IMS по созданию услуг исследовательский отдел разработал инструментарий, который использует ключевые механизмы IMS, контейнеры SIP и технологии формирования услуг.

На рынках, состояние которых определяется активностью потребителей, жесткая конкуренция заставляет операторов дополнять стандартные массовые услуги предложениями, учитывающими персональные потребности конкретных пользователей.

Поскольку потребительский интерес всегда ориентирован на новые области, операторам, вместо того чтобы вкладывать огромные средства в какую-либо одну услугу, следует наращивать свои возможности по предложению широкого спектра персонализированных услуг. Таким образом, эффективное создание услуг становится фактором, играющим одну из важнейших ролей в проектах системной интеграции, в рамках которых реализуется индивидуальный подход к потребителям. Время выхода услуги на рынок (Time to Market — TTM) также приобретает все большую важность.

Контейнер SIP, параметры которого определены в проекте документа JSR 289, управляет находящимися в нем SIP-приложениями, а также предоставляет доступ к механизмам протокола инициации сеанса через API-интерфейс на языке Java.

межплатформенное ПО является Java Platform Enterprise Edition (Java EE).

Платформой, на которой развертывается контейнер SIP является Сервер приложений (Application Server – AS) Java EE. AS дает возможность поддерживать сетевые службы. Он с их помощью осуществляет отправку и получение SIP-запросов и ответов.

Сервер приложений в IMS связан с блоком управления сеансами связи (CSCF) посредством интерфейса управления IMS-сервером (ISC). Инициирующие SIP-запросы, полученные сервером от CSCF, передаются контейнеру. Контейнер определяет нужное SIP-приложение путем опроса объекта, именуемого маршрутизатором приложений (Application Router – AR). Затем контейнер направляет запрос выбранному SIPприложению. Если SIP-приложение не терминирует запрос, контейнер снова запрашивает у маршрутизатора информацию о том, какое SIP-приложение должно быть вызвано следующим. На рисунке 1.10 представлен контейнер SIP.

Помещая маршрут в заголовок SIP-сообщения (аналогично тому, как CSCF назначает маршрут к серверу приложений IMS), маршрутизатор приложений может также отдать контейнеру команду направить запрос SIP-приложению, размещенному на другом сервере.

В документе JSR 289 намеренно не приводится описание процедур, выполняемых маршрутизатором приложений в процессе своей работы. В следующих разделах мы обсудим реализацию механизма гибкого и динамичного формирования услуг.

Были спроектировали и реализовали механизм формирования услуг, использующий интерфейс AR для предоставления контейнеру решений по SIPмаршрутизации во время рабочего цикла – данный процесс именуется динамической SIPмаршрутизацией. В предложенном подходе используются данные: состояния, поддерживаемого формирующим механизмом; SIP-сигнализации; формальных описаний SIP-услуг, предоставляемых SIP-объектами; внешних объектов, опрошенных во время рабочего цикла посредством SIP или других технологий – например, веб-служб;

виртуальной машины Java (Java Virtual Machine – JVM) – в частности, такие, как время и текущая загрузка.

Механизм формирования услуг от Ericsson может рассматриваться как программируемая машина состояний, которая объединяет составные части SIP-служб (например, SIP-приложения в контейнере) для создания новых многофункциональных композитных услуг.

Работа реализованного алгоритма основана на событиях и определяется данными в отличие от процессно-ориентированного подхода, используемого в технологии WS-BPEL, где первичными языковыми конструктами являются действия процесса, а события поддерживаются лишь неявно. Основанная на событиях модель с поддержкой сеансов напрямую коррелирует с сигнализацией в управлении вызовами и является более естественным и гибким инструментом формирования коммуникаций в режиме реального времени. Следовательно, существующие технологии, рассчитанные на использование процессов и веб-служб (например, WS-BPEL), не пригодны для формирования SIP-услуг.

Алгоритм, основывающийся на свойствах услуг и управляющих ими ограничителях, задействует полученные данные для динамической настройки и адаптации сеансов в соответствии с событиями и состоянием среды выполнения. Ограничители описывают взаимодействия и зависимости сервиса.

Описания сервисных составляющих хранятся в БД услуг, которая предоставляет их формирующему механизму. Используя шаблоны и ограничения формирования, формирующий алгоритм отыскивает в БД очередную составляющую, подлежащую включению в многокомпонентную услугу. Данный подход, заключающийся в выборе конкретной сервисной составляющей во время рабочего цикла, называется отложенным связыванием. Предложенный метод поддерживает слабые связи, позволяющие увеличить степень адаптивности многокомпонентных услуг к изменению их составляющих.

многокомпонентную услугу путем постепенного добавления сервисных составляющих к устанавливаемому сеансу, причем каждая такая услуга должна «подчиняться» всем налагаемым ограничениям. Используя данный подход, можно управлять взаимодействием функций при условии, что такие функции предусмотрены моделью SIP-услуг и их отношений.

Ключевая формирующая логика применима к самым разным технологиям и протоколам. Формирующий механизм, таким образом, не ограничивается SIP-услугами.

Например, для опроса внешних объектов с целью принятия решений о маршрутизации или исполнения бизнес-процессов SDP – в частности, тарификации или сбора пользовательской статистики может использоваться вызов веб-службы. На рисунке 1. представлено использование внешних данных для маршрутизации SIP-запроса.

Более того, SIP-приложения, предоставляющие SIP-услуги, можно также развертывать на различных серверах приложений. В этом случае формирующий механизм использует AR-интерфейс для принудительного задействования SIP-маршрута, указывающего на другой сервер приложений. Если для формирующего механизма необходимо, чтобы SIP-запрос был возвращен текущему серверу приложений после завершения обработки другим сервером, в SIP-сообщение также помещается указывающий на него маршрут. При необходимости другой сервер приложений можно оставить на SIP-пути посредством стандартных SIP-методов.

Рисунок 1.11 – Использование внешних данных для маршрутизации SIP-запроса В действующий прототип ПО включена графическая среда создания услуг на базе интегрированной среды разработки (IDE) с открытым исходным кодом Eclipse. Среда поддерживает работу тех, кто формирует услуги, обеспечивая визуализацию представлений, необходимых для определения описаний услуг и ограничений, и содержит графический редактор, используемый для объединения сервисных составляющих услуг в формирующие шаблоны, которые передаются для исполнения формирующему механизму.

Среда также позволяет своим пользователям вести мониторинг предоставляемых многокомпонентных услуг и отслеживать всю информацию о состояниях, сохраняемую формирующим механизмом. Наконец, она может использоваться для установки контрольных точек и выполнения отладки многокомпонентной услуги.

Опыт, полученный в ряде случаев применения среды создания услуг, указывает на то, что существуют значительные возможности уменьшить сложность данного процесса.

В самом деле, более высокий уровень абстракции, обеспечиваемый графическим представлением многокомпонентных услуг, и модульный подход, задействованный для агрегации сервисных составляющих, дает возможность значительно сократить время разработки. С одной стороны, значительно упрощена работа формировщика услуг, поскольку именно работа с моделями, а не с исходным кодом дает ему общее представление о ведущейся разработке и позволяет сосредоточиться на прикладной логике, а не на деталях исходного кода. С другой стороны, за счет простой инкапсуляции функций значительно упрощается работа проектировщиков приложений, разрабатывающих сервисные составляющие. Используя принципы формирования услуг, можно разделять проблемы и компетенции: одно дело – проектировка SIP-приложений и совершенно другое – формирование SIP-услуг.

1.7 Пример развертывания IPTV Можно рассмотреть гипотетический пример объединения IPTV-приложения на базе платформы IР-мультимедиа с приложением для чата с функцию определения присутствия абонента. Находясь дома, клиент иногда хочет, чтобы ее друзья знали, какой канал IPTV он смотрит. При традиционном подходе к реализации этой функции в настройках IPTV-устройства необходимо было бы предусмотреть возможность отправлять сообщения SIP PUBLISH на сервер определения присутствия абонентов. С сервера уведомление затем направлялось бы друзьям клиента.

Нужное усилие для изменения параметров IPTV-устройств указанным способом, может оказать значительное влияние на время вывода продукта на рынок и соответственно на вызываемый им интерес пользователей, а в конечном счете и на возможность получения коммерческой выгоды. Изменение настроек, получающий информацию о выбираемых каналах IPTV-контроллера ухудшает само устройство.

Но используя описанный подход, заключающийся в надлежащем соотнесении с первичными критериями фильтрации, блок CSCF подключает (во время установления сеанса) сервер приложений с формирующим механизмом, к SIP-сеансу IPTV.

В свою очередь, IPTV-контроллер связывается с CSCF, руководствуясь критериями iFC. Когда клиент уже выбрал канал, формирующий механизм перехватывает SIPсообщение. В свою очередь SIP-сообщение содержит информацию о нем. На основании соответствующего правила механизм «принимает решение» о необходимости включить агент определения присутствия абонента в сети (PNA) в SIP-сеанс IPTV. В случае положительного решения формирующий механизм запускает PNA, который отправляет сообщение SIP PUBLISH с указанием выбранного канала на сервер определения присутствия абонентов. На рисунке 1.12 представлено помещение агента определения присутствия абонента в сети в SIP-диалог. На рисунке 1.13 представлен пример объединения приложения IPTV и локализации абонента.

Рисунок 1.12 – Помещение агента определения присутствия абонента в сети в SIP-диалог Рисунок 1.13 – Пример объединения приложения IPTV и локализации абонента Как говорилось уже до этого, исходя из контекста среды, формирующий механизм может «принимать» сложные решения о включении сервисной составляющей во время каждого сеанса. В примере с IPTV показано, как разработчик настраивает и расширяет бизнес-логику IMS-приложения путем формирования услуги, не внося при этом никаких изменений в продукт и его исходный код.

Для публикации информации о присутствии абонента могут задаваться различные типы правил. Можно привести следующий пример: правило, учитывающее местонахождение абонента. Более того, эти правила не являются жестко детерминированными – допускается их динамическая оценка формирующим механизмом во время настройки сеанса IPTV. Выбор правила может осуществляться на уровне отдельного абонента. То есть разные правила для разных абонентов, клиентов. Также поддерживается обновление существующих или задание новых правил без необходимости внесения изменений в формирующий шаблон. Абоненты имеют даже возможность вносить изменения в свои правила через портал. В свою очередь портал предоставляет доступ к базе правил. Все изменения последних автоматически учитываются во время установления очередного сеанса.

Формирующий шаблон агрегирует цепочку сервисных составляющих для обработки первичного SIP-запроса. В нашем примере SIP INVITE. Из профиля абонента он берет название предпочтительного правила предоставления информации о присутствии абонента. Как только название предпочтительного правила получено, дальше выполняется проверка соответствующего правила. На рисунке 1.13 показано правило учета местонахождения абонента, которое удовлетворяется в случае нахождения абонента дома.

После успешной проверки правила, согласно формирующему шаблону, компонент PNAHandler заносится в SIP-цепочку.

2 Экспериментальная часть 2.1 Маршрутизация SIP-запросов в IMS В сетях следующего поколения платформа IMS рассматривается как универсальная инфраструктура создания услуг и контроля доставки этих услуг абонентам на базе протокола SIP. Внедрение платформы IMS означает появление в сети оператора нового домена, одним из основных элементов которого становится узел CSCF (Call State Control Function).

Блок управления сеансами связи (CSCF) использует интерфейс управления IMSсервером (ISC) для направления SIP-сообщений серверам приложений (AS). Триггеры в первичных критериях фильтрации (iFC) соотносятся с информацией первоначального SIPзапроса (например, с конкретным SIP-заголовком) для определения, какие серверы приложений (и в каком порядке) следует включить в SIP-цепочку.

Блок CSCF может поместить в первоначальный SIP-запрос обратный маршрут, указывающий на себя же. Затем запрос направляется серверу приложений, по критериям iFC соответствующему SIP-запросу. После обработки сервер приложений возвращает запрос блоку CSCF (при условии, что приложение AS не терминирует запрос и блок CSCF замкнул маршрут на себя). CSCF может также задействовать дополнительные критерии iFC для переадресации запроса другим серверам приложений, где процесс полностью повторяется.

Блок CSCF определяет сеансы, во время которых должен запускаться формирующий механизм, и связывает SIP-объекты в соответствии с первичными критериями фильтрации (iFC). Задействуя хранящиеся во внутренней памяти или полученные данные, формирующий механизм обращается к алгоритмам SIPмаршрутизации для динамической агрегации SIP-объектов (сервисных составляющих) во время маршрутизации первичного SIP-запроса (см. рисунок 2.2). Таким образом, формирующий механизм дополняет собой CSCF.

Рисунок 2.2 – Процесс создания многокомпонентной услуги с помощью SIP-объекты функционируют во время установления или проведения сеанса. С точки зрения формирующего механизма SIP-объектами предоставляются SIP-сервисы, которые используются в многокомпонентной услуге.

2.2 Анализ параметров работы IP-телефонии на базе протокола SIP В последнее время наблюдается повышенный интерес к технологиям IP-телефонии, использование которой позволяет в значительной мере снизить стоимость телефонной связи. При этом становится возможным использование сети Интернет, что позволяет сразу достичь «глобальных масштабов», а необходимость прокладки магистральных коммуникаций попросту отпадает [1].

SIP (Session Initiation Protocol); он описан в рекомендациях RFC 2543. SIP регламентирует установление и завершение мультимедийных сессий — сеансов связи, в ходе которых пользователи могут говорить друг с другом, обмениваться видеоматериалами и текстом, совместно работать над приложениями и т.д. SIP очень похож на HTTP, потому что разрабатывался на основе спецификаций HTTP и SMTP.

Проблемой анализа параметров работы IP-телефонии на базе протокола SIP на платформе IMS является недостаточность объема информации при исследовании параметров работы IP-телефонии на базе протокола SIP. В работе исследуются параметры работы IP-телефонии на базе протокола SIP с точки зрения работы IMS. На рисунке 2. представлена ценность IMS.

Основная ценность IMS состоит в том, что эта подсистема предоставляет уровень сигнализации, интегрируя различные беспроводные и фиксированные технологии доступа и обеспечивая конвергенцию мобильных, фиксированных и интернет устройств. Более того, IMS предоставляет комплексные средства для быстрой разработки и разворачивания сервисов. IMS также играет решающую роль при построении сетей связи четвертого поколения (4G) с использованием высокоскоростных технологий мобильного доступа, таких как LTE.

Для диагностики неисправности необходимо знать, какие данные передаются и принимаются в сети. Это позволяет определить источник возникшей проблемы.

Информация передаваемая по сети может быть просмотрена при помощи анализатора пакетов.

При проведении экспериментов используется программа wireshark. Wireshark – это анализатор сетевого трафика. Его задача состоит в том, чтобы перехватывать сетевой трафик и отображать его в детальном виде. В Программа wireshark обеспечена специальными функциями. Фильтр, в нем можно задавать критерии фильтрации пакетов.

Следом идет окошко со списком всех перехваченных пакетов. В нем доступна такая информация как: номер пакета, относительное время получения пакета (отсчет производится от первого пакета; параметры отображения времени можно изменить в настройках), IP адрес отправителя, IP адрес получателя, протокол, по которому пересылается пакет, а также дополнительная информация о нем. Далее видно окно, в котором представлена детальная информация о пакете согласно сетевой модели OSI. Ну, и самое нижнее окно показывает нам пакет в сыром HEX виде, то есть по байтово [3].

Структурная схема подключения представлена на рисунке 2.4. Через точку доступа wifi подключены ноутбук и платшет iphone 4s и между ними устанавливается видео связь через skype.

В ходе работы были переданы 6 видео файла размером 1740.8 Mбайт, документов word размером 16 Mбайт, 3 аудио файлов размером 16.5 Mбайт и 28 jpeg файлов размером 128Mбайт. Всего было передано 49 файлов размером 1904,64 Мбайт. В таблице 2.1 представлены результаты измерении в ходе экспериментальных исследовании.

Т а б л и ц а 2.1 – Результаты измерении в ходе экспериментальных исследовании (фрагмент интерфейса программы wireshark) получения пакета захваченных пакетов N обработки пакетов W, длина пакетов L, Результаты эксперимента отражены на рисунках 2.5,2.6,2.7,2.8. Для наглядного представления результатов выполнения захвата пакетов и сборки кадров в программе имеется возможность отображения данной информации в виде графика передачи пакетов в единицу времени. Для отображения данного графика необходимо воспользоваться пунктом главного меню StatisticsIO Graphs [3].

На рисунке 2.5 представлена зависимость количества захваченных пакетов от времени прохождения сигналов.

Рисунок 2.5 – Зависимость количество захваченных пакетов от времени прохождения На рисунке 2.6 представлена зависимость общей длины пакетов от количества захваченных пакетов Рисунок 2.6 – Зависимость общей длины пакетов от количества захваченных пакетов Из рисунка видно, что с увеличением количества захваченных пакетов общая длина уменьшается. На рисунке 2.7 представлена зависимость скорости обработки пакетов от общей длины пакетов.

Рисунок 2.7 – Зависимость скорости обработки пакетов от общей длины пакетов.

Из рисунка 2.7 видно, что с увеличением общей длины пакетов скорость обработки пакетов возрастает.

На рисунке 2.8 представлена зависимость скорости обработки пакетов от количества захваченных пакетов.

Рисунок 2.8 – Зависимость скорости обработки пакетов от количества захваченных Из рисунка 2.8 видно, что с увеличением количества захваченных пакетов скорость обработки убывает.

Выводы: В данной работе была рассмотрена программная модель wireshark. Были получены результаты измерении в ходе экспериментальных исследовании. Исследования показывают, что скорость обработки пакетов, общая длина пакетов и количество захваченных пакетов имеют следующую закономерность: чем больше общая длина пакетов тем больше скорость обработки пакетов и чем больше количество захваченных пакетов тем меньше скорость обработки пакетов.

3 Расчет сигнальной нагрузки протокола SIP в сети IMS 3.1 Архитектура взаимодействия подсистемы IMS с СТОП На рисунке 3.1 представлена упрощенная схема архитектуры IMS. На ней изображены только основные функциональные элементы архитектуры, сертифицированной 3GPP. Далее рассматриваются две сети: ТфОП и IMS, между которыми организовано взаимодействие. Вызовы, создаваемые в сети ТфОП, попадают через оборудование шлюзов в сеть IMS, а именно на гибкий коммутатор (Softswitch) (SS), который выполняет функции сигнального шлюза и медиашлюза одновременно. От гибкого коммутатора SS сигнальная информация поступает на функциональные подсистемы I-CSCF, P-CSCF и S-CSCF, где начинается процесс обслуживания вызова. В зависимости от типа передаваемой информации и требуемой услуги для обслуживания вызова может быть также задействована функция медиаресурсов MRF и/или сервер(ы) приложений (AS). Следует учитывать, что на рисунке 3.1 отмечены только те логические связи между элементами IMS, которые имеют значение или учитываются при расчетах.

На линиях, обозначающих связи, указан протокол, при помощи которого осуществляется взаимодействие между функциональными объектами подсистемы IMS.

Рассмотрим случай, когда оборудование гибкого коммутатора (Softswitch) в архитектуре IMS выполняет функциональность контроллера медиашлюзов MGCF.

Основной задачей этого функционального элемента является управление транспортными шлюзами на границе с сетью СТОП. На предыдущем практическом занятии был производен расчет данного оборудования, поэтому необходимо пользоваться результатами, полученными ранее.

На рисунке 3.2 приведен сценарий обмена сообщениями при обслуживании базового вызова, при котором абонент из сети ТфОП звонит абоненту в сети IMS.

Рисунок 3.2 – Сценарий обслуживания вызова при взаимодействии СТОП- IMS 3.2 Расчет нагрузки на обслуживающий функциональный элемент S-CSCF Попадая в сеть IMS, все заявки на обслуживание вызовов (сеансов связи) поступают на обслуживающий функциональный элемент S-CSCF. Этот сетевой элемент представляет собой SIP-сервер, управляющий сеансом связи. Для выполнения своих функций, он получает от других сетевых элементов сети всю информацию об устанавливаемом соединении и требуемой услуге.

Функции элемента управления вызовами и сессиями CSCF (I-CSCF, P-CSCF и SCSCF), могут иметь разную физическую декомпозицию, то есть они могут быть реализованы как в виде единого блока (сервера), обладающего всеми возможностями, так и представлять собой набор устройств (серверов), каждое из которых отвечает за реализацию конкретной функции. Независимо от физической реализации, протокол управления сеансами связи остается стандартным – SIP. Поэтому рассчитав в отдельности каждую из функций CSCF, можно оценить требуемую производительность сервера, как при отдельной реализации функциональных элементов, так и в случае совместной реализации.

Рисунок 3.3 – Источники нагрузки на функциональный элемент S-CSCF При определении полосы пропускания S-CSCF, необходимой для обслуживания вызовов, учитывается только обмен сообщениями протокола SIP и не учитываются сообщения протокола DIAMETER.

Вызовы из сети СТОП через оборудование шлюзов поступают на гибкий коммутатор (Softswitch), который в данной архитектуре выполняет функции контроллера медиашлюзов MGCF. Softswitch по протоколу SIP обращается к функциональному элементу I-CSCF, который в свою очередь в ходе установления соединения обменивается сообщениями SIP с S-CSCF. Гибкий коммутатор (Softswitch) тоже начинает обмен сообщениями по протоколу SIP с S-CSCF. Далее I-CSCF и Softswitch передают S-CSCF адресную информацию, информацию о местонахождении вызываемого пользователя, а также информацию о виде услуги, которая запрашивается вызываемым абонентом.

Получив эту информацию и обработав ее, S-CSCF начинает процесс обслуживания вызова. В зависимости от требуемой услуги, S-CSCF обращается к MRF или к серверам приложений (AS). Таким образом, получаем, что у S-CSCF установлены SIP соединения с Softswitch, I-CSCF, MRF, AS. Существует еще SIP соединение с P-CSCF, но его не учитываем в процессе расчета транспортного ресурса, так как его влияние на требуемый ресурс незначительно.

Исходными данными для расчета S-CSCF будут:

1 Среднее число SIP сообщений при обслуживании одного вызова между следующими парами функциональных элементов архитектуры IMS:

2 Средняя длина сообщения SIP в байтах – Lsip.

3 Доля вызовов, при обслуживании которых требуется обращение к серверу медиаресурсов MRF – X.

4 Доля вызовов, при обслуживании которых требуется обращение к серверам приложений AS – Y.

Введем следующие обозначения:

Vss-s-cscf - транспортный ресурс между гибким коммутатором SS (SoftSwitch) и элементом S-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов;

Vas-s-cscf - транспортный ресурс между cерверами приложений (AS) и элементом S-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов;

Vmrf-s-cscf - транспортный ресурс между сервером медиаресурсов MRF и элементом S-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов;

Vi-cscf-s-cscf - транспортный ресурс между I-CSCF и обслуживающим элементом S-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов;

Vs-cscf - общий транспортный ресурс S-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов.

Тогда общий транспортный ресурс для обслуживающего функционального элемента S-CSCF будет равен:

где ksig = 5 - коэффициент использования транспортного ресурса при передаче сигнальной нагрузки протокола SIP. По аналогии с расчетом сигнальной сети ОКС№ значение ksig=5 соответствует нагрузке в 0,2 Эрл.

Значения Psx и Lsip, которые используются в формулах (3.2) – (3.5) были рассчитаны, а именно:

Psx – интенсивность вызовов, поступающих на гибкий коммутатор;

Lsip совпадает со значением параметра длина сообщений протоколов SIP/Н. - Lsh.

3.3 Расчет нагрузки на запрашивающий функциональный элемент I-CSCF Так же как и обслуживающий функциональный элемент S-CSCF, запрашивающий функциональный элемент I-CSCF участвует в соединениях, затрагивающих взаимодействие разнородных сетей. Так как рассматривается взаимодействие сетей СТОП и IMS, а они являются разнородными, то, следовательно, запрашивающий функциональный элемент I-CSCF принимает участие в обслуживании вызовов. Помимо функций SIP–прокси, он взаимодействует с сервером домашних абонентов HSS и функцией определения местоположения SLF, получает от них информацию о местонахождении пользователя и об обслуживающем его элементе S-CSCF (см. рисунок 3.4).

Как видно из диаграммы установления соединения (см. рисунок 3.2) и рисунка 3.4, запрашивающий функциональный элемент I-CSCF взаимодействует с обслуживающим элементом S-CSCF, гибким коммутатором SS (Softswitch, MGCF), а так же с проксирующим функциональным элементом P-CSCF и сервером домашних абонентов HSS. При расчете будем учитывать взаимодействие только с первыми двумя компонентами, так как с сервером HSS взаимодействие происходит при помощи протокола DIAMETR, а расчет ведется только для обмена сообщениями по протоколу SIP.

Что касается взаимодействий с P-CSCF, не смотря на то, что обмен информацией с ним происходит при помощи сообщений протокола SIP, но трафик, создаваемый при этом обмене мы не будем учитывать в виду его небольшого объема.

Рисунок 3.4 – Источники нагрузки на функциональный элемент I-CSCF При определении транспортного ресурса на I-CSCF, необходимого для обслуживания вызовов, учитывается только обмен сообщениями SIP. I-CSCF связан только с SS и S-CSCF с использованием протокола SIP. Есть также взаимодействие с прокси-функцией P-CSCF, но его в расчетах не учитываем, так же как не учитывается и взаимодействие с HSS с использованием протокола DIAMETER.

Исходными данными для расчетов транспортного ресурса на I-CSCF являются:

1. Число SIP сообщений при обслуживании одного вызова между следующими парами функциональных элементов архитектуры IMS:

2. Средняя длина сообщений протокола SIP в байтах – Lsip.

Введем следующие обозначения:

Vi-cscf - общий транспортный ресурс I-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоку SIP во время обслуживания вызовов;

Vss-i-cscf - транспортный ресурс между SoftSwitch и I-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоку SIP во время обслуживания вызовов.

Тогда, общий транспортный ресурс будет равен Значение Vi-cscf-s-cscf рассчитано ранее (см. формулу (3.5)), а значение Vss-i-cscf вычисляется по формуле:

Рисунок 3.5 – Пример расчета нагрузок на S-CSCF и I-CSCF На рисунке 3.5 представлена схема с рассчитанной нагрузкой на функциональные элементы S-CSCF и I-CSCF. Vi-cscf = 1,82 Мбит/с и Vs-cscf = 2 Мбит/с.

Заключение В основой части данной работы была рассмотрена платформа IMS и ее основные функциональные элементы. В настоящее время разработчики инфраструктурных решений ставят задачу создания комплексной открытой архитектуры IMS с интегрированной средой для разработки и доставки услуг, единой системой управления. Платформы IMS разрабатываются как гибкие системы с уровнем надежности, как у платформ телефонии.

IMS открывает перед операторами возможность создать сервисную инфраструктуру простого развертывания мультимедийных услуг.

Основная ценность IMS состоит в том, что эта подсистема предоставляет уровень сигнализации, интегрируя различные беспроводные и фиксированные технологии доступа и обеспечивая конвергенцию мобильных, фиксированных и интернет устройств. Более того, IMS предоставляет комплексные средства для быстрой разработки и разворачивания сервисов. IMS также играет решающую роль при построении сетей связи четвертого поколения (4G) с использованием высокоскоростных технологий мобильного доступа, таких как LTE.

SIP (Session Initiation Protocol); он описан в рекомендациях RFC 2543. SIP регламентирует установление и завершение мультимедийных сессий — сеансов связи, в ходе которых пользователи могут говорить друг с другом, обмениваться видеоматериалами и текстом, совместно работать над приложениями и т.д. SIP очень похож на HTTP, потому что разрабатывался на основе спецификаций HTTP и SMTP.



Pages:   || 2 |
Похожие работы:

«Зарегистрировано в Минюсте РФ 4 февраля 2010 г. N 16262 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПРИКАЗ от 22 декабря 2009 г. N 814 ОБ УТВЕРЖДЕНИИ И ВВЕДЕНИИ В ДЕЙСТВИЕ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ 210400 РАДИОТЕХНИКА (КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) БАКАЛАВР) КонсультантПлюс: примечание. Постановление Правительства РФ от 15.06.2004 N 280 утратило силу в связи с изданием Постановления Правительства...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Центр профессионального образования Федерального института развития образования Межгосударственная ассоциация разработчиков и производителей учебной техники (МАРПУТ) РЕКОМЕНДАЦИИ к минимальному материально-техническому обеспечению по направлению подготовки 210000 Электронная техника, радиотехника и связь начального и среднего профессионального образования для реализации Федеральных государственных образовательных стандартов Москва 2011...»

«Некоммерческое акционерное общество АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ Кафедра Телекоммуникационные системы Специальность 6М071900 Радиотехника, электроника и телекоммуникации ДОПУЩЕН К ЗАЩИТЕ Зав. кафедрой к.т.н. Шагиахметов Д.Р. (ученая степень, звание, ФИО) (подпись) _ _ 2014г. МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ пояснительная записка на тему: Исследование влияния различных факторов на скорость распространения сигнала по технологии WLL Магистрант_Абданбаева М.М. _ группа МТСп-12- (Ф.И.О.)...»

«Министерство образования и науки Российской федерации Государственная корпорация Российская корпорация нанотехнологий Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ Транспортные сети передачи информации (Код М.2.В.ДВ.02.01) Направление подготовки 200400.68 Оптотехника ( Волоконные лазеры и волоконно-оптические Профиль системы подготовки Заказчик: Государственная корпорация Российская корпорация нанотехнологий (ГК...»

«ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ 1 РОССИИ РАДИОЭЛЕКТРОНИКА 2003 СОДЕРЖАНИЕ Электродинамика, микроволновая техника, Региональные секции редакционного антенны совета Зражевская И. Н. Поволжская Строгое решение в дуговых координатах задачи Формируется на базе Нижегородского госу- о возбуждении тела радиальным током дарственного технического университета. Теория сигналов Уральская Прикота А. В. Формируется на базе Екатеринбургского Аналитически-численный расчет динамики госу-дарственного...»

«1 СБОРНИК РАБОЧИХ ПРОГРАММ Магистерская программа Приём и обработка радиосигналов по направлению подготовки 210400 “Радиотехника” Содержание № наименование Стр. Математическое моделирование радиотехнических устройств и систем 1.1.01 2 История и методология науки и техники (применительно к радиотехнике) Иностранный язык 1.2.01 22 Основы современной математики 1.2.02 Теория сл.процессов и стат. синтеза РТУ 1.2.03 Устройства приема и обработки сигналов 2.1.01 Устройства генерирования и...»

«Некоммерческое акционерное общество АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ Кафедра Телекоммуникационные системы Специальность 6M071900 - Радиотехника, электроника и телекоммуникации ДОПУЩЕН К ЗАЩИТЕ Зав. кафедрой к.т.н., _Шагиахметов Д.Р. (ученая степень, звание, ФИО) (подпись) г. __ МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ пояснительная записка на тему: Исследование характеристик мобильной передачи данных по технологии LTE Магистрант Ахпамбетова А.А. группа ИТСп-12- _ (Ф.И.О.) (подпись) Руководитель...»

«Министерс тво образования и науки Российской Федерации Федеральное агентс тво по образованию Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический инс титут) Шахтинский институт (филиал) Ю.Н. Попков, А.Ю. Прокопов, М.В. Прокопова ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ГОРНОМ ДЕЛЕ Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по образованию в области г орног о дела в качестве учебног о пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности Шахтное...»

«Бернард Бернардович Кажинский БИОЛОГИЧЕСКАЯ РАДИОСВЯЗЬ Издание второе (стереотипное) ИЗДАТЕЛЬСТВО АКАДЕМИИ НАУК УКРАИНСКОЙ ССР КИЕВ-1963 ВМЕСТО ПРЕДИСЛОВИЯ 2 ОТ АВТОРА 7 ГЛАВА I 11 ЯРКИЙ СЛУЧАИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РАДИОСВЯЗИ 11 Поиски аналогий 12 Нервная система и радиотехника 15 Первые вылазки в свет 21 Лабораторные опыты 23 ГЛАВА II 28 СРЕДИ ЧЕТВЕРОНОГИХ И ПЕРНАТЫХ ДРУЗЕЙ В. Л. ДУРОВА 28 Собака Марс посрамляет скептиков 31 Я в роли подопытного 33 Клетка Фарадея 34 Загадка двух чисел Решающие опыты...»

«ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ 5 РОССИИ РАДИОЭЛЕКТРОНИКА 2007 Региональные секции СОДЕРЖАНИЕ редакционного совета Электродинамика, микроволновая Восточная техника, антенны Председатель – А. Г. Вострецов, д-р техн. наук, профессор, проректор по научной работе Новосибирского Королев К. Ю., Пахотин В. А., Маклаков В. Ю., государственного технического университета. Ржанов А. А. Анализ эффективности Заместитель председателя – А. А. Спектор, многоканальных антенных систем д-р техн. наук,...»

«1. Информация из ГОС 1.1. Вид деятельности выпускника. Дисциплина охватывает круг вопросов относящиеся к проектноконструкторской деятельности выпускника: • проектная; • научно-исследовательская; • производственно-технологическая; • организационно-управленческая; • сервисно-эксплуатационная. 1.2. Задачи профессиональной деятельности выпускника. В ГОС-2 указаны следующие задачи профессиональной деятельности выпускника, рассматриваемые в дисциплине: а) проектная деятельность: • разработка...»

«ВВЕДЕНИЕ Быстрое развитие микроэлектронных технологий, рост степени интеграции и функциональной сложности привели к тому, что основу элементной базы большинства современных радиоэлектронных и вычислительных устройств составляют большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС и СБИС), содержащие сотни тысяч и миллионы транзисторных структур на полупроводниковом кристалле. При этом все шире используются специализированные (заказные и полузаказные) СБИС, при помощи которых достигается значительное...»

«Стр 1 из 200 7 апреля 2013 г. Форма 4 заполняется на каждую образовательную программу Сведения об обеспеченности образовательного процесса учебной литературой по блоку общепрофессиональных и специальных дисциплин Иркутский государственный технический университет 210302 Радиотехника Наименование дисциплин, входящих в Количество заявленную образовательную программу обучающихся, Автор, название, место издания, издательство, год издания учебной литературы, № п/п Количество (семестр, в котором...»

«В.П. Шелохвостов, В.Н. Чернышов ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ ИЗДАТЕЛЬСТВО ТГТУ Министерство образования и науки Российской Федерации ГОУ ВПО Тамбовский государственный технический университет В.П. Шелохвостов, В.Н. Чернышов ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизации в качестве учебного пособия Издание второе, стереотипное Тамбов Издательство ТГТУ УДК...»

«База нормативной документации: www.complexdoc.ru ФЕДЕРАЛЬНАЯ АВИАЦИОННАЯ СЛУЖБА РОССИИ УТВЕРЖДЕНО Приказом директора ФАС России от 17 июня 1999г. №155 ФЕДЕРАЛЬНАЯ АВИАЦИОННАЯ СЛУЖБА РОССИИ ПРИКАЗ 17июня 1999 г. № 155 г. Москва Об утверждении и введении в действие Руководства по радиотехническому обеспечению полетов и технической эксплуатации объектов радиотехнического обеспечения полетов и авиационной электросвязи В целях совершенствования нормативной правовой базы технической эксплуатации...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ АМУРСКИЙ ГУМАНИТАРНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ФГОУ ВПО АмГПГУ) УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС по дисциплине_Радиотехника по специальности (направлению) 050200 Технология и предпринимательство СОСТАВ КОМПЛЕКСА 1. Титульный лист 2. Лист согласования 3. Выписка из решения заседания кафедры 4. Модуль 1 4.1. Извлечение (в виде ксерокопии) из ГОС ВПО специальности/направления, содержащее...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) Домбровский А.Н. СТОХАСТИЧЕСКИЙ РЕЗОНАНС И ФИЛЬТРАЦИЯ СИГНАЛОВ В НЕЛИНЕЙНЫХ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.12.04 (радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения) МОСКВА 2009...»

«Левин В.И., Кроп А.Д. Разработка методики инженерного расчета радиоизмерительной аппаратуры на надежность (отчет по НИР) (научный руководитель В.И. Левин) // НИИ радиоизмер. техники, Каунас, 1961. (Удостоверение о регистр. № 30683 от 27. 07. 1962 Комитета по делам изобр. и открытий) (8,0 п.л.) Левин В.И., Буожис С. С. Об одном методе оценки схемной надежности радиоизмерительной аппаратуры. (тезисы доклада) // Сб. докладов и сообщений II Ленинградской научно - технич. конфер. по повышению...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ МИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВЫСШИЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ ИНФОРМАЦИОННОЕ СООБЩЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЕ СООБЩЕНИЕ РЕДАКЦИОННО-ИЗДАТЕЛЬСКОГО ОТДЕЛА РЕДАКЦИОННО-ИЗДАТЕЛЬСКОГО ОТДЕЛА МИНСК 2009 МИНСК 2009 1 Данное Информационное сообщение, подготовленное редакционно-издательским отделом совместно с учебно-методическим отделом, предлагает преподавателям, сотрудникам и студентам колледжа ознакомиться с перечнем и кратким содержанием...»

«Информационные процессы, Том 13, № 4, 2013, стр. 306–335. 2013 Кузнецов, Баксанский, Жолков. c ИНФОРМАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ От прагматических знаний к научным теориям. II Н.А. Кузнецов, О.Е.Баксанский, С.Ю.Жолков Институт радиотехники и электроники, Российская академия наук, Москва, Россия Институт философии, Москва, Россия НИУ нефти и газа им. И.М.Губкина, Москва, Россия Поступила в редколлегию 23.09.2013 Аннотация—Анализ априоризма в его “классическом” понимании и определение границ, в...»






 
© 2014 www.kniga.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Книги, пособия, учебники, издания, публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.