Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

В чем польза IMS

А. Г. Барсков

Сегодня IMS (IP Multimedia Subsystem), безусловно, ключевой термин в профессиональном лексиконе топ-менеджеров фирм — производителей телекоммуникационного оборудования и поставщиков услуг связи. От того, насколько полно будет реализована обозначаемая им очередная “фундаментальная концепция” (и будет ли реализована вообще?), во многом зависит будущее как отдельных “игроков”, так и телекоммуникационного рынка в целом.

Идеи, которые легли в основу IMS, во многом перекликаются с базовыми постулатами интеллектуальных сетей связи (ИСС). Концепция ИСС была выдвинута лет 15—20 назад и предусматривала отделение блоков управления услугами от собственно средств коммутации трафика, а также упрощение разработки и внедрения новых услуг/приложений с целью привлечения к этим процессам максимально широкого круга сторонних разработчиков. Но вместо “множества новых услуг” технические решения ИСС дали толчок развитию лишь нескольких сервисов, один из которых — “бесплатный вызов” (услуга 800) — стал более или менее широко применяться в России только последние несколько лет. Нельзя сказать, что развитие ИСС закончилось полным фиаско, но и сколько-нибудь полного воплощения идей ИСС тоже не получилось.

Чем закончится вся эта шумиха, поднятая вокруг IMS, пока сказать трудно. Сегодня важно спокойно проанализировать, что может нам дать IMS (в части как конкурентных преимуществ, так и новых услуг), какова ситуация со стандартами в этой области, какие конкретно продукты/решения предлагаются и насколько они соответствуют стандартам, — другими словами, можно ли сопрягать продукты разных фирм.

Полную версию данной статьи смотрите в 14-ом номере журнала за 2005 год.

Что это такое

Концепция IMS определяет основанную на общераспространенных протоколах семейства TCP/IP архитектуру предоставления сервисов (услуг), которая обеспечивает управление сеансами связи и доставку в рамках этих сеансов любых типов информации — речи, данных, видео, мультимедиа. Принципиально важно то, что в системах, отвечающих концепции IMS, услуги могут предоставляться разными сервис-провайдерами и доставляться до пользователей по различным (проводным и беспроводным) сетям доступа.

В сети IMS пользователь может подписаться на пакет услуг, зарегистрировав для их получения несколько терминалов с различными характеристиками, адресами и типами подключений. Это могут быть: домашний ПК, подключенный к Интернету через DSL-линию или домовую сеть Ethernet; мобильный телефон с включенным сервисом GPRS; ноутбук или карманный ПК, “выходящий на связь” через хот-споты Wi-Fi. Каждый из этих терминалов регистрируется отдельно, но все они ассоциируются с одним пользователем, задающим правила, по которым входящие коммуникационные вызовы будут распределяться между разными терминалами.

Говоря об “общераспространенных протоколах из семейства TCP/IP”, на которых базируется IMS, в первую очередь необходимо выделить SIP. Почему именно SIP оказался практически идеальным инструментом решения тех задач, которые поставили перед собой разработчики ISM? Этот относительно простой протокол предназначен именно для управления сеансами связи (инициация, модификация, завершение), причем он позволяет любому числу пользователей динамически подключаться к сеансу и выходить из него — отсюда широкие возможности по организации всякого рода конференций. Не менее важно и то, что SIP дает возможность динамически — опять-таки в рамках существующего сеанса связи! — подключать новые типы информации; например, сеанс связи можно начать с текстового чата, потом добавить голосовую связь, а затем при необходимости и видеокартинку. Наконец, средства SIP способны при инициации или модификации сеанса связи учитывать характеристики канала доступа и терминала каждого пользователя и задействовать их оптимальным образом. Скажем, для абонента видеотерминала, подключенного по широкополосному каналу, будут доступны все виды связи, вплоть до видео высокого разрешения, а для пользователя старенького мобильника — только базовые (голосовая связь и SMS).

В статье “FMC и IMS — будущее телекоммуникаций?” (см.: Сети и системы связи. 2005. № 6. С. 94) я привел упрощенную схему архитектуры IMS. Однако за последние полгода мне довелось посетить массу семинаров и презентаций по IMS, на которых посетителям предлагались настолько “навороченные” схемы с таким огромным числом аббревиатур, что стало понятно: надо сделать схему еще проще. Поэтому для данной статьи я попросил нашего художника нарисовать “максимально упрощенную” схему, на которой представлены лишь самые основные логические блоки IMS.

“Сердце” и “мозг” IMS

Один из двух основных логических блоков IMS — “сердце” всей системы — это блок управления сеансами связи (Call Session Control Function — CSCF), или, попросту говоря, SIP-серверы. Их основная задача — обработка SIP-запросов с целью организации сеансов мультимедиасвязи между пользователями. Они “следят” за выполнением правил безопасности и выделением необходимых ресурсов для предоставления различных услуг. В задачи CSCF входит управление другими сетевыми элементами (медиашлюзами, пограничными устройствами и т. п.) — опять-таки для надлежащего обслуживания пользователей. Логически серверы управления сеансами связи делятся на три группы: Serving-CSCF (S-CSCF), Proxy-CSCF (P-CSCF) и Interrogating-CSCF (I-CSCF), однако подробное рассмотрение того, как “распределяются полномочия” между этими элементами, выходит за рамки данной статьи.

Второй по важности блок IMS — “мозг” системы — это абонентская база данных (Home Subscriber Server — HSS). В первом приближении HSS можно сравнить с используемым в сотовых сетях регистром HLR, в котором хранится информация об активных абонентах и их местонахождении. Однако функции HSS значительно шире. Это база данных с информацией не только по абонентам мобильных сетей, но и по абонентам сетей фиксированной связи (как уже говорилось выше, для IMS неважно, каким способом подключен абонент). В ней хранится информация о разнообразных предпочтениях абонента, например, по переадресации и фильтрации вызовов, оповещении и сообщениях голосовой почты, персональная адресная книга (buddy list) для рассылки сообщений и организации конференций. Также на сервере HSS есть все необходимые данные для учета доступности/статуса (presence) и местонахождения (location) абонента. Вместо устаревшего протокола Radius для взаимодействия между HSS и серверами CSCF используется протокол Diameter, стандартизованный организацией IETF. Помимо других усовершенствований, в Diameter предусмотрена поддержка функции тарификации, в том числе и для оказания популярных услуг с предоплатой (prepaid).

На схеме также показаны еще два важных элемента архитектуры IMS: отвечающие за управление медиашлюзами (Breakout Gateway Control Function — BGCF, или Media Gateway Control Function — MGCF) и обработку медиапотоков (Media Resource Function — MRF). Если к сеансу связи надо подключить абонента, находящегося в сети с коммутацией каналов (сеть сотовой связи или ТфОП), блок BGCF/MGCF обеспечивает доведение до нее соответствующей сигнальной информации. При необходимости он преобразует сигнальные сообщения из формата SIP в формат ISUP. Подобная функциональность типична для коммутаторов softswitch, но в архитектуре IMS она выделена в отдельный логический элемент.

Системы MRF обеспечивают обработку медиапотоков, передаваемых между серверами приложений и конечными устройствами. Их функции — проигрывание различных голосовых сообщений, транскодирование информационных потоков, “смешивание” речевых/видеопотоков в конференцию и т. п. Выполнение этих функций инициируется серверами CSCF напрямую или через серверы приложений. В заключение этого раздела отмечу, что на нашей упрощенной схеме показаны далеко не все элементы IMS, но основные имеются, и они кратко описаны выше.

Стандарты

Основной организацией, в документах которой прописана архитектура IMS, является организация 3GPP (3rd Generation Partnership Project). Изначально целью 3GPP было создание спецификаций на систему мобильной связи третьего поколения (3G), которая бы стала дальнейшим развитием сетей GSM. Спецификации 3GPP публикуются в так называемых релизах, первый из которых появился в 1999 г. и известен как Release 99. Что интересно, в нем предусматривалось построение сетей 3G на основе технологий TDM и ATM и вообще не упоминались никакие IP-элементы. В спецификациях Release 4 (2001 г.) логические функции по управлению вызовами отделены от транспорта и предложена архитектура, в которой предусмотрено деление на логические уровни, но опять-таки нет понятия IMS. Оно появилось в документах Release 5 в начале 2003 г. Там определена концепция IMS, оговорено использование протоколов SIP и Diameter, функций CSCF и HSS, базовых принципов QoS. Release 5 ориентирован на сети 3G UMTS.

Последняя из завершенных серий документов — Release 6 — распространяет концепцию IMS на другие типы сетей, включая сети WLAN. Замечу, что ряд пионерских проектов, продвигаемых как “IMS-проекты”, реализован не в сетях 3G, а в сетях фиксированной связи, где тоже применимы такие базовые понятия IMS, как CSCF и HSS. Сейчас организация 3GPP работает над спецификациями Release 7, в них будут, в частности, оговорены важные моменты, связанные с контролем правил оказания услуг (policy control) и сквозным обеспечением качества обслуживания (QoS). Хотя окончательная версия Release 7 появится не раньше конца 2006 — начала 2007 г., не исключено, что ряд новых элементов будут реализованы в конкретном оборудовании раньше этого срока.

Второй по значимости “законотворческой” организацией в сфере IMS является европейский институт ETSI. Для нас, помимо глобальной значимости инициатив ETSI, важно еще и то, что рекомендации именно этого института обычно адаптируют для применения в России. В сентябре 2003 г. в нем была организована рабочая группа Tispan, целью которой стала выработка спецификаций для мультисервисных IP-сетей с поддержкой мультимедийных функций, мобильности абонентов и совместимостью с традиционными сетями связи. Эксперты Tispan поступили мудро: они не стали изобретать велосипед, а взяли за основу IMS-архитектуру, определенную в документах 3GPP Release 6. Следующее такое же умное решение Tispan заключалось в том, что все дополнительные расширения, необходимые для совме-стимости новых систем с традиционными проводными инфраструктурами, эта рабочая группа решила предоставлять на согласование в организацию 3GPP. Таким образом, последняя осталась окончательным арбитром в деле решения всех вопросов, связанных с IMS.

Группа Tispan разработала два основных механизма, перебрасывающих “мостки” между IMS и традиционной ТфОП. Первый называется “эмуляция ТфОП” (PSTN emulation): новые системы “подражают” классическим телефонным системам, обслуживая обычные аналоговые телефонные аппараты. Второй — “имитация ТфОП” (PSTN simulation): происходит моделирование ТфОП-подобных услуг при обслуживании IP-телефонов, программных телефонов и т. п. Понятно, что имитацию реализовать значительно проще, чем эмуляцию. Важным вкладом Tispan в развитие технологий IMS стала также разработка подсистемы управления ресурсами и доступом (Resource and Admission Subsystem). Эта подсистема определяет возможность установления сеанса связи (например, выясняет, нет ли перегрузки в пиковые часы) и контролирует использование транспортных ресурсов на границе между сетями доступа и магистралью. Спецификации Tispan определяют возможность использования IMS как в беспроводных (3G UMTS, WLAN), так и в проводных сетях (доступ через ЛВС, xDSL).

Среди большого числа других организаций по стандартизации, проявляющих активность “вокруг IMS”, отмечу альянс OMA (Open Mobile Alliance), который стремится обеспечить совместимость новых услуг, развертываемых в сетях мобильной связи. Самым известным на сегодня проектом OMA является разработка спецификации Push-to-talk Over Cellular (POC), о ее поддержке заявили многие производители оборудования. Рабочие группы OMA трудятся и над многими другими, очень важными для будущего IMS прикладными службами: мгновенного обмена сообщениями и контроля статуса абонента, учета сведений о его местонахождении (location) и др. OMA уделяет повышенное внимание совместимости новых сервисов при взаимодействии их через интерфейсы и другие элементы IMS.

Из краткого обзора проектов по стандартизации IMS следует важный вывод: спецификации на IMS окончательно еще не сформированы — следовательно, говорить о стопроцентно стандартных решениях IMS еще рано. Чтобы претендовать на использование “лейбла” IMS, сеть должна по меньшей мере содержать такие элементы, как CSCF и HSS, и обеспечивать открытый интерфейс к прикладным системам.

Выгоды для оператора

Архитектура IMS-системы предусматривает возможность использования ее элементов для предо-ставления множества услуг и работы множества приложений. Это позволяет сократить как капитальные затраты на оборудование и ПО, так и расходы, связанные с их обслуживанием и технической поддержкой. Опять-таки налицо принципиальное отличие от традиционных систем, в которых средства управления услугами и их доставки жестко “связаны” с конкретной услугой (например, АТС — телефония, сервер MCU — видео-конференц-связь и т. п.), а потому внедрение принципиально нового сервиса требует построения соответствующей инфраструктуры для его доставки.

Реализовав принципы IMS, оператор может серьезно сэкономить и при наращивании мощностей своей сети. При использовании традиционной — “монолитной” — системы оператор вынужден модернизировать ее полностью, даже когда требуется повысить емкость (или другие характеристики) только одного логически выделенного функционального блока. В “слоеной” сети IMS каждый слой можно наращивать отдельно: транспортный — когда повышается объем трафика; управления сервисами (сеансами связи) — когда растет число абонентов и/или сеансов связи; наконец, прикладной — когда растет популярность конкретного сервиса или необходимо внедрить новый. Понятно, что при этом у оператора есть широкие возможности по оптимизации своих инвестиций в новые аппаратные и программные средства.

Реализация новых услуг еще одно, уже не раз повторявшееся в статье преимущество архитектуры IMS. Независимость IMS от специфики сетевого транспорта и каналов доступа делает ее отличной основой для конвергенции служб фиксированной и мобильной связи (Fixed Mobile Convergence — FMC). Но здесь важно заметить, что IMS отнюдь не единственно возможный технологический фундамент FMC. Более того, на начальном этапе конвергенции экономически выгодными, скорее всего, окажутся другие решения.

Проблемы

Серьезным фактором, сдерживающим полноценную реализацию архитектуры IMS, является то, что подавляющее большинство телефонных сетей, включая и сети сотовой связи, основываются на коммутации каналов, а “идеология” IMS — пакетная. Причем не просто пакетная: в документах 3GPP прописано использование протокола IP версии 6 (IPv6). Это значит, что для полноценного перехода к IMS операторам связи придется не только выстроить новую схему управления сеансами связи и модернизировать системы поддержки эксплуатации (OSS) и бизнес-операций (BSS), но и существенно поработать над базовой инфраструктурой, обеспечив поддержку маршрутизаторами протокола IPv6. Думается, далеко не все операторы готовы в ближайшее время пойти на такие масштабные инвестиции.

Еще одна большая проблема — отсутствие терминалов, ориентированных на работу в IMS-сетях. Если в традиционных телефонных сетях терминалы (телефоны) — это устройства, обладающие минимумом “интеллектуальных” функций, то технологии IMS требуют достаточно высокого уровня этого самого “интеллекта” для работы со сложными прикладными службами. Когда мы говорим об IMS-совместимых терминалах, то в первую очередь имеем в виду, что мобильная трубка или другое абонентское устройство снабжены клиентом, способным инициировать и обрабатывать IMS-запросы. Кроме того, этот клиент должен поддерживать работу таких приложений, как, например, push-to-talk. Эти приложения могут поставляться с самим терминалом или загружаться из сети.

Сегодня ситуация такова, что разработчики терминального оборудования не готовы начать массовое производство IMS-совместимых терминалов по той причине, что самих сетей IMS еще очень и очень мало. Вместе с тем отсутствие терминалов (и новых приложений) серьезно тормозит развертывание новых сетей. Только когда этот замкнутый круг будет разорван, можно будет говорить о начале широкомасштабного развертывания IMS-систем.

Тактическая цель внедрения IMS — реализация новых, интересных пользователям услуг — способна повысить привязанность абонентов к своему сервис-провайдеру. Однако полный переход к архитектуре IMS может повлечь совсем иной эффект. Как только среда управления предоставляемыми услугами станет стандартной и унифицированной (для сетей и фиксированной и мобильной связи), операторам станет труднее поддерживать строгий контроль над “своими” группами пользователей. Реализация “слоеной” IMS-архитектуры приведет к четкому разделению между поставщиками услуг и сетевыми операторами, и бизнес по предоставлению доступа к сетевым инфраструктурам также будет принципиально отделен от бизнеса по предоставлению коммуникационных и иных услуг.

Фазы внедрения

Эксперты известной консалтинговой компании Ovum выделяют три этапа внедрения IMS. Первый этап (“мода на IMS”) займет временной интервал с 2005 по 2007 г. В текущем году уже начато предоставление IMS-подобных услуг на сетях ряда зарубежных операторов мобильной связи; много операторов проводят предварительное те-стирование технических решений IMS. На этом этапе внедрение IMS-услуг будет крайне ограниченным. Часть причин названа в предыдущем разделе, еще одна — отсутствие межоператорских (роуминговых) соглашений, касающихся IMS-функций. Примерами услуг, которые станут доступными, являются организация многосторонних сеансов голосовой связи (скажем, в рамках сервиса push-to-talk) и проведение чатов с участием абонентов сетей мобильной и фиксированной связи. Услуги первого этапа будут ориентированы преимущественно на корпоративных пользователей.

Второй этап (2007—2009 гг.) — эксперты Ovum называют его “IMS становится реальностью” — будет характеризоваться массовым появлением на рынке мобильных терминалов с IMS-функциями. Число проектов по внедрению IMS-решений значительно увеличится, обычной практикой станет заключение межоператорских соглашений, касающихся новых услуг. К постоянно расширяющимся возможностям разнообразных почтовых сервисов будут добавлены функции онлайнового обмена картинками и видеоинформацией. Видеотелефония станет типовой услугой.

Наконец, третий этап начнется не раньше 2010 г., и тогда IMS будет локомотивом перехода к сетям 4G как естественной эволюции сегодняшних проектов в области сетей мобильной связи 3G и сетей фиксированной связи NGN. Станет доступным широкий спектр действительно интегрированных мультимедийных услуг, которые будут прозрачно предоставляться как через мобильные, так и через фиксированные сети.

Продукты на рынке

Концепция IMS в той или иной степени захватила практически все категории производителей, работающих на рынке ИТ- и телекоммуникационного оборудования. Поскольку основа многих элементов IMS — это серверные платформы, здесь проявляют активность такие тяжеловесы ИТ-индустрии, как HP, IBM, Intel и Sun. Стремятся развить свой успех и компании, получившие известность как поставщики систем softswitch. К ним относятся фирмы Cirpack, NetCentrex, Sonus, Veraz, Italtel.

Наибольший интерес для многих операторов представляют телекоммуникационные “гранды”, которые заявляют о предоставлении “полных” решений IMS. Это такие компании, как Alcatel, Cisco, Ericsson, Huawei, Lucent, Motorola, NEC, Nokia, Siemens, ZTE. Журнал “Сети и системы связи” обратился к ним с просьбой предоставить информацию о решениях IMS. Подробный анализ представленных ими ответов будет проведен в следующем номере журнала..


Поставляем газовое пожаротушение в Орел Орловская область




  
14 '2005
СОДЕРЖАНИЕ

бизнес

• Как не провалить ИТ-проект и остаться в рамках бюджета

• Белая Магия ИТ, или как сберечь ваш бюджет от проходимцев

• Мировая индустрия call-центров в цифрах и фактах

• VoIP по-новому

инфраструктура

• Электропитание ЦОДа: анализ проектов

• Средства репликации данных помогают резервировать ихДон Маквитти

• Рынок мобильных и беспроводных систем развивается

• Не дайте радиочастотной идентификации застать себя врасплох

информационные системы

• Мобильная электронная почта: свобода или зависимость?

• Свободно распространяемые утилиты администрирования Linux-систем

• Тестируем ПО управления бизнес-процессами

сети связи

• В чем польза IMS

кабельные системы

• Новый взгляд на зоновые кабельные системы

• Как создать кабельную инфраструктуру для высоконадежного ЦОДа

• «ЦОД в коробке»

• Приоритет — технике безопасности

защита данных

• Бурлящие волны RFID


• Калейдоскоп



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх