1.1.1. Архитектура IMS

Определение IMS

IMS – спецификация стандартной архитектуры по управлению мультимедийными услугами на основе IP-протокола для сетей следующего поколения (NGN), обеспечивающая конвергенцию услуг передачи речи и данных, предоставляемых различными поставщиками, через общую инфраструктуру IP-сети, а также через различные типы мобильных и фиксированных сетей доступа.

IMS – это концепция, касающаяся, в основном, услуг и приложений. Она дает возможность предоставлять единый унифицированный доступ к сервисам абонентам мобильных и фиксированных сетей через единую опорную сеть на базе протокола IP-MPLS.

Основная цель – конвергенция (объединение) услуг и работа по IP протоколу.

IMS (IP Multimedia Subsystem, мультимедийная IP-подсистема) – комплексное решение, которое в перспективе призвано заменить все существующие сети электросвязи. Ядро сети по технологии IMS основано на коммутации пакетов и обеспечивает транзит (обмен) трафика, независимо от его происхождения (голос, мультимедийные файлы, видео), т.е. работает с различными сетями доступа. На "входе" в сеть, независимо от "последней мили" (фиксированной или беспроводной), любой трафик преобразуется в IP, и затем платформа управляет потоками пакетов.

Внедрение системы IMS откроет для абонентов телефонной сети новые сервисы и возможности:

1. Возможность организации Аудио-видео конференций
2. eSpace (система с функциями обмена мгновенными сообщениями и телефонии)
3. IP Centrex (решение, позволяющее объединять территориально распределенные офисы или абонентов в одну сеть с предоставлением широкого спектра услуг)
4. видеоконференцсвязь высокого качества
5. Green Call (решение, позволяющее осуществлять перевод звонков без разрыва соединения между различными сетями)
6. M-RBT (услуга мультимедийный гудок, которая позволяет абоненту вместо сигнала ожидания вызова слушать аудио и смотреть видеоролик)
7. “контроль присутствия” (presence);
8. услуги типа push-to-talk, push-to-view, push-to-video;
9. мгновенный обмен сообщениями и унипочта;
10. аудио-, видео- и Web-конференции;
11. многосторонние игры, чат и т. п.

Отличие IMS ver 6 от NGN

- Предоставление сервисов организовано на контроле сессий

- Для взаимодействия используется только IP

- SOFTSWITCH – все построено на одной аппаратной платформе, на которой работают несколько софтовых приложений, определяющих различные функции архитетуры IMS

Архитектура IMS

Архитектура IMS определена в стандартах 3GPP (3rd Generation Partnership Project), Европейского института стандартов связи ETSI и Форума Parlay.

схема проектируемой сети включает в себя следующее оборудование:

1) ядро IMS (Core IMS), состоящее из оборудования, реализующего функции:

а) управления сеансом (CSCF);

б) управления медиашлюзом (MGCF);

в) управления ресурсами мультимедиа (MRFC);

г) управления выбором сети (BGCF);

д) управления пограничным взаимодействием (IBCF);

е) управления шлюзом доступа (AGCF);

2) окружение IMS, состоящее из оборудования, реализующего функции:

а) процессора ресурсов мультимедиа (MRFP);

б) медиашлюза (MGF);

в) шлюза сигнализации (SGF);

г) пограничного шлюза (BGF);

д) подсистемы управления доступом и ресурсами (RACS);

е) сервера профиля пользователя (UPSF/HSS);

ж) определения местонахождения подписки (SLF);

з) учета данных для начисления платы (CCF);

и) взаимодействия (IWF);

к) подсистемы присоединения сети (NASS);

л) подсистемы эмуляции телефонной сети (PES);

м) подсистемы симуляции телефонной сети (PSS).

Уровень доступа

На этом уровне инициируется и терминируется сигнализация SIP, 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). На этом уровне функционируют медиашлюзы, преобразующие базовые потоки VoIP в телефонный формат TDM.

Медиасервер предоставляет различные медиасервисы, в том числе конференц-связь, воспроизведение оповещений, сбор тоновых сигналов, распознавание речи, синтез речи и т.п.

На этом уровне функционируют медиашлюзы, преобразующие базовые потоки VoIP в телефонный формат TDM. Основным элементами является оборудование Уровня доступа СПД, через которое осуществляется подключение абонентов в ядру IMS (IAD, MSAN, DSLAM, OLT и др)

Уровень контроля сессиями

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 реализация функциии управления сеансом (CSCF), -- устанавливает, отслеживает, поддерживает и разъединяет мультимедийные сессии и обслуживает пользовательские взаимодействия, связанные с услугами. Оборудование CSCF выполняет три типа функций: прокси CSCF (P-CSCF), обслуживающая CSCF (S-CSCF) и запрашивающая CSCF (I CSCF). Прокси CSCF (P-CSCF) Proxy (обеспечивает доступ к сервисам из других сетей), обслуживающая CSCF (S-CSCF) Serving (осуществляет регстрацию и аутентификацию) запрашивающая CSCF (I CSCF) Interrogation (поределяет местонахождение абонента и роутинг).

MRFC (Media Resource Function Controller) На данном уровне реализуются функции контроллера ресурсов мультимедиа (MRFC), в соединении с оборудованием, реализующим функции процессора ресурсов мультимедиа (MRFP), располагающимся на транспортном уровне, обеспечивают набор ресурсов в основной сети для поддержки услуг. MRFC интерпретирует информацию, приходящую от сервера приложений (AS) через S-CSCF и соответствующим образом управляет MRFP. MRFC, в соединении с MRFP, обеспечивают мосты для многосторонних конференций, выдачу уведомлений абоненту, транскодирование информации.

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.

Уровень приложений IMS

1. Уровень приложений и услуг относится к верхнему уровню сетевой архитектуры IMS и предназначен для предоставления, обеспечения доступа и получения услуг как традиционной VoIP телефонии, так и мультимедийных услуг на базе IP и услуг интеллектуальных сетей.

2. Общая архитектура IMS соответствовует стандартам ETSI, 3GPP, TISPAN (не ниже 8 релиза) и включать на уровне услуг следующие функциональные компоненты:

a. Базу данных профилей абонентов:

блок определения местоположения абонента (Subscriber Location Function, SLF) - в случае использования нескольких HSS позволяет нахождение HSS с данными конкретного пользователя.

Серверы приложений AS (Application Server):

• сервер приложений SIP(SIP AS), который обеспечивает реализацию услуг платформы IMS;

• сервер коммутации мультимедийных услуг IP (IP Multimedia Service Switching Function, IM -SSF), который обеспечивает выполнение приложений расширенной логики сетей мобильной связи (Customized Application for Mobile Network Enhanced Logic, CAMEL), разработанных для сетей стандарта GSM;

• сервер приложений телефонии (Telephony AS TAS), который выполняет роль SIP User-agent, обеспечивает базовые возможности по обработке вызовов, включая маршрутизацию, установление, ожидание и перенаправление вызовов, конференц-связь и другие традиционные услуги.

• сервер обеспечения открытого доступа к услугам (Open Servise Access-Service Capability Server, OSA - SCS), который выполняет роль интерфейса для серверов приложений, построенных на основе OSA;

Сервер SCIM (Serviсe Capability Integration Manager), который обеспечивают взаимодействие серверов приложений с серверами управления вызовами и сеансами (CSCF).

Приступить к тестированию