Сейчас эволюционную цепочку концептуальных разработок для организации сетевых сервисов замыкает модная архитектура IMS (IP Multimedia Subsystem).

Вначале была IN

В 1993 году Международный союз электросвязи (ITU-T) утвердил первые спецификации технологии Intelligent Network (IN). Основным принципом построения интеллектуальной сети стало логическое разделение уровня коммутации и предоставления услуг, благодаря чему появилась возможность создавать новые телекоммуникационные сервисы в соответствии со специфическими для каждого из них требованиями к сети и абонентским устройствам.

Концепция IN позволила телефонным операторам значительно расширить спектр услуг, но имела ряд недостатков. Основной из них заключается в том, что номенклатура услуг оказалась полностью зависимой от возможностей INAP (Intelligent Network Application Protocol) — прикладного протокола, посредством которого реализуются функции интеллектуальных платформ. В случае доработки INAP при добавлении новой услуги оператору требовалась модернизация всех сетевых узлов коммутации и управления услугами — SSP (Service Switching Point) и SCP (Service Control Point). В сетях, где таких узлов насчитывалось несколько сотен, процедура модернизации была сопряжена с большими сложностями и затратами.

Кроме того, программно-аппаратная платформа IN «по определению» находится в ведении базового оператора связи, и ее ресурсы не всегда могут выделяться третьей стороне — поставщикам услуг с добавленной стоимостью или разработчикам последних. К очевидным недостаткам IN также относятся низкая совместимость платформенных решений и узлов SSP разных производителей и значительная стоимость проектов.

Пропуск в мир VoIP

В 1995 году компания Dialogic впервые представила специализированную сигнальную плату для ПК, которая изначально позиционировалась как персональный шлюз IP-телефонии. Позже, когда была разработана основа прикладного программного интерфейса к таким платам, у провайдеров появилась возможность организовывать на базе средств компьютерно-телефонной интеграции (CTI) новые гибкие услуги, практически не зависящие от технологий транспортного уровня самой операторской сети.

Появившееся вскоре оборудование операторского класса на основе продуктов Dialogic имело низкую стоимость (поскольку базировалось на промышленных серверах), но ему бы присущ ряд существенных недостатков. Во-первых, телефонный оператор не мог участвовать в разделе доходов от предоставления услуг с добавленной стоимостью. Иными словами, он получал выручку исключительно за пропущенный трафик, а фактическая стоимость услуги при этом не учитывалась. Во-вторых, решения CTI характеризуются низким уровнем защищенности и генерацией нехарактерно высоких нагрузок на отдельных участках ТфОП.

Разделяй и властвуй

В 1998 году появились концепция открытого сервисного доступа (Open Service Access, OSA) и технология Parlay, созданная одноименной рабочей группой, которая включает в себя представителей крупнейших поставщиков телекоммуникационных решений (Parlay Group). Эта технология позволила разрабатывать и внедрять услуги в распределенной ИКТ-среде, в которой одна часть функционала механизмов предоставления услуг обеспечивалась сетью телефонного оператора, а другая передавалась внешним сервис-провайдерам. Взаимодействие обеих частей архитектуры реализовывалось через специальные программные шлюзы. С инфраструктурой доступа они взаимодействовали по сетевым протоколам (CAP, MAP, H.323 и т.д.), а с серверами приложений — при помощи открытых прикладных программных интерфейсов API, совместимых с требованиями OSA и Parlay.

Предназначенные для максимально гибкого использования специфических сетевых сервисов шлюзы Parlay гарантировали прозрачный безопасный сетевой доступ. Они позволяли создавать сервисы как внутри сетевого домена оператора связи, так и во внешних сетевых доменах. Таким образом, провайдеры приложений и независимые разработчики ПО могли разрабатывать, тестировать и внедрять специализированные сервисы за пределами инфраструктуры оператора.

Концепция OSA/Parlay обеспечила трансформацию отношений между операторами и независимыми поставщиками услуг из конкурентных в партнерские. Владельцы сетей смогли участвовать в распределении доходов от дополнительных сервисов (VAS). Наличие шлюза между сетевыми ресурсами оператора и сервером приложений контент-провайдера обусловило возможность перехода на принципиально новую бизнес-модель предоставления услуг, в которой нашлось место и оператору, и поставщику услуг, и их агрегатору. Вдобавок технология Parlay гарантировала высокий уровень совместимости решений и переносимости услуг разных разработчиков. Основные недостатки Parlay в первой реализации состояли в ориентации на сети фиксированной связи и в сложности организации роуминга услуг.

В преддверии IMS

Через год после появления технологии Parlay Европейский институт исследований проблем в области телекоммуникаций (Eurescom) приступил к реализации проекта P909 «Анализ развития концепции IN и интеграция услуг IN с приложениями Internet». Был поставлен вопрос: можно ли так доработать технологию IN, чтобы на ее базе предоставлять телефонные услуги, интегрированные с приложениями Internet? Ответом на него стал разработанный в рамках проекта P909 новый вид оборудования, получивший название SCP-IP.

По сути, в обычный узел SCP был добавлен ряд стандартизованных функций, позволяющих организовать управление интеллектуальными услугами через Internet, взаимодействие с Web-серверами и системами электронной почты. Но, невзирая на успешное завершение проекта, многие сочли, что сама идеология IN не отвечает современным требованиям операторов, а по уровню гибкости и эффективности эта технология не может конкурировать с Parlay, Java, VoiceXML и прочими открытыми платформами.

Тогда тот же Eurescom, но уже в партнерстве с 3GPP (Third Generation Partnership Project), в сентябре 2001 года инициировал новый проект — P1110 «Архитектура OSA — выгоды и возможности для сетей 3G». Была предпринята попытка проанализировать Parlay на соответствие современным и перспективным требованиям телефонных операторов. Кроме того, по инициативе 3GPP набор функций Parlay был расширен за счет механизмов для организации услуг в мобильных сетях связи. В частности, именно тогда в Parlay появились блоки, отвечающие за отправку SMS и MMS, а также за определение параметров пользовательских терминалов и их доступности в сети.

Однако тут же проявился еще один недостаток Parlay: с помощью данной технологии практически невозможно организовать роуминг услуг в сотовых сетях. Кроме того, шлюзы Parlay создавались, прежде всего, для упрощения доступа сторонних провайдеров к сетевой инфраструктуре операторов, но уровень этого упрощения оказался намного ниже требуемого. Дальнейшее развитие и совершенствование IN-платформ до так называемых Advanced IN с поддержкой протоколов фиксированных и мобильных сетей, IP-сетей RADIUS и Diameter, SIP и H.323 (для обработки вызовов VoIP) свели к минимуму преимущества Parlay с точки зрения конвергенции разнородных сетей связи. В результате, по словам ведущего консультанта по техническим решениям Siemens Communications Владимира Шапорова, сейчас в мире действуют лишь единицы решений на основе Parlay. Возможно, именно по этой причине в 2002 году партнерство 3GPP предложило новую архитектуру для организации услуг — IMS (IP Multimedia Subsystem).

Знакомые слова

Цели разработки IMS были довольно традиционными. Во главу угла ставилась задача обеспечить операторов эффективными средствами для предоставления разных услуг связи на общей платформе. В качестве единого сигнального протокола для управления соединениями предполагалось использовать SIP (Session Initiation Protocol). Но ведь и прежние консорциумы разработчиков заявляли о намерении предоставить операторам эффективные механизмы реализации услуг, базирующиеся на стандартных протоколах. А на деле различные сервисы (передачи голоса, SMS, Internet-ориентированные приложения и т. д.) предоставляются посредством отдельных подсистем с применением всевозможных сетевых протоколов и способов транспортировки данных.

Еще одна задача IP Multimedia Subsystem обозначена в самом названии технологии: предоставить операторам средства для организации мультимедийных услуг, интегрированных с Internet-приложениями. Требование мультимедийности обозначает конвергенцию таких видов трафика, как голос и видео, а также данных разного типа в сетях фиксированной и мобильной телефонии, WLAN и других проводных и беспроводных средах. Эта задача также заслуживает комментария: попробуйте найти здесь пресловутые десять отличий от концепции сетей следующего поколения (NGN).

Наконец, IMS должна была обеспечить доступ к услугам при помощи максимально большого числа типов терминалов, а также общую платформу управления и контроля над качеством сервиса в мобильных и фиксированных сетях. Использование единой «базовой платформы» призвано снизить затраты на эксплуатацию сети и обеспечить интеграцию таких возможностей, как Presence, Instant Messaging, Push-To-Talk. Можно сказать, что IMS должна рассматриваться как базовая платформа для создания и доставки услуг нового поколения на базе протокола SIP.

Архитектурные особенности

Структура IMS представляет собой набор логических функций, которые можно разделить на три уровня: абонентских устройств и шлюзов, управления сеансами и приложений. Так, в частности, считает Андрей Боровков, старший системный инженер отдела технологий и развития бизнеса Lucent Technologies в России и СНГ.

На первом уровне инициируется и терминируется сигнализация SIP, необходимая для установления сеансов и предоставления базовых услуг, таких как передача речи поверх IP. На этом уровне функционируют медиашлюзы, преобразующие потоки VoIP в традиционный формат TDM и наоборот.

На втором уровне задействована функция управления вызовами и сеансами CSCF (Call Session Control Function), которая регистрирует в сети абонентские устройства и направляет сигнальные сообщения протокола SIP к соответствующим серверам приложений. CSCF взаимодействует с уровнем транспорта и доступа с целью обеспечения качества обслуживания для всех видов услуг.

В отличие от других сервисных платформ, IMS включает в себя ряд новых структурных элементов. Так, база данных абонентов HSS (Home Subscriber Server) разработана для централизованного хранения сервисных профилей всех абонентов в сетях с поддержкой IMS. Каждый такой профиль содержит текущую регистрационную информацию (например, IP-адрес), данные роуминга, параметры настроек телефонных услуг (например, номер переадресации), сведения по обмену мгновенными сообщениями (список абонентов), параметры голосовой почты (например, содержание приветствия) и т.п.

Централизованное хранение этих сведений позволяет приложениям использовать их для поддержки персональных справочников, получения информации о присутствии в сети абонентов различных категорий, а также оказания совмещенных услуг. Кроме того, централизация существенно упрощает администрирование пользовательских данных. В некотором роде HSS выполняет функции HLR, но поддерживает роуминг услуг и оперирует данными о свойствах терминалов разного типа — стационарных и мобильных телефонов, SIP-устройств и КПК. На уровне управления вызовами и сеансами архитектура IMS также предусматривает наличие средств MGCF (Media Gateway Control Function), которые управляют распределением сеансов по множеству медиашлюзов.

На третьем уровне архитектуры IMS расположены серверы приложений, обеспечивающие обслуживание конечных пользователей.

Помимо проведения фактической стандартизации IMS консорциум 3GPP определил термин IM CN (IP Multimedia Core Network) как среду, к которой непосредственно подключаются серверы, отвечающие за выполнение логики услуг. Для соединения IM CN с этими серверами могут использоваться разные протоколы, в том числе CAMEL, INAP, VoiceXML и OSA/Parlay.

Нестандартные взгляды

Хотя архитектура, функционал и большинство характеристик IMS стандартизованы 3GPP, ее практические реализации, а также взгляды производителей на некоторые вопросы эксплуатации систем довольно сильно различаются. Ряд специалистов, в том числе менеджер по маркетингу MERA Systems Наталья Селифанова, считают, что концепция IMS является логическим продолжением IN. Владимир Шапоров из Siemens согласен с тем, что на концептуальном уровне IMS можно сравнивать с IN, поскольку в обоих случаях подразумевается разделение логики услуг и сетевой сигнализации. Вот только в интеллектуальных сетях сигнализация осуществляется на базе протокола ОКС-7 (SS7), а в IMS эти функции переложены на SIP. А сотрудник подразделения «Мультисервисные сети и широкополосный доступ» компании Ericsson в Восточной Европе и Центральной Азии Игорь Быков, напротив, полагает, что IMS не является развитием платформ IN, CTI и OSA/Parlay, а представляет собой самостоятельную концепцию.

Различаются позиции и в определении роли Parlay в архитектуре IMS. Некоторые эксперты считают, что Parlay продолжит играть ключевую роль в развитии IMS. По мнению Игоря Быкова, различные технологии (в том числе Parlay, JAIN и VoiceXML) не заменяют, а, скорее, дополняют друг друга при разработке услуг и реализации иных операторских задач. В Siemens же полагают, что Parlay уже «доказала» свою нежизнеспособность. Кстати, три года назад немецкая корпорация активно продвигала решение Parlay@vantage, но в дальнейшем отказалась от его развития. Как и прежде, выбор большинства операторов все еще приходится на оригинальные, адаптированные под конкретные нужды протоколы организации услуг, такие как SMPP, MM7, WAP, PAM, MLP и Ro/DIAMETER, а целесообразность использования промежуточного уровня в виде функций Parlay многие из них ставят под сомнение.

Барьеры для IMS

Так или иначе, концепция IMS была принята основными игроками рынка телекоммуникационного оборудования, после чего Форум UMTS официально предложил заменить в архитектуре сетей следующего поколения регистр HLR на базу данных абонентов HSS. Европейский институт ETSI также заявил, что центром сети оператора должна быть платформа IMS, а транспортное ядро, инфраструктура доступа и даже терминальное оборудование нужно строить с учетом возможностей платформы IMS. Пока это — неофициальная позиция ETSI, но представители института неоднократно озвучивали ее на конференциях.

Активному внедрению IMS, тем не менее, препятствует малое количество терминалов с поддержкой SIP (прежде всего, мобильных). «Интегрировать поддержку данного протокола в смартфоны пользователи могут и самостоятельно, — отмечает Шапоров, — но реализация SIP в обычных сотовых телефонах осуществима лишь в заводских условиях». Многие современные IP-УАТС до сих пор не поддерживают сигнализацию SIP, используя протокол H.323, а интегрированные устройства доступа с поддержкой VoIP поверх DSL обычно базируются на протоколе MGCP. Соответственно, для поддержки этих довольно распространенных устройств в сетях IMS необходима конвертация поддерживаемых ими сигнальных команд и протокола SIP. С данной целью некоторые производители выпустили оборудование нового типа — граничные сигнальные шлюзы.

Не выработаны единые стандарты на IMS-приложения. По этой причине операторы также не торопятся с покупкой готовых промышленных IMS-платформ, хотя большинство телекоммуникационных вендоров, таких как Lucent, Nokia, Motorola, Siemens и Ericsson, приступили к их активному рыночному продвижению. Ряд отечественных поставщиков, например MERA Systems, также предлагают собственные версии платформ, выполненных по стандартам IMS. Хотя комплексные инсталляции IMS-платформ во всем мире пока можно пересчитать по пальцам, дело, кажется, сдвинулось с мертвой точки, и отдельные услуги на основе элементов IMS внедряют десятки зарубежных операторов. Многие эксперты полагают, что 2006 год пройдет в мире телекоммуникаций под знаком IP Multimedia Subsystem.

От концепции — к решениям

Для наглядности реализацию концепции IMS стоит более подробно рассмотреть на примере нескольких решений разных производителей, которые считают себя приверженцами новой архитектуры сервисных платформ. Отрадно, что в их числе присутствует и российская фирма MERA Systems.

Lucent

Продукты семейства Lucent Accelerate основаны на сервисной архитектуре и технологиях IMS. Так, решение Lucent Softswitch (LSS) объединяет ряд функциональных элементов IMS: CSCF (Call Session Control Function), MGCF (Media Gateway Control Function), TAS (Telephony Application Server), MFRC и IM-SSF (IP Multimedia — Services Switching Function). Кроме того, LSS расширяет стандартную архитектуру IMS, выполняя задачи сигнального шлюза, который поддерживает обработку сторонней сигнализации (H.323 или MGCP) в сервисной платформе Lucent.

Дополнительную функциональность IMS обеспечивает линейка Lucent MiLIfe Service Platform. В нее входят сервер медиаресурсов MiLife Lucent Media Resource Server (LMRS), абонентский регистр MiLIfe Super Distributed Home Location Register (SDHLR), который, по сути, является эквивалентом абонентской базы данных HSS, и шлюз MiLIfe Intelligent Services Gateway (ISG). Последний отвечает за взаимодействие с серверами приложений по протоколу Parlay. Медиашлюзы Lucent APX и MaxTNT, управляемые LSS, поддерживают взаимодействие IP-сети с ТфОП и телефонные соединения с УАТС.

Дополнительные телефонные услуги обеспечивают серверы приложений Lucent, подключаемые к программному коммутатору LSS и компонентам решения MiLife. Среди них — система голосовых сообщений AnyPath, Web-портал EBS (Enhanced Business Services) и prepaid-платформа MiLife SurePay. Для самостоятельной реализации приложений в сетях сервис-провайдеров используется MiLife Application Server (MAS).

В рамках проекта модернизации сети «Скай Линк» санкт-петербургского оператора «Дельта Телеком» планируется установить первый в России распределенный регистр местоположения абонентов S-DHLR — элемент архитектуры IMS из семейства решений Lucent Accelerate.

Siemens

«Сердцем» продуктовой линейки Siemens IMS@vantage является Multimedia Session Controller @vantage CFX-5000. Он обеспечивает контроль над мультимедийными сессиями для голосовых и видеосервисов, а также над услугами на базе технологии push-to-talk, многопользовательскими играми и конференциями. Кроме того, CFX-5000 реализует функции контроля над качеством услуг.

Второй по значимости элемент платформы — Multimedia Gateway Controller @vantageCFX-5200 — обеспечивает сопряжение сетей с разными типами сигнализации (SIP, H.323, SS7 и др.). Функционал абонентской базы HSS в решении Siemens IMS@vantage поддерживает сервер Core Mobility Server @vantage CMS-8200. А продукт @vantage CMG-3000 играет роль классического медиашлюза (Media Gateway) между IP- и TDM-средами. Он конвертирует голосовые потоки в формат VoIP и обратно. Функции медиасервера реализует решение @vantageCCS-1000.

Siemens является стратегическим партнером нидерландского оператора KPN, строящего полнофункциональную гибридную сеть на базе архитектуры IMS в рамках проекта Fixed Mobile Convergence.

MERA Systems

MERA объявила о появлении нового поколения решений MVTS. Основная цель этих разработок — создать единую платформу, объединяющую интеллектуальное управление трафиком, биллинг и сервисные приложения в IP-сетях. Предлагаемое решение обеспечит плавный переход операторов к концепции IMS, а его архитектура включает в себя два уровня — коммутации и приложений. По мнению инженеров MERA, ключевым звеном управления вызовами в архитектуре IMS является программный коммутатор (Softswitch) с расширенным возможностями, среди которых — поддержка сигнализации SIP, H.323 и SS7, встроенная система биллинга, интеллектуальная маршрутизация вызовов.

На уровне серверов приложений MERA разработала компонент MERA SIPrise, который служит для внедрения как традиционных, так и современных услуг связи. Сегодня этот продукт используется автономно как платформа карточной телефонии, а также для подключения к VoIP сетей широкополосного доступа и предоставления VoIP-услуг корпоративным клиентам. В ближайших планах — реализация функционала «виртуальной» IP-АТС (IP Centrex) и возможностей единого персонального номера. Платформа MERA SIPrise применяется некоторыми операторами для предоставления услуг нового поколения (например, в одной из региональных сетей Golden Telecom), а программный коммутатор MVTS — для эффективного сопряжения SIP-сетей (скажем, в сетях «Зебра Телекома», LANK Telecom, «РТКомма» и «Экванта»).