Напрямки еволюції інтелектуальних мереж та шляхи інтеграції інтелектуальної мережі та мережі Internet

Напрямки еволюції інтелектуальних мереж та шляхи інтеграції інтелектуальної мережі та мережі Internet


Набір можливостей CS-1 є першим поколінням інтелектуальних мереж і має ряд обмежень: 

		У наборі CS-1 не стандартизовані інтерфейси між SCEP і SMP, а також інтерфейси SMP-SSP і SMP-SCP. Наслідком цього є те, що обладнання для створення послуг, для їхнього завантаження в SCP, як і сам SCP, мають бути виготовлені одним виробником. 

		Не стандартизована взаємодія між SCP різних мереж. Ця обставина не дозволяє використовувати послуги, абоненти яких та/або користувачі якими перебувають у різних мережах IN. 

		He підтримуються послуги, які вимагають управління декількома учасниками зв'язку, через що відсутня можливість динамічно підключати та відключати учасників багатостороннього конференц-зв’язку. 

		Відсутня підтримка функцій мобільності термінала, широкосмугових послуг і послуг мультимедіа. 

Наступні за CS-1 набори можливостей мають усунути деякі з зазначених вище недоліків (табл. 1). 

У пакеті рекомендацій з набору CS-2 враховано основний недолік його попередника – неможливість взаємодії між різними мережами IN – і специфіковано інтерфейс між SCP різних мереж, що дозволяє реалізувати функціональні можливості, які забезпечують надання послуг IN на міжнародному рівні. Перелік блоків SIB у CS-2 був розширений, а для їхнього опису було застосовано об’єктно-орієнтований підхід, який широко використовується сьогодні у всіх телекомунікаційних технологіях. 

Для інтерфейсу з базами даних окрім протоколу INAP у CS-2 запропоновано використати протокол доступу до директорії (DAP – Directory Access Protocol), визначений рекомендацією X.500. Призначенням протоколу DAP X.500 є забезпечення незалежності реалізації SDF від параметрів операцій, пов'язаних з конкретною послугою, яка не підтримувалася протоколом INAP CS-1. 

Для інтерфейсів SSF-SCF і SCF-SCF протокол INAP був розширений засобами підтримки мобільності користувачів (але не терміналів), обміну інформацією про нарахування плати та управління декількома учасниками зв'язку та/або сегментами одного з'єднання. 

В остаточному підсумку пакет рекомендацій із CS-2 фактично охопив всі можливості, які можна реалізувати на базі стаціонарної телефонної мережі, використовуючи закладені в концепції IN принципи.

Бурхливий розвиток останніми роками альтернативних (відносно стаціонарної телефонної мережі) систем зв'язку (мереж рухомого зв'язку, мереж IP, широкосмугових мереж) привернув увагу до питання про можливість застосувати до них концепцію IN і/або можливості інтеграції цих мереж у глобальну мережу IN, яка матиме властивості всіх конкуруючих технологій. Необхідність відпрацювання принципів створення такої мережі призвела до створення специфікацій таких наборів можливостей IN.



Таблиця 1 – Характеристика наборів можливостей IN CS-1 – CS-4

Набір 

можливостей

CS-2

CS-3

CS-4

Основні 

функції 

Розподілена логіка послуги 

Управління декількома сегментами одного з'єднання 

Управління декількома учасниками зв'язку 

Запит послуги під час зв'язку 

Кілька точок управління (при обслуговуванні виклику на один CCF/SSF можуть впливати кілька програм у різних SCP) 

Взаємодія з додатковими послугами ISDN

Керована взаємодія атрибутів в CCF/SSF

Інтерфейси 

SCF-SCF, SDF-SDF, SCF-SDF. 

SCF-SCF, SCF-SDF, SDF-SDF;

SMF-SSF, SMF-SRF, SMF-CUSF, SMF-SCF, SMF-SDF; 

SMF-SMF, SMF-SMAF, SMF-SCEF.

Мобільність користувача 

та термінала 

Підтримка мобільності користувача для послуги UPT у вузькосмугових мережах

Послуги мобільності термінала для вузькосмугових мереж.

Підтримка мобільності термінала для послуги UPT у вузькосмугових мережах 

Послуги мобільності для широкосмугових мереж. 

Підтримка мобільності для послуги UPT у широкосмугових мережах 

Взаємодія 

з IP-мережами 

–

Надання послуги IN у телефонній мережі за запитом, ініційованим у мережі IP



Установлення з’єднання між мережами IP 

Запит надання послуги IN у мережі IP (підтримка перерахування адрес IP/ТМЗК) 

Підтримка 

послуг B-ISDN 

–

Інтерактивні 

Вибірки інформації (з'єднання типу "точка-точка") 

Інтерактивні

Вибірки інформації

Розподільні (односпрямовані з'єднання "точка – група точок" і двоспрямовані багатоточкові)



У зв'язку зі зростанням популярності технології Internet та інших мереж, що використовують протокол IP (Internet Protocol), телефонія все більше використовує їхні послуги. Щодо інтелектуальної мережі, то насамперед переваги від інтеграції з мережею Internet матимуть важливе значення для послуги VPN. Можливості надання, нарівні з телефонними послугами, послуг Internet, пов'язаних з передачею мови, даних і факсимільних повідомлень, відеоконференцій тощо, а також єдина система нарахування плати, є досить привабливими для корпоративних клієнтів, які отримують єдину мережу з чудовою можливістю контролювати витрати.

У процесі конвергенції IP-мереж і телефонних мереж провідну роль відіграє інтелектуальна мережа. Головна особливість мереж IN полягає в їхньому фізичному та логічному розміщенні над базовими мережами, тому саме IN може успішно виступати як «мережний інтелект» об'єднаної мережі. 

З кінця 90-х років оператори мереж зв'язку почали пропонувати рішення, що базуються на інтеграції телефонних послуг і послуг Internet. У складі інженерної проблемної групи Internet (Internet Engineering Task Force, IETF) організовано робочу групу під назвою PINT (PSTN and Internet Interworking), що визначила протокол взаємодії між телефонною мережею та Internet – PINT Profile. Цей протокол дозволяє залучати IP-мережу до надання телефонних послуг (рис. 1). При цьому Internet використовується для управляючих впливів, а передачу мови (або даних) бере на себе телефонна мережа. Роботи групи PINT не стосуються проблем передачі мови через границю між телефонними мережами та IP-мережами.

Таким чином, при об'єднанні можливостей телефонних мереж і IP-мереж можливе надання двох нових класів послуг: передача мови зверх протоколу IP (VoIP) і управління з'єднанням у телефонній мережі з IP-мережі. Аспекти взаємодії послуг/прикладних програм IP і послуг IN є предметом стандартизації в рамках набору можливостей CS.

Для забезпечення функцій сигналізації в IP-телефонії існують два основні стандарти: сімейство протоколів Н.323, розроблене ITU-T, і протокол SIP (Session Initiation Protocol), розроблений IETF. Протоколи сімейства Н.323 і SIP є різними підходами до вирішення тих самих завдань. Якщо перші близькі до традиційних систем сигналізації, то другий реалізує більш простий підхід на основі протоколу HTTP (Hypertext Transfer Protocol). 

У рекомендації Н.323 неведено велику кількість різних варіантів проходження з'єднань, що з великою ймовірністю гарантує сумісність різних систем. Протокол SIP із повідомленнями, що базуються на текстовому форматі, простіший у реалізації та з точки зору додавання нових функцій. Систему об'єктів Н.323 можна розглядати як прикладну мережу, накладену на мережу передачі даних (IP-мережа), тоді як послуги SIP орієнтовані на інтеграцію з послугами Internet. Технологія Н.323 надає більше можливостей управління конкретною послугою зв'язку як у частині аутентифікації, так і в частині контролю використання мережних ресурсів.

Роботу над проектом TIPHON (Telecommunications And Internet Protocol Harmonization Over Networks) було почато інститутом ETSI у квітні 1997 року з метою вирішення проблем взаємодії між IP-мережами та мережами комутації каналів (Circuit Switched Network, CSN), найбільшою з яких є світова телефонна мережа. У рамках проекту TIPHON розглядаються чотири можливих сценарії передачі мови:

	від користувача IP-мережі до абонента мережі CSN з метою надати користувачам IP-мереж доступ до мовних послуг мереж із комутацією каналів, у тому числі, до послуг IN;

	від абонента мережі CSN до користувача IP-мережі з ідентифікацією викликуваної сторони адресою в телефонній мережі (згідно з рекомендацією Е.164) або IP-адресою;

	між абонентами мереж CSN з використанням IP на магістралі;

	між користувачами IP-мереж з використанням CSN на магістралі та з ідентифікацією викликуваної сторони адресою в телефонній мережі (згідно Е.164) або IP-адресою. 

Базуючись на стандартах Н.323 ITU-T для IP-мереж, специфікації TIPHON ETSI доповнюють їх деякими обов'язковими процедурами, а також механізмами взаємодії з мережами комутації каналів. Функціональна модель TIPHON складається з тих самих компонентів, що й модель Н.323, однак у ній передбачений розподіл шлюзу на три мережні елементи: шлюз сигналізації (SG – Signalling Gateway), транспортний шлюз (MG – Media Gateway) і контролер транспортного шлюзу (MGC – Media Gateway Controller). Схему взаємодії елементів архітектури TIPHON із телефонною мережею наведено на рис. 2. 




Рисунок 2 – Архітектура взаємодії IN і IP-мереж



Шлюз сигналізації (SG) служить проміжною ланкою забезпечення сигналізації між IP-мережами та мережами CSN. У завдання транспортного шлюзу (MG) входить перетворення та/або перекодування інформації, що передається, перетворення адреси, заглушення еха, відтворення різних повідомлень для абонентів, прийом і передача сигналів DTMF тощо. Контролер транспортного шлюзу (MGC) виконує процедури сигналізації, які визначені рекомендацією Н.323, і перетворює сигнальні повідомлення мережі з комутацією каналів у повідомлення Н.323. Його основне завдання – управляти роботою транспортного шлюзу, тобто здійснювати управління з'єднаннями, використанням ресурсів, перетворенням протоколів тощо. В архітектурі TIPHON страж воріт (GK), крім функцій, визначених для нього в Н.323, додатково відповідає за нарахування плати, взаєморозрахунки та складання звітів про використання ресурсів.

Розподілена архітектура телефонного шлюзу пропонується також робочими групами IETF. Відповідно до підходу IETF, основу моделі шлюзу також становлять три зазначені вище елементи: шлюз сигналізації (SG), контролер транспортного шлюзу (MGC) і транспортний шлюз (MG). Функції кожного з цих елементів теж практично не відрізняються від тих, що визначено робочими групами TIPHON. При використанні системи сигналізації СКС№7 у контролер IP-мережі направлятимуться повідомлення підсистеми ISUP. При використанні сигналізації по виділених сигнальних каналах (ВСК) сигнальні повідомлення спочатку разом з інформацією абонента надходять у транспортний шлюз, а потім – у контролер транспортного шлюзу. Для інкапсуляції телефонних протоколів сигналізації (ISUР, ВСК, PRI) і передачі інформації, яку вони переносять, в контролері транспортного шлюзу використовується протокол MDTP (Multi-Network Datagram Transmission Protocol).

Контролер MGC аналізує сигнальні повідомлення та передає керуючу інформацію в шлюз MG, використовуючи спеціальний протокол, що дозволяє управляти ресурсами (системою інтерактивного мовного відгуку, мостами конференц-зв’язку тощо). Цей самий протокол забезпечує управління прийомом і формуванням сигналів DTMF і акустичних сигналів, заглушенням еха, використанням різних кодеків (G.711, G.723.1, G.729, GSM і т.д.), збором статистики, тестуванням кінцевих точок (наприклад, випробуваннями по шлейфу), резервуванням, відключенням і блокуванням кінцевих точок і шифруванням.

У той час як у проекті ETSI TIPHON розглядаються проблеми взаємодії з мережами комутації каналів з погляду IP-мереж, ITU-T сфокусував свої дослідження на проблемах взаємодії IP-мереж та IN. Перший варіант функціональної архітектури інтегрованої IN/IP-мережі було запропоновано в 1998 році. Починаючи з цього варіанта, ITU-T проводить дослідження двох основних груп аспектів, пов'язаних із взаємодією IN і мереж IP: передача операцій протоколу INAP поверх протоколу IP і атрибути послуг IN/IP для можливого включення в набори можливостей CS-3 і CS-

На рис. 3 подано розширену функціональну архітектуру підтримки послуг, що надаються спільно телефонними та IP-мережами за правилами концепції IN. Ця модель є розширенням функціональної моделі CS-2 IN і містить нові функціональні об'єкти, що забезпечують взаємодію з IP-мережами. На рисунку також показано функціональні об'єкти IP-мережі, залучені в процес комутації та управління послугами. Архітектура має забезпечувати як передачу мови на базі технології VoIP, так і встановлення з'єднань у телефонній мережі за запитом із IP-мережі.

Функціональний об'єкт PINT-сервер призначений для прийому та обробки запитів організації зв'язку в телефонній мережі, що надходять від PINT-клієнтів, які є користувачами IP-мережі, і для передачі інформації про результат виконання таких запитів. PINT-сервер направляє запити до SCF, передаючи їх через функціональний об'єкт – шлюз управління послугами (Service Control Gateway Function, SC GF).





Рисунок 3 – Функціональна архітектура IN для підтримки послуг, що надаються IP-мережами


Функціональний об'єкт страж воріт (Gatekeeper Function, GK F) може розглядатися як логічний комутатор, що реалізує функції управління зв'язком (ССF) в IP-мережі. Сигналізація управління зв'язком (Н.225) і сигналізація управління з'єднанням (Н.245) у випадку передачі мови засобом VoIP направляється до GK F, який вирішує завдання маршрутизації, за необхідності звертаючись до допомоги SCF. Для цього GK, крім функцій GK F, повинен містити функції SSF.

Функціональний об'єкт шлюз до SCF (Service Control Gateway Function, SC GF) забезпечує взаємодію між рівнями управління послугами в інтелектуальній та в IP-мережах. SC GF дозволяє «приховати» від елементів  IP-мережі функціональні об'єкти SCF і SRF, виступаючи в ролі проміжного погоджуючого пристрою. SC GF приймає запити виконання послуг від  PINT-сервера в домені IP-мережі та доставляє їх в SCF. Запит містить інформацію, яка необхідна SCF для управління послугою, ідентифікації користувачів і аутентифікації даних, а також для запобігання некоректного використання IP-мережею ресурсів IN. Під час запиту послуги IN, коли один з учасників зв'язку розташований в IP-мережі, тобто є Н.323-терміналом, SC GF виконує функції сполучення, забезпечуючи перетворення протоколів нижнього рівня та адресної інформації, а також взаємодію з декількома GK F.

Функціональний об'єкт шлюз управління зв'язком і параметрами доставки інформації (Call/Bearer Gateway Function, С/В GF) виконує функції доступу до IP-мережі через телефонну мережу, наприклад, установлення зв'язку з Internet за допомогою модемного з'єднання (режим dial-up), і функції взаємодії VoIP і телефонної мережі. С/В GF здійснює перетворення форматів, які використовуються для доставки інформації в мережах різного типу.

Функції шлюзу експлуатаційного управління (Management Gateway Function, MGF) поки не визначені.

Інтерфейс IF3 використовується для передачі від GK F до SCF запитів активізації логіки послуг і надає SCF можливість передавати до GK F команди управління шлюзом з метою збору відомостей, необхідних для виконання послуги (інформації про ідентифікацію, аутентифікацію та нарахування оплати). У напрямку до SC GF через інтерфейс IF3 від SCF передаються запити надання послуг в IP-мережі. Для переносу через IF3 інформаційних потоків використовується протокол INAP.

Інтерфейс IF4 передбачає розширення можливостей зв'язку між SCF і SRF. Він використовується для передачі з боку SCF до SRF запитів вибірки зазначених даних з SC GF. Крім того, через IF4 з боку SCF до SRF передається команда перетворити вибрані дані у формат, що вимагається для їхньої передачі телефонною мережею. 

Інтерфейс IF5 між CCF і C/BG F необхідний для надання послуг, що базуються на VoIP. Роботи над його специфікацією ведуться в ITU-T, ETSI та IETF; очікується, що він не матиме особливостей, специфічних для IN. 

Через інтерфейс IF6 до SDF доставляється інформація про стан C/B GF з метою вибору шлюзу засобами IN. 

Інтерфейс IF7 необхідний для передачі від H.323-GK F/SSF до SC GF запитів активізації управління послугою з боку Н.323-термінала.