Стандарт IP Multimedia Subsystem (IMS) является ключевым элементом при переходе к полномасштабным IP8услугам и конвергенции сетей. Этот стандарт обладает преимуществами IP, сохраняя при этом ожидаемый уровень качества для пользователей, расширяя сферы применения, поддерживая новые равноправные связи и мультимедийные возможности.
Сегодня операторы все больше ощущают влияние изменений, которые влечет за собой стремительное развитие рынка и технологий.
Направление развития рынка телекоммуникационных услуг следующего поколения во многом определяется тем фактом, что 3GPP (3rd Generation Partnership Project) приняла решение утвердить определенный IETF протокол Session Initiation Protocol (SIP) в качестве основы для сетей третьего поколения мобильной связи. Кроме того, 3GPP разработала спецификации IP Multimedia Subsystem (IMS), определяющие стандартную базовую архитектуру для услуг передачи голоса через интернет (VoIP) и мультимедийных сервисов.
Другие органы стандартизации, включая ETSI/TISPAN, в настоящее время также начинают использовать IMS. Этот стандарт поддерживает разнообразные типы доступа, в том числе GSM, WCDMA, CDMA2000, кабельный широкополосный доступ и WLAN.
Стандарт IP Multimedia Subsystem (IMS) определяет динамическую базовую архитектуру для услуг передачи голоса через интернет (Voice over IP, VoIP) и мультимедийных сервисов. Для пользователей услуги, основанные на IMS, обеспечивают связь между двумя абонентами и между абонентом и контент-ресурсом в различных режимах (включая передачу голоса, текста, изображений и видео или любую их комбинацию) с максимальной персонализацией и контролем.
Для операторов IMS предлагает концепцию многоуровневой архитектуры нового поколения, определяя горизонтальную архитектуру, в которой средства предоставления услуг и обычные функции могут использоваться неоднократно для различных приложений. Горизонтальная архитектура IMS также определяет совместимость и роуминг и обеспечивает контроль канала, биллинг и безопасность. Кроме того, она тесно интегрирована с существующими сетями передачи голоса и данных, и имеет множество ключевых преимуществ из области IT. Это делает IMS главным средством для слияния стационарных и мобильных сетей связи. Вот почему IMS станет оптимальным решением для предоставления мультимедийных услуг операторами стационарных и мобильных сетей.
Архитектура IMS
Архитектура IMS позволяет предоставлять мультимедийные услуги. Этот стандарт создан на основе протоколов SIP, но содержит специфические расширения для телефонной связи, относящиеся, например, к качеству услуг (QoS) и масштабируемости, аутентификации и биллингу.
IMS обеспечивает сервисную архитектуру, в которой многие функции могут быть использованы с различными приложениями и у разных провайдеров. Это позволяет быстро и эффективно создавать новые услуги и непосредственно предоставлять их.
В основе концепции этого стандарта лежит способность IMS передавать сигнальный трафик и трафик в канале через IP-уровень, а также выполнять функции маршрутизатора или механизма управления сессиями абонентов с использованием информации об их состоянии.
IMS включает в себя блок интерфейсов, SIP-прокси-серверов и обычных серверов, а также медиашлюзов (для подсоединения к сетям с отличным от IP протоколом). Многоуровневая архитектура IMS показана на рисунке.
Упрощенная схема многоуровневой архитектуры IMS
Итак, уровень услуг состоит из серверов приложений и контент-серверов для предоставления абонентам дополнительных услуг. Базовые средства предоставления услуг, как это определено стандартом IMS (например, управление присутствием или управление списками групп), реализованы в качестве услуг на сервере SIP-приложения.
Уровень управления включает в себя серверы управления сетью для обработки установления, изменения или отмены вызова или сеанса. Наиболее важной функцией в данном случае является CSCF (функция управления сеансом вызова). Данный уровень также включает полный набор функций поддержки, например, предоставления услуг, биллинга, эксплуатации и управления (О&М). Взаимодействие с сетями других операторов и/или прочими типами сетей осуществляется благодаря пограничным шлюзам.
На уровне связи и взаимодействия присутствуют маршрутизаторы и коммутаторы для магистральной сети и сети доступа.
Конвергенция сетей
Поддержка конвергенции позволяет создать более эффективную сеть с мультисервисной многоуровневой архитектурой. Это означает создание горизонтальной архитектуры, включающей в себя уровень средств предоставления услуг и приложений, уровень управления связью, уровень опорной сети и сети доступа.
IMS предлагает общую архитектуру для всех типов доступа (фиксированного широкополосного, WLAN, 2,5G, 3G), обеспечивая рост доходов за счет повышения качества услуг, увеличения эффективности передачи и поддержки внедрения новых мультимедийных услуг через различные сети доступа. Кроме того, эксплуатационные затраты уменьшаются благодаря упрощенному планированию и модернизации сетей, а также распределению сфер компетенции и разделению функций эксплуатации и технического обслуживания.
За последние несколько лет передача голосовых данных по IP-сетям (VoIP) в стационарных интернет-системах достигла приемлемого уровня качества, и многие большие предприятия используют данную услугу или собираются переходить на нее. Конвергенция голосовых сетей и сетей передачи данных имеет большие преимущества, поскольку снижает стоимость и увеличивает эффективность и функциональность.
Стандарты на смену патентованным решениям
Операторы IMS также могут выбирать между использованием стандартизированных сервисных структур как части платформ предоставления услуг и созданием собственной сервисной структуры.
Если оператор предпочитает разрабатывать все услуги самостоятельно или по контракту с разработчиками, он может определить способы интеграции и взаимодействия этих приложений с разнообразными сетевыми и коммерческими системами. Также оператор получает возможность продвижения своих услуг под собственным брендом.
Недостатком отказа от стандартов является дороговизна разработки собственной системы. В этом случае все будет ограниченным: количество терминалов и их версий, круг разработчиков, привлеченных к проектированию, набор доступных услуг, совместимость с другими сетями и терминалами.
Альтернативой для операторов может стать использование стандартной архитектуры - IMS.
Функции и сервисы IMS
IMS упрощает создание и предоставление мультимедийных сервисов, базирующихся на общих средствах оказания услуг по типу "однократное создание - многократное использование". Эти средства предоставления услуг представляют собой общие "строительные" блоки многократного использования для создания сервисов. Средства оказания услуг, созданные для разнообразных приложений, могут становиться глобальными и автоматически включаться в новые приложения и услуги. Таких средств много, но основными из них являются управление присутствием и списками групп.
Управление присутствием
Благодаря средству оказания услуги присутствия можно информировать определенный круг пользователей о доступности и способах связи с членами данной группы. Это дает возможность пользователям "видеть" друг друга до установления соединения (активная адресная книга) или получать сообщения о том, что другие пользователи доступны.
Функция "Присутствие в IMS" позволяет распознавать различные информационные средства, пользователей (абонентов) и пользовательские настройки. Эта функция также предоставляет сведения о том, по каким терминалам можно связаться с пользователем в различных проводных и беспроводных сетях связи. Пользователь может задавать разные правила для определения того, кто и какую информацию увидит.
Управление списками групп
Средство управления списками групп позволяет пользователям создавать и управлять определениями сетевой группы для использования любым сервисом, развернутым в сети. Существуют общие механизмы для извещения об изменениях в определениях групп. Примеры приложений для управления группой включают в себя списки друзей, списки заблокированных абонентов, открытые/закрытые группы (например, простое определение VPN-ориентированных сервисных пакетов), списки управления доступом, открытые или закрытые чаты, а также любые другие приложения, в которых есть список коллективных идентификаторов.
Совместимость сервисов
Надо отметить, что IMS позволяет многократно использовать связи между операторами. Вместо того чтобы развивать различные связи и соглашения о взаимодействии для каждого сервиса, IMS обеспечивает установление и развитие связей между операторами для каждого сервиса.
Сегодня, если один пользователь желает получить доступ к сервису другого - например, проверить статус или местоположение, - маршрутизация к сервису этого другого пользователя будет специфической услугой и потребует запроса сервиса от оператора пользователя. Более того, для каждого сервиса должен существовать специфический межсетевой интерфейс, маршрутизация, точка доступа к сервису и средства обеспечения безопасности, а следовательно, и специфическое соглашение об услуге между операторами.
Если IMS функционирует, доступ к сервисам других пользователей является задачей сети IMS, общей для всех персональных сервисов IMS, как это показано на рисунке справа.
Услуги оператора, запрашивающего пользователя, не требуются для маршрутизации запроса. Межсетевой интерфейс между операторами действует в IMS, а общее сервисное согла-шение - между операторами IMS; маршрутизация, точка доступа к сервисной сети и средства безопасности могут использоваться неоднократно.
"Бесшовная" связь
IMS позволяет проводить сеансы обмена информацией между большим количеством пользователей и устройств. Она обеспечивает передачу множества сервисов через один канал связи. IMS допускает интеграцию сервисов в реальном и не в реальном времени в ходе одного сеанса, а также дает возможность сервисам взаимодействовать друг с другом.
Таким образом, IMS предоставляет конечным пользователям две основные функции - поддержку интеграции и взаимодействия сервисов.
Интеграция сервисов представляет собой возможность динамического изменения информационных средств, активизированных в ходе мультимедийного сеанса связи. Диапазон используемых типов информационных средств определяется только возможностями терминала пользователя. Таким образом IMS "интегрирует" в одном сеансе то, что сегодня представляет собой различные сервисы. Для пользователей применение единого сеанса означает то, что они могут работать в многозадачном режиме, то есть нет необходимости прерывать голосовой вызов (или переводить его в режим удержания), чтобы послать текстовое сообщение или видеоклип.
Взаимодействие сервисов - это возможность объединять их в пакеты, создавая новые возможности и удовлетворяя потребности пользователей. Например, пользователь может просматривать вэб-сайт и перейти к голосовому или видеовызову простым нажатием кнопки. Таким образом, сервисы взаимодействуют друг с другом, создавая для пользователя единое рабочее пространство.
Хотя мультимедийные сервисы на базе существующей технологии были доступны и раньше, всегда возникали сложности с развертыванием, высокой стоимостью и неэффективностью использования сетевых ресурсов. Компания Ericsson уверена, что высочайший технический уровень мультимедийной IP-технологии позволит предоставлять разнообразные сервисы, в том числе:
- голосовые;
- видео;
- присутствие и мгновенный обмен сообщениями;
- игры;
- организация коллективной конференц-связи с использованием различных типов информационных средств;
- интерактивное телевидение;
- видео по запросу;
- текстовые чаты.
Усовершенствование телефонной связи с помощью комбинационных сервисов, объединяющих сервисы традиционной коммутируемой голосовой телефонной связи и передачи данных через IP, позволяет пользователю мгновенно и интерактивно обмениваться информацией - изображениями, реальным видео и вэб-контентом.
Также появится возможность совмещать диалоговые мультимедийные сервисы с другими категориями сервисов, такими как информация о каталогах, просмотр информации в интернете, позиционирование и присутствие. Например, может быть разработана услуга, связанная с месторасположением, когда сеанс голосовой связи объединяется с позиционированием абонентов для предоставления информации о географическом расположении собеседников.
В мире проводной связи IMS не только способна предоставлять стандартизированные услуги VoIP, но и объединять, например, мультимедийные сервисы с IP-Centrex, или создавать усовершенствованные сервисы взаимодействия, подходящие как для малых/средних, так и для крупных предприятий.
Широкоизвестное приложение IMS: поддержка возможности push-to-talk по сотовой связи
Сотовая связь по принципу push-to-talk (Push-to-Talk over Cellular, PoC) является первой из многочисленных сфер применения IMS. В 2003 году ведущие поставщики услуг и операторы (в том числе Ericsson) объявили о завершении совместной разработки спецификации Push-to-Talk over Cellular, основанной на IP Multimedia Subsystem (IMS), как определено стандартами 3GPP и 3GPP2. Большую поддержку многих операторов и поставщиков услуг получила не только данная спецификация, но и РоС, предоставленная для ратификации в Open Mobile Alliance (ОМА). Open Mobile Alliance в настоящее время проводит работу по стандартизации, и учитывая тот факт, что в альянс входит более 350 представителей производителей, данная организация обеспечит преемственность стандартов и их функциональную совместимость.
Это должно сделать push-to-talk общедоступным сервисом, подобно SMS и MMS, за счет обеспечения "прозрачности" сети для конечных пользователей. Такая спецификация разработана для удовлетворения огромной потребности рынка в push-to-talk и IMS. Стандартизация ведет к расширению ассортимента типов и моделей терминалов за счет увеличения объемов производства у всех операторов, вовлеченных в процесс стандартизации.
РоС предлагает разнообразные сервисы для связи "абонент - абонент" и групповой связи, включая чаты, индивидуальные сигналы оповещения и управление присутствием. РоС работает только в среде с коммутацией пакетов и базируется на средствах оказания услуг IMS и общих функциях, как, например, управление группой, списком и присутствием, проведение конференц-связи, безопасность, биллинг и O&M.
Сервисы push-to-talk можно использовать в потребительском сегменте: оставаясь на связи с друзьями, планировать досуг, или общаться с членами семьи посредством нажатия кнопки. Эта услуга нацелена также на корпоративный сегмент, где она используется, в частности, для обмена информацией в рабочих группах - например, для находящегося на выезде специалиста IS/IT, которому необходимо связаться с коллегами для получения нужной информации.
Сервис push-to-talk с учетом соответствующего позиционирования и ценообразования может быть представлен как новая голосовая услуга в сегменте между голосовыми вызовами и сервисами текстовых сообщений типа SMS. Данный сервис является более быстродействующим по сравнению с обычными голосовыми вызовами и обеспечивает более простое групповое соединение. Также он, в отличие от SMS, кроме собственно сообщения, обеспечивает более быструю и эмоциональную связь между абонентами, а также мгновенную ответную реакцию.
Устройство типа портативной радиостанции для связи в мобильных сетях впервые с успехом было применено в США. Уже в середине девяностых годов мобильный оператор Nextel запустил региональный сервис, который к 2004 году превратился в общенациональную сеть с 12,3 миллионами абонентов. Nextel продемонстрировал рынку впечатляющие финансовые результаты наряду с очень высоким уровнем проникновения (>90%) сервисов типа портативной радиостанции, что побудило остальных игроков рынка к анализу возможностей создания конкурирующих сервисов.
Гарантией успеха данного сервиса является его совместимость, аналогичная нынешней совместимости SMS, которая дает возможность клиентам общаться друг с другом вне зависимости от конкретного провайдера услуг. Совместимость сетей и технологий является сегодня ключевым фактором для клиентов, поскольку невозможность установить связь между двумя абонентами, пользующимися различными пакетами мобильных услуг, может привести к замедлению распространения этой услуги. Именно поэтому IMS стал базой для PoC.
Технология push-to-talk от компании Ericsson - Ericsson Instant Talk (EIT) - является комплексным решением, состоящим из трех основных компонентов: системы Ericsson IMS (IPMM), сервера приложений EIT и РоС-клиента на терминале пользователя.
Коммерческое обоснование IMS
Для конечных пользователей IMS обеспечивает связь между двумя абонентами и между абонентом и контент-ресурсом в различных режимах (включая голос, текст, изображения и видео или любую их комбинацию) с максимальной персонализацией и контролем.
Горизонтальная архитектура IMS дает возможность операторам отойти от вертикального внедрения новых сервисов, уменьшая затраты и упрощая структуру традиционной сети с дублированием функций для биллинга, присутствия, управления группой и списком, маршрутизации и обеспечения.
Внедрение архитектуры IMS выгодно сегодня для операторов как стационарных, так и мобильных сетей. В перспективе IMS обеспечит безопасный переход к полномасштабной IP-архитектуре, которая будет удовлетворять потребности пользователей в новых усовершенствованных сервисах.
Используя IMS, операторы смогут сначала проверить возможности IP-мультимедиа, а затем принять соответствующие меры в отношении массового рынка мультимедийных IP-сервисов, в зависимости от рыночных и коммерческих потребностей.
Опираясь на концепцию горизонтальной архитектуры IMS, операторы смогут получить еще большую прибыль от многоуровневой архитектуры беспроводных и проводных сетей. Благодаря горизонтальной архитектуре с ее общими функциями многократного использования оператор может начать переход к полномасштабным IР-услугам.
IMS обеспечивает надежные возможности для предоставления привлекательных, легких в использовании, надежных и прибыльных мультимедийных услуг. Кроме того, IMS позволяет операторам осуществлять конвергенцию стационарных и мобильных сервисов.
Надо отметить, что IMS-сеть превосходит сети других типов по многим параметрам. Ключевым преимуществом IMS является то, что все перечисленные возможности реализуются на стандартизированной основе, обеспечивая таким образом функциональную совместимость между IMS-сетями и стационарными IP-сетями.
В дальнейшем операторы могут переходить к полномасштабным IP-ориентированным мультимедийным сервисам с многостанционным доступом. Переход к полномасштабным IP-услугам гарантирует операторам клиентские предпочтения при выборе провайдера голосовой связи, передачи данных, мультимедийных и прочих услуг. Это, в свою очередь, позволит операторам создавать новые сервисы и предоставлять их пользователям, а также даст возможность управлять финансовыми потоками посредством эффективной инфраструктуры бизнеса.
