Что значит конвергентная сеть
Что значит конвергентная сеть
Что такое конвергентная сеть и как к ней перейти?
Конвергенция — термин, который часто можно услышать на телекоммуникационных конференциях и выставках, увидеть во многих публикациях. Говорят о конвергентных услугах, о конвергенции фиксированных и мобильных сетей (Fixed-Mobile Convergence — FMC). Однако это понятие часто неверно истолковывают. Иногда под FMC понимают просто услугу VCC (Voice Call Continuity) по обеспечению непрерывности речевого вызова, инициированного из зоны покрытия сети Wi-Fi, когда абонент, оснащенный двухрежимным телефоном (например, GSM/Wi-Fi), покидает ее (осуществляется «бесшовная» передача вызова в сотовую сеть). Это полезная услуга, позволяющая избежать платы за переадресацию вызова. По данным аналитической компании Gartner, около 30% трафика мобильных сетей инициируются из помещений, имеющих покрытие Wi-Fi. Использовать в таких местах мобильную сеть нерационально с ценовой точки зрения.
Однако технологию VCC нельзя назвать решением FMC. Действительная FMC предполагает комплексное управление единым портфелем услуг как для фиксированных, так и для мобильных абонентов, а также предоставление услуг пользователям всех типов сетей доступа через унифицированную опорную сеть.
Концепция FMC подразумевает предоставление мультимедийных информационных услуг, которыми абоненты смогут воспользоваться в любом месте и в любое время. Данное обслуживание предусматривает выдачу абоненту единого номера и единого счета оплаты услуг, реализацию голосового почтового ящика и функции управления группами пользователей (group management), наличие единого набора приложений для фиксированных и мобильных сетей. Однако самое главное заключается в том, что FMC обеспечивает абонентам принципиально новые возможности по комплексному и «бесшовному» (в случае межсетевого роуминга) использованию сетевых услуг и приложений.
В настоящее время телекоммуникационная отрасль находится лишь в начале своего пути к FMC, и в ближайшее время конвергентные сети еще не получат широкого распространения. Однако аналитики полны оптимизма: по данным агентства Informa, в конце 2006 г. число пользователей таких сетей в мире было невелико (около 3,3 млн человек), но к 2010 г. ожидается его взлет до 92 млн; прибыль от этих пользователей составит 28 млрд долл., или примерно 3% доходов мировой отрасли телекоммуникаций.
Тенденции конвергенции услуг связи обусловили появление концепции подсистемы мультимедийных IP-услуг (IP Multimedia Subsystem — IMS), цель которой обеспечить реальную мультисервисность и мультимедийность сетей с предоставлением всего спектра услуг посредством единой платформы. Именно это и справедливо было бы назвать конвергенцией.
Спецификация IMS определяет стандартную архитектуру по управлению мультимедийными услугами на основе IP-протокола для сетей следующего поколения (Next-Generation Networks — NGN), обеспечивающую реальную конвергенцию услуг передачи речи и данных, предоставляемых различными поставщиками через общую базовую IP-инфраструктуру, а также через различные типы сетей мобильного и фиксированного доступа.
Концепция IMS первоначально разрабатывалась как стандартное решение для беспроводных сетей 3G в рамках консорциума 3GPP. Однако в поисках унифицированного стандарта на мультисервисные IP-сети компании — участники рынка проводных сетей, поддерживающие работу комитета TISPAN (Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking) института ETSI (European Telecommunications Standards Institute), быстро осознали потенциал IMS как средст-ва FMC.
Полную версию данной статьи смотрите в 14-ом номере журнала за 2007 год.
Архитектура конвергентной сети
В IMS реализуется новая концепция открытой архитектуры услуговых платформ OSA (Open Service Architecture) с использованием стандартных услуговых блоков (service enablers) для создания различных услуг и приложений. Эти блоки можно сравнить с библиотекой стандартных функций в Windows, в которой есть, например, модуль, выполняющий проверку орфографии для всех офисных программ. Наличие программно-аппаратной среды с архитектурой OSA у оператора поможет ему избежать незавидной участи «битовой трубы», когда по арендованным у него каналам другие компании предоставляют привлекательные услуги пользователям, а доля самого оператора в «цепочке стоимости» этих услуг минимальна (только плата за аренду канала).
В будущем телекоммуникационные операторы должны стать своего рода менеджерами «информационного супермаркета», обеспечивающими операционную и тарификационную системы (OSS и BSS), а также администрирование услуг сторонних сервис-провайдеров. Действуя таким образом и обладая мощным операционным и биллинговым менеджментом, оператор связи сможет извлекать хорошие прибыли из успешного взаимодействия с потребителями и поставщиками услуг (рис. 1).
Требования пользователей
Отрасль связи находится в состоянии перехода от базовых услуг к коммуникациям потребительского типа. Базовые услуги необходимы всем абонентам (так же, как любой человек нуждается в пище), а новые — являются более индивидуальными (точно так же, как одним людям нравится спорт, другим — музыка). Это одна из причин непоявления на рынке так называемых «убойных приложений» (killer applications) той или иной технологии. Для абонентов становится все более важным чувство удовлетворения от использования новых комплексов услуг, при этом они не хотят обращаться за разными услугами к разным поставщикам. Коммуникации будущего будут направлены на потребление информационных продуктов и услуг, а не просто на обеспечение связи в чистом виде, заключающейся во взаимодействии типа «человек–человек» или «человек–машина».
При переходе к информационной эпохе информационные услуги становятся преобладающими в трафике сетей связи. Уже сейчас в них объемы трафика данных превышают объемы речевого трафика, поэтому возникает насущная необходимость в создании универсальных сетей, в которых все информационные и коммуникационные услуги предоставлялись бы на единой технологической платформе. Причем такие сети должны ориентироваться в основном на информационные услуги, а традиционные услуги речевой связи станут своеобразным дополнением к ним.
Задайте любому абоненту следующие вопросы: нравится ли ему идея формировать пакет всех нужных ему услуг связи и доступа к информации (в том числе мультимедийной) самостоятельно и оплачивать их по единому счету? хочет ли он пользоваться как фиксированным, так и мобильным телефоном по единому номеру и иметь доступ к своему пакету услуг из любой точки страны, не заботясь о прописке своих реквизитов в другой сети, причем этот пакет, да и сами услуги будут гораздо разнообразнее и богаче, чем в традиционных сетях? Не нужно проводить социологических опросов и так ясно, что на все эти вопросы большинство абонентов ответят утвердительно.
В недавнем прошлом считавшиеся новыми услуги мобильной связи, электронной и речевой почты, мгновенного обмена текстовыми сообщениями перевернули устоявшиеся представления о доступности абонентов. Теперь любому человеку можно послать то или иное сообщение и быть уверенным, что он получит его. Поэтому в настоящее время пользователи все больше заинтересованы в том, чтобы управлять своей доступностью, т. е. определять как, когда, при помощи чего и для кого быть доступными. Кроме того, они хотят, чтобы услуги предоставлялись непрерывно при переходе из одной сети доступа в другую, а также при смене терминала — например, начав сеанс видеоконференции на рабочем терминале в офисе, продолжить его в автомобиле, используя карманный компьютер. Поэтому очень важна интероперабельность между терминалами и операторскими сетями.
Новые технологии порождают и новые, более эффективные режимы работы. Так, благодаря распространению услуг широкополосного доступа люди стали чаще работать на дому (в домашних офисах) и удаленных рабочих местах. Работа дома, в аэропорту или в дороге с таким же удобным и быстрым доступом к информации и сервисам, что и в сети предприятия, становится все более обыденным явлением.
Можно кратко сформулировать основные требования абонентов:
• Легкость использования разнородных сетей доступа и терминалов. Как уже говорилось, начав сеанс связи в одной сети доступа и на одном терминале, абоненты хотят иметь возможность продолжать его в другой сети с помощью другого терминала, комбинируя при этом состав используемых приложений и участников сеанса.
• Отсутствие привязки к разным поставщикам услуг. Получая весь комплекс услуг от одного поставщика с оплатой по единому счету, абоненту будет безразлично, кто является первоначальным поставщиком той или иной услуги, которую он сможет заказать у одного и того же оператора.
• Использование приложений и услуг без каких-либо географических и сетевых ограничений. Это может быть достигнуто на основе открытости и совместимости интерфейсов всего спектра пользовательского и инфраструктурного оборудования. Большое значение здесь имеет совместимость абонентских терминалов с разнообразными сетями доступа: GSM, WCDMA, CDMA2000, xDSL, G(E)PON, Wi-Fi и WiMAX.
Как создаются и предоставляются услуги с помощью IMS
В обычных сетях каждая услуга поддерживается своим сервисным узлом или группой таких узлов, которые выполняют все функции, необходимые для ее оказания. При этом единственно возможный путь комбинации разных услуг для создания качественно новой услуги — это взаимодействие сервисных узлов через соответствующие протоколы. Часто каждая услуга создается «с чистого листа». Такой способ создания и предоставления услуг неизбежно связан с высокими затратами и сложен технически.
Структура IMS дает возможность уйти от раздельного обслуживания абонентов, при котором функции по предоставлению услуг и их тарификации, управлению группами абонентов и другие дублируются в разных (фиксированная, мобильная и мультимедийная) сетях (рис. 2). Это экономически не эффективно для операторов и очень неудобно для абонентов, которые вынуждены использовать разные терминалы и сети доступа к различным услугам, получая разные счета от разных провайдеров за их оказание.
На базе IMS услуги предоставляются с помощью серверов приложений, где хранится логика услуг. Один такой сервер может поддерживать сразу несколько услуг — например, телефонию и передачу текстовых сообщений. Это называется коллокацией услуг, она позволяет снизить нагрузку на основные функциональные компоненты IMS, например, на компонент управления сеансами связи (Call Session Control Function — CSCF).
Как уже отмечалось, в IMS (посредством услуговых блоков) обеспечиваются общие по структуре и исполнению функции, которые могут использоваться практически всеми услугами сети. Примеры таких общих функций: информирование о присутствии абонента в сети (presence), управление списками пользователей, тарификация, функционал службы каталогов и др. Кроме ускорения и упрощения процессов создания и предоставления услуг, многократное применение общей функциональной инфраструктуры для прикладного уровня в IMS минимизирует текущие и капитальные затраты операторов.
В IMS пользователи получают доступ к услугам через функциональный компонент CSCF, который динамически назначается пользователю при его регистрации в сети или при получении запроса на соединение от другого пользователя. Маршрутизация запросов к серверу услуги не зависит от самой услуги, т. е. пользователя будет обслуживать тот сервер, маршрут к которому наиболее оптимален и на котором есть логика данной услуги. Можно сказать, что в отличие от традиционной интеллектуальной платформы архитектура услуг на базе IMS ориентирована на пользователя и способна к значительному масштабированию.
Процессы регистрации и авторизации в IMS максимально упрощены как для операторов, так и для пользователей. В традиционных сетях каждая услуга имеет свой (стандартный или фирменный) способ аутентификации пользователей, а путь к серверу услуги и узел доступа к ней тоже зависят от услуги. Что же касается IMS, то, однажды зарегистрировавшись в сети, пользователь получает доступ ко всем услугам, на которые он подписался, причем он не должен обращаться за разными услугами к разным поставщикам. Аутентификация пользователя выполняется в CSCF, который транслирует запрос на услугу серверу приложений, а тот, запросив, в свою очередь, единую абонентскую базу данных (Home Subscriber Server — HSS), подтверждает, что пользователь аутентифицирован и авторизован для предоставления услуги.
Взаимодействие с традиционными сетями
В традиционных сетях уже реализовано множество услуг, к которым абоненты привыкли и которые приносят прибыль оператору. Во избежание оттока абонентов важно, чтобы эти услуги в NGN c IMS выглядели для них привычно.
Комитет TISPAN, разработавший спецификацию NGN Release 1, предложил два решения, облегчающих операторам переход от ТфОП к IMS. Это PSTN/ISDN Emulation Subsystem (PES) и PSTN/ISDN Simulation Services (PSS). Первое из них может быть реализовано на базе сервера вызовов (softswitch) или IMS. Стандартной основой второго решения изначально является IMS.
Решение PES, определенное в документе ETSI ES 282 002, обеспечивает эмуляцию услуг ТфОП и ISDN для традиционных терминалов ТфОП, подключенных к сети NGN через медиашлюзы различных типов: интегрированные устройства доступа, домашние шлюзы или медиашлюзы абонентского доступа.
Решение PSS, описанное в документе ETSI TS 181 002, предназначено для симуляции традиционных услуг ТфОП и ISDN на мультимедийных SIP-терминалах при помощи серверов приложений SIP (SIP AS), которые представляют собой услуговую платформу IMS.
Основное различие между PES и PSS состоит в следующем: PES эмулирует услуги ТфОП на уровне сети для обслуживания традиционных терминалов ТфОП, таким образом обеспечивая их абонентам доступность части функционала новых услуг платформы IMS, а PSS, наоборот, переносит опыт пользователя услуг традиционных терминалов на новые мультимедийные SIP-терминалы, таким образом способствуя плавности перехода пользователей к новым мультимедийным услугам.
Очевидно, что для модернизации сетей традиционных фиксированных операторов требуется именно PES, а PSS подходит для развертывания новых сетей, ориентированных на новые ниши рынка телекоммуникационных услуг, например, для корпоративных сетей и «продвинутых» индивидуальных пользователей. Поэтому в данной статье решение PSS не рассматривается.
Возможные сценарии эволюции ТфОП к IMS
Тенденции развития отрасли связи в мире показывают, что для операторов фиксированных сетей возможны сценарии эволюции ТфОП, представленные на рис. 3.
Сценарий A. Сеть трансформируется с использованием PES на основе сервера вызовов и узкополосного шлюза доступа AGW. Новые услуги предоставляются с помощью сервера SIP AS и широкополосного шлюза HGW. Абоненты с традиционными терминалами, подключенными к шлюзу AGW, получают доступ к SIP AS через PES на основе сервера вызовов. Таким образом они могут воспользоваться некоторыми дополнительными услугами (вследствие существенной ограниченности технических возможностей традиционных терминалов в данном случае речь идет только об узкополосных услугах). Это решение обеспечивает полную преемственность функций ТфОП и ISDN и позволяет максимально использовать существующее оборудование, уже установленное на ТфОП. Оно имеет стандартную архитектуру NGN, соответствующую рекомендациям TISPAN. Реализация PES на базе сервера вызовов — зрелое и широко используемое решение. Следовательно, начать осуществлять данный сценарий можно уже сегодня. Посмотрим, что может происходить дальше.
• Ветвь А1: Архитектура сети остается без изменений. По мере внедрения новых услуг пользователи традиционных терминалов, связанных с узкополосным шлюзом AGW, постепенно переходят на мультимедийные терминалы, работающие в сети через широкополосный шлюз HGW. Доля абонентов, подключенных к PES снижается, а доля абонентов, взаимодействующих с SIP AS, увеличивается. Этот процесс, вероятно, займет довольно много времени.
• Ветвь A2: Сервер вызовов модифицируется до уровня AGCF/MGCF (Access Gateway Control Function/Media Gateway Control Function) в соответствии с архитектурой IMS, а значит, решение PES на основе сервера вызовов преобразуется в решение PES на базе IMS. При этом весь спектр услуг предоставляется при помощи IMS. Выбор данного пути зависит от прогресса стандартизации в TISPAN и реальных требований рынка.
Сценарий В. Сеть трансформируется на базе решения PES на основе IMS с самого начала. Однако в настоящее время спецификации TISPAN R1 определяют логику только 14 дополнительных видов обслуживания для ТфОП. Следовательно, реализация данного решения будет сопряжена с серьезными ограничениями в обслуживании абонентов, если не использовать частные протоколы. В случае применения данного решения на практике его усовершенствование займет длительное время. Кроме того, данный сценарий может потребовать значительных инвестиций и массивной замены оборудования в ограниченное время.
Выбор этих двух сценариев эволюции зависит от реальных требований операторов и специфики использования существующей сети. С точки зрения минимизации затрат внедрение решения PES на основе сервера вызовов, очевидно, является наилучшим для большинства традиционных операторов. Когда же решение PES на основе IMS станет достаточно зрелым, можно будет модернизировать программное обеспечение для полного перехода к этому решению.
бизнес
• Как делили «последнюю милю»
• ЦОД «в комплексе»
инфраструктура
• NAC: и больше и лучше
• Администрирование в движении
• Стандарт NEA
• Будущее DVR в свете внедрения IP-систем видеонаблюдения
сети связи
• «Многоликие» фиксированные беспроводные системы
• Что такое конвергентная сеть и как к ней перейти?
информационные системы
• Ключевые параметры для управления call-центром
• BPEL4People: человеческий фактор
• Изменения в стеке Windows повышают производительность сети
защита данных
• В поисках совершенства
электронная коммерция
• Эффективность ЦОДов: все дело в метриках
• Оптоволокно меняет облик внешних кабельных инфраструктур
Что значит конвергентная сеть
А.А. Иванов, зам. директора центра ФГУП ЦНИИС
В.А. Соколов, аспирант ЦНИИС
Д.С. Терентьев, аспирант ЦНИИС
С.М. Ярлыкова, директор центра ФГУП ЦНИИС
Востребованность конвергенции в современной России
Сегодня одним из вопросов, находящихся в сфере интересов как мирового, так и российского телекоммуникационного сообщества, является конвергенция сетей связи. Повышенный интерес к этой столь непростой с технической точки зрения задаче вызван целым рядом причин.
Во-первых, одной из проблем развития современного общества являются неравные возможности получения инфокоммуникационных услуг жителями мегаполисов и небольших населенных пунктов, и подобная ситуация весьма типична для нашей страны.
Во-вторых, многие услуги (фиксированная и мобильная телефония, факсимильная связь, электронная почта, текстовые сообщения и потоковое видео) до сих пор ориентированы на различные сети. В результате каждый абонент одновременно пользуется услугами нескольких изолированных друг от друга сетей, которые предоставляют ему не связанные между собою наборы услуг. Необходимость использовать одновременно разные формы обработки информации, поддерживать разнородные услуги, предоставляемые населению, требует от государства больших постоянных экономических затрат.
Третий аспект проблемы заключается в том, что, как известно, современный рынок услуг электросвязи как в России, так и в мире характеризуется насыщением базовыми услугами и снижением темпов роста доходов от этих услуг. В сложившихся условиях увеличение доходов операторов от оказания услуг связи зависит от развития дополнительных услуг, предоставляемых в различных секторах рынка.
Именно поэтому на рынке растет интерес к строительству широкополосных сетей, ориентированных на пользователя, в которых все услуги будут взаимосвязаны и синхронизированы, а абонент будет получать доступ к услугам независимо от типа устройства, сети и своего местонахождения. Решения для широкополосной связи, работающие в сетях разных типов, будут конвергентными, что особенно актуально для разнородных сетей России. Передача контента будет осуществляться через аналоговые модемы, сети мобильной связи, каналы DSL и Wi-Fi, локальные сети (LAN), кабельные модемы, системы спутниковой связи и т.д.
Реализация подобной концепции требует наличия платформы предоставления услуг, которая обеспечивала бы быстрое внедрение новых услуг и их модификацию. Такая платформа должна позволять реализовывать новые бизнес-модели предоставления услуг, причем оператор должен сохранить привычные для себя функции, связанные, например, с техническим обслуживанием сети и расчетами с пользователями. Ряд нехарактерных для оператора функций по созданию новых видов услуг и поддержанию контента может быть возложен на сторонние компании, специализирующиеся на этой деятельности.
Кроме того, сегодня почти все ведущие производители проявляют активный интерес к конвергентным решениям, и, по мнению аналитиков консалтинговой компании Heavy Reading, сегодня есть все основания полагать, что в течение нескольких ближайших лет конвергентные решения получат широкое применение, а примерно к 2012 г. исчезнут различия на магистральных линиях сетей связи.
Что есть конвергенция.
Согласно словарному определению «конвергенция» означает сближение разных систем, стирание различий между ними, обусловленное общностью проблем и наличием единых объективных закономерностей развития. Именно этот процесс и наблюдается в последнее время в сфере инфо-коммуникаций.
Создание и предоставление дополнительных услуг требует внедрения информационных технологий, среди которых доминирующими являются IP-технологии. Применение IP-технологий позволит создать единую транспортную среду, разработать новые бизнес-модели взаимодействия операторов, контент- и сервис-провайдеров. Главным требованием, предъявляемым сегодня к конвергентным сетям связи, является внедрение новых прибыльных приложений для конвергентных сетей, включая приложения для передачи голоса и данных на различные устройства доступа, которые могут работать где угодно (концепция all-in-view).
Как известно, конвергенция сетей связи рассматривается в трех аспектах:
Сетевая конвергенция предполагает использование единой инфраструктуры для предоставления фиксированных, мобильных и конвергентных услуг; это значит, что одна сеть обеспечивает множество сервисов на базе единого ядра, поддерживающего передачу мобильного и фиксированного трафика. Это станет возможным после создания единой транспортной сети на базе концепции NGN.
В рамках реализации конвергенции услуг архитектура сетей нового поколения предусматривает, что уровень соединения должен быть отделен от прикладного уровня. Пользователям, подключенным как по фиксированным, так и по мобильным каналам, становятся доступны все сервисы реального времени.
Иными словами, конвергентная услуга в сетях связи доступна с любого терминала, который использует абонент (телефон, смартфон, ПК, ноутбук), в любой сети, в которой действуют соответствующие предложения, и не зависит от местонахождения пользователя.
Конвергенция устройств означает реализацию поддержки единой сетью различных терминальных устройств в зависимости от типа доступа и видов сервиса.
Конвергируемые сети и используемые технологии
Однако в качестве решения FMC для крупных операторов связи все же рассматривают одну из двух технологий: UMA и IMS. Это связано с тем, что решение организации услуг FMC на базе пользовательского оборудования на данный момент не стандартизовано. В результате производством шлюзов занимается очень ограниченное число поставщиков оборудования (таких, как Motorola и Avaya), каждый из которых предлагает свое уникальное решение. Среди других существенных недостатков решения организации конвергентных услуг на базе пользовательского оборудования можно выделить следующие:
Таким образом, в качестве решения для предоставления услуг FMC операторам связи целесообразно рассматривать две альтернативных технологии: UMA И IMS/VCC.
Особенности реализации конвергентных услуг на базе технологии UMA
Работа над технологией UMA (Unlicensed Mobile Access) была инициирована несколькими основными операторами и производителями оборудования в январе 2004 г. В результате была создана промышленная группа, в которую вошли такие компании, как Alcatel, BT, Cingular, Kineto Wireless, Motorola, Nokia, Nortel Networks, O2, Research in Motion, Rogers Wireless, Siemens, Sony Ericsson и T-Mobile US. Основные усилия данной инициативы были направлены на разработку стандартизованного решения для обеспечения доступа к возможностям опорной сети GSM через свободные от лицензирования сети беспроводного доступа.
Технология UMA стала первой стандартизованной технологией организации услуг FMC. На сегодняшний день она имеет наиболее проработанные стандарты реализации конвергентных услуг, которые обеспечивают прозрачный роуминг и хэндовер пользовательского терминала между сетями сотовой подвижной связи (СПС) и сетями WLAN (это достигается функциональной эквивалентностью контроллера сети UMA и контроллера сотовой сети). Используя двухрежимный терминал с поддержкой UM A, пользователь, находясь в сети радиодоступа WLAN, может получать услуги передачи речи и данных, аналогичные тем, которые ему доступны в традиционной сети сотовой связи GSM/GPRS.
На данный момент появились мобильные сети, предоставляющие своим абонентам услугу UMA. Первой компанией стала British Telecom с услугой BT Fusion, запущенной в 2005 г.
Лидером по внедрению платформ UMA является фирма Alcatel, которая предлагает два варианта внедрения UM A: автономное решение реализуется при подключении UMA-контрол-лера к сети GSM, а в рамках комбинированного решения Alcatel NGN-UMA можно внедрить поддержку UMA на сетях NGN. Способность переключения терминала между сетя-миWi-Fi и GSM при UMA-доступе реализована на программном обеспечении лидера в этой отрасли Kineto wireless. В свою очередь компании-производители сотовых телефонов (Nokia, Samsung, LG и Motorola) выпустили несколько моделей, поддерживающих UM A.
Архитектура конвергентной сети на базе UMA
На рис. 1 представлен пример организации конвергентных услуг в сетях 2-го и 3-го поколений мобильной связи на базе технологии UMA.
В технологии UMA требуется применение двухрежимного пользовательского терминала Wi-Fi/GSM, который позволяет предоставлять услуги передачи речи, данных, а также услуги IMS как в сети СПС стандарта GSM/GPRS, так и в сети радиодоступа (Wi-Fi или Bluetooth). Когда пользователь выходит за пределы зоны покрытия сети Wi-Fi, выполняется процедура хэндовера на ближайшую базовую станцию BTS сети подвижной связи GSM/GPRS. Аналогично, если пользователь возвращается в зону действия подходящей ему сети Wi-Fi/Bluetooth, подключение терминала передается обратно в сеть Wi-Fi.
К стандартной архитектуре сети GSM/GPRS добавляются следующие новые функциональные элементы:
Контроллер UNC подключается к одному MSC и одному узлу SGSN по интерфейсам A и Gb соответственно. Как уже говорилось выше, функции UNC эквивалентны функциям, выполняемым контроллером базовых станций BSC сети подвижной связи. Контроллер подключается к точке доступа WLAN через транспортное соединение IP. С мобильной станцией контроллер UNC взаимодействует через интерфейс Up, который функционирует через транспортную сеть IP и осуществляет перенос сигнализации GSM/GPRS между опорной сетью СПС и мобильной станцией. Протоколы сети GSM переносятся прозрачно между мобильной станцией и MSC. Это обеспечивает мобильной станции в сети WLAN доступ ко всем услугам сети GSM, которые ей могут быть доступны в подсистеме базовых станций сети GSM.
Использование UMA позволяет существенно улучшить качество радиопокрытия при достаточно низком уровне затрат на такое улучшение по сравнению с традиционными методами. Достоинством является и то, что использование Wi-Fi-связи в помещениях, по-видимому, обойдется операторам дешевле, чем применение GSM-связи. При этом, как ожидается, может произойти перераспределение части прибыли фиксированных операторов в пользу мобильных операторов.
Технология UMA появилась в тот момент, когда она не имела конкурентов в области реализации конвергентных услуг, поэтому многие операторы достаточно быстро принимали положительное решение относительно ее использования, однако с появлением решения IMS/VCC возникла проблема выбора между двумя возможными способами предоставления услуг FMC.
Особенности реализации конвергентных услуг на базе платформы IMS
Интеграцию услуг сетей фиксированной, подвижной связи и сетей WLAN и создание технологической основы для роуминга рекомендуется осуществлять на базе общей платформы IMS, которая позволяет использовать единую конвергентную коммуникационную инфраструктуру и внедрять приложения, функционирующие в разных сетевых средах. Данная платформа обеспечивает адаптацию услуг к возможностям пользовательского (оконечного) оборудования, унифицированные аутентификацию пользователей и тарификацию вызовов.
Рассматривая платформу IMS в качестве технологии для реализации конвергентных услуг, ее нельзя ставить в один ряд с другими вариантами организации услуг FMC, поскольку функции данной технологии намного шире. Основное отличие IMS заключается в том, что она является технологией уровней управления и услуг, в то время как другие способы реализации услуг FMC представляют собой технологии доступа. В частности, вполне возможно использовать комбинацию рассмотренной выше технологии UMA на уровне доступа и подсистемы IMS как средства предоставления современных мультимедийных услуг. Однако ниже в данном разделе будет рассматриваться случай реализации конвергентных услуг полностью на базе технологии IMS.
Сегодня уже целый ряд производителей имеет готовые решения для реализации конвергентных услуг на базе IMS. Так, компания Siemens предлагает законченное конвергентное решение для фиксированных и мобильных сетей связи в двух версиях: FMC 1.x и 2.x. Компания Motorola создала решение на базе радиочастотной идентификации (RFID), собственную платформу IMS и другие важные компоненты. Предложила свою продукцию фирма Ericsson и другие вендоры.
На сегодняшний день можно выделить несколько групп операторов, проявляющих интерес к использованию технологии IMS (см. таблицу на стр. 41).
Архитектура конвергентной сети на базе IMS
Пример реализации конвергентных услуг на базе платформы IMS представлен на рис. 2 (стр. 43). Как видно из рисунка, платформа технологии IMS позволяет создать архитектуру независимого доступа на основе IP-протокола, благодаря чему обеспечивается взаимодействие голоса и данных как для фиксированных сетей (PSTN, ISDN, Интернет), так и для мобильных пользователей (GSM, CDMA). Технология IMS может использоваться в сетях 2-го и 3-го поколений сетей подвижной связи стандартов GSM и cdma2000 и осуществлять взаимодействие с любыми IP-сетями (например, GPRS, WLAN, xDSL).
Технология IMS (IP Multimedia Subsystem) представляет собой набор функциональных сетевых элементов, необходимых для предоставления мультимедийных услуг пользователям терминалов сетей следующего поколения (NGN). Перечислим базовые функциональные элементы IMS-платформы:
При этом технология IMS не определяет никаких новых протоколов взаимодействия, а функционирует с использованием существующих протоколов сети Интернет, определенных IETF (SIP, SDP и Diameter). Подсистема IMS использует протокол SIP (Session Initiation Protocol) в качестве базового.
Модель реализации конвергентных услуг с использованием технологии IMS получила название Voice Call Continuity (VCC). Стандартизацией VCC занимается партнерство 3GPP. Ожидается, что окончательная версия данной спецификации появится в 2006 г.
Модель VCC обеспечивает прозрачное прохождение речевого вызова при переходах пользовательского терминала между сетью СПС, построенной на базе любой технологии (GSM, UMTS, CDMA), и любыми сетями беспроводного доступа, поддерживающими передачу речи поверх IP (VoIP). Технология IMS/VCC дает возможность использовать единый телефонный номер, а также обеспечивать хэндовер между сетью сотовой подвижной связи и WLAN. Как и в случае с UMA, абонент конвергентных услуг на базе технологии IMS/VCC должен использовать двух-режимный пользовательский терминал, способный функционировать и в сети сотовой связи, и в сети широкополосного беспроводного доступа (например, Wi-Fi). Когда терминал работает в сети WLAN, для передачи голосовой информации между терминалом и элементами управления вызова в опорной сети IMS используется сигнализация SIP, и пользовательский трафик передается по протоколу RTP.
Основные ограничения реализации конвергентных услуг
Как было показано выше, для реализации решения FMC на базе технологии UMA необходимо внести небольшие изменения в существующую инфраструктуру сети GSM/GPRS: установить новые контроллеры UNC, обеспечивающие взаимодействие с пользовательскими терминалами, когда они находятся в сети ра-диодоступа WLAN, а также модернизировать программное обеспечение в части биллинга и аутентификации абонентов.
Однако, несмотря на относительную дешевизну решения UMA, связанную с незначительным изменением существующей инфраструктуры сети, может возникнуть ряд скрытых статей расходов на модернизацию сети. Дополнительные затраты возникают, в основном, в связи с резким увеличением объемов трафика, приходящегося на существующие элементы сети, поскольку контроллеры UMA подключаются к опорной сети GSM/GPRS по традиционным интерфейсам A и Gb. В результате может возникнуть необходимость расширения таких узлов, как MSC, SGSN и GGSN, а возможно, даже их замены.
Следует отметить еще один недостаток решения по организации услуг FMC на базе UMA. Несмотря на то что технология UMA обеспечивает неплохие характеристики при хэндовере вызова между сетями СПС и WLAN, она не поддерживает хэндовер между несколькими точками доступа внутри сети WLAN. Это значит, что если пользователь использует свой терминал в сети WLAN и в процессе разговора перемещается от одной точки доступа к другой, то вызов не переключается на другую точку доступа WLAN, а передается в сеть СПС. Подобная проблема несущественна в сетях домашних пользователей, обслуживаемых одной точкой доступа, однако является достаточно серьезным недостатком в крупных корпоративных сетях WLAN.
Кроме того, технология UM A может оказаться неприменимой для корпоративных сетей WLAN в связи с тем, что в подобных сетях обычно используются шлюзы/межсетевые экраны и средства AAA (Authentication, Authorization and Accounting) для доступа к услугам.
С точки зрения предоставления перспективных мультимедийных услуг подсистемы IMS технология UMA также имеет свои слабые стороны, поскольку не обеспечивает прямой интеграции пользовательского оборудования с протоколом SIP. Сеть UMA представляет собой туннель (мост) между мобильной станцией и контроллером UNC, из чего следует, что терминал пользователя не является объектом в сети IP «от начала до конца». Последним элементом, который будет «виден» со стороны IP-сети, является контроллер сети UMA. В результате невозможно обеспечить прозрачную работу некоторых услуг, требующих непосредственной адресации пользовательского оборудования по протоколу SIP, например услуги Presence.
Также вполне естественной для решения IMS/VCC выглядит полная интеграция пользовательского оборудования с протоколом SIP, что обеспечивает предоставление абоненту всего спектра современных мультимедийных услуг IMS.
Внедрив у себя на сети решение IMS/VCC, оператор может разгрузить существующую сеть СПС, уведя трафик в среду Wi-Fi и, возможно, в проводные широкополосные сети передачи данных.
Несмотря на ряд положительных сторон решения IMS/VCC, на сегодняшний день у него существует ряд ограничений.
Основным недостатком решения организации услуг FMC на базе IMS/VCC является незаконченность процесса стандартизации. На текущий момент 3GPP пока не утвердил техническую спецификацию, регламентирующую процедуру хэндовера между доменом с коммутацией каналов и доменом IMS.
Более того, данная техническая спецификация будет определять только принципы обработки речевых вызовов; передача данных с использованием сети WLAN должна обрабатываться отдельно; к тому же необходима организация параллельной структуры для управления и учета контентных услуг.
Вследствие незавершенности процесса стандартизации появление на рынке терминалов с поддержкой IMS/VCC ожидается только в начале следующего года. Это объясняется также более ранним появлением технологии UMA на рынке услуг FMC и соответственно отсутствием необходимой мотивации у производителей двухрежимных терминалов в части выпуска мобильных станций с поддержкой IMS/VCC. С точки зрения производителей оборудования, существует определенный риск, связанный с выпуском терминалов, поддерживающих новую технологию, ведь она может не найти отклика со стороны операторов связи (с учетом того, что уже существует альтернативная ей действующая технология UMA).
Технология IMS основана на протоколе SIP, что может вызывать определенные проблемы при использовании частных IP-адресов, которые обычно распространены в домашних и корпоративных сетях, подключенных через шлюз или межсетевой экран. С точки зрения оператора, проблемы будут заключаться в том, что реализация некоторых услуг будет зависеть от этих шлюзов/межсетевых экранов, не находящихся под контролем оператора (технология UMA использует туннель IPsec, который имеет меньше проблем при преодолении NAT). Однако в последнее время функции NAT становятся все более стандартизованными, что должно снизить значимость описанной проблемы.
Общими факторами, препятствующими конвергенции российских сетей, являются задержки с внедрением развитой пакетной магистральной базовой сети общего пользования, наличие большого парка морально и физически устаревшего оборудования. Невысок и платежеспособный спрос на мультимедийные услуги. Кроме того, до сих пор не решены вопросы конвергенции в регуляторной политике отрасли.
В заключение необходимо отметить, что выбор оператором конкретной технологии реализации конвергентных услуг будет зависеть от целого ряда факторов, среди которых можно выделить следующие:
Технологию UMA можно рекомендовать к использованию при решении краткосрочных задач операторами сетей СПС, связанных с расширением зоны покрытия своих сетей в отдельных зданиях, а также с обеспечением контроля за трафиком беспроводных сетей доступа, при условии наличия достаточно разветвленной инфраструктуры сетей Wi-Fi. Кроме того, применение готовых решений UMA обеспечит максимально быстрые сроки внедрения услуг FMC в существующих сетях GSM/GPRS.
Решение IMS/VCC более целесообразно реализовывать тем операторам, которые либо уже имеют подсистему IMS в своей сети, либо собираются ее внедрить в ближайшем будущем. С точки зрения долгосрочной перспективы большинство специалистов отдает предпочтение технологии IMS, поскольку только она обеспечивает возможности максимальной конвергенции на всех уровнях, начиная с доступа и заканчивая услугами. Именно IMS дает возможность безболезненной модернизации транспортной инфраструктуры (сети доступа) и почти безграничные возможности внедрения новых мультимедийных услуг, доступных пользователям как в сети СПС, так и в сетях WLAN.
Еще одним вариантом использования технологий UMA и IMS является их комбинация. Особенно это удобно в случае использования оборудования одного производителя, так как обеспечит его полную совместимость.
Рассмотренные технологии, конечно, не являются единственно возможными по реализации конвергентных услуг, но на сегодняшний день они представляются наиболее многообещающими и взаимодополняющими.
В перспективе с учетом больших российских территорий можно прогнозировать полную конвергенцию наземного и спутникового компонентов систем мобильной связи 3-го поколения с системами беспроводного доступа, а также, в связи с возросшим интересом к услугам определения местоположения, полную интеграцию со спутниковыми навигационными системами.
В любом случае в рамках общей тенденции, направленной на конвергенцию аппаратно-программных средств сетей связи, развитие конвергентных технологий приведет к созданию и использованию единого телекоммуникационного комплекса на базе информационных технологий, фиксированных и мобильных сетей связи.