Второй этап реализации концепции NGN
На втором этапе реализации концепции NGN решаются задачи конвергенции фиксированных (стационарных) сетей и сетей сотовой подвижной связи (мобильных). В качестве базовой архитектуры для конвергенции этих сетей рабочими группами 3GPP (3rd Generation Partnership Project) [2] и TISPAN (Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking) [7] рекомендована мультимедийная подсистема на базе протокола IP – IMS (IP Multimedia Subsystem).
Идеей построения мобильной сети на базе IP-технологий первоначально занималась группа 3GPP [6]. Она разработала технологию GPRS, которая впоследствии положила начало разработке архитектуры IP-сети. В 2001 рабочая группа 3GPP представила Release 4, в котором появились элементы архитектуры ALL-IP («Всё в IP»). В 2002 году в Release 5 появился первоначальный вариант архитектуры, названной IMS, и добавилась технология высокоскоростной пакетной передачи данных. В Release 6 в архитектуре IMS появилась поддержка беспроводных локальных вычислительных сетей Wireless LAN (Local Area Network). Рабочая группа TISPAN (Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking) доработала архитектуру, предложенную 3GPP, добавив элементы для взаимодействия с широкополосными сетями. Release 7 3GPP добавил поддержку фиксированных (стационарных) сетей.
2. Принципы построения мультисервисных сетей связи на базе
Платформы IMS
Функциональная архитектура подсистемы передачи мультимедийных сообщений
В NGN/IMS определяются не узлы сети, а функции, которые могут быть реализованы на одной или нескольких аппаратных платформах [4]. Это означает, что IMS-архитектура, как и архитектура Softswitch, также представляет собой набор функций, соединенных стандартными интерфейсами. Архитектура МСС на базе подсистемы передачи мультимедийных сообщений (IMS) содержат следующие уровни рис. 2.1:
|
|
|
Рис. 2.1. Упрощенная функциональная архитектура IMS
- уровень доступа и транспорта;
- уровень управления сессиями;
- уровень услуг и приложений.
Уровень доступа и транспорта включает терминальное оборудование сети доступа с различными технологиями (Wi-Fi, WiMAX, GPRS, xDSL, PON и др.), единую транспортную IP-сеть и транспортные шлюзы (MGW).
Уровень управления сессиями включает ядро сети IMS, сервер пользовательских данных HSS (Home Subscriber Server) и сигнальные шлюзы.
Базовым элементом опорной сети архитектуры IMS являются функция управления сеансами CSCF (Call Session Control Function) которая, является SIP - сервером. Модуль CSCF включает три основных блока, которые составляют ядро сети IMS: Proxy CSCF, Interrogating CSCF и Serving CSCF.
Proxy CSCF (P-CSCF) – посредник для взаимодействия с абонентскими терминалами, через него в систему IMS поступает весь пользовательский трафик. P-CSCF принимает запрос от/или к терминалу и маршрутизирует его к элементам ядра IMS. Обслуживаемый терминал пользователя закрепляется за P-CSCF при регистрации в сети на все время регистрации. Модуль P-CSCF реализует функции, связанные с аутентификацией пользователя, формирует учетные записи и передает их в сервер начисления платы. Одним из элементов модуля P-CSCF является Policy Decision Function (PDF) – функция выбора политики, оперирующая с характеристиками информационного трафика (например, требуемая пропускная способность) и определяющая возможность организации сеанса или его запрета, необходимость изменения параметров сеанса и т. д.
|
|
|
Interrogating CSCF (I-CSCF) — сервер взаимодействия. Этот сервер обращается к серверу пользовательских данных HSS по протоколу Diameter для получения данных о местонахождении конкретного пользователя и обслуживающем его S-CSCF. Обычно в подсистеме IMS организуется несколько серверов I-CSCF, как правило, расположенных в домашней сети.
Serving CSCF (S-CSCF) — сервер обслуживания, выполняет функции регистрирующего SIP - сервера, т.е. то есть поддерживает привязку местоположения пользователя (например, IP-адресом терминала, с которого пользователь получил доступ в сеть) к его SIP-адресу (PUI-Public User Identity). S-CSCF взаимодействует по протоколу Diameter с сервером HSS, получает от последнего данные о профиле пользователя, т. е. перечень доступных ему услуг и набор триггерных точек для маршрутизации сообщения SIP к серверам приложений. S-CSCF поддерживает сеанс и взаимодействует с функциями начисления оплаты. Для обеспечения масштабируемости в сети может находиться несколько S-CSCF, которые всегда располагаются в домашней сети.
|
|
|
HSS (Home Subscriber Server) — сервер домашних абонентов, является базой пользовательских данных и обеспечивает доступ к индивидуальным данным пользователя, связанными с услугами. В случае, если в сети IMS используется несколько серверов HSS, необходимо добавление SLF (Subscriber Locator Function) который занимается поиском HSS с данными конкретного пользователя.
MGCF (Media Gateways Control Function) — функция управления шлюзами (Media Gateways) управляет соединениями в транспортных шлюзах IMS, используя протоколы Н.248/MEGACO. Реализация MGCF в виде отдельного сервера практически соответствует функционированию программного коммутатора в режиме MGC.
MRF (Media Resource Function) – функция медиасервера. Эта функция предназначена для воспроизведения различных объявлений. Состоит из процессора мультимедийных ресурсов MRFP и контроллера MRFC.
|
|
|
MRFC (Media Resourse Function Controller) — управляет процессором мультимедиа-ресурсов, обеспечивая реализацию таких услуг, как конференц-связь, оповещение, перекодирование передаваемого сигнала. MRFC находится на сигнальном уровне и взаимодействует с сервером S-CSCF по протоколу SIP. Используя полученные инструкции, MRFC управляет по протоколу Megaco/H.248 процессором MRFP, находящимся на уровне передачи данных, а тот выполняет все манипуляции с медиаинформацией.
MRFP (Media Resource Function Processor) – процессор MRF распределяет медиаресурсы сети согласно командам от MRFC. Его основными функциями являются: обслуживание потоков мультимедийных данных для служб оповещения, объединение входящих мультимедиа-потоков; обработка потоков мультимедийных данных, например транскодирование.
ABG (Access Border Gateway)- пограничный шлюз доступа. В его функции входит передача пакетов между сетью доступа и опорной сетью.
Сервер BGCF (Breakout Gateway Control Function)– сервер маршрутизации вызова на основе телефонного номера. Он используется только при установлении соединения к сети с коммутацией каналов (ТфОП, GSM). Сервер BGCF производит выбор транспортного шлюза, через взаимодействие с сетью с КК.
TAS(Telephone Application Server) - серверы поддержки телефонных услуг;
IM-SSF (IP Multimedia Service Switching Function) - серверы взаимодействия с серверами услуг в мобильных сетях;
OSA-GW (Open Service Access GW) -серверы доступа к услугам с открытой сервисной архитектурой.
Серверы приложений ASне являются элементами IMS, а работают поверх нее, предоставляя услуги в сетях, построенных согласно IMS-архитектуре. Серверы приложений взаимодействуют с функцией S-CSCF по протоколу SIP. Основными функциями серверов приложений являются обслуживание и модификация SIP-сеанса, создание SIP-запросов, передача данных тарификации в центры начисления платы за услуги связи.
Протоколы сигнализации
В архитектуре IMS существует основной протокол сигнализации - SIP, однако предусмотрена поддержка протоколов для взаимодействия как с сетями NGN, так и с сетями TDM. Протокол SIP обычно работает поверх протокола IP, разговор пользователей рассматривается как мультимедийный сеанс связи, включающий передачу аудио данных. Подробно протокол SIP и сценарии установления соединения по этому протоколу рассмотрены в [12].
В IMS для обмена информацией с базой данных HSS используется протокол Diameter. Протокол Diameter является эволюционным развитием протокола RADIUS и предлагается, в основном, для использования в качестве протокола следующего поколения для аутентификации, авторизации и учета AAA (Authentication, Authorization, Accounting). Этот протокол работает поверх TCP или SCTP, так как оба эти протокола обеспечивают надежную передачу, что является критичным для приложений, обменивающихся информацией об учетных записях. Исходя из того, что Diameter, в основном, имеет одноранговую архитектуру, для конкретного узла можно было бы установить более одного соединения.
MGCF управляет работой транспортных шлюзов при помощи протокола Н.248. Для соединения с сигнальными шлюзами используется протокол SIGTRAN. Вызовы, создаваемые в сети ТфОП, попадают через оборудование шлюзов в сеть IMS, а именно на MGCF, откуда сигнальная информация поступает на функциональные подсистемы I-CSCF, P-CSCF и S-CSCF, где начинается процесс обслуживания вызовов. В зависимости от типа передаваемой информации и требуемой услуги для обслуживания вызовов может быть задействована функция медиаресурсов MRF или серверы приложений (AS). Схема участка проектируемой сети с используемыми сигнальными протоколами показана на рисунке 2.2.
Концепция IMS разрабатывалась позже Softswitch, поэтому в ней уже заранее предусмотрена поддержка как IPv4, так и IPv6. Необходимость перехода к новой версии протокола IP была вызвана рядом проблем, таких как проблема масштабируемости сети, неприспособленность протокола IPv4 к передаче мультисервисной информации с поддержкой различных классов обслуживания, включая обеспечение информационной безопасности. При этом к проблемам масштабируемости протокола IPv4 следует отнести следующие: недостаточность объема 32-битового адресного пространства; сложность агрегирования маршрутов, разрастание таблиц маршрутизации; сложность массового изменения IP-адресов; относительная сложность обработки заголовков пакетов IPv4.
Кроме того, масштабируемость IP-сетей следует рассматривать не только с точки зрения увеличения числа узлов, но и с точки зрения повышения скорости передачи и уменьшения задержек при маршрутизации. Указанные проблемы обусловили развитие классической версии протокола IPv4 в направлении разработки версии IPv6.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 1112; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!