8. Mreže nove generacije NGN 8.1 Osnovne odrednice NGN u TISPAN projektu NGN je mreža sa komutacijom paketa koja može da pruža telekomunikacione usluge i može da koristi višestruke širokopojasne transportne tehnologije, sa QoS mogućnostima, kod koje su uslužno orjentisane funkcije nezavisne od transportnih tehnologija. Ona omogućava neograničen pristup korisnika ka mrežama i kompetitivnim ponuđačima usluga i/ili uslugama koje izaberu. Ona podržava uopštenu mobilnost koja omogućava konzistentno i sveprisutno pružanje usluga korisnicima. Citat: ITU-T Rec. Y.2001 NGN mreža je integrisana telekomunikaciona mreža za fiksni i mobilni širokopojasni pristup, koja olakšava konvergenciju postojećih mreža i usluga. Ova mreža omogućava različite poslovne modele kroz uslužne domene pristupne i središnje mreže. NGN je IP bazirana mreža, a SIP protokol će se koristiti za upravljanje pozivima i sesijama Internet Multimedijski Sistem (IMS) verzija 6 3GPP će biti osnova NGN IMS. NGN mreža će omogućiti bilo kakav IP pristup ka IMS Operatoru iz: Mobilnog domena, Domaćeg domena i Domena operatora. NGN omogućava mobilnost usluge NGN podržava upravljanje Operatora Usluga sa IMS signalizacionim i medijskim prometom. Arhitektura NGN mreže, prema ETSI TISPAN projektu data je na slici 8.1 . Slika 8.1 U suštini TISPAN pristupa je distribucija upravljanja na aplikativnom nivou, tj. davanje mogućnosti da svako ko ima ideju i širokopojasni pristup NGN bude provajder aplikativnih usluga ASP. Ovaj pristup ne odgovara tradicionalnim proizvođačima komutacione opreme i uslužnih platformi koji naginju Softswitch rješenju, tj. zatvaranju u “crnu kutiju”.

330

8.1.1 NGN TISPAN arhitektura

U osnovi arhitekture je hijerarhijski pristup koji uključuje: - Transportni nivo, sa funkcionalnim cjelinama koje rade transportno rutiranje. - Uslužni nivo, sa funkcionalnim cjelinama koje pružaju usluge. - Podsistemski orjentisan pristup, koji omogućuje dodavanje novih podsistema koji zadovoljavaju nove zahtjeve i klase usluga. Predviđa se uvođenje ( i prilagođenje) podsistema od drugih standardizacionih tijela. Zahtjeva se fleksibilnost prilagođenja arhitektura podsistema bez uticaja, ili sa ograničenim uticajem na druge podsisteme. IP konektivnost je omogućava korištenjem dva podsistema: Mrežni povezujući podsistem - Network Attachment SubSystem (NASS) i podsistem za upravljanje resursima i pristupom - Resource and Admission Control Subsystem (RACS) Prvi uslužno orjentisani podsistemi uključuju 3GPP IMS, PSTN/ISDN Simulation Subsystem i PSTN/ISDN Emulation Subsystem (PES) Budući uslužno orjentisani podsistemi mogu uključiti: podsistem tokova - A streaming subsystem i TV predajni - TV Broadcasting subsystem. 8.2 Hijerarhija NGN

331

8.1.2 NGN zajedničke komponente Zajedničke komponente NGN su prikazane na slici 8.3.

Slika 8.3 Zajedničke komponente

Zajedničke komponente su funkcije koje koristi više od jednog podsistema. USPF: User Profile Server Function – Server funkcija korisničkog profila vrši: identifikaciju korisnika na Uslužnom nivou, vodi sistem numeracije i adresnih informacija. Tu ulazi informacije o sigurnosti korisnika na Uslužnom nivou, informacija o lokaciji korisnika na uslužnom nivou, memorisanje profila korisnika na Uslužnom nivou. IMS dio od USPF je sličan 3GPP HSS bez HLR/AUC. Podsistem SLF: Subscription Locator Function – funkcija lokacije pretplate pomaže lociranju USPF datog korisnika, isto kao kao SLF definisan od strane 3GPP IMS. ASF: Application Server Function – funkcija Servera Aplikacija omogućuje aplikativne usluge. Postoje dva tipa ASF: tip 1: može da ima interakciju sa RACS za potrebu upravljanja resursima i tip 2: oslanja se na upravljavački podsistem. Tip 2 je ekvivalentan Aplikativnom serveru definisanom od strane 3GPP IMS Funkcije tarifiranja obuhvataju: funkcije sakupljanja podataka i medijacije podataka ka billing sistemima. Predviđeno je on line i ofline tarifiranje.

332

IWW: Interworking funkcija – funkcija međusobnog rada različitih SIP profila, između SIP i H.323 protokola. IBCF: Interconnection Border Control Function – Funkcija upravranja granicom povezivanja, upravlja graničnim područjem operatora i angažuje IWF ako je potrebno. Prati adrese izvora i odredišta na osnovu signalizacije 8.1.3 NGN transportni nivo Transportni nivo se sastoji od pristupnog i središnjeg (core) transportnog dijela, slika 8.2. Funkcionalni dijelovi ovog nivoa su poznati kao transfer funkcije, slika 8.4. BGF: Border Gateway Function – Funkcija gateway-a na granici predstavlja interfejs između dva IP transportna domena.Ova funkcija otvara/zatvara kapije (Gateway), markira pakete, alocira resurse, rezerviše opseg za veze, vrši prelaz NAPT- NAT, vrši prilagođavnje dolaznog prometa, vrši mjerenje korištenja resursa za potrebe tarifiranja, omogućuje međusobni rad IPv4/IPv6, vrši „sakrivanje topologije“ od viših nivoa hijerarhije. Postoje 3 tipa BGF: A-BGF (Access-BGF): koji je lociran međa pristupnom i središnjom mrežom na strani pristupne mreže, C-BGF (Core-BGF): koji je lociran međa pristupnom i središnjom mrežom na strani središnje mreže i I-BGF (Interconnection-BGF): lociran između dvije središnje mreže L2TF: Layer 2 Termination Function – Funkcija završetka nivoa 2 Završava drugi nivo, naprimjer kod PPP ili DSLAM pristupa. ARF: Access Relay Function – Funkcija prenošenja pristupa vrši prenos među uređaja krajnjeg korisnika (CPE) i NASS. Funkcija je locirana je u pristupnoj mreži. Vrši rezervaciju resursa i upravljanje pristupom.

333

Slika 8.4 Transfer funkcije

MGF: Media Gateway Function – Funkcija medijskog gateway-a vrši preslikavanje i prekodiranje između IP i SCN (Switched Communications Networks) mreža. Postoje 3 tipa MGF: R-MGF Rezidentni MGF: lociran kod korisnika A-MGF Pristupni MGF:lociran u pristupnoj ili središnjoj mreži T-MGF Trunking: Prenosnički MGF lociran na rubu središnje mreže i PSTN/ISDN mreže

MRFP: Media Resource Function Processor – Procesor funkcije medijskih resursa. Omogućuje multimedijske konferencije, aktivira izvor medija, pruža IVR (Interactive Voice Response) mogućnosti I vrši analiza medijskog sadržaja.

SGF: Signalling Gateway Function – Funkcija gateway-a signalizacije vrši konverzija SS7 protokola u IP upravljačke protokole, naprimjer, SIP-ISUP. Vrši provjeravanje SS7 MTP i SCCP parametara.

RACS funkcije obezbjeđuju podršku za dva tipa QoS: Garantovani QoS sa rezervacijom resursa i daje podrška za relativni QoS, naprimjer vrši Difserv označavanje paketa. Vrši uslužno bzirano upravljanje lokalnom politikom: autorizacija QoS zahtjeva i definisanje politika koje će biti nametnute mrežnim elemenatima prenosnih (transfer) usluga. Vrši rezervacija resursa pri čemu postoji podrška za dva mehanizma: prvi je iniciran aplikativnom funkcijom (AF)-initiated i drugi je iniciran od CPE (Customer Premis Equipment). Autorizacioni kod (token) je isti kao kod 3GPP koncepta. QoS podrška se pruža preko višestrukih pristupnih mreža (napr. ADSL i GPRS) i CPE tipova. Osnovna funkcija je upravljanje pristupom na zahtjeve za rezervacijom resursa. Bazira se na poznavanju raspoloživosti transportnih resursa na pristupu posljednje milje i agregacionih segmenata pristupne mreže. Vrši NAPT/upravljanje kapijama (Gateway): upravlja bliži kraj i dalji kraj NAPT i FW funkcija kad se to zahtjeva između: dvije središnje TISPAN NGN mreže ili na rubu među središnje i pristupne TISPAN NGN mreža

334

Slika 8.5 RACS funkcije

SPDF: Service-based Policy Decision Function – uslužno bazirana funkcija odlučivanja o politici omogućava aplikacijama AF jednu tačku kontakta. Takođe vrši autorizacija odluke za QoS resurse. A-RACF: Access Resource and Admission Control Function – funkcija upravljanja zahvatom resursa u pristupnoj mreži je locirana u pristupnoj mreži i vrši upravljanje rezervacijom resursa i pristupom. U garantovanom modu QoS postavlja L2/L3 QoS politike u RCEF. U relativnom modu QoS dinamički postavlja Difserv QoS parametre u RCEF. C-BGF: Core Border Gateway Function – funkcija gateway-a ruba središnje mreže. U suštini to je rubni ruter lociran na rubu pristupne/središnje i središnje/ središnje mreže koji vrši NAPT, kontrolu gateway-a, označavanje paketa, mjerenje korištenja resursa i nametnje politike. SPDF upravlja kapijama C-BGF na bazi adresa i portova izvora i odredišta i protokola koji se kristi.

RCEF: Resource Control Enforcement Function- funkcija nametanja upravljanja resursima vrši nametanje politike pod kontrolom A-RACF. Locirana je u pristupnoj mreži. Vrši upravljanje kapijama, označavanje paketa, nadzor. A-RACF upravlja kapijama RCEF na bazi adresa i portova izvora i odredišta i protokola koji se koristi.

L2TF: Layer 2 Termination Functions – funkcije završavanja nivoa 2. Nivo 2 (napr., PPP, ATM) se završava u njima. Vrše autorizaciju odluka o QoS resursima.

AF: Application Function – aplikaciona funkcija, zvanično nije dio RACS. Samo je korisnik RACS usluga. AF zahtjeva resurse nosioca, gost (u roamingu) je informisan kada su resursi rezervisani ili oslobođeni. To je specifika aplikacije, napr. P-CSCF u IMS.

8.1.4 Podsistem povezivanja na mrežu NASS (Network Attachment Subsystem)

Funkcionalnosti NASS su slijedeće: dinamičko obezbjeđivanje IP adrese i drugih konfiguracionih parametara korisničke opreme (napr., korištenjem DHCP)i autentikacija korisnika, prije ili u toku procedure alokacije IP adrese. Autentikacija korisnika se bazira na korisnikovom mrežnom profilu, na PPP, IEEE 802.11X ili IETF PANA. Autentikacija linije bazira se na identifikaciji linije nivoa 2. NASS takođe obavlja menadžment lociranja (napr., za nužne pozive,...), konfigurisanje korisničke opreme CPE. NASS može biti distribuiran među posjećenom i domaćom mrežom.Omogućava nomadski rad i roaming.

335

Slika 8.6 NASS arhitektura Network Address Configuration Function (NACF) – funkcija konfigurisanja mrežnih adresa vrši dodjeljivanje IP adrese korisničkoj opremi CPE, distribucija mrežnih konfiguracionih parametara kao što je adresa od DNS servera, signalizacionih zastupnika (proxy) za specifične protokole (napr., P-CSCF). Tipično se implementiraju kao RADIUS, DIAMETER ili DHCP serveri. Access Management Function (AMF) – Funkcija menadžmenta pristupom:

- prevodi mrežnu pristupnu signalizaciju između CPE I NACF/UAAF - usmjerava zahtjeve ka UAAF da bi se korisnik autentikovao, dozvoljava ili ne pristup

mreži i izvlači konfiguracione parametre karakteristične za korisnika.. Tipično se implementira kao RADIUS klijent ako je NACF RADIUS server Connectivity Session Location Repository Function (CLF) – funkcija repozitorija lokacije sesija i konektivnosti vrši slijedeće: - registruje pridruživanje među IP konfiguracije CPE i karakteristika pristupnog transporta,

linijski identifikator, IP rubni entitet, geografska lokacija itd - obezbjeđuje RACS-u informaciju o mrežnom profilu korisnika - obezbjeđuje TISPAN NGN središnjim podsistemima informaciju o lokaciji.

User Access Authorization Function (UAAF) – funkcija autorizacije pristupa korisniku: vrši autentikaciju i autorizaciju korisnika na bazi korisničkih profila i skuplja podatke za tarifiranje. Profile Database Function (PDBF) – funkcija baze podataka profila memoriše korisnikov mrežni profil koji sadrži: identitet korisnika, podržane medode autentikacije i ključeve. Može biti ko-locirana sa UPSF.

336

Customer Premises Equipment Configuration Function (CPECF) – funkcija konfigurisanja CPE obezbjeđuje početnu konfiguracionu informaciju ka CPE (firewall, Diffserv označavanje paketa itd). Customer Network Gateway (CNG) – korisnički mrežni gateway predstavlja neku tačku ulaska u pretplatničku mrežu (napr., ADSL ruter). CNG participira autentikaciji linija i pristupa.

337

8.1.5 Nivo usluga u NGN IMS Nivo usluga u NGN, poznat kao Internet Multimedia Subsystem IMS daje svrhu NGN mrežama. Osnovni zahtjev je da bude modularan dizajn podsistema. U NGN TISPAN Release 1 ciljna su dva podsistema: PSTN/ISDN Emulation Subsystem (PES) koji emulira PSDN/ISDN tako da korisnik ne vidi promjenu mreže. Daje podršku za staru opremu (crne telefone). Za nove multimedijske terminale omogućuje nove usluge na bazi IMS modela. Vrši emulaciju usluga PSTN/ISDN (slične dodatnim uslugama PSTN/ISDN). Drugi podsistemi mogu nastati u budućim verzijama NGN, kao medijski Streaming Subsystem – podsistem tokova i Content Broadcasting Subsystem – podsistem emitovanja sadržaja. 8.7 Slika IMS arhitektura IMS se može skoro u potpunosti preuzeti na bazi specifikacije 3GPP zbog nezavisnosti pristupa U okviri TISPAN projekta su ipak predložene neke izmjene: - NAT podrška prelazu u nekim tačkama - Ublažavanje IMS ograničenja: - SIP kompresija više nije obavezna - SIP tajmeri nisu specifično “bežični” koji važe kod 3GPP - SIP preduslovi (183, PRACK, UPDATE) nisu više obavezni - Uvedena je podrška za ADSL pristup u P-Access-Network-Info zaglavlju. IMS arhitektura predviđa slijedeće funkcije.

338

Call Session Control Function (CSCF)- funkcija upravljanja sesijom poziva koja uspostavlja, nadgleda, podržava i oslobađa funkcije multimedija. Postoje 3 tipa CSCF: P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF (isto kao kod 3GPP IMS), ali, P-CSCF sadrži takođe Application Level Gateway (ALG) – gateway aplikativnog nivoa za vezu sa NAPT i ima interfejs na NASS da dobije fizičku lokaciju korisnika. Media Gateway Control Function (MGCF) – funkcija upravljanja medijskim gateway-em: Upravlja sa T-MGW, naprimjer konvertuje ISUP u SIP. Funkcionalno je jednaka 3GPP IMS MGCF. Multimedia Resource Function Controller (MRFC) – kontroler funkcije medijskih resursa upravlja sa MRFP i skupa sa njom omogućava usluge: konferencije, čitanje saopštenja i prekodiranje medija. Funkcionalno je jednak 3GPP IMS MRFC. Breakout Gateway Control Function (BGCF) – upravljačka funkcija probojnog gateway-a bira mrežu u kojoj će se desiti PSTN proboj Ili bira MGCF. Jednak sa 3GPP IMS BGCF. IMS će biti detaljno opisan kasnije u ovoj poglavlju naredna dva poglavlja. Pristupi organizaciji IMS funkcija kod “centralizovana” Softswich orjentacije i potpuno distribuirane orjentacije.

339

8.2 Softswitch pristup realizaciji NGN mreže

U vremenu Interneta, konvergencije telekomunikacija, multimedije i zabave, vremenu koje implicitno nameće mobilnost u komuniciranju, suočeni smo sa raznolikim komunikacionim tehnologijama i sistemima koji nude različite, i vrlo rijetko, slične mogućnosti. Uz postojeće (pristupne) mrežne tehnologije vežu se i odgovarajuće platforme za isporuku servisa. Ove platforme za isporuku servisa su uglavnom dizajnirane prema (pristupnim) mrežnim tehnologijama i zato su u velikoj mjeri heterogene po strukturi. To znači da svaka mrežna tehnologija karakteriše vlastiti rang servisa koji su omogućeni njenom servisnom platformom, odnosno da su mreže/mrežne tehnologije dizajnirane da ispune samo određene komunikacione potrebe i da podrže isporuku samo određenih servisa. Suočen sa ovom tehnološkom džunglom, veliki broj telekom eksperata je u svojim razmatranjima došao do zaključka da budući komunikacioni i informacioni servisi trebaju biti "bešavno" obezbijeđeni na vrhu različitih mrežnih tehnologija, uključujući čak i fiksne mreže, što je u suprotnosti sa dosadašnjom potragom za disruptivnim tehnologijama. Ovo znači da se različitim servisima i aplikacijama može adekvatno pristupati sa različitih krajnjih sistema, iz različitih pristupnih mreža i na način prilagođen individualnim korisničkim zahtjevima. U ovakvim razmatranjima pojam otvorenih platformi za isporuku servisa postaje od velikog značaja. Savez mobilnih sa Internet sadržajima, odnosno glasovnih servisa sa multimedijalnim servisima, nameće potrebu za međudjelovanjem mobilnih, fiksnih i Internet mreža te potrebu za visokim nivoima integracije servisa. Drugim riječima, zahtjevi se ogledaju u isporuci servisa krajnjim korisnicima bez obzira na pristupnu mrežnu tehnologiju, čvrstoj kontroli nad svim ostvarenim sesijama, obezbjeđenju neophodnog kvaliteta servisa te sposobnosti obračunavanja diferenciranih servisa.

Potrebe krajnjih korisnika (bilo rezidencijalnih bilo poslovnih) će dovesti do evolucije multimedijalnih servisa i za mobilne i za fiksne operatore. Krajnji korisnici očekuju da za manje novaca budu u mogućnosti uraditi više sa svojim komunikacionim servisima, te pored postojećih glasovnih, pokazuju izražen interes za novim servisima. Oni su zaintrigirani servisima koji im pružaju pristup širokom rangu komunikacionih informacija i servisa za zabavu na jednostavan (user-friendly) i troškovno efektivan način. Korisnici žele da budu uvijek povezani i žele da imaju pristup servisima bilo kad, bilo gdje i na način koji im najbolje odgovara u tom trenutku.

Tehnologije poput širokopojasnog pristupa, VoIP-a, bežičnog LAN-a ili WiFi-a smanjuju ulazne barijere za nove servis provajdere u svijetu i mobilnih i fiksnih komunikacija. Zbog toga, današnji operatori trebaju način kojim će svoje servise učiniti bližim korisnicima i način kojim će upravljati svojim korisničkim odnosima i tòkom prihoda. Oni trebaju da na najbolji način iskoriste dosadašnja ulaganja i usvoje nove tehnologije kako bi kreirali grupe servisa koji će za krajnje korisnike biti jednostavni i atraktivni za korištenje.

8.2.1 Mrežna evolucija Tradicionalna telefonija je načinila veliki progres u ponudi mobilnih i određenih,

jednostavnih multimedijalnih servisa, ali je princip ostao nepromijenjen; prvo se vrši

340

uspostavljanje krugova između telefona i komutacije, pa tek onda ide prenošenje servisa preko otvorenog kanala te na kraju slijedi zatvaranje kruga. S druge strane, Internet počiva na drugačijem principu; aplikacije razmjenjuju pakete podataka koji se prenose preko IP infrastrukture. U IT svijetu danas egzistira veliki broj konkurentnih mrežnih tehnologija, koje se koriste za povezivanje kompjutera i aplikacija: mainframe-ovi, Linux sistemi, personalni kompjuteri, RDBMS, CRM,... Na kraju, Internet je usvojen kao standardna tehnologija za povezivanje kompjutera preko mreža. Ideja Interneta je korištenje prednosti koje pruža mogućnost kompjutinga povezanih sistema („host“ je generički termin za sistem, terminal ili server povezan na Internet), tako da mreža treba jedino prenositi pakete.

Danas je dostupan veliki broj uspješnih servisa koji uključuju elektronsku poštu, pretraživanje weba, audio i video download/streaming,... Internet telefonija i multimedijalni komunikacioni servisi su neki od najnovijih servisa koji stupaju na scenu i koji su predloženi od strane novih, alternativnih, operatora na svjetskom telekomunikacionom tržištu. Obzirom da Internet telefonija, jednostavno predstavlja još jednu Internet aplikaciju, bilo koja kompanija, čak iako nije provajder pristupa, može pružati servis telefonije. Microsoft MSN, Yahoo, AOL i Skype su već aktivni na tom polju. Operatori žele da nastave sa pružanjem telefonskih servisa čak i kad Internet zamijeni tradicinalne telefonske mreže. Oni se ne žele odreći korisničkih servisa i jednostavno postati prenosioci Internet paketa, a pogotovo što to postaje djelatnost koja je pod jakim cjenovnim pritiskom i od malog interesa za korisnike.

Servis provajderi nastoje migrirati postojeće glasovne servise prema VoIP-u (VoIP – Voice over Internet Protocol) u cilju ostvarenja ušteda i prednosti u generisanju novih vrijednosti koje on nudi. No, sama migracija prema VoIP-u nije dovoljna za adresiranje operatorskih briga oko gubitka vrijednosti i njihovih potreba za generisanjem nove. Kako žičani glasovni servisi migriraju ka IP-u oni će postajati dio svite multimedijalno-orijentisanih komunikacionih servisa realnog vremena pokretanih u IP (IP – Internet Protocol) mrežama, koje koriste i dijele zajedničko klijent-server uređenje. Takvi servisi uključuju, na primjer, (IM – Instant Messaging), push-to-talk (PTT), te servise VoIP-a treće generacije. Dodatno, evolucija prema VoIP-u podržava mogućnost ponude nekoliko klasa novih servisa, na primjer, servise omogućene prisustvom, kolaboracione servise te mnoge druge koji će se ponuditi preko nove platforme za isporuku servisa.

Platforma izbora je IP multimedijski podsistem (IMS – IP Multimedia Subsystem), koji je izvorno definisan od strane 3GPP-a (3GPP – Third Generation Partnership Project). Implementacija gore navedenih konvergiranih i novih klasa servisa, kao i osiguranje kvaliteta servisa (QoS – Quality of Service), zahtijeva mrežu sa konzistentnom i robusnom servisnom arhitekturom, koja podržava:

• razdvajanje transportnog sloja i sloja krajnje tačke od sloja kontrole sesije (access agnostic);

• upravljanje sesijom preko višestrukih komunikacionih servisa realnog vremena; • kompatibilnost sa postojećim servisima naprednih inteligentnih mreža (AIN – Advanced

Intelligent Network): pozivaočevo ime, 800, pokretljivost lokalnog broja, prilagođene aplikacije za poboljšanu logiku mobilnih mreža, ANSI 41,...);

• koegzistenciju sa postojećim TDM mrežama (planovi numeracije, progresni tonovi poziva);

• konvergenciju bežičnih i žičanih servisa; • spajanje glasovnih i komunikacionih servisa realnog vremena (trenutno razmjena); • konzistentne mehanizme za dijeljenje informacija o korisničkom profilu kroz servise;

341

• konzistentne mehanizme za autentikaciju i billing krajnjih korisnika; • konzistentan i spojen GUI (GUI – Graphical User Interface); • otvorene standardne interfejse i API (API – Application Programming Interfaces)

interfejse za nove servise od strane servisnih provajdera i trećih kuća. Sa Softswivtch-em je uveden novi koncept – slojevite arhitekture, koji razdvaja osnovne funkcije Softswitcha u slojeve, koji su povezani stadnadizovanim protokolima. Tako se funkcije mogu razvijati posebno, na odvojenim jedinicama hardware-a, i biti implementirane u mrežu individualno. U ovom poglavlju će biti predstavljene osnovne komponente, protokoli i funkcije Softswitch-a, koje ne moraju isključivo biti rezervisane za određene komponente, već podržane od više njih.

8.2.1.1 Migracija s klasičnih komutatora na Softswitch-generaciju telefonskih mreža U tardicionalnim PSTN mrežama, svaki telefonski uređaj je spojen na TDM komutator (Class 5) preko bakarne parice. Telefonske centrale su povezane međusobno preko prenosničkih (trunk) linija (pomoću tandem komutatora Class 4). Prije nego što se uspostavi veza, koja omogućava prenos govora, prethodi proces signalizacije, u kojem učestvuje kompletan, gore pomenuti, lanac. S Ranije generacije telefonskih komutatora su koristili ogroman niz elektronski spregnutih krugova u cilju povezivanja pretplatnika. Oni su nudili samo osnovne funkcije komutiranja. Sadašnje generacije komutatora prenose digitalizirani govor preko TDM kanala, a signalne informacije se prenose preko posebne, paketski komutirane mreže. Najrašireniju primjenu ima SS7 signalizacija - signalizacijski sistem baziran na porukama.

Mreže sljedeće generacije za prenos govora, podataka, video i faxa će biti implementirane na osnovama IP tehnologije komutacije paketa. Ova generacija uvodi Softswitch tehnologiju, gdje se i signalizacijske informacije i korisne informacije mogu prenositi preko iste mreže komutiranih paketa.

Signalizacijske poruke iz SS7 mreže se pomoću SIGTRAN protokola prenose kroz IP mrežu. Media (govor, fax, podaci, video sadržaj) se transportuju IP mrežom pomoću UDP protokola sa pripadajućim real-time protokolima. Media je kompresovana da se optimizira prenos prema karakteristikama govora.

Slijed događaja tokom uspostave poziva sa i bez Softswitcha

342

Od trenutka kad je telefonska slušalica podignuta pa do trenutka kad je zavrešen telefonski poziv, komutatori razmjene mnogo signalizacijskih poruka. Neki od ovih događaja su inicijatoru poziva poznati kao različiti tonovi: zauzeto, zvoni, ostavite poruku, a odgovaraju porukama razmjenjenim između komutacionih centara. Ovako izgleda sekvenca događaja pri uspostavi poziva:

1. Inicijator podigne telefonsku slušalicu 2. Pozivajući komutator pošalje signal koji označava 'biraj željeni telefonski broj' 3. Inicijator bira telefonski broj 'pozvane strane' 4. Pozivajući komutator provjerava birani broj kao validan; ruta prema pozvanoj strani

je određena; poruka ka odredišnom komutatoru je poslana da pozove pozvanu stranu 5. Pozvani - odredišni komutator je potvrdio prijem poruke i provjerava status linije

pozvane strane; ako nije zauzeto šalje signal „zvoni“ pozvanoj strani 6. Pozvana strana na odredištu poslije zvučnog signala podigne slušalicu 7. Pozivajući i pozvani komutator: počinju mjeriti vrijeme, povezuju pozivajuću i

pozvanu stranu na PCM kodirani 64 Kb/s kanal 8. Pozivajuća i pozvana strana: Kanal je uspostavljen na obje strane i razgovor može

početi... 9. Pozivajuća i pozvana strana: Kad je razgovor završen, jedna ili obje strane spuste

telefonske slušalice 10. Pozivajući i pozvani komutator: prestaju mjeriti vrijeme, poruka o normalnom

prekidu poziva se razmjeni i potvrdi od obje strane. Transakcija je zabilježena, proračun informacija oko naplate se završava i počinje razmjenjena između telefonskih kompanija.

11. Korisnički računi su ažurirani na obje strane- poruke poslane BSS-u od OSS-a

Ovakav tok događaja zapošljava krajnje komutatore locirane na oba kraja, zatim nekoliko tandem komutatora između njih, uz moguće druge forme interkonekcije, kao satelitskog linka, međunarodnih mreža ili komutatora. Sve spomenute komutacijske forme su sinhronizirane pomoću nekoliko tipova poruka uključujući poruku iniciranja poziva. Primjenom SS7 signalizacije unutar i između mreža obezbjeđuju sofisticirane mogućnosti uspostavljanja poziva. SS7 poruke su razumljive većini komutatora od različitih proizvođača. Karakteristike IP mreža su veoma različite u poređenju sa telefonskim mrežama. Prevazići most interoperabilnosti između ovih mreža je izazov. Za prenos SS7 poruka koriste se IP mreže sa STCP protokolom, koji nudi pouzdan prenos poruka. Mana ovakvog načina je što ovaj proces zahtjeva dodatno vrijeme (nekoliko ms) u poređenju sa drugim načinima prenosa, korsteći UDP protokol. Tada paketi poslani IP mrežom nemaju garanciju da će stići na odredište, ali to je brz prenos veoma pogodan za prenos govora. Greške prenosa su neprimjetne učesnicima razgovora.

Na slici 8.8 je prikazan primjer toka događaja pri uspostavi poziva upotrebom Softswitch-a. U uspostavi poziva učestvuju dva obična telefonska aparata, koji kao prenosnu mrežu koriste IP

343

mrežu. Na slici uočavamo ključna vremena potrebna za ostvarivanje odgovarajućih servisa (desno), neke od protokola: ISUP, MGCP, RTSP, UDP, SIGTRAN, SIP korištenih među mrežnim komponentama (na dnu). U realnom okruženju, postoji više faktora, koji dodaju dodatna kašnjenja:

-u svakom čvoru dešava se nekoliko procesa-sinhronizacija, čekanje u redu na obradu, procesiranje -unutar svake mreže postoji nekoliko hopova između čvorova, gdje se provjerava sigurnost, vrši autentifikacija, pohranjivanje, (IP) komutiranje; -nekoliko mrežnih hopova-(IP) ruteri, ATM adapteri, lokalni centri, regionalni centri. Kašnjenja u mreži su važan faktor, koji utječe na kvalitet usluge - QoS.

344

Slika 8.8 Tok uspostave poziva sa Softswitch-em –događaji, poruke, protokoli

345

8.2.2 Funkcionalne komponente Softswitcha

Na slici 8.8 se vide poruke nekih poznatih protokoli, međutim neke kao SIP invite koja se pojavljuje u IP dijelu spojnog puta kao posljedica ISUP IAM poruke, nisu nam poznate. Stoga će u nastavku biti dat pregled protokol okruženja unutar IP dijela mreže. Mjesto ovih protokola je prikazana na slici 8.9. H.323 I SIP protokol su signalizacioni, RTP je transporter medija, dok su MGCP ili Megaco H.248 upravljački protokoli koji kontrolišu uređaje u okruženju. Ponekad se SS7 signalizacija transparentno prenosi kroz IP mrežu pomoću SIGTRAN protokola. Slika 8.9 IP - PSTN H.323 protokol baziran na multimedijalnim komunikacionim sistemima. Entiteti uključuju terminale (PC telefone, Videotelefone, Ethernet telefone), Gatekeepere, gateway-e i MCU. U LAN okruženju procesiranje poziva koristi Gatekeepere, a MCU obrađuje konferencijske pozive za 3 ili više konekcije. Postepenu ustupa mjesto jednostavnijem SIP protokolu. SIP protokol je popularan za imlementaciju VoIP prenosa govora, čiji kvalitet je na nivou telekom operatora. Poruke signalizacije poziva i metodi su pojednostavljeni, struktuirani da poboljšaju sposobnosti na jednostavan, ali snažan način. SIP sa MGCP i Megaco protokolom će biti dominantna arhitektura. Sintaksa SIP protokola je tekstualna, slična HTTP. Mogućnost graviranja SIP unutar XML okvira pojednostavljuje razvoj velikog broja internet aplikacija. MGCP protokol je Master-Slave protokol u kom software aplikacije, poznate kao Call Agents, kontrolišu operacije Media Gateway-a. Media Gateway prenosi media (govor, podaci, video)

346

između IP mreže i telefonske mreže. Na strani IP mreže media tokovi su paketi u okviru RTP protokola. Sa strane PSTN-a, svaki tok govornog saobraćaja odgovara DS0 kanalu. MGC daje komande MG-u kako da dodijeli RTP sesiju odgovarajućem DS0 kanalu. MEGACO/H.248 funkcionalno je sličan MGCP-u. MGC-i koriste ovaj protokol za kontrolu MG-a. Podržava tekstualno i binarno kodiranje poruka. Poboljšanja u odnosu na MGCP su: multimedijalne i multipoint konferencijske usluge, sintaksa za efikasnije procesiranje poruka, opciona uporba TCP ili UDP. Komande Megaco protokola se odnose na kontekst (asocijacija između termination tačaka u svrhu dijeljenja media, tj. Media se razmjenjuje između svih terminalnih tačaka koje pripadaju kontekstu), a ne na individualnu konekciju. Koncept konteksta služi Megaco protokolu za procesiranje multimedijalnih i konferencijskih poziva. RTP i RTCP protokoli funkcioniraju iznad UDP-a. RTP nema ništa s kvalitetom prenesenog korisnog sadržaja. Samo obezbjeđuje adekvatne informacije aplikacijama višeg sloja da mogu donijeti odluku o upravljanju podacima kvaliteta tog nivoa. RTCP poruke se razmjenjuju između korisnika učesnika u sesiji i one obezbjeđujupovratnu informaciju o kvalitetu sesije. SIGTRAN je razvijen da riješi probleme transporta signalizacionih protokola iz SS7 grupe unutar IP mreže. U Softswitch mreži, koja se sastoji od MGC-a, MG-a, SG-a , aplikacionog i media servera, SIGTRAN se koristi za transport SS7 signalizacijskih poruka između SG i MGC. Komponente signlizacijskog prenosa su nivoi: IP mrežni sloj, SCTP transportni sloj, adaptacijski sloj i SS7 sadržaj (poruka). SCTP je brz i pouzdan protokol, koji ujedinjuje najbolje od TCP i UDP, jer oni ne zadovoljavaju zahtjeve prenosa signalizacije u SS7 mreži. Softswitch može biti jedinstven uređaj, ili sastavljen od više komponenata. Prednost ovakve implementacije je sloboda pružaoca usluga da izabere one komponente, koje su njemu potrebne, a ne čitav paket nepotrebnih funkcija, i da kupi najbolje komponente od različitih proizvođača. Sistemi u koje je Softswitch implementiran na ovakav način zaštićeni su i rediudantni. Nedostatak distribucije funkcija na više različitih uređaja jeste potreba za fiksnim API-ima, a to povlači nemogućnost korištenja novih sučelja.

347

Slika 8.10 Komponente Softswitcha i njihova veza sa eksternim mrežama

MGCP (Media Gateway Controller)- kontroler medijskih kapija, je ključna funkcionalna

jedinica Softswitch-a. U Gateway Controller-u se nalaze algoritmi za obradu poziva na osnovu kojih Media Gateway i Signaling Gateway upravljaju prespajanjem veza. Na Signaling Gateway-u je da obezbjedi uspostavu poziva i njegov prekid, i zato je sučeljima povezan sa OSS i BSS sistemima. Često MGCP nazivaju Call Agent ili Media Gateway Controller, a nekad i sam Call Agent nazivaju Softswitch. Ova komponenta komunikaciju s ostalim dijelovima Softswitcha, kao i vanjskim mrežnim elementima ostvaruje korištenjem različitih protokola.

Signaling Gateway- signalizaciona kapija je gateway između SS7 signalizacijske mreže i čvorova pod upravom Softswitcha i IP mreže. On zahtjeva fizičku povezanost sa SS7 mrežom i mora mu biti poznat set odgovarajućih protokola.

Media Gateway- medijska kapija, obrađuje digitalizirane uzorke govora tokom razgovora. Uskoro će i video podaci morati biti podržani. Media Gateway mora podržati povezanost sa TDM sabirnicom, koja prenosi digitalne uzorke govora Telco komutatora. Potrebno kodiranje, dekodiranje, kompresija su njegov zadatak. Podržava postojeća telefonska sučelja i protokole (CAS, ISDN).

Media Server- je zadužen za periferne funkcije, da obogati Softswitch sa media mogućnostima. Ako je potrebno podržava i digitalno procesiranje signala, kao i IVR funkcionalnost. Media Server obrađuje i video podacima, ako se prenose.

Feature Server- server aplikacija obezbjeđuje sve karateristike i servise vezane za prihod, uključujući naplatu, višekorisničke konferencije, itd. The Feature Server koristi sredstva i potrebne servise drugih komponenata Softswitcha. Podržava i određene servise kako bi mogao izvršiti potrebne implementacije.

348

Slika 8.11 Međusobna povezanost komponenti Softswitcha i mapa protokola

8.2.2.1 Media Gateway Controller

Odgovoran za premoštavanje mreža različitih karakteristika, kao što su PSTN, SS7 i IP mreže. Bridging- funkcija premoštavanja uključuje provjeru i inicijalizaciju prije uspostave telefonske konekcije. Odgovoran je za upravljanje govornim i podatkovnim saobraćajem kroz različite mreže. Sinonim mu je Call Agent jer kontrolira pozive, ali i Media Gateway Controller, jer jedna od funkcija je i kontrola Media Gateway-a. Gateway Controller u kombinaciji s Media Gateway-om i Signaling Gateway-om čini minimalnu konfiguraciju Softswitcha. Gateway Controller treba podržavati slijedeće funkcije:

Kontrolu poziva Protokole za uspostavu poziva: H.323, SIP Protokole za kontrolu media: MGCP, Megaco, H.248 Kontrolu kvaliteta usluge i klase usluge SS7 kontrolni protokol: SIGTRAN (SS7 preko IP) SS7 obradu Protokole povezane sa QoS: RTCP Rutiranje: -Rutirajuće komponente - lokalni plan biranja

-Analiza brojki za overloap i/ili inblock biranje -Podrška za prevod brojki za IP, FR, ATM i druge mreže CDR detaljni zapis o pozivu za billing Kontrola upravljanja propusnim opsegom Provisionig za Media Gateway:

- Dodjela i konfiguracija u realnom vremenu DSP resursa

349

- Dodjela TDM kanala - Prenos govora (kodiranje, kompresija, paketizacija)

Provisionig za Signaling Gateway: - SS7 varijante - Mjerači procesa - Konfiguracija linka i popratne opreme - Konfiguracija rutiranja

Registracija gatekeeper-a Sistemske karakteristike Gateway Controllera su snažan CPU, u stvari najpoželjniji je multi-procesorski sistem, baza podataka sa velikom memorijom da bi se višestruki procesi mogli odvijati bez obimnih straničenja. Takođe je potrebno da podržava različite protokole. Kapacitet diska se prvenstveno koristi za logiranje, tako da i mali kapacitet može biti adekvatan.S obzirom da Gateway Controller uglavnom rukuje sa IP saobraćajem i da je njegov zadatak da bude visoko dostupan, zahtjeva se dovoljna količina brzih konekcija. Za mrežne konekcije se podrazumijeva dualna redundancija. 8.2.2.2 Signalizacioni Gateway

SG kreira most između SS7 mreže i IP mreže, pod kontrolom Gateway Controllera. Signaling Gateway se u SS7 mreži pojavljuje kao obična signalna tačka. Za prenos signalnih poruka iz SS7 mreže kroz IP mrežu koristi se TCP protokol, jer obezbjeđuje pouzdan prenos. Signaling Gateway upravlja samo SS7 signalizacijom, Media gateway upravlja krugovima za prenos govora, uspostavljenim SS7 signalizacijskim mehanizmima. SIGTRAN definiše set protokola i korisničkih adaptacijskih slojeva za prenos signalizacijskih informacija preko IP mreže. Ako se SigTran koristi kao protokol između Signaling Gateway i Gateway Controller, onda samo MTP1, MTP2 i SigTran su smješteni permanentno u Signaling Gateway . Tada su MTP3 i viši protokoli smješteni u Gateway Controller-u. Signalizacioni Gateway podržava slijedeće slojeve:

SCTP, odgovoran za pouzdan transport signalizacije, izbjegavanje zagušenja i kontrola M3UA, podržava transport ISUP, SCCP i TUP poruka preko IP M2UA, podržava kontrolu zagušenja i transport MTP3 poruka IUA, podržava Q.931/Q.921 interface M2Peer, podržava MTP3-MTP2 interface

Signaling Gateway treba podržati slijedeće funkcije:

• Mora obezbjediti fizičku povezanost prema SS7 mreži preko T1/E1 ili T1/V.35 fizičke konekcije

350

• Mora moći prenositi SS7 informacije između Signaling Gateway i Gateway Controllera preko IP mreže

• Mora obezbjediti prenosni put za govor, video i podatke - opcionalno, jer prenos podataka se može obaviti na nivou Media Gatewaya

• Mora obezbjediti visoku raspoloživost SS7 operabilnosti za telekomunikacijske usluge Što se tiče sistemskih karakteristika Signaling Gateway-a intezivno su postavljeni zahtjevi na I/O jedinice, dok CPU ne trpi velika opterećenja. Veza sa SS7 mrežom je preko E1 (2Mb/s tačke), sa minimalno 2D, a maksimalno 16D kanala. Ethernet sučelje ka IP mreži može zahtijevati dualnu redundanciju.. Performanse i fleksibilnost se mogu povećati korišćenjem H.110 ili H.100 sabirnica. Veličina memorije signalnog gejtveja treba da odgovara mogućnostima da se tu smeste informacije o stanju poziva, konfiguraciji mreže, alternativnim rutama, point code mapa itd. Kapacitet diska, kao i kod Gateway Controller, služi za logiranje, pa nije potreban veliki kapacitet. S obzirom da je neophodna visoka raspoloživost, na raspolaganju moraju biti višestruki Signaling Gateway-i ili signalni linkovi. Redundancija je dizajnom ugrađena u SS7 mrežu. 8.2.2.3 Medijski Gateway

Medijski Gateway obezbjeđuje sredstva za prenos govora, podataka, faxa i videa (media) između IP i PSTN mreže. U PSTN mreži govor se prenosi preko DS0. Da bi se ovi podaci prenijeli paketskom mrežom uzorci govora moraju biti kompresovani i paketizirani. Obično DSP procesori obavljaju funkcije analogno-digitalne konverzije, kodnu kompresiju govora, poništavanje eha, detekciju pauze u govoru, prekid, kodnu kompresiju, generiranje šuma ispod dozvoljene granice, out-of-band prenos DTMF signala, itd. DSP kontroliše pretvaranje govora u pakete za prenos IP mrežom. Media Gateway treba podržati slijedeće funkcije:

Prenos govora upotrebom RTP prenosnog protokola DSP sredstva i lociranje T1 vremenskog odsječka su pod kontrolom GC-a, što je

posljedica MGCP poruka; poželjan SIP protokol Upravlja DSP sredstvima da obezbjedi govorne i paketske funkcije Podrška odobrenim protokolima: loop-start, ground-start, CAS, QSIG i ISDN preko

T1 Podrška konfiguraciji za slobodan T1 kanal za prenos govornog saobraćaja u SS7

mreži Upravljanje T1 sredstvima i linkovima Vrući priključak DSP i T1 kartica Redundancija i visoka raspoloživost za MG software Sposobnost skaliranja, uključujući portove, kartice, čvorove, bez da to utječe na

ostale komponente Softswitcha.

351

Sistemske karakterisike Media Gateway-a su veliki broj I/O sa mogućnošću skaliranja, znatna memorija, kao i kod Signaling Gateway-a, koja osim podataka o stanju konfiguracije treba da pohrani MGCP poruke i biblioteku za digitalnu obradu signala, skroman kapacitet diska jer on i ovdje služi primarno za logiranje. Za Ethernet sučelje važi dualna redundancija, a kad je u pitanju sučelje ka TDM mreži može biti potrebno da se on raspodijeli na više E1 sučelja. Gustina od 120 portova (DS0) smatra se normalnom i obično se ovakvo sučelje vodi na ploču procesora za digitalnu obradu signala na primjenu nekoliko tipova kompresije. Porast broja pretplatnika mora se pratiti visoko skalabilnom konfiguracijom. 8.2.2.4 Medijski Server

Medijski Server aplikacije uključuju spezijalizirana procesiranja media. To povlači da Media Server mora podržati DSP hardware visokih performansi. Nije isključivo vezan za komutacione funkcije. U ASP smislu opravdano se uvodi Softswitch tehnologija, jer se onda mogu ponuditi rješenja integrisanog govora i podataka. Crpeći mogućnosti H.110 standarda, pružalac usluga može integrirati funkcije telefonije s različitim formatima za prenos podataka i proizvodima drugih proizvođača. Ove činjenice su od velikog značaja pri konstrukciji The Media Server.

Medijski Server treba podržati slijedeće funkcije:

o Osnovne funkcionalnosti vezane za govornu poštu o Integrisan fax mailbox, za obavjesti mogu koristiti e-mail ili prethodno snimljene poruke o Opcija prepoznavanja glasa, ako je ponuđena, donosi i druge mogućnosti: iniciranje

poziva glasom korištenjem lookups baze podataka, i onda rutirati poziv na adresu pozvane osobe

o Mogućnost video konferencije, uključujući uspostavu i prenos preko H.323 ili SIP protokola

o Opcija speach-to-text, koja šalje tekst na e-mail ili pagger konvertujući glas osobe koja ga šalje

o Opcija speach-to-Web konvertuje ključne riječi u tekst stringove, koje mogu biti korištene za web lookup-pretragu ili web access-pristup

o Unificirane poruke pružaju mogućnost čitanja govornih, fax, e-mail poruka preko istog sučelja

o IVR/VRU je skripta bazirana na izboru govora, koju pokreće biranje DTMF brojki ili govor. Svrha IVR/VRU je da obezbjedi informacije, pokrene uslugu, ili rutira poziv na određenu destinaciju.

o Opcija fax-over-IP upotrebom T.38 protokola, koji je real-time fax-over-IP standard Sistemske karakteristike The Media Server podrazumijevaju snažnu CPU za obradu velikog broja MGCP poruka, maksimalna veličina memorije je potrebna za baze podataka pohranjene u memoriji, veliki lokalni spremnici za keširanje, biblioteke itd.Uglavnom obrađuje IP

352

saobraćaj, ako se DSP resursi koriste za obradu govora. Kapacitet diska potreban za logiranje je mali, a ako su pohranjene DSP biblioteke i uzorci govora potreban je dodatni prostor na disku. H.110 sabirnica se koristi da čvrsto integrira sa DSP karticama i Media Gateway-om. Kako bi se postigla visoka raspoloživost mogu se kombinirati u grupe (clustering)

8.2.2.5 Aplikacioni (Feature) Server

Aplikacioni (Feature) Server je definisan kao aplikacioni server za poslovne korisnike. Kako služi kao host za set poslovnih usluga i komunicira preko IP mreže, ne postoje ograničenja kako raspodijeliti aplikacione komponente. Zove se i Business Application Server. Ove dodatne usluge mogu biti dijelom CA, ili mogu stajati posebno. Aplikacije i Call Agent komuniciraju pomoću protokola SIP, H.323. Aplikacije su nezavisne od hardware, ali za svoj rad zahtjevaju obiman pristup bazi podataka.

Primjeri aplikativnih usluga:

800 broj servis - ovaj servis obezbjeđuje niže cijene poziva. Prevod 800 broja u pravi telefonski broj se odvija zahvaljujući 800 broj bazi podataka. Poziv plaća pozvana osoba.

900 broj servis – osigurava informacije, takmičenja, ispitivanje javnog mijenja

Naplatne usluge – CDR-ove kreira CA. CDR program ima mnogo billing funkcija kao što je mogućnost određivanja cijene na osnovu tipa linije, doba dana, itd. Ova usluga može biti ponuđena korisniku na zahtjev preko govorne pošte ili web-a.

H.323 Gatekeeper – Ovaj servis podržava rutiranje preko domena. Svaka domena (kojom upravlja Softswitch) može registrovati svoje telefonske brojeve i pristupne brojeve trunku sa Gatekeeper-om preko H.323. GateKeeper osigurava uslugu rutiranja poziva za svaku H.323 krajnju tačku. Gatekeeper može obezbjediti naplatu i upravljanje propusnim opsegom za Softswitch.

Usluga – poziv na karticu – omogućava osobi koja inicira poziv usluge na veliku daljinu koristeći tradicionalne telefone. Naplata, PIN autentifikacija i rutiranje su servisi koje nudi.

Autorizacija poziva – ovom uslugom se uspostavlja VPN upotrebom PIN-a za autorizaciju

VPN – ova usluga uspostavlja VPN za prenos govora. Ove privatne virtuelne mreže nude:

o Dodjeljen fiksni propusni opseg, kao iznajmljene mreže velikih brzina

o Garantovani QoS

353

o Privatni planovi biranja o Sigurni prenos kriptovanog govora

Centrex servisi – pružaoi usluga ovakve servise nude u velikim CO – ima i PBX

(privatne telefonske mreže) sistemima; osnovne funkcije: poziv na čekanju, prosljeđen poziv, govorna pošta, lovac; pogodne funkcije: auto biranje, podesiva brzina biranja, ID pozivajućeg broja, privatni plan biranja

Usluga Call centra: Automatska distribucija poziva, na ovaj način se dolazeći pozivi rutiraju na višestruke destinacije.

Sistemske karakteristike Feature Server su CPU i veličina diska zavise od specifikacije konkretne aplikacije. Angažovanost CPU-a varira od skromne do visoke, s tim da postoji zahtjev da se snaga CPU-a može postepeno proširivati, u skladu sa porastom saobraćaja i unapređenjem aplikacija. Velika keš memorija je poželjna da ostvari manja kašnjenja. Na serveru se obično pohranjuje nekoliko baza podataka. Adekvatan prostor na disku je potreban za neke aplikacije, u zavisnosti od njihove prirode ( od 100GB do 2TB je opseg za tipičnu banku govorne pošte). Ethernet sučelje prema IP mreži zahtjeva kao i obično dualnu redundanciju.

354

8.3 IP Multimedijski podsistem - IMS

IMS je međunarodno priznati standard, originalno razvijen od strane 3GPP/3GPP2, koji se sada nalazi u procesu prihvatanja i od strane drugih standardizacionih tijela, uključujući IETF, ETSI, ITU, OMA, CableLabs,... IMS je definisan od kao novi podsistem, tj. nova infrastruktura mobilne mreže treće generacije koja omogućava konvergenciju podataka, govora, i tehnologije mobilne mreže preko IP bazirane infrastrukture. IMS je razvijen kako bi popunio jaz između postojećih tradicionalnih telekomunikacionih tehnologija i Internet tehnologije, što sàmo povećanje širine opsega ne bi bilo u stanju uraditi. IMS će omogućiti operatorima da ponude nove, inovirane servise, koje očekuju i njihovi dioničari i krajnji korisnici. IMS je namjenski uređen kako bi omogućio i unaprijedio multimedijalne mobilne servise realnog vremena, kao što su: bogati glasovni servisi, video telefonija, servisi razmjene, servisi konferencinga i push servisi. IMS omogućava ove korisnik↔korisnik komunikacione servise korištenjem velikog broja mehanizama, uključujući pregovaranje i upravljanje sesijama, kvalitet servisa (QoS) i upravljanje mobilnošću. Kakogod, IMS omogućava mnogo više od korisnik↔korisnik servisa realnog vremena. Danas veliki broj operatora usvaja IMS (ili IMS-u sličan TISPAN) kao de facto konvergencioni model za fiksnu, mobilnu i korporativnu telefoniju. IMS sadrži mehanizme za upravljanje registracijom i mobilnošću korisnika i ima značajnu prednost u tome da je nezavisan od ispod ležeće pristupne tehnologije. Standard podržava različite tipove pristupa, uključujući GSM, WCDMA, CDMA2000, bežični širokopojasni pristup i WLAN.

Operatori promovišu pristup sa korisnikom u centru pažnje, za isporuku snažnih servisa preko širokopojasnih mreža. Oni bi trebali što prije krenuti sa zapošljavanjem IMS-a prije nego neka druga odgovarajuća rješenja nađu široku primjenu, te tako izbjegnu da postanu samo provajderi pristupnog prostora.

IMS u telefoniji ne koristi komutiranje iz prostog razloga zato što nema krugova koje bi trebalo komutirati; glas se transportuje od jednog telefonskog uređaja to drugog preko IP rutera. Softverska tehnologija u ovoj oblasti dolazi iz IT industrije; na primjer, standarni kompjuterski sistemi, standardni operativni sistemi, Java i SIP servleti. Obzirom je ovo inovativna domena razvojni krugovi ovih tehnologija su relativno malog opsega. IMS predstavlja tehnički i ljudski izazov za operatore i telekom vendore da ostanu u biznisima telefonije i glasovnih servisa, kao dodatku njihovim pristupnim i transportnim aktivnostima. Kakogod, operatori moraju iskoristiti svoje iskustvo u opsluživanju velikog broja korisnika u procesu uvođenja inovativnih servisa.

355

Slika 8.12. Iako je originalno specificiran za mobilne mreže treće generacije, IMS takođe pruža odličnu arhitekturu za zaposlenje servisa u bilo kojoj fiksnoj ili bežičnoj mreži i sve-IP baziranim mrežama kao što su WiFi, korporativni LAN-ovi i javni Internet

Za korisnike, IMS bazirani servisi omogućavaju korisnik↔korisnik i korisnik↔sadržaj komunikaciju u velikom broju različitih modova – glasovnom, tekstualnom, slikovnom ili video modu (ili bilo kakvom njihovom kombinacijom) – na visoko personalizirani i kontrolirani način. Za operatore, koncept slojevite arhitekture IMS-a vodi korak dalje definišući horizontalnu arhitekturu, gdje se isti omogučivaći servisa i zajedničke funkcije mogu više puta koristiti za različite aplikacije. Horizontalna arhitektura IMS-a specificira još i interoperabilnost i roaming, te obezbjeđuje kontrolu nosioca, tarifiranje i sigurnost. Pored nabrojanog, IMS se lijepo integriše sa postojećim glasovnim i podatkovnim mrežama, uz istovremeno usvajanje većine od ključnih benefita IT domene. Naprijed navedeno IMS čini ključnim omogučivaćem za fiksno-mobilnu konvergenciju. Iz tih razloga, IMS postaje preferirano rješenje za multimedijalne poslove i fiksnih i mobilnih operatora. Omogućava da servisi budu isporučeni na standardizovani i struktuiran način, što čini suštinu slojevite arhitekture. U isto vrijeme, IMS obezbjeđuje dokazanu arhitekturu koja pojednostavljuje i ubrzava kreiranje servisa i procese provizioninga, uključujući postojeće međudjelovanje. Horizontalna arhitektura IMS-a omogućava operatorima da se udalje od vertikalne implementacije novih servisa – eliminišući skupocjenu i složenu tradicionalnu mrežnu strukturu sa preklapanjem funkcionalnosti za tarifiranje, prisustvo, upravljanje grupama i listama korisnika, usmjeravanje i provizioning. Za fiksne i mobilne operatore moguće je nabrojati veliki broj koristi od uvođenja IMS arhitekture. Na duže staze,

356

IMS omogućava siguran put za migraciju ka sve-IP arhitekturi koja će omogućiti ispunjenje zahtjeva krajnjih korisnika za novim i obogaćenim servisima. 8.3.1 IMS servisna arhitektura

3GPP, ETSI (ETSI – European Telecommunications Standard Institute) i Parlay Forum su definisali servisnu arhitekturu, IMS, koja podržava zahtjeve navedene u prethodnoj sekciji. Pojednostavljena verzija IMS-a je prikazana na slici 2.

IMS servisna arhitektura je opšta arhitektura koja podržava široki spektar servisa koji su omogućeni fleksibilnošću SIP protokola. Kao što je prikazano na slici 1, IMS arhitektura podržava višestruke aplikacione servere, obezbjeđujući tradicionalne telefonske servise kao i ne-telefonske servise, kao što su trenutno razmjena, push-to-talk, video tokovi, multimedijalno razmjena,... Servisna arhitektura je skup logičkih funkcija, koje se mogu podijeliti u tri sloja:

• transportni sloj i sloj krajnje tačke; • sloj kontrole sesije, i • sloj aplikacionih servera.

8.3.1.1 Transportni sloj i sloj krajnje tačke

Transportni sloj i sloj krajnje tačke otpočinje i završava SIP signalizaciju u procesima uspostavljanja sesija i pružanja nosećih servisa, kao što je konverzija glasa iz analognog ili digitalnog formata u IP (IP – Internet Protocol) pakete korištenjem RTP protokola. Ovaj sloj je opremljen medijskim gejtvejima koji se koriste za kovertovanje VoIP nosećih tokova u PSTN TDM format (PSTN – Public Switched Telephone Network; TDM – Time Division Multiplexing). Medijski server obezbjeđuje veliki broj medijski-vezanih servisa, uključujući konferencing, emitovanje saopštenja, sabiranje in-band signalizacionih tonova, prepoznavanje govora, sintezu govora,... Resursi medijskog servera se dijele između svih aplikacija. Shodno tome, svaka aplikacija koja zahtijeva, primjera radi, emitovanje saopštenja ili sabiranje simbola može koristiti zajednički server. Ove aplikacije uključuju, između ostalih, glasovnu poštu, napredni 800, inetraktivne VXML (VXML – Voice Extensible Markup Language) servise. Medijski serveri mogu, takođe, podržavati i ne-telefonske funkcije kao što je repliciranje medija za push-to-talk servis. Korištenjem zajedničkog seta medijskih servera kroz višestruke servise, servis provajderi ne moraju predviđati i konstruisati medijske resurse za svaku pojedinačnu aplikaciju.

357

Slika 8.13. Pojednostavljeni prikaz arhitekture IMS-a 8.3.1.2 Sloj kontrole sesije

Sloj kontrole sesije sadrži servere za kontrolu mreže koji se koriste za upravljanje uspostavljanjem, modifikacijom i realizacijom poziva ili sesije. Najvažniji od ovih servera je CSCF (CSCF – Call Session Control Function), poznat još i kao SIP server. CSCF obezbjeđuje registraciju krajnjih tačaka i usmjeravanje SIP signalizacionih poruka prema odgovarajućem aplikacionom serveru. CSCF međudjeluje sa transportnim slojem i slojem krajnje tačke u cilju obezbjeđenja garantovanog QoS-a kroz sve servise. Sloj kontrole sesije uključuje HSS (HSS – Home Subscriber Server) bazu podataka koja upravlja jedinstvenim servisnim profilom za svakog krajnjeg korisnika. Servisni profil krajnjeg korisnika pohranjuje sve korisničke servisne informacije i preferencije na jednoj centralnoj lokaciji. Ovo uključuje trenutne informacije o registraciji krajnjeg korisnika (tj. IP adresu), roaming infromacije, telefonske servise (tj. informacije o proslijeđivanju poziva), informacije o servisu trenutnog razmjene (tj. liste prijatelja), opcije glasovnog sandučeta (npr. čestitke),... Centralizacijom ovih informacija, aplikacije su u stanju da dijele informacije kako bi kreirale jedinstve personalne direktorije, multi-klijent vrstu informacija o prisustvu i spojene servise. Ovakvo centralizovano uređenje, takođe, u velikoj mjeri pojednostavljuje administraciju korisničkih podataka i obezbjeđuje dosljedne preglede aktivnih korisnika kroz sve servise. Sloj kontrole sesije, takođe, uključuje MGCF (MGCF – Media Gateway Control Function), koji međudjeluje SIP signalizaciju sa signalizacijom korištenom od strane medijskog gejtveja (tj. Megaco H.248). MGCF upravlja distribucijom sesija preko višestrukih medijskih gejtveja te pruža slične funkcije za medijske servere. Ovaj sloj, takođe, sadrži puni komplet podržanih funkcija, kao što su provizioning,

358

tarifiranje i O&M. Međudjelovanje sa mrežama drugih operatora i/ili drugim tipovima mreža se kontroliše korištenjem graničnih gejtveja. 8.3.1.3 Sloj aplikacionih servera

Sloj aplikacionog servera sadrži aplikacione servere i servere sadržaja koji se koriste za izvršavanje servisa sa dodatnom vrijednošću za korisnike. Aplikacioni serveri obezbjeđuju servisnu logiku krajnjeg korisnika. IMS arhitektura i SIP signalizacija su dovoljno fleksibilne da mogu podržati različite telefonske i ne-telefonske aplikacione servere. Na primjer, SIP standardi su razvijeni za telefonske servise i servise trenutnog razmjene. Generički omogučivaći servisa, kako su definisani u IMS standardu (kao što je upavljanje prisustvom i grupama lista), su implementirani kao servisi u SIP aplikacionom serveru. Server aplikacije telefonije

IMS arhitektura podržava višestruke aplikacione servere za telefonske sevise. Server aplikacije telefonije (TAS – Telephony Application Server) je back-to-back SIP korisnički agent koji održava stanje poziva. TAS sadrži servisnu logiku koja obezbjeđuje osnovne servise procerisanja poziva, uključujući analizu cifara, potrebna usmjeravanja, uspostavljanje poziva, održavanje poziva na čekanju, proslijeđivanje poziva, konferencing,... TAS obezbjeđuje servisnu logiku za pozivanje medijskih servera za podržavanje odgovarajućih progresnih tonove poziva i saopštenja. U slučaju da pozivi započinju ili završavaju na PSTN mreži, TAS obezbjeđuje SIP signalizaciju prema MGCF-u kako bi uputio medijske gejtveje da konvertuju PSTN TDM glasovni tok bita u IP RTP tok i isti usmjere na IP adresu odgovarajućeg IP telefona. Kao dio izvršnog modela telefonskog poziva, TAS obezbjeđuje tačke prihvatanja poziva napredne inteligentne mreže. Kada poziv uznapreduje do tačke prihvatanja, TAS zaustavlja obradu poziva i provjerava korisnički profil kako bi odredio da li je u tom trenutku na poziv potrebno primijeniti neke dodatne servise. Korisnički profil određuje koji od aplikacionih servera trebaju biti pozvani. TAS oblikuje SIP ISC poruke (ISC – IP multimedia Service Control) i prolazi kontrolu poziva na odgovarajućum aplikacionom serveru. Ovaj mahanizam može biti korišten za pozivanje postojećih servisa napredne inteligentne mreže ili za pozivanje novih SIP-baziranih aplikacionih servera. IMS može sadržavati više TAS-ova koji obezbijeđuju specifične mogućnosti za određene vrste krajnjih tačaka. Na primjer, jedan TAS može pružati poslovne atribute IP Centrexa (tj. privatne planove biranja, brojeve dijeljenog direktorija, pojavu višestrukih poziva, automatsku raspodjelu poziva, servise sa telefonistima,...). Drugi TAS, opet, može podržavati privatne kućne centrale (PBX – Private Branch Exchange) i obezbjeđivati napredne servise virtualne privatne mreže (VPN – Virtual Private Network). Serveri višestrukih aplikacija mogu međudjeovati korištenjem SIP-I signalizacije kako bi kompletirali pozive između različitih klasa krajnjih tačaka.

IP multimedija – funkcija komutiranja servisa (IM-SSF – IP Multimedia-Services Switching Function) obezbjeđuje međudjelovanje SIP poruka sa odgovarajućim CAMEL, ANSI-41, INAP ili TCAP porukama. Ovo međudjelovanje dopušta IP telefonima podržanih IMS-om da pristupaju servisima kao što su: servis imena pozivaoca, servisi 800, servisi pokretljivosti lokalnog broja, servisi jednog broja, te mnogim drugim.

359

Dodatni serveri aplikacije telefonije Sloj aplikacionog servera može takođe sadržavati nezavisne servere (standalone) koji

obezbjeđuju dodatne telefonske servise na početku, na kraju ili u sredini poziva, korištenjem trigera. Ovi servisi uključuju: klik za biranje, klik za transfer, klik za konferenciju, servise glasovne pošte, IVR servise, VoIP VPN servise, servise unaprijed plaćenog billinga, te servise blokiranja dolaznih/odlaznih poziva. Serveri ne-telefonskih aplikacija

Sloj aplikacionog servera može, takođe, sadržavati SIP-bazirane aplikacione servere koji rade izvan modela telefonskog poziva. Ovi aplikacioni serveri mogu međudjelovati sa klijentima krajnje tačke kako bi obezbijedili servise kao što su trenutno razmjena, push-to-talk ili servisi omogućeni prisustvom. Implementiranjem ovih ne-telefonskih SIP-baziranih servisa u zajedničkoj IMS arhitekturi, postaje mogućim međudjelovanje telefonskih i ne-telefonskih servisa kako bi se kreirali novi spojeni komunikacioni servisi. Jedan primjer takvog spojenog servisa je konvergirana klik-za-kontakt lista prijatelja koja prikazuje informacije o prisustvu i dostupnosti krajnjeg korisnika, te obezbjeđuje point&click interfejs preko višestrukih komunikacionih servisa (telefonija, IM i PTT). Drugi primjer je korištenje jedinstvenog unaprijed plaćenog servisnog accounta za telefonske i VoD servise.

Slika 8.14. Pojednostavljen pogled na slojevitu arhitekturu IMS-a Otvoreni servisni pristup – gejtvej (OSA-GW)

IMS arhitektura pruža provajderima fleksibilnost u dodavanju servisa u njihove VoIP mreže pomoću interakcije sa postojećim aplikacijama ili integrisanjem SIP-baziranih aplikacionih servera koje su kupili ili su ih sami razvili. Pored toga, servis provajderi žele

360

dopustiti svojim korisnicima da razvijaju i implementiraju servise koji se oslanjaju na resurse VoIP mreže. Na primjer, preduzeće može imati želju da neke operacije u unutrašnjem radnom okruženju omogući sa glasom ili trenutnim razmjenam za automatsko iniciranje poziva ili trenutnog razmjene ako je nalog u toku realizacije. Ovo može biti urađeno pomoću informacije o lokaciji bežičnog PDA uređaja nošenog od strane osobe koja vrši isporuku. U velikom broju slučajeva osoblje koje u preduzećima razvija aplikacije ima samo IT obrazovanje i nije upoznato sa različitim složenim signalizacionim protokolima (tj. SS7, ANSI-41, CAMEL, SIP, ISDN,...). Za obezbjeđenje prostog API-ja za komunikacione servise, Parlay Forum, usko sarađujući sa 3GPP i ETSI standardizacionim organizacijama, je zajednički definisao Parlay API za telefonske mreže. Međudjelovanje između SIP-a i Parlay API-ja je obezbjeđeno preko OSA-GW, koji je dio sloja aplikacionog servera 3GPP IMS arhitekture. Kao što je opisano iznad, drugi aplikacioni serveri obezbjeđuju međudjelovanje između SIP i telefonskih protokola (ANSI-41, CAMEL, INAP, TCAP, ISUP,...). OSA-GW dopušta kompanijskim Parlay aplikacijama da imaju pristup informacijama o prisustvu i stanju poziva, uspostavljanju i raskidanju sesija, i da manipulišu sastavnim dijelovima poziva. OSA-GW implemetira Parlay Framework, koji dopušta aplikacionim serverima preduzeća da se registruju sa mrežnim i upravljačkim pristupom mrežnim resursima.

8.3.2 Način funkcionisanja IMS-a

Većina industrijskih implementacija IMS-a grupiše funkcije u nekoliko podsistema, u koje spadaju:

• Podsistem za SIP procesiranje: P-CSCF, I- CSCF i S- CSCF aplikacije, te AS (koji može biti tretiran i kao zaseban podsistem);

• Podsistem HSS-a za prihvatanje informacija o prisustvu korisnika; • Podsistem za obradu medija: MSFC i MRFP

8.3.2.1 Svakodnevni scenariji

Da bi smo objasnili kako IMS funkcioniše pozabavićemo se sa Almom i Damirom, korisnicima određenog telekom operatora, kreirajući nekoliko svakodnevnih scenarija. Sljedeći scenariji ilustriraju kako IMS omogućava veliki broj mogućnosti za pomoć u svakodnevnom životu. Damir želi pozvati Almu koristeći svoj SIP telefon

Kada Damir želi pozvati Almu koristeći svoj SIP telefon nije poznato kako Damirov telefon može znati adresu Alminog telefona, obzirom da se IP adrese mijenjaju od konekcije do konekcije (dinamička dodjela adresa). Postojeći telefonski sistem osigurava da telefon ima stalni fiksni ili mobilni broj, a cijena ove funkcionalnosti je dodatna kompleksnost sistema. U slučaju Internet telefonije stalni elemenat je simboličko korisničko ime, npr. „alma@operatorB.ba“, dok se IP adresa mijenja. Svaki put kad se telefon povezuje na mrežu, on šalje svoje ime u direktorij koji tada može ažurirati njegovu ime↔adresa tabelu. Za iniciranje poziva Damirov telefon šalje Almi SIP poruku invite preko S-CSCF-a, koji „Alma“ zamijenjuje sa IP adresom Alminog telefona; ovaj postupak je poznat i kao rezolucija adrese. Za izvođenje ove operacije, S-CSCF vrši odabir koju će aplikaciju aktivirati (proslijeđivanje, glasovna pošta, legal intercept,...). U

361

slučaju običnog glasovnog poziva, S-CSCF traži od HSS-a IP adresu Alminog telefona, nakon čega SIP poruku invite proslijeđuje na tu adresu. Bitno je napomenuti da u zavisnosti od njegove centralne lokacije i slova „S“, S-CSCF nije komutaciona već serverska funkcija. Osnovni zadaci S-CSCF-a su:

• Strana pozivaoca: Identificira servisne privilegije pozivaoca i S-CSCF pozvane osobe; • Strana pozivanog: Zamjenjuje simboličko ime pozvane osobe sa njegovom/njenom IP

adresom (u nekim specijalnim slučajevima, on proslijeđuje poruku aplikacionom serveru, izvodi operacije nad SIP porukama,...).

U daljnjem razmatranju se nameće pitanje gdje je direktorij lociran1. Microsoft MSN, Yahoo i AOL koriste centralizovani pristup, tako da svaki od njih koristi vlastiti direktorij. Jedan „operator“ je dovoljan za cijeli svijet!. Skype distribuira besplatni softver za Windows, MacOS, Linux i PocketPC operativne sisteme, koji rade sa decentralizovanim direktorijem. Skype koristi FastTrack p2p tehnologiju, kao i poznatu aplikaciju za dijeljenje fajlova KaZaA-u. Svaki PC memoriše i ažurira dio "direktorija cijelog svijeta" korištenjem DHT (DHT – Distributed Hash Table) algoritma. Ažuriranja i pretrage se izvršavaju u kooperaciji. U ovom pristupu nema uključenih operatora. Kako su naprijed pobrojani pristupi nekompatibilni, Alma i Damir moraju koristiti zajedničkog operatora. S druge strane, operatori preferiraju arhitekturu sa podijeljenim odgovornostima za direktorij. Koriteći takav pristup, svaki operator upravlja sistemom direktorija, a odgovarajući mehanizmi zauzimaju mjesto u omogućavanju korisniku da poziva telefon kojeg opslužuje neki drugi operator. Poruka invite pozvanom telefonu se prenosi pomoću mrežnih sistema iz domene pozivaoca i domene pozvanog na način sličan e-mailu. IMS se može grubo opisati kao IETF RTP/SIP sa e-mailom sličan adresiranju po domeni, kako bi se ostvarilo upravljanje interoperabilnošću.

Operator, na primjer, može razdvojiti svoje korisnike na dvije podskupine: potrošače i profesionalce, obje sa različitim S-CSCF-ovima i aplikacijama. Pošto operator pokreće nekoliko S-CSCF-ova, neophodno je ponovo uvesti jedinstvenu ulaznu mrežnu tačku koja može proslijediti SIP poruku relevantnom S-CSCF-u. Ovo je zadatak ispitujućeg CSCF-a (I-CSCF – Interrogating CSCF). SIP poruka poslana sa Damirovog telefona se prenosi do I-CSCF-a, koji je proslijeđuje do relevantnog S-CSCF-a. Bitno je zapamtiti da, ako je Alma korisnik drugog operatora, S-CSCF koji je zadužen za Damira proslijeđuje SIP poruku prema I-CSCF-u Alminog operatora. Obogaćena komunikacija i unaprijeđena interakcija između glasa i podataka su važni aspekti za osoba↔osoba komunikaciju. Alma u biznisu

Dok se vozi u taksiju sa aerodroma, Alma poziva Damira, kolegu sa posla, na njegov mobilni telefon da prodiskutuju o nekim aspektima važnog konstrukcionog projekta. Alma aktivira video mod na svom mobilnom telefonu kako bi Damiru mogla pokazati o čemu tačno govori. Damir pregledava slike na svom mobinom telefonu dok diskutuju kako na najbolji način da krenu naprijed. Njih dvoje odlučuju da im je potrebna mala pomoć njihovih poslovnih kolega. Alma odabire radnu grupu projekta iz svoje liste prijatelja, vidi ko je dostupan, te inicira push-to-talk grupnu sesiju. Amer i Goran odgovaraju da i oni takođe razmišljaju o istom problemu, i da imaju nekoliko ideja za koje bi željeli da ih Alma pogleda. Kada Alma stigne u hotel pali svoj laptop, otvara svoju ličnu listu prijatelja i poziva Damira, a Amer i Goran se pridružuju video-

1 Detaljnije pogledati u J.F.Kurose-K.W.Ross: Computer networking: A Top-Down Approach Featuring the Internet, Addison Wesley, 2nd edition, 2003

362

konferenciji. Amer startuje prezentaciju i razmijenjuje je sa kolegama. Na početku video-konferencije Damir je još uvijek na putu nazad u kancelariju i partcipira u konferenciji preko svojeg mobilnog telefona, ali se prebacuje na PC čim stigne do svog radnog stola, nekoliko minuta kasnije.

Ovaj scenario nam pokazuje kako ovako bogate komunikacije mogu biti jednostavne ukoliko su podržane IMS-om. IMS nije samo tehnologija koja će diktirati evoluciju prema ovim funkcionalnostima; potrebe krajnjeg korisnika i preduzeća će biti nosioci zahtjeva multimedijalnih servisa i za mobilne i za fiksne operatore. Kakvu ulogu IMS igra u Alminoj interakciji sa poslovnim kolegama? Komunikacija započinje tradicionalnim telefonskim pozivom. Tokom konverzacije se pojavljuje potreba za pokazivanjem i dijeljenjem određenih sadržaja, te se poziv obogaćuje videom. Ovo je servis koji se bazira na realnom ponašanju i lako se obogaćuje kako bi ispunio korisničke potrebe (kako se one mijenjaju). Alma se kreće i u danom trenutku se nalazi u zoni pokrivanja mreže drugog operatora. To što Alma koristi mrežu drugog operatora nema nikakvog uticaja na njenu komunikaciju; ona i dalje ima pristup istim servisima, bez obzira na njenu trenutnu lokaciju. Alma i dalje koristi svoju listu prijatelja i može pozvati unaprijed definisanu radnu grupu u push-to-talk sesiju. Ova funkcionalnost zahtijeva interoperabilnost servisa, koja je podržana od strane IMS-a. Upravljanje prisustvom i grupama lista je sastavni dio komunikacije i daje podršku različitim servisima; ista lista prijatelja je prisutna, bez obzira na vrstu servisa. Servisi nisu svojstveni tipu pristupa ili terminalu. Video-konferencija ima učesnike koji koriste i fiksne i mobilne uređaje. IMS omogućava ovu konvergenciju podržavajući servise koji su nezavisni od pristupa. Sa slikama, video-telefonijom i kombinovanim multimedijalnim servisima, korisnici će biti u stanju mijenjati načine komunikacije, korištenjem bilo koje kombinacije komunikacionih medija. Da ovo bilo doživilo realnu primjenu, IMS je nužnost. Damir poziva „taksi“

Damir poziva taksi. Aplikacija pozvana od strane S-CSCF-a dekodira niz karaktera taksi; koristi brzu upravljačku funkciju kako bi se identifikovao najbolje odgovarajući taksi; te zamijenjuje „taksi“ sa IP adresom najbližeg dostupnog taksi telefona. Ova aplikacija se pokreće na aplikacionom serveru (AS) i predstavlja samo jedan primjer aplikacije koja može biti kreirana za napredne servise. Damir želi da poziva Almu iz inostranstva

Kada je Damir u inostranstvu i želi telefonirati, telefonu je potrebna adresa sistema na koji mora da usmjerava SIP poruke. IMS arhitektura specificira zastupnički-CSCF (P-CSCF – Proxy CSCF) kao tačku ulaska terminala. Damirov terminal dobiva adresu P-CSCF-a, koji je zadužen da analizira telefonske poruke (uključujući identitet njegovog operatora), i proslijeđuje ih prema I-CSCF-u Damirove matične mreže. Par: P-CSCF (posjećeni) ↔ P-CSCF (matični) nakon toga prihvata roaming. Drugim riječima, Damirov telefon šalje SIP poruku invite za Almu prema:

• P-CSCF-u posjećene mreže, koji je proslijeđuje do... • I-CSCF-a Damirove matične mreže, koji je tada proslijeđuje do... • S-CSCF-a relevantne klase korisnika, koji zamijenjuje ime „Alma“ sa odgovarajućom IP

adresom (pronađenom u HSS-u), i proslijeđuje promijenjenu poruku na... • Almin telefon, koji počinje da zvoni.

363

Kvalitet servisa (QoS) za Damirov poziv prema Almi Kada Damir poziva Almu, njegov telefon šalje SIP poruku invite prema P-CSCF-u mreže

koja obezbjeđuje pristup. Pozvana mreža zna da je poziv iniciran i tada je u stanju podešavati pristup kako bi se poboljšao kvalitet poziva. P-CSCF ekstraktira (iz poruke invite) opis medijskih mogućnosti terminala i proslijeđuje tu informaciju prema PDF-u (PDF – Policy Decision Function). PDF, koji je povezan na pristupnu opremu (linija, radio), može tada podešavati mrežu kako bi poboljšao QoS. Damir poziva Almu, ali mreža ne može dosegnuti Almin telefon

S-CSCF treba da pošalje Damiru zvučnu poruku kako bi ga informisao o problemu. Da bi to uradio, S-CSCF poziva MRFC (MRFC – Media Resource Function Controller), koji umjesto Alminog telefona odgovara na SIP poruku invite koju je poslao Damirov telefon. MRFC odgovara na način tako da se Damirov telefon povezuje na MRFP, a medijski sistem šalje audio poruku: „Pozivani telefon ne može biti dosegnut, molimo pozovite kasnije“. Damir poziva Almu na njen tradicionalni (fiksni) telefon

Ovo će biti najčešći slučaj obzirom da će se IMS uvoditi progresivno, dok će postojeće telefonske mreže ostati u funkciji još dugo vremena. S-CSCF detektuje da je Almina adresa klasični telefonski broj, i poziva BGCF (BGCF – Breakout Gateway Control Function). BGCF odabire MGCF, koji tada:

• Izvodi translaciju između SIP poruka i ISDN ISUP (ISUP – ISDN User Part) poruka • Kontrolira MGW (MGW – Media GateWay), koji izvodi translaciju između Internet

glasovnog toka (RTP) i tradicionalnog telefonskog toka glasa. Kratak rezime

U ovoj sekciji će ukratko biti opisane komponente određene IMS sesije, sa pripadajućim funkcijama.

• Prihvatanje poziva:

P-CSCF: tačka ulaska za terminal u posjećenoj mreži; I-CSCF: tačka ulaska u mrežu u domaćoj mreži; S-CSCF: osnovno prihvatanje poziva (tj. prevođenje adrese „Alma“ u IP adresu

Alminog telefona) i pozivanje aplikacije; AS: kao međustroj za pokretanje aplikacija; HSS: direktorij korisnika sa stanjem njihovog prisustva; PDF: prilagođavanje pristupa kada je poziv iniciran.

• Obrada medija MRFC: kontroliše medijski sistem; MRFP: medijski sistem (tj. objavljivanja, prevođenje kodeka)

• Gejtvej prema postojećoj komutiranoj telefoniji MGCF: gejtvej za kontrolu poziva MGW: glasovni gejtvej

364

Slika 8.15. Uspostavljanje sesije sa IMS-om 8.3.2.2 Zajedničke funkcije

IMS usvaja koncept slojevite arhitekture i ide korak dalje definisanjem horizontalne arhitekture gdje isti omogučivaći servisa i zajedničke funkcije mogu biti više puta korišteni za više različitih aplikacija. Takođe, horizontalna arhitektura u IMS-u specificira interoperabilnost i roaming, kontrolu nosača, tarifiranje i sigurnost. Horizontalna arhitektura IMS-a omogućava operatorima da odmaknu od tradicionalnih, vertikalnih implementacija novih servisa; kako je prikazano na slici 8.16. Ova tradicionalna mrežna struktura, sa svojom servis-jednoznačnim funkcionalnostima za tarifiranje, upravljanje prisustvom i grupama lista, usmjeravanje i provizioning je veoma skupa i složena i za izgradnju i za održavanje. U prije-IMS mrežama za svaki servis su morale biti izgrađene posebne implementacije svakog sloja, a struktura se replicirala kroz mrežu, od terminala preko jezgrene mreže do terminala drugog korisnika. IMS obezbjeđuje veliki broj zajedničkih funkcija koje su generičke po svojoj strukturi i implementaciji, i virtualno mogu biti ponovo iskorištene od strane svih servisa u mreži. Primjeri ovih zajedničkih funkcija su upravljanje prisustvom i grupama lista, radna podrška, O&M, direktoriji, tarifiranje i postavljanje. Kao dodatak ubrzanju i pojednostavljenju procesa kreiranja i isporuke servisa, ponovno korištenje zajedničke infrastrukture, omogučivaća i nadležnosti (što je obezbjeđuje IMS) minimiziraju opertorske operativne i kapitalne troškove (OPEX i CAPEX), a posebno u oblastima kao što su provizioning servisa, O&M, briga o korisniku i billing. Druga prednost je u tome da je nadležnost funkcionisanja, zahtjevana preko servisa, više generička, i može biti prepoložena sa servisu-svojstvenim znanjem, prije nego sa zahtjevom za specijalističkom operacionalnom nedležnošću za svaki servis.

365

Slika 8.16. Način na koji IMS omogućava pomjeranje od vertiklane implementacije servisa prema horizontalnoj slojevitoj arhitekturi sa zajedničkim funkcijama 8.3.2.3 Funkcionalnosti IMS-a Neke od ključnih funkcionalnosti IMS-a su ukratko opisane ispod. Upravljanje i pregovaranje multimedijalnom sesijom – ključ za IP komunikacione servise

IMS koristi SIP protokol za upravljane i pregovaranje multimedijalnim sesijama. IMS je od esencijalne važnosti za mobilnu SIP mrežu dizajniranu za podršku pomenutih funkcionalnosti, gdje IMS obezbjeđuje usmjeravanje, mrežno lociranje i adresiranje funkcionalnosti. Nasuprot krugovno i paketski-komutiranim domenama, IMS domena omogućava uspostavljanje sesije bilo kojeg tipa medija (npr. glas, video, tekst,...). IMS domena, takođe, dopušta mogućnost kreatoru servisa da kombinuje servise iz krugovno-komutiranih i paketski-komutiranih domena u jednu jedinstvenu sesiju, kao i to da sesije mogu biti dinamički modifikovane u letu (npr. dodavanje video komponente postojećoj glasovnoj sesiji). Ova mogućnost otvara prostor za određeni broj novih i inovativnih korisnik↔korisnik i više-korisničkih servisa, kao što su poboljšani glasovni servisi, video telefonija, čavrljanje, PoC i multimedijalni konferencing, koji su svi bazirani na konceptu multimedijalne sesije. Upravljanje mobilnošću

Ispod ležeća IMS infrastruktura omogućava mobilne IP komunikacione servise preko sposobnosti pronalaženja drugih korisnika u mreži, nakon čega slijedi uspostavljanje sesije sa tim korisnikom. Ključne IMS komponente koje omogućavaju upravljanje mobilnošću su CSCF i HSS. HSS posjeduje sve ključne korisničke podatke i omogućava korisnicima (ili serverima) da pronađu i komuniciraju sa drugim krajnjim korisnicima. CSCF je po generičkoj funkciji zastupnik, koji pomaže u uspostavljanju i upravljanju sesijama i proslijeđuje poruke između IMS

366

mreža. IMS je od kritičnog značaja za omogućavanje servisnog pristupa bez obzira na geografsku lokaciju krajnjeg korisnika. QoS – Ključ za izvršenje servisa u realnom vremenu

IMS će pružiti efektivno i standardizovano rješenje za operatore koji žele da implementiraju IP mobilne servise realnog vremena i da izbjegnu neizvjesnosti i neprilike koje sa sobom donosi prenos sa najboljom ponudom i rezultirajuće nezadovoljstvo korisnika. Mobilna IP komunikacija u realnom vremenu je veoma zahtjevna zbog fluktuacije u širini opsega, koja značajno utiče na prenos IP paketa kroz mrežu. U običnim IP mrežama, IP transport bi bio ono što je poznato kao "najbolja ponuda", što znači da će mreža dati najbolje od sebe da osigura zahtjevanu širinu opsega, ali bez garancije da će to zaista i ostvariti. Rezultat je da mobilni IP servisi realnog vremena funkcionišu slabo ili čak nikako (tj. kvalitet glasa je slab ili izvještačen, video "džiter",...) što je u direktnoj zavisnosti od raspoloživosti širine opsega i mrežnog zagušenja. Adekvatni QoS mehanizmi su razvijeni kako bi se prevazišli ovi problemi i umjesto postojeće "najbolje ponude" obezbijedio određeni tip garantovanog nivoa prenosa. QoS osigurava da se kritični elementi u IP prenosu, kao što su prenosna brzina, kašnjenje graničnika i nivoi greške, mogu mjeriti, poboljšati i unaprijed garantovati. Korisnici su u stanju da specificiraju nivo kvaliteta koji zahtijevaju u zavisnosti od vrste servisa i okolnosti u kojima se nalaze. Određena "inteligencija" koja je potrebna kako bi se obezbijedio QoS u mobilnoj IP mreži je specificirana u IMS-u u obliku entiteta koji je poznat kao PDF (PDF – Policy Decision Function). PDF međudjeluje sa ispod ležećom paketskom mrežom, te kontroliše istu (na primjer, preko Go interfejsa prema GGSN-u). Egzekucija, kontrola i interakcija servisa – osnove za robusnu servisnu platformu

U složenom pejsažu mobilnih servisa gdje je kod operatora zaposlen veliki broj servisa, od velike važnosti je da je operator u stanju kontrolisati pozivanje servisa i interakciju između različitih servisnih komponenti. U krugovno- i paketski-komutiranim domenama, izvršenje servisa je kontrolisano aplikacijom, što povećava složenost interakcije servisa i smanjuje sveukupnu transparentnost i kontrolu servisa. IMS savaladava ovaj izazov obezbjeđujući efikasnu funkcionalnost servisnog provizioninga. Kada se korisnik registruje na operatorovu IMS mrežu, njegov SSP se preko CSCF-a downloaduje iz HSS-a. SSP (SSP – Subscriber Service Profile) sadrži veliku količinu servisno-vezanih informacija po korisniku i omogućuje CSCF da:

• Identifikuje koji servis(i) trebaju da se izvrše, što se bazira na filterskom kriteriju koji je sadržan u SSP-u;

• Odredi redoslijed u kojem se multipli servisi izvršavaju (ako je primijenjivo); • Odredi adresu(e) aplikacionog(ih) servera koji trebaju da izvrše zahtijevani servis

krajnjeg korisnika. • Informiše aplikacioni(e) server(e) o redoslijedu po kojem servisi se trebaju izvršavati u

slučaju da se multipli servisi trebaju izvršiti na istom aplikacionom serveru(ima). Izvršavanje, kontrola i interakcija servisa omogućavaju operatore da koriste IMS kao servisnu infrastrukturnu platformu koja se može višestruko korisiti, dopuštajući im da efektivno kontrolišu i upravljaju složenostima uključenim u filtrisanje servisa, trigering i interakciju. Interfejsi za aplikacije trećih strana

IMS pruža standardizovanu arhitekturu za omogućavanje distribuirani razvoj naprednih IP servisa. Različiti IMS servisi se mogu razvijati nezavisno i u isto vrijeme koristiti zajedničke

367

atribute IMS infrastrukture. Ovo olakšava servisnu integraciju i interoperabilnost (na primjer, između mobilne i fiksne mreže). Dodatno, funkcionalnost roaminga je automatski podržana sa malo ili nimalo dodatnog naprezanja sistema. Jednostavnost i fleksibilnost

RTP/SIP telefonija je dizajnirana, poput drugih Internet servisa, za host↔host komunikaciju. IMS dodaje nove funkcionalnosti u mreže (tj. između hostova) kako bi servise učinio jednostavnijim za korištenje ili samim servisima dodao nove funkcionalnosti. Primjeri su rezolucija adresa za prevođenje „Alma“ u IP adresu njenog telefona (S-CSCF, HSS), i roaming za omogućavanje pristupa iz posjećene mreže (P-CSCF, I-CSCF). Jednostavno je dodati novu aplikaciju u obliku funkcije obrade SIP poruke kako bi svaki novi servis bio kreiran. Npr., proslijeđivanje poziva treba biti izvedeno tako što se u SIP pozivnoj poruci „Alma“ zamijenjuje sa „Almin pomoćnik“. Integracija sa ostalim Internet servisima

Na primjer, Alma želi da odabere ton zvona koji će čuti Damir kada je bude pozivao. U klasičnoj telefoniji to bi bilo jako komplikovano. U toku telefonskog poziva prema Almi, drugi privremeni krug se uspostavlja na govornog mašini. Kada Alma podiže slušalicu, krug se zatvara i kreira se još jedan prema Alminom telefonu. U slučaju IMS-a, poruka ringing koja odgovara na poruku invite Damirovog telefona uključuje web adresu zvuka koji treba da odzvoni. Ova adresa može se odnositi i na Alminu fotografiju, neki njen video klip, ili web stranicu koja će biti prikazana na Damirovom telefonu.

8.3.4. IMS servisi

Telekomunikaciona industrija je u fazi tranzicije od poslova baziranih na prenosu glasa i servisu kratkih poruka prema mnoštvu novih i uzbudljivih multimedijalnih servisa i aplikacija. Telefonija i razmjena se komplementiraju novom generacijom osoba↔osoba aplikacija. Trend donosi i sposobnost kombinovanja postojećih servisa na atraktivne načine, na primjer kada dodajemo više-igračku igru tokom push-to-talk sesije. IMS će omogućiti nove servise između mobilnih i fiksnih terminala. Primjeri takvih servisa mogu biti dijeljenje sadržaja ili servisi razmjene između mobilnog terminala i PC-a. Pogodnost IMS servisa će se iskazati u dva različita oblika. Za ključne komunikacione komponente, kao što je push-to-talk, se očekuje da budu ponuđene na masovnom tržištu kao dio mogućnosti terminala. Postojaće, takođe, i interaktivne aplikacije trećih kuća, downloadovane na napredne mobilne terminale omogućene sa Symbianom ili Javom. Na strani fiksne mreže veliki broj SIP aplikacija je već dostupan, a razvojni timovi sada, takođe, rade na SIP aplikacijama za mobilno okruženje. Očekuje se da broj dostupnih SIP aplikacija za mobilne terminale rapidno poraste kako alati za razvoj aplikacija postanu lakše dostupni.

Da bi IMS servisi postali uspješni i dostigli potrebnu kritičnu tržišnu masu, sljedeći faktori trebaju biti ispunjeni u dovoljnoj mjeri:

• prihvatanje od strane krajnjih korisnika; • spremnost poslovnog sistema; • zrelost tehnologije;

368

• međudjelovanje između operatora. 8.3.4.1 Kreiranje servisa i isporuka

U svijetu komunikacija prije IMS-a servisi su specificirani i podržavani pomoću jednog logičkog čvora (ili seta čvorova). Svaki servis se pojavljuje kao otok, sa svojim vlastitim servisu-karakterističnim čvorom(ovima). Jedini mogući način sučeljavanja servisa, na primjer za kompoziciju servisa, je korištenjem protokola. U odsustvu bilo kakvog zajedničkog servisnog radnog okvira, svaki servis je u velikom broju slučajeva morao biti dizajniran i implementiram zasebno. Sa uvođenjem IMS arhitekture, veliki broj funkcija se može ponovno iskoristiti za brzo kreiranje i isporuku servisa. IMS servisi su hostirani od strane aplikacionih servera, što znači da su servisi implicitno smješteni u IMS aplikacionom sloju, te da su definisani različiti aspekti kontrole servisa. Na primjer, IMS definiše način na koji se usmjeravaju servisni zahtjevi, koji ih protokoli podržavaju, kako se izvodi tarifiranje te način kako je omogućena kompozicija servisa. Jedan aplikacioni server može hostirati više servisa, npr. telefoniju i razmjena. Ko-lokacija više servisa ima značajane prednosti, posebno u vezi sa loadingom IMS čvorova jezgrene mreže. Ko-lolacija servisa u jedan aplikacioni server smanjuje radno naprezanje CSCF-a na kontrolnom sloju.

Koncept IMS-a ne predstavlja novost u svijetu komunikacija obzirom da su ispod ležeći tehnički koncepti IMS-a već neko vrijeme predmet diskusija u standardizacionim i tehnološkim krugovima. IMS je imao relativno slab profil prema vremenu, jer je bio uglavnom prepušten tehničkim diskusijama kojima su glavna razmatranja bila u definisanju IMS mreže u tehničkom smislu. Međutim, sada na površinu izbijaju realne koristi koje je IMS u stanju pružiti u pogledu novih servisa i servisnog iskustva krajnjih korisnika. Ovaj prelaz sa tehničkih koncepata na koristi za krajnje korisnike često uzima dugo vremena kako bi se pojavio, ali sa IMS-om sada vidimo da ovo izranjanje uzima centralno mjesto u svijetu mobilnih servisa treće generacije. Vendori, operatori i developeri aplikacija pokazuju sve veći interes za IMS, što je vezano za njegovu sposobnost da revolucionizira iskustvo krajnjih korisnika i njegovu sposobnost da omogući nove i inovativne servise. Ali, da li je moguće reći da će IMS uspjeti tamo gdje su ostale tehnologije ostale neuspješne? To ne zavisi od vendora, operatora ili developera aplikacija (uprkos rastućem interesu za IMS-om u ovim krugovima), već od krajnjih korisnika. Shodno tome, ovaj rad ilustrira kako IMS ne samo da radikalno unaprijeđuje servisno iskustvo krajnjih korisnika, već i omogućava široki spektar novih servisa koje će krajnji korisnici biti spremni koristiti i biti spremni platiti za iste.

IMS arhitektura i standardi daju odgovor na trend kretanja prema zajedničkom standardizovanom podsistemu preko kojeg će se ponuditi novi servisi. Kako su operatori zatrpani zapošljavanjem dosanih/nezrelih podatkovnih servisa, zahtjev za osvajanjem tržišta gurnuo je u stranu potrebu za čistim, racionalnim arhitekturama. Kao rezultat toga, većina današnjih mreža pruža servise preko vertikalnih aplikacionih platformi. Ova "silos" rješenja obezbjeđuju set rezervisanih komponenti za realizaciju samo specifičnog servisa kojeg podržavaju, nezavisno od bilo koje druge servisno-vezane infrastrukture. Ovaj komprimis je prihvatljiv u slučaju kada postoji samo nekoliko ključnih servisa, koji su hostirani od strane nosioca. Međutim, kako se broj podatkovnih servisa rapidno povećava, te proširuje lanac vrijednosti, ovaj kompromis postaje handikepiran. IMS će adresirati ove probleme obezbjeđujući:

• zajedničku platformu sa komponentama koje se mogu višestruko koristiti, obezbjeđujući brzo i jednostavno zapošljavanje servisa;

369

• smanjenje troškova zapošljavanja i upravljanja sistemom: operatori su u stanju iskusiti smanjene kapitalne troškove kroz dijeljenje komponenti i integraciju troškova, kao i umanjene operativne troškove kroz jednostavniji sistem;

• kombinovanje funkcionalnosti svakog pojedinačnog rješenja; na primjer, integracija servisa prisustva sa konferencingom, kako bi se otvarili sinergijski efekti i izbjeglo redudantno zapošljavanje atributa;

• konzistentne, otvorene interfejse za developere trećih strana; • konzistentnost do krajnjeg korisnika: mogući su roaming scenariji, ne ograničavajući

pristup servisu samo na domaću mrežu.

IMS predstavlja standardizovanu platformu koju je moguće višestruko korisiti i koja pruža okruženje za jednostavnije eksperimentisanje sa zapošljavanjem, integracijom i proširenjem potrošačkih i kompanijskih glasovnih i podatkovnih servisa. Kako se IMS još uvijek nalazi u procesu standardizacije i IMS entiteti i eksterni interfejsi (CSCF, HSS, MRF,...) su standardizovani samo u smislu funkcionalnosti. Od posebne važnosti za zapošljavanje servisa je standardizacija ISC interfejsa i Sh referentne tačke, koji obezbjeđuju interfejse za integraciju aplikacionih servera u IMS.

IMS, u odnosu na tradicionalne mreže, omogućava usmjereniji pristup korisniku prilikom isporuke personalnih servisa. U komunikacionom svijetu prije IMS-a, korisnici pristupaju personalnim servisima sa jedne ili više servisu-svojstvene pristupne tačke (tačaka), koja je nezavisna od korisnika. Usmjeravanje prema serveru je takođe servisu-svojstveno i često je zaštićeno. Servisna arhitektura je takođe servis-centrična i skalabilnost je fundamentalno, servisu-svojstveno pitanje. Sa IMS-om, korisnici pristupaju personalnim servisima preko dinamički pridružene, korisnik-centrične i standardizovane pristupne tačke, CSCF-a, koja servisno-nezavisna. CSCF se dinamički alocira korisniku prilikom prijave ili kada je primljen zahtjev adresiran na korisnika. Servisna arhitektura je korisnik-centrična i visoko je skalabilna. IMS servisi zahtijevaju IMS/SIP klijent (uključujući GUI, servisnu logiku, usmjeravanje i funkcionalnost pronalaženja) u korisničkoj opremi za komunikaciju sa mrežnim serverima – u smislu preslikavanja servisne logike u mrežu. IMS/SIP klijent je struktuiran na takav način da se jezgrene funkcije više puta koriste za veći broj aplikacija, i da više aplikacija može biti ko-locirano na istoj korisničkoj opremi. Dodatni posao na uvođenju novog servisa sa IMS-om je značajno manji, obzirom da su osnovne funkcije već uspostavljene. Implementacija IMS logike u terminalima znači da će njegova arhitektura zaista izvršiti integraciju s kraja-na-kraj.

Sa uvođenjem pokretnih uređaja poput laptopa i PDA-ova, korištenih u sprezi sa bežičnim LAN-ovima, granica između fiksnih i mobilnih komunikacija postaje zamagljena. Je li VoIP poziv preko PDA na aerodromskom hot-spotu fiksni ili mobilni servis? Jedna od tradicionalnih osobina po kojoj se razlikuju mobilni i fiksni servisi je da se sa mobilnim pozivom poziva neka osoba, dok se fiksnim pozivom poziva tačno određena lokacija (korištenjem žičane mreže). Sa personalnim SIP adresama, a shodno korisničkim potrebama, fiksni pozivi mogu postati i personalni. U ovom svijetu konvergencije, tip uređaja postaje važniji od ispod ležeće mrežne arhitekture. U jednom od naprijed opisanih scenarija, Alma koristi mobilni telefon u taksiju, koji je za nju u tom trenutku odgovarajući. Kada ona treba veći ekran za video-konferenciju i dijeljenje aplikacija, ona se prebacuje na PC. Alma je u mogućnosti da nastavi sa radom zahvaljujući mobilnosti koju pruža IMS.

Različiti servisi imaju različite zahtjeve. Neki servisi zahtijevaju visoku širinu opsega, neki zahtijevaju malo kašnjenje, drugi opet zahtijevaju veliku snagu procesora u uređaju. Ovo

370

znači da bi različiti servisi bili izvršeni na odgovarajući način, mreža mora biti svjesna različitih karakteristika pristupnih metoda. Funkcionalnost višestrukog pristupa je nerazdvojivo vezana za IMS arhitekturu. Ako se ovo proširi sa servis-svjesnom kontrolom i servisnom logikom za multimedijalne servise, IMS nudi način za fiksne i mobilne operatore da konačno isporuče istinsku fiksnu-mobilnu konvergenciju. Ovo će omogućiti da isporučeni servis bude prilagođen prema karakteristikama i mogućnostima trenutno odabranog uređaja i metode pristupa njegove mreže.

I za operatore i za korisnike IMS u velikoj mjeri pojednostavljuje proces prijavljivanja i autentikacije. U svijetu komunikacija prije IMS-a, svaki servis često ima vlastiti način autentikacije korisnika, koji može biti standardizovan ili zaštićen. Taj način, u velikom broju slučajeva, uopšte ne autenticira korisnike na odgovarajući način, jer u stvari počiva na niskom nivou autentikacije. Primjera radi, neki operator može imati potrebu za uvođenjem SSO (SSO – Single Sign On) servisa kako bi izbjegao reautentifikaciju za više servisa. Autentifikovan preko jednog IMS servisa, korisnik je u stanju da bez ponovne autentikacije pristupa svim ostalim IMS servisima, za koje je autorizovan da ih može koristiti. Autentikacija se prihvata od strane CSCF-a nakon što se korisnik prijavi. Kada CSCF primi zahtjev za servisom, SIP aplikacioni server može potvrditi da je korisnik autenitifikovan.

IMS omogućava višestruko korištenje međuoperatorskih odnosa. Umjesto da razvija različite interkonekcijske odnose i sporazume za svaki servis, IMS omogućava kreiranje jednog, sveobuhvatnog međuoperatorskog odnosa, koji treba biti uspostavljen i izgrađen za sve servise. Danas, kada jedan korisnik želi pristupiti drugom korisničkom servisu (npr. da provjeri status ili lokaciju), usmjeravanje prema tom servisu je servis-specifično a zahtijevani korisnički operatorski servis mora bi uključen. Šta više, u tom slučaju moraju postojati servisno-specifični mreža↔mreža interfejs, usmjeravanje, pristupna tačka servisa i ugrađena sigurnost – i zbog toga posebni međuoperatorski servisni sporazum. Kada je IMS jednom uspostavljen, pristup drugim korisničkim servisima predstavlja IMS mrežno pitanje, što je zajedničko za sve IMS personalne servise, kao što je prikazano na slici 6. Nema potrebe da zahtijevani korisnički operatorski servis bude uključen u usmjeravanje zahtjeva. U IMS-u se uspostavlja međuoperatorski mreža↔mreža interfejs, dok se opšti međuoperatorski servisni sporazumi, usmjeravanje, mrežna pristupna tačka servisa i sigurnost mogu višestruko koristiti.

U današnjim operatorskim mrežama već postoji mnoštvo servisa i od vitalne važnosti je da IMS-bazirani servisi uspješno međudjeluju sa njima kako bi se izbjeglo miješanje, stimulisalo uvođenje novih servisa te iskoristila postojeća ulaganja. Mogućnosti međudjelovanja postojećih i IMS baziranih servisa će se mijenjati u zavisnosti od aktuelnih servisa podržanih u svakoj domeni i korisničkim terminalima. Bilo kakvo međudjelovanje mora u svom fokusu imati korisničko iskustvo. Kao primjer, prisustvo u IMS-u mora podržati međudjelovanje između različitih domenskih servera prisustva, omogućavajući različitim korisnicima da pristupaju relevantnim dijelovima svih servisa prisustva drugih, te da ih stave u svoje kontakt liste. Još jedan važan slučaj međudjelovanja je između IMS-a i postojećih IN (IN – Intelligent Network) servisa poput VPN-a. Ovo bi trebalo omogućiti, primjera radi, IMS servise da koriste postojeće kratko VPN numerisanje: SIP aplikacioni server treba pitati IN VPN za puni broj za kompletiranje aplikacije.

371

Slika 8.17. Razlika u servisnoj interoperabilnosti u mrežama prije IMS i IMS-omogućenim

mrežama 8.3.4.2 Primjeri IMS servisa Push-to-talk over Cellular (PoC)

PoC uvodi direktni jedan↔jedan i jedan↔više glasovni komunikacioni servis u mobilnoj mreži. On čini popularni dvosmjerni radio servis dostupnim na savremenim, naprednim mobilnim telefonima, na taj način poboljšavajući mobilne servise i donoseći nove poslovne prilike u domeni glasovne komunikacije u realnom vremenu. PoC rješenje se bazira na tehnlogiji polu-dupleksa. Izgradnja servisa preko postojećih GPRS i EDGE mreža će omogućiti brzo lansiranje servisa, smanjujući potrebna ulaganja i pružajući prirodni put prema drugim radio tehlogijama, poput WCDMA. Zahvaljujući GPRS/EDGE tehnologijama, PoC vrlo efikasno koristi ćelijski pristup i resurse radio mreže. Mrežni resursi su iz tog razloga korišteni jednosmjerno samo za vrijeme trajanja govora, umjesto da budu korišteni dvosmjerno za čitavo trajanje pozivne sesije. Korisnici mogu komunicirati i u jedan↔jedan i u jedan↔više stilu, sa kratkim vremenima uspostavljanja. PoC je jedna od prvih IMS-baziranih aplikacija koja je dostupna u bežičnim mrežama. PoC nudi servise bogate sa brojnim mogućnostima za osoba↔osoba i grupnu komunikaciju, uključujući postavke ne ometaj, transparentnost (prikaz govornika i članova grupnog poziva) i upravljanje prisustvom. PoC je široko zastupljen u paketski-komutiranoj domeni i bazira se na IMS omogučivaćima servisa i zajedničkim funkcijama, tj. upravljanje grupama, listama i prisustvom, višedjelni konferencing, sigurnost, charging i O&M. Dijeljenje videa u realnom vremenu

Servis dijeljenja videa u realnom vremenu je peer-to-peer, multimedijalni servis toka koji može biti ponuđen tržištu kao servis paketskog komutiranja ili kao "kombinovani" servis, kombinujući mogućnosti krugovno-komutiranih i IMS paketski-komutiranih domena. U kombinovanom scenariju, servis obogaćuje korisničko iskustvo tokom krugovno-komutiranog telefonskog poziva pomoću, na primjer, razmjenjivanja slika, video klipova ili živog videa preko istovremene IMS paketski-komutirane konekcije. Ovo omogućava operatorima da se oslone na krugovno-komutiranu infrastrukturu, telefonske performanse, postojeće korisničko ponašanje i iskustvo. Iako slijedi evoluciju prema sve-IP mrežama, obogaćivanje krugovno-komuitrane telefonije će biti nastavljeno, uz postepeno smanjivanje domene njenog djelovanja. I u

372

kombinovanom i u potpuno paketski-komutiranom scenariju, mediji se isporučuju i koriste skoro u realnom vremenu (jedino se pojavljuje marginalno kašnjenje) na taj način pružajući iskustvo "bivanja tamo i dijeljenja trenutka". Duh je uvijek živ, čak i kod dijeljenja pohranjenog video klipa, obzirom da postoji mogućnost po kojoj korisnici mogu u isto vrijeme imati glasovnu konverzaciju. Interaktivne aplikacije

Uzimajući u obzir zahtjeve krajnjih korisnika za običnim igranjem preko mobilnih terminala, nije teško predvidjeti da će čak i brži servisi biti korišteni sa mogućnošću uspostavljanja interaktivne igračke sesije između više učesnika. Dijeljenje sadržaja omogućava korisnicima da dijele fajlove između terminala. Tipičan slučaj korištenja uključuje dijeljenje fajlova ili sadržaja kao što su slike, dokumenti, zabilješke, informacije o kontaktima ili kalendaru, čak i istovremeno dok su učesnici u toku sesije glasovnog poziva. Sevisi trenutne razmjene poruka (messaging)

Trenutno razmjena je komunikacioni servis koji dopušta krajnjim korisnicima da trenutno šalju i primaju poruke. Trenutno razmjena je dobro poznat pojam u današnjoj Intenet zajednici. IMS će donijeti isto servisno iskustvo u svijet mobilnosti, uključujući interoperabilnost bez potrebe korištenja postojeće infrastrukture. Poruke mogu sadržavati bilo koju vrstu MIME medijskog sadržaja, kao što su: glas, slika, audio ili video klipovi, aplikacioni podaci ili neku njihovu kombinaciju. Poruka se šalje kroz paketsku podatkovnu mrežu prema IMS-u, koji locira krajnji IP klijent i usmjerava poruku do primaoca. Servis trenutnog razmjene može ponuditi i funkciju "pohrani i proslijedi" (S&F – Store-and-Forward), u slučaju da poruka ne može biti isporučena pravo primaocu, ona se može pohraniti u S&F elementu u IMS-u, koji će poruku proslijediti prema primaocima kada oni postanu dostupni. S&F funkcionalnost može, takođe, korisiti informacije o prisustvu kako bi se napravio plan proslijeđivanja poruka. Trenutne poruke mogu biti isporučene i na ne-IMS terminale preko IMS-a. Glasovno razmjena je jedan oblik trenutnoe razmjene u kojem je sadržaj poruke audio fajl. Korištenjem odgovarajuće aplikacije na terminalu, korisnici su u stanju trenutno snimiti poruku ili koristiti postojeće audio fajlove pohranjene na terminalu. Glasovne poruke se mogu poslati jednom ili više primaoca. Postoji veliki broj različitih potencijalnih načina za korištenje glasovnog razmjene, no svi se baziraju na stanovitim zajedničkim faktorima:

• Spontano ponašanje: krajnji korisnici imaju impulsivnu potrebu za slanjem određene poruke jednoj ili više osoba;

• Brzo i jednostavno razmjena: glasovna razmjena je osjetno brži i jednostavniji način razmjene o odnosu na pisanje kratkih poruka preko telefonske tastature;

• Individualno iskustvo: glas je puno prirodniji i privatniji način komunikacije od pisanja teksta. Lični glas ili čak neka pjesma obogaćuju razmjena i daje primaocu osjećaj privatnijeg iskustva.

373

Slika 8.18. Primjer servisa dijeljenja videa IMS-om omogućena glasovna i video telefonija

IMS-om omogućeni glasovni i video pozivi se prenose paketske jezgrene mreže (VoIP). Video telefonija se posmatra kao kritični servis za krajnje korisnike u mobilnim mrežama. SIP protokol omogućava osoba↔osoba i više-sudioničke sesije glasovne i video telefonije preko IP mreže. Problemi oko VoIP i video telefonskih poziva su vezani za:

• obezbjeđenje potrebnog QoS u paketskim jezgrenim mrežama; • mogučnosti interoperabilnosti sa PSTN i postojećim telefonima; • međudjelovanje sa postojećim domenama video telefonije, kao što su H.323 i H.324M.

Zahtjevi za širinom opsega su određeni shemama kodiranja u terminalima kao zahtjevima

krajnjih korisnika za kvalitetom video signala. Tako, sa sličnim shemama kodiranja, paketski-komutirana video telefonija ima slične zahtjeve za širinom opsega kao krugovno-komutirana video telefonija. Međutim, paketsko-komutiranje daje više slobode u ujednačavanju zahtjeva za širinom opsega i kvalitetom videa. Zahtjevi za širinom opsega i kvalitetom servisa za konekciju dolaze iz mreže preko terminla u fazi uspostavljanja konekcije (aktivacija PDP konteksta). IMS infrastruktura pruža nekoliko atributa za upravljanje QoS-om, kao što je opisano u jednoj od prethodnih subsekcija.

Jedan od najodgovarajućih i najprofitabilnijih segmenata za bogate multimedijalne komunikacione servise je segment preduzeća/poslovnih korisnika. U okviru ovog segmenta postoji izražen zahtjev za pouzdanim komunikacionim servisima koji olakšavaju svakodnevni rad. Jedna interesantna aplikacija koja će donijeti vrijednost u tržište preduzeća je IP centrex, koja je još poznata i kao virtualno hostirano PBX rješenje. Kombinovanje IMS multimedijalnih servisa sa IP centrex-om može kreirati napredne kolaboracione servise, koji su prikladni za usmjeravanje i na SME i na tržišta velikih preduzeća. Ovakvo kombinovano rješenje će hostirati kompletan set personalnih i grupnih servisa, sa dodatkom multimedijalne podrške poput video komunikacije, konferencinga, kolaboracije, upravljanja prisustvom, trenutnim razmjenam, outlook integracije i podrške za udaljene radnike. Video konferencija

Servis IMS video konferencije proširuje video poziv tačka↔tačka u multipoint servis. Video konferencing zahtijeva servis IMS konferencionih mostova, koji moeđusobno uvezuju višestruke tačka↔tačka video pozive i implementiraju pridruženu servisnu logiku. Konekcije video telefonije se prave od terminala do konferencionog mosta, koji preuzima brigu oko

374

pridruživanja tačka↔tačka poziva u određenu konferenciju. Konferencioni most ne vodi brigu o ispod ležećoj infrastrukturi i klijent uređajima i pretpostavlja da su audio i video konekcija omogućene odgovarajućim standardom i da se te konekcije isporučuju preko IP mreže. Kombinovani servisi

Kombinovani servisi omogućavaju korisniku da trenutno i interaktivno dijeli informacije kao što su slike, živi video ili web sadržaj sa osobama sa kojima komunicira. Pristup kombinovanih servisa omogućava nove mobilne multimedijalne servise, koji se uvode paralelno postojećim glasovnim servisima. Na taj način, novi servisi se uvode u evolucionim koracima. Ovo omogućava operatorima da koriste svoju krugovno-komutiranu infrastrukturu, sa njenim telefonskim performansama. Ovaj kombinovani pristup se oslanja na ustaljeno ponašanje korisnika, kombinujući tradicionalni telefonski poziv sa bilo kojim tipom medija. Ovaj tip servisa se vrlo lako usvaja od osobe do osobe tokom dolaznog poziva/sesije stvarajući niske barijere za ulazak novih korisnika, što predstavlja ključni faktor za uspješno uvođenje novih servisa na tržište. Čak i kada je sve-IP mreža postane norma, krugovno-komutirana telefonija će se nastavljati obogaćivati sve dok svi korisnici ne migriraju ka sve-IP mreži. Omogućivači servisa

IMS olakšava kreiranje i isporuku multimedijalnih servisa korištenjem zajedničkih omogučivaća na način "napiši jednom, koristi više puta". Ovi ključni elementi u IMS arhitekturi su tzv. omogučivaći servisa. Oni predstavljaju generičke i višestruko iskoristive gradivne blokove koji se koriste za kreaciju servisa. Omogučivaći servisa koji su razvijeni za uspješne aplikacije mogu postati "globalni omogučivaći" tako da budu automatski uključeni u nove aplikacije i servise. Može postojati veliki broj omogučivaća servisa, ali vjerovatno su upravljanje prisustvom i upravljanje grupama lista dva najvažnija. Prisustvo Omogučivać servisa prisustvo dopušta da određeni broj (set) korisnika bude informisan o dostupnosti i tipu komunikacije ostalih korisnika u grupi. To omogućava paradigmu promjene u osoba↔osoba komunikaciji i ostalim vidovima komunikacije, npr. omogućavanjem korisnicima da "vide" jedan drugog prije povezivanja (aktivni imenik) ili da prime obavijest kada drugi korisnici postanu dostupni. U IMS-u prisustvo je prihvatljivo za različite tipove medija, korisnike (zahtijevači) i preference korisnika. IMS funkcija prisustvo je takođe svjesna koji korisnički terminali mogu biti dosegnuti preko različitih žičnih i bežičnih mreža. Različita pravila mogu biti uspostavljena od strane korisnika definišući ko može vidjeti koji tip informacija. Jedan od ključnih interfejsa prema krajnjem korisniku je lista kontakata. Ona ne pokazuje samo puku listu korisničkih kontakata, nego pokazuje i njihovu dostupnost, i to za koju vrstu servisa na kojem tipu terminala. Kada se krajnji korisnik logira na svoj mobilni telefon ili PC softverski klijent, sistem se automatski ažurira prema novom stanju korisničkog prisustva. Upravljanje grupama lista Omogučivač servisa upravljanje grupama lista daje korisnicima mogućnost da kreiraju i upravljaju mrežno-baziranim definicijama grupa za korištenje od strane bilo kojeg servisa dostupnog u mreži. Postoje generički mehanizmi za notifikaciju promjena u definicijama grupa. Aplikacioni primjeri upravljanja grupama uključuju: personalnu listu prijatelja, liste "blokiranih", javne/privatne grupe (na primjer. jednostavna definicija pakovanja VPN-orijentisanih servisa), liste kontrole pristupa, javne ili privatne chat grupe, i bilo koje aplikacije koje zahtijevaju listu javnih identiteta.

375

Omogučivać konvergencije Jedan od rezultata IMS-a je omogučivać istinske konvergencije i međudjelovanja u

nekoliko dimenzija: preko fiksnog i mobilnog pristupa; na kontrolnom i servisnom sloju; i na sloju povezivanja. IMS je prvobitno startovao kao standard za bežične mreže. No, žičana zajednica, u potrazi za unificiranim standardom je brzo shvatila potencijal IMS-a i za područje fiksnih komunikacija. Standard koji je originalno bio dizajniran za mobilne operatore, a kasnije prilagođen za žičane zahtjeve je odličan nosilac fiksno-mobilne konvergencije. Zajednički kontrolni i aplikacioni sloj

U nekim aspektima uvođenje IMS-a može biti razmatrano kao da starta sa čistog terena. Aplikacioni i kontrolni slojevi su od početka spremni za prihvatanje i fiksne i mobilne komunikacije. Zajedničke funkcije i omogučivaći servisa su podjednako opremljeni da rade i u fiksnom kao i u mobilnom okruženju, i što je bitnije, da premoste jaz između njih. Bez obzira da li korisnik koristi mobilni telefon ili PC klijent za komunikaciju, u IMS-u će biti korištene iste funkcije prisustva i liste grupa. Dodavanje ili promjene u listi prijatelja će se direktno odražavati na bilo koji terminal na koji se korisnik logira.

8.3.5. Evolucija prema sve-IP mreži 8.3.5.1 Evolucija IMS arhitekture

Većina servisa opisanih u prethodnim sekcijama bili su širokopojasni glasovni i podatkovni servisi. Pored njih, SIP signalizacija i IMS arhitektura podržavaju i napredne širokopojasne multimedijalne servise. Pomenuti servisi obuhvataju: Broadcast TV sa korištenjem multicast IP video tokova, video na zahtjev, video nadzor, video telefoniju, video konferencing, virtualne učionice, i dr. Ovi servisi se mogu implementirati opremanjem mreže sa dodatnim multimedijalnim aplikacionim serverima i odgovarajućim krajnjim tačkama. Pogledati sliku 8.

Obzirom da širokopojasni multimedijalni servisi nalaze sve veću primjenu, biće neophodno napraviti korak dalje od osnovnih QoS mehanizama koji se koriste danas. Pored nadgledanja dostupne širine opsega mora biti moguće i kontrolisati broj aktivnih komunikacionih sesija u realnom vremenu. Sa IMS arhitekturom, krajnje tačke i aplikacioni serveri za VoIP i širokopojasne multimedijalne servise svoje zahtjeve za iniciranjem sesije šalju kroz zajednički CSCF elemenat. CSCF može biti u interakciji sa transportnim slojem i slojem krajnje tačke mreže, kako bi zajedno procijenili nivo trenutnog saobraćaja i bili u stanju blokirati zahtjeve za dodatnim sesijama. Danas postoji veliki broj VoIP krajnjih tačaka koje ne podržavaju SIP signalizaciju. Na primjer, IP-PBX-ovi obično koriste H.323; integrisani pristupni uređaji (IAD – Integrated Access Devices) koji podržavaju VoIP preko digitalizovanih korisničkih linija (DSL – Digital Subscriber Line) često koriste MGCP (MGCP – Media Gateway Control Protocol),... Kako bi ovakve (rasprostranjene) krajnje tačke bile podržane u IMS mreži, iste će morati međudjelovati ne-SIP signalizaciju (onu koju koriste) sa SIP signalizacijom. Novi granični signalizacioni gejtveji su predloženi kao rješenje u obezbjeđenju navedenog međudjelovanja signalizacija.

376

Slika 19. Napredni IMS servisi

Korisnici žele da komunikacioni servisi realnog vremena integralno funkcionišu, na način koji je za njih neprimjetan. Ovo dozvoljava servis provajderima da grupišu i međudjeluju određene servise kako bi korisnicima ponudili nove, integrisane mogućnosti. Na primjer, krajnji korisnici u vremenski dugoj IM sesiji mogu poželjeti da prošire svoju glasovnu sesiju bez gnjavaže oko traženja telefonskih brojeva i ponovnog uspostavljanja odvojenih glasovnih sesija. Kao što je opisano naprijed, IMS servisna arhitektura je u stanju istovremeno podržavati više različitih komunikacionih aplikacija u realnom vremenu. IMS, kao standardna arhitektura, je u procesu usvajanja od strane svakog progresivnog dijela telekomunikacione zajednice, i trenutno je jedini standard za SIP-baziranu komunikaciju. Evolucioni putevi, koji se opisuju ovdje, pokazuju kako IMS arhitektura ne samo da isporučuje servise koji generišu vrijednost, već i koristi postojeće ponašanje korisnika. Gledano iz perspektive mrežne infrastrukture IMS je troškovno vrlo efikasan, što nije samo konsekvenca benefita horizontalizacije, već i rezultat smanjenja O&M troškova. Sve-IP vizija omogućava jednu jezgrenu mrežu za višestruke pristupe i na taj način reducira troškove posjedovanja infrastrukture. Gledano iz perspektive mobilne mreže, uvođenje multimedijalnih servisa korištenjem zajedničke IMS infrastrukture i omogučivaća servisa predstavlja racionalno rješenje. Implementacija IMS-a, praktično, započinje već danas, sa servisima kao što je grupa push-to-talk over cellular (PoC) standardnih servisa. IMS arhitektura može biti korištena za obogaćivanje mobilne krugovno-komutirane telefonije sa kombinovanjem funkcionalnosti paketski i krugovno-komutiranih domena. VoIP će, takođe, tokom vremena biti uveden i u bežičnim mrežama, ali je danas ograničen dostupnim paketskim nosiocima u radio mreži. Ovo će, svakako, biti poboljšavano tokom vremena. Nove multimedijalne mogućnosti će biti dodavane tokom vremena, uključujući video, razmjena, personalizovane push servise,... kako bi se dodatno poboljšala ponuda paketski-komutiranih servisa. Ovo će bit urađeno u skladu sa zahtjevima tržišta, i u skladu sa definisanim standardima. Bežična paketski-komutirana/VoIP multimedijalna komponenta će tokom vremena biti uključena kako bi se postepeno unaprijeđivale oblasti kao što su spektralna i infrastrukturna efikasnost

377

pomoću IP-a preko zraka i QoS-a s kraja-na-kraj. Bitno je spomenuti da ova VoIP komponeneta već pruža određeni stepen telekom glasovnog iskustva za ostale vidove pristupe kao što su širokopojasni bežični pristup, WLAN,... Prednosti u startovanju IMS-a sa PoC i kombinovanim servisima, a kasnije u uvođenju VoIP komponente se ogledaju u tome da su glavni elementi IMS arhitekture već postavljeni na svoje mjesto. Operatori će tada u servisno-vođenim i biznisom motiviranim koracima biti u stanju implementirati VoIP rješenja u realnom vremenu za masovno tržište, korištenjem zahtijevane infrastrukture i omogučivaća servisa koji su sastavni dio IMS arhitekture. Operatori, takođe, dobijaju rano usmjeravanje prema fiksno-mobilnoj konvergenciji bez potrebe za radikalnim arhitekturalnim promjenama.

Postoji nekoliko faktora koji u mobilnim mrežama indiciraju bržu evoluciju ka sve-IP baziranoj IMS mreži. Na primjer, trenutno ne postoje značajnija ograničenja u širini opsega, nema spornih pitanja u vezi sa roamingom a terminali imaju dovoljno procesne snage da pokreću čak i visoko napredne aplikacije. Navedene karakteristike favoriziraju IMS i impliciraju da bežični operatori mogu započeti sa implementacijom IMS-a kako bi omogućili uvođenje servisa koji će generisati novu vrijednost i smanjenja u operativnim i kapitalnim ulaganjima. Zamjena krugovno-komutirane telefonije koja je zasnovana na širokopojasnim i VoIP tehnologijama već uzima maha. Premda, u mnogo slučajeva, ova rješenja su isključivo bazirana na vlasničkim arhitekturama i nisu izgrađena u skladu sa IMS standardom. Bežični operatori su u proteklom periodu investirali veliki novac u svoju širokopojasnu arhitekturu, a sada izražavaju spremnost spremni načiniti sljedeći korak u evoluciji i, u isto vrijeme, početi sa povratom učinjenih infrastrukturnih ulaganja. Sa odgovarajućim miksom servisa, servis provajderi mogu adresirati korisnički segment ranih usvajača, uz istovremeno širenje biznisa na profitabilni segment masovnog tržišta. Na primjer, sa IMS-baziranim žičanim rješenjem operator može direktno ponuditi IP telefoniju, uz istovremeno korištenje ključnih gradivnih blokova IMS-a (zajedničke funkcije i omogučivaći servisa) za obogaćivanje servisa VoIP-a sa multimedijalnim mogućnostima, kao što su video-konferencing, upravljanje prisustvom, liste prijatelja i trenutno razmjena.

. 8.3.5.2 Koristi za krajnje korisnike

Krajnjim korisnicima će biti ponuđen široki spektar novih servisa sa bogatijim korisničkim iskustvom. Neke koristi od ovih servisa će uključivati:

• Integraciju bogatih medija: Krajnji korisnici će moći koristiti više od jednog tipa medija: tj. tekst, audio ili video u jednom pozivu. Dodatno, oni mogu jednostavno konvertovati jedan↔jedan sesiju u sesiju jedan↔više i vratiti se ponovo u jedan↔jedan sesiju bez da moraju terminirati ili ponovo uspostavljati sesiju. Na kraju, oni imaju mogućnost istovremenog korištenja više od jednog servisa i otvaranja više od jedne sesije korištenjem jednog te istog uređaja u IMS infrastrukturi.

• Jednoznačni javni identitet: Korisnik treba korisiti samo jedan eksterni identitet za servise koje nudi operator, obzirom da je IMS infratsruktura u stanju prikriti interno korištenje različitih aplikacijama-specifičnih privatnih identiteta.

• Personalizovane komunikacije: Krajnji korisnici će biti u stanju označiti mreži preferirani medij preko kojeg će biti dostupni u zavisnosti od toga ko ih poziva,...

378

• Roaming: IMS arhitektura adresira problematiku roaminga, omogučavajući krajnjim korisnicima da se kreću kroz operatore i da budu u stanju korisiti sve IMS servise, kao da se nalaze u svojoj domaćoj mreži. Roaming je kritičan prema uspostavljanju "mrežnog efekta" za ključne servise kao i za podržavanje isturenih radnika. Ova funkcionalnost se prevodi u povećanje vrijednosti za operatore.

• IP servise: Krajnji korisnici će imati priliku da biraju iz prezasićenosti servisa one sa kojima će moći uživati i u žičanim i bežičnim okruženjima. IMS servisi uključuju servise koji nisu u realnom vremenu, servise koji su blizu realnog vremena i servise realnog vremena.

• Fiksno-mobilno međudjelovanje: Krajnji korisnici su u stanju da transparentno komuniciraju sa drugim krajnjim korisnicima baz obzira da li su oni u IMS ili krugovno-komutiranoj telekomunikacionoj mreži i koriste telekomunikacione krugovno-komutirane i IMS servise.

8.3.5.3 Trenutna opredjeljenja

Operatori su definisali strategije po kojima će započeti sa lansiranjem IMS-baziranih servisa koji koriste prednost brzog i fleksibilnog kreiranja servisa i mogućnosti provizioninga, uz istovremeno obezbjeđenje postojećeg međudjelovanja i kombinovanih servisa koji čine većinu trenutnih ulaganja. Nakon toga operatori mogu graditi stanje ka sve-IP viziji nuđenja bogatih, višestruko pristupanih multimedijalnih servisa, a u skladu sa biznisnim i tržišnim kretanjima. Teška lekcija Internet varke vratila je operatore unazad na pouzdanu logiku biznisa, baziranu na povećanju vrijednosti i kontroli troškova. Uvođenje novih servisa i mogućnosti ne mora nužno uticati na tekući profitabilni miks telefonskih servisa. Uvođenjem koncepta horizontalizacije u IMS-u, operatori dobivaju odličnu priliku da i dalje nastave kapitalizirati na slojevitoj arhitekturi, koja se uvodi i u bežičnim i žičanim mrežama. Korištenjem horizontalne arhitekture, sa njenim zajedničkim funkcijama koje se mogu višestruko koristiti, operator je u stanju da sa servisno-orijentisanom i vrijedonosno-fokusiranim pristupom započne putovanje prema sve-IP-u. IMS obezbjeđuje pouzdane, biznisno-fokusirane opcije za evoluciju u isporuci atraktivnih, jednostavnih za korištenje, pouzdanih i profitabilnih multimedijalnih servisa. IMS, pored toga, daje mogućnost operatorima da ostvare fiksno-mobilnu konvergenciju.

Obzirom da nije ograničen postojećom telefonijom, IMS iskorištava prednost Internet tehnologije i njegovog okruženja. IMS je jednostavan, fleksibilan i može se integrirati sa ostalim Internet servisima, kao što su pretaživanje weba i streaming aplikacije. IMS je postavljen tako da za operatore postane standard za Internet telefoniju. Nudi im prednost u oslobađanju od zavisnosti od ispod ležeće mrežne tehnologije i pruža osnovu za primjenu i ponudu velikog broja inovativnih multimedijalnih servisa.

Tehnički gledano, IMS je disruptivna arhitektura, obzirom da uvodi nove koncepte i nove tehnologije. Otvaranjem IP-a kao univerzalnog načina za komunikaciju, Internet je pojačao konkureniciju u domenu IP servisa. Za posljedicu, IMS će se suočiti sa jakom konkurencijom u inovativnim kompanijama kao što su Microsoft MSN, Yahoo, AOL Skype. IMS je i izazov i prilika za postavljanje osnove za biznise telefonije, aplikacija i servisa tokom narednih deset godina. Servis provajderi traže način za migraciju svojih glasovnih servisa prema VoIP-u u cilju smanjenja troškova i generisanja vrijednosti od komunikacionih servisa realnog vremena, koji rade zajedno na čin koji je neprimjetan za korisnika. Standardima definisana, IMS arhitektura je

379

konzistentna i robusna arhitektura koja podržava sve zahtjeve prethodno definisane u ovom radu u cilju implementacije konvergiranih i novih klasa servisa, uz osiguravanje potrebnog QoS-a.

I, na kraju, na slici ispod su prikazane procjene i prognoze usvajanja IMS-a po pojedinim svjetskim regionima2.

Slika .8.20 Usvajanje IMS-a po pojedinim regionima (krugovi predstavljaju relativni tržišni potencijal)

2 Izvor: Venture Development Corporation: IMS for wireline and wireless applications – A global market analysis, August 2005.

380

8.4. Najvažniji protokoli u mreži NGN Iz prethodnih poglavlja se vidi da još uvijek nisu potpuno standardizovane NGN arhitekture, međutim standardizaciona tijela efikasno podržavaju razvoj protokol specifikacija jer se protokoli već dugo primjenjuju u sadašnjoj IP mreži. Šira šema postojećih odnosa je data na slici 8.21. Slika 8.21 Protokol relacije u IP mreži Neki od ovih protokola su već spomenuti u prethodnim glavama. U ovom poglavlju će biti opisani najvažniji od njih sa stanovišta učešća u NGN mrežama. Oni se mogu svrstati u signalizacione, transportne i kontrolne protokole. 8.4.1 Signalizacioni protokoli 8.4.1. 1 H.3.2.3 protokol skup H.323 je ITU-T standard. U njegovoj građi svaka krajnja tačka pripada nekoj zoni, a u svakoj zoni postoji Gatekeeper. Sve krajnje tačke jedne zone su registrirane kod svoga Gatekeepera. Krajnje tačke su H.323 terminali (IP telefoni ili rješenja za PC računare) te govorni pristupnici s H.323 podrškom koji predstavljaju mostove prema PSTN mrežama. H.323 specificira da terminali moraju, kao minimum, imati podršku za govor dok su podrške za prenos podataka i videa tek opcije. Gatekeeper je zadužen za mapiranje adresa (IP prema E.164 telefonskim adresama i obratno), kontrolu pris-tupa i kontrolu dodjeljivanja prenosnih kapaciteta pojedinim vezama. Kontrolna funkcionalnost u H.323 (slika 8.22) je podijeljena na četiri odvojena signalizacijska kanala:

381

• RAS kanal (RAS Channel): Taj protokol osigurava mehanizam za komunikaciju između krajnje tačke i njoj pripadajućega Gatekeepera. RAS protokol (Registration, Admission and Status) je specificiran u H.225.0. Preko RAS kanala se krajnja tačka registrira kod Gatekeepera (slika 8.23.) i traži dozvolu za iniciranje poziva prema drugoj krajnjoj tački. Ako dobije dozvolu, Gatekeeper mu vraća transportnu adresu (IP adresa + port) pozvane krajnje tačke koja će se koristiti za signalizacijski kanal poziva.

Slika 8.22 • Kanal za signalizaciju poziva (Call Signaling Channel): Ovaj kanal nosi informaciju potrebnu za uspostavu i raskid poziva između dvije krajnje tačke te za kontrolu dodatnih usluga. Protokol tipa Q.931 koji se koristi na toj vrsti kanala je specificiran u H.225.0 i H.450.x. Nakon uspostave poziva, preko ovoga kanala, krajnje tačke razmjenjuju informacije o transportnim adresama koje će se koristiti za H.245 kontrolni kanal. • H.245 Kontrolni kanal (Control Channel): Ta vrsta kanala nosi poruke H.245 protokola za prenos kontrolnih informacija tijekom poziva. Također, tim kanalom krajnje tačke dogovaraju parametre s kojima će se prenositi različiti mediji tijekom njihove komunikacije (mogućnosti su govor, video, podaci). Tako npr. jedna krajnja tačka informira drugu koje govorne kodeke ona podržava i koji preferira pri njihovoj međusobnoj komunikaciji. Nakon dogovora putem H.245 kontrolnoga kanala otvaraju se logički prenosni kanali za prenos medija kojim se izmjenjuju npr. govorne ili video informacije

382

Slika 8.23 • Logički prenosni kanali (Logical Channel for Media): Putem tih se kanala prenose audio, video, a i informacije drugih medija. Svaka pojedina vrsta medija se prenosi preko odvojenoga para jednosmjernih kanala, po jedan za svaki smjer, koristeći RTP i RTCP. H.323 specificira da se RAS kanal i logički prenosni kanali prenose preko nepouzdanoga transportnog protokola, kao što je UDP. Za kontrolni kanal H.245 je specificirano prenošenje preko pouzdanoga transportnog protokola, kao što je TCP. U verzijama 1 i 2 H.323 protokola je specificirano prenošenje kanala za signalizaciju poziva preko pouzdanoga transportnog protokola. U verziji 3, taj se kanal može po izboru prenositi preko nepouzdanoga transportnog protokola. 8.4.1.2 SIP protokol SIP je IETF-ov (Internet Engineering Task Force) signalizacijski protokol koji se koristi za uspostavljanje, modificiranje i prekidanje multimedijskih komunikacija u IP mrežama. IP telefonski poziv se tretira kao jedna vrsta multimedijske komunikacije u kojoj se govorna informacija razmjenjuje između sudionika takve veze. Krajnji terminali su IP telefoni sa SIP klijentom, SIP telefonske aplikacije za osobno računalo ili SIP govorni kapije (gateway) koji su veza između IP i PSTN mreže i omogućuju komunikaciju u oba smjera.

383

SIP je tekstualni protokol čija je sintaksa utemeljena na HTTP-u. SIP može koristiti TCP ili UDP kao transportni protokol, što mu daje prednost u odnosu na H.323 koji podršku za UDP dobiva tek u zadnje vrijeme. Kada se koristi UDP, potrebno je u aplikacijskom sloju implementirati mehanizme za pouzdanost kao što su retransmisija i detekcija gubitka podatka. SIP je klijent-server protokol. Klijenti ili korisnički agenti daju zahtjeve na koje serveri daju odgovore. SIP klijenti, kao što smo već rekli, se mogu nalaziti u govornim pristupnicima, SIP IP telefonima ili raču-nalnim programima. SIP definira dvije vrste poruka: zahtjevi i odgovori. Sve poruke sastoje se od zaglavlja i tijela. Sadašnja verzija protokola SIP (SIP 2.0) sadrži šest osnovnih vrsta zahtjeva koje nazivamo metodama, a to su: INVITE, ACK, OPTIONS, REGISTER, CANCEL i BYE, slika 8.24. Slika 8.24 SIP sesija INVITE se koristi kada klijent traži prisutnost određenoga sudionika u multimedijskoj komunikaciji. Pomoću te metode se dogovaraju parametri komunikacije, kao što su pristupna tačka koja će primiti medijski tok ili algoritam kodiranja sadržaja komunikacije koji će se koristiti. Trenutačno važeći parametri uspostavljene veze mogu se promijeniti i tijekom veze tako da klijent pošalje novi INVITE zahtjev. Metoda ACK se šalje kako bi se potvrdila nova veza. Može sadržavati opis komunikacijskih parametara medijske veze. OPTIONS se koristi za dobivanje informacije o mogućnostima servera. Server kao odgovor navodi metode koje podržava.

384

Metoda REGISTER obavještava servera o trenutačnoj lokaciji korisnika. Na taj se način može doći do korisnika na mjestu na kojemu je u datom trenutku logiran preko SIP servera koji zna njegovu lokaciju. Klijent pomoću BYE metode najavljuje napuštanje seanse. Kod veza između dva sudionika metodom BYE se raskida veza. Metoda CANCEL ukida paralelna pretraživanja. Kada server pokušava doseći korisnika može to pokušati na nekoliko lokacija. Kada se traženi korisnik pronađe, ostala traženja se mogu opozvati. Kada server primi zahtjev, šalje odgovor klijentu. Svaka vrsta odgovora nosi određeni kodni broj. Postoji 6 glavnih vrsta odgovora koji su navedeni u tablici 3. Kada se u SIP arhitekturi koriste serveri postoje dva načina njihova rada i to: proxy serveri (proxy server) ili serveri za preusmjeravanje (redirect server). Proxy server, nakon primitka INVITE poziva od strane klijenta koji je registriran u njegovoj domeni, koristi indikator URI (Universal Resource Indicator) koji označava pozvanu stranu ne bi li mu odredio lokaciju. Nalazi li se pozvana strana u njegovoj domeni proslijeđuje joj INVITE poruku. Ukoliko se pozvani klijent ne nalazi u njegovoj domeni on prosljeđuje zahtjev drugom SIP serveru koji može, ali i ne mora biti SIP proxy server koji bi mogao locirati drugoga korisnika. Server preusmjeravanja (redirect) javlja tačnu adresu pozvane strane SIP klijentu pozivatelja ili, nakon što otkrije da ne može locirati pozvanu stranu, šalje SIP klijentu pozivatelja informaciju o drugom SIP serveru kojega bi trebao kontaktirati za uspostavu veze. Postoji i način rada bez primjene servera. Korisnički agent može izravno slati zahtjev drugome korisničkom agentu. Čak i kada se kod prve razmjene poruka između dva sudionika koristi SIP server, sve daljnje razmjene poruka se mogu adresirati izravno na korisničkoga agenta bez korištenja bilo kojega servera. Na slikama 8.25. i 8.26. prikazana je razmjena SIP poruka uz osvrt na oba načina rada (preko proxy servera i preko servera za preusmjeravanje). Upiti klijenta koji inicira poziv prema drugoj strani u vezi korištenja kodnih algoritama i sl., opisani su protokolom za opis sesije (SDP) koji se poziva u tijelu INVITE poruke.

385

Slika 8.25 Proxy server

Slika 8.26 Redirect server 8.4.1.3 SDP protokol SDP je protokol koji se koristi za opis najave multimedijalne sesije, poziva na sesiju i druge oblike iniciranja multimedijalne sesije. Multimedijska sesija se definiše kao skup medijskih tokova koji će se razmjenjivati u određenom vremenu. SDP paket se prenosi unutar SIP paketa u polju BODY. SDP paketi obično uključuju slijedeće informacije: Ime i namjene sesije i Vremena trajanja sesije. Pošto su resursi potrebni za učešće u sesiji ograničeni potrebno je uključiti dodatne informacije: Informaciju o opsegu koji će se koristiti u toku sesij. iKontakt na osobu koja je odgovorna za sesiju.

386

Informacije o mediju uključuju: Tip medija, naprimjer, video i audio. Transportni protokol, kao što je RTP/UDP/IP i H.320., Format medija, kao što je H.261 video i MPEG video. Multicast adresa i Transportni Port za medij (IP multicast sesija). Udaljena adresa medija i Transportni port za kontakt adresu (IP unicast sesija). Sintaksa SDP protokola U tekstu ima više linija. Svaka linija je oblika: Field = value (polje = vrijednost) Polja mogu biti na nivou sesije i na nivou medija. Polja na nivou medija počiju se poljem opisa medija (m =). Obavezna polja su: v=(protocol version) (verzija protokola) o=(session origin or creator) (izvor ili kreator sesije) s=(session name) (ime sesije, to je niz tekst karaktera) Za multicast tip konferencije: t=(time of the session), (vrijeme početka I kraja sesije) Za unaprijed dogovorenu multicast konferenciju: m=(media) (Tip medija, transportni port, transportni protokol, format medija (format RTP dijela korisne informacije. Opciona polja Opciona polja mogu biti primjenjena i na nivou sesije I na nivou medija. Vrijednost polja na medijskom nivou poništava vrijednost na sesijskom nivou) i=(session information) (Tekstualni opis sesije na sesijskom I medijskom nivou) SIP I SDP čine izuzetnu cjelinu pri transmisiji informacije jedne sesije. SIP predstavlja mehanizam poruka za uspostavljanje multimedijalnih sesija. SDP je strukturirani jezik za opis tih sesija. Zaglavlja identifikuju tijlo poruke. U slijedećem primjeru sa slike 8.27 pokazan je metod INVITE sa višestrukim medijskim tokovima.

387

Slika 8.27 SIP sa SDP paketom

388

8.4.2. Transportni protokoli 8.4.2.1 UDP protokol

Potreba stvaranja UDP-a (User Datagram Protocol) isprva je nastala zbog toga što je bilo nepraktično koristiti TCP za neke vrlo kratke poruke koje stanu u jedan datagram. Za takve poruke je TCP prekompleksan. Takve poruke su npr. upiti koje šalje korisnik kada se pokušava spojiti na neki drugi sistem. Korisnik upisuje ime drugog sistema i šalje upit nekom sistemu koji ima bazu podataka imena i pretvara to ime u Internet adresu (broj) koju onda vraća korisniku. Obje te poruke su jako kratke i korisniku nije bitna sigurnost isporuke jer ako odgovor ne dođe kroz par sekundi korisnik može ponovno poslati upit.

UDP je dizajniran za aplikacije kod kojih se ne mora spajati nizove datagrama. Uvodi se u sistem slično kao TCP. Postoji UDP zaglavlje, mreža stavlja UDP zaglavlje ispred podataka, baš kao što to radi i TCP. Onda UDP šalje podatke IP-u koji dodaje svoje zaglavlje u koje upisuje UDP-ov broj protokola umjesto TCP-ovog.

Slika 8.28 Zaglavlje UDP-a Izvorni i odredišni port sadrže 16 bitni broj UDP protokolnog porta korištenog za demultiplexiranje datagrama za primanje procesa aplikativnog sloja. Veličina polja specificira veličinu UDP zaglavlja i podatke. Checksum daje opcionalnu integracijsku provjeru UDP zaglavlja I podataka.

Ipak, UDP ne obalja tako puno kao TCP. Ne dijeli podatke u datagrame I ne prati što je sve poslao da bi eventualno mogao nešto ponovno poslati ako je potrebno. UDP daje samo brojeve portova tako da ga može koristiti nekoliko programa odjednom. UDP zaglavlje je znatno kraće od TCP-ovog, ne sadržava broj niza I zaštitna suma nije obvezatna. Ako se paket odbaci ne javlja se poruka o greški. O pouzdanosti prenosa brine se sama aplikacija.

8.4.2.2 RTP I RTCP protokol RTP (Real-time Transport Protocol) je protokol temeljen na IP-u i osigurava podršku za

prenos stvarno-vremenskih podataka (audio i video). Usluge koje pruža RTP su vremenska rekonstrukcija, otkrivanje izgubljenih paketa, sigurnost i identifikacija sadržaja. RTP je primarno stvoren za višeodredišni (multicast) prenos stvarnovremenskih podataka, ali može se koristiti i za pojedinačni (unicast) prenos. Može se koristiti i za jednosmjerni prenos, kao što je Video-on-Demand (VoD), i za interaktivne usluge kao što je Internet telefonija. RTP se nadopunjuje s

389

RTCP kontrolnim protokolom kako bi dobio podatke o kvaliteti prenosa i o sudionicima u prenosu.

Način rada RTP-a Paketi poslani Internetom imaju nepredvidivo kašnjenje i kolebanje zbog

nesinhroniziranosti odašiljačke i prijemne strane. Stvarno-vremenske aplikacije zahtijevaju prikladno vremenski sinhronizirano slanje i reprodukciju podataka. RTP omogućava vremensko označavanje, numeraciju paketa unutar niza i razne druge mehanizme koji se brinu o pravovremenom dolasku paketa na odredište. Vremensko označivanje (timestamping) je najvažniji podatak za stvarno-vremenske aplikacije. Pošiljatelj u to polje upisuje trenutak uzorkovanja prvog uzorka (npr. prvog audio uzorka ili slike). Vremenske oznake rastu s količinom vremena koju pokriva paket. Nakon prijema paketa, prijemnik koristi vremenske oznake kako bi pravilno rekonstruirao podatke. Vremenske oznake služe i za međusobnu sinhronizaciju različitih medija kao što su audio i video u MPEG-u (npr. Za sinhronizaciju usana i zvuka). Međutim, RTP sam po sebi nije zadužen za sinhronizaciju. To treba obaviti na aplikacijskom sloju. UDP ne isporučuje pakete vremenskim slijedom kojim su odaslani pa se koristi numeracija paketa (sequence numbers) kako bi se pristigli paketi pravilno posložili.

Pomoću numeracije paketa također se može otkriti i gubitak paketa. Treba primijetiti da u nekim video formatima, kada se video okvir podijeli u nekoliko RTP paketa, svi imaju istu vremensku oznaku pa ona nije dovoljna za pravilno svrstavanje paketa. Identifikacija vrste tereta (payload type identifier) određuje format tereta i koji su postupci kompresije i kodiranja korišteni. Iz tog polja aplikacija na prijemnoj strani zna kako interpretirati i pravilno reproducirati podatke. Osnovni tipovi tereta su definirani u RFC 1890 (npr. PCM, MPEG1/MPEG2 audio i video, JPEG video, Sun CellB video, H.261 video itd.). U jednom trenutku prenosa pošiljatelj RTP paketa može slati samo jednu vrstu tereta iako se tijekom prenosa ta vrsta može promijeniti (npr. zbog zagušenja mreže).

Još jedna funkcija RTP-a je identifikacija izvora (source identification). To omogućava

prijemnoj aplikaciji da zna odakle dolaze podaci (velika primjena u audio konferencijama). Svi gore navedeni mehanizmi su implementirani u RTP zaglavlje.

RTP radi preko UDP-a kako bi iskoristio njegovo multipleksiranje i funkciju zaštitne sume (checksum). TCP i UDP su dva najčešće korištena prenosna protokola na Internetu. TCP je konekcijski orijentiran protokol koji osigurava direktnu vezu i pouzdan tok podataka između dvije točke, dok je UDP bezkonekcijski orijentiran i nepouzdan datagramski protokol za prenos. UDP je izabran kao odredišni protokol za RTP iz dva razloga. Prvo, RTP je dizajniran primarno za višeodredišno slanje pa mu samim tim direktna TCP veza ne odgovara. Drugo, za stvarno-vremenske aplikacije pouzdanost isporuke nije jednako važna kao pravovremenost dolaska podataka. Čak štoviše, pouzdana veza kao što je TCP nije poželjna. Npr. Prilikom zagušenja mreže neki paketi će biti izgubljeni i aplikacija će moći reproducirati sadržaj, ali s puno nižom kvalitetom. Ako protokol inzistira na pouzdanom prenosu i traži da se izgubljeni paketi ponovno pošalju, to će povećati kašnjenje, zagušiti mrežu i na kraju aplikacija vjerojatno više neće imati dovoljno podataka za obradu.

390

Slika 8.29 RTP i RTCP paketi se zato obično šalju koristeći UDP/IP usluge. Pokušava se postići i to

da se mogu slati i pomoću CLNP (ConnectionLess Network Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange), AAL5/ATM i drugim protokolima. U praksi, RTP je obično implementiran u samu aplikaciju kao i rješenja za povratak izgubljenih paketa i kontrolu zagušenja. Da bi se podesila RTP sesija aplikacija definira određeni par prenosnih adresa. Prenosnu adresu čine mrežna adresa (IP adresa) i TPC ili UDP adresa. Dobiva se jedan par adresa za podatke (mrežna adresa, RTP port) i jedan par adresa za kontrolu (mrežna adresa, RTCP port). RTP obično koristi parni broj porta, a RTCP prvi viši neparni broj porta. U multimedijskoj sjednici svaki medij se prenosi posebnom RTP sjednicom sa svojim posebnim RTCP paketima koji određuju kvalitetu prijema za tu sjednicu. Npr. audio i video putuju različitim RTP sjednicama i tako se omogućava prijemnoj aplikaciji da bira hoće li primati samo jedan ili oba medija.

Gotov scenarij za jednu audio konferenciju predstavljen u RFC 1889 će možda najbolje ilustrirati upotrebu RTP-a. Tamo je definiran profil za upotrebu RTP-a i RTCP-a u višekorisničkim audio i video konferencijama s minimalnom kontrolom.

Recimo da svaki sudionik konferencije šalje audio podatke u segmentima od 20 ms. Na svaki taj segment se dodaje RTP zaglavlje i takav RTP paket se umeće u UDP paket.

RTP zaglavlje nosi informaciju o tome kakvo audio kodiranje je upotrebljeno (npr. PCM). Korisnici imaju opciju mijenjati način kodiranja za trajanja konferencije zbog, npr., zagušenja u mreži ili ako neki novopriključeni korisnik nema dovoljnu širinu pojasa za sadašnji način kodiranja. Vremenske oznake i numeracija paketa u RTP zaglavlju služe da bi se tačno rekonstruirao podatak sa izvora, tako da se u ovom slučaju audio segmenti reproduciraju na prijemnoj strani svakih 20 ms.

391

Prvih dvanaest bajta pojavljuje se u svakom RTP paketu dok se lista CSRC (contributing source) identifikatora pojavljuje samo ako je doda mikser. Polja imaju slijedeće značenje:

• version (V): 2 bita. Verzija RTP-a. Najnovija je verzija 2. • pading (P): 1 bit. Ako je jedinica, paket sadrži još jedan ili više bajta na kraju koji nisu

dio tereta. Zadnji bajt nosi informaciju koliko ovih okteta se zanemaruje. • extension (X): 1 bit. Ako je jedinica, onda iza ovog zaglavlja slijedi još tačno jedno

dodatno zaglavlje. • CSCR count (CC): 4 bita. Broj doprinosećih izvora (ako RTP paket sadrži podatke sa

više izvora). • marker (M): 1 bit. Interpretacija ovisi o profilu. Npr. za audio je to početak ili kraj

perioda tišine, a za video početak okvira. • payload type (PT): 7 bita. Određuje format RTP tereta i način na koji će ga aplikacija

interpretirati. • sequence number: 16 bita. Raste za 1 za svaki poslani RTP paket i može ga koristiti

primatelj da otkrije koji su paketi izgubljeni i da poslaže pakete po redu.Početna vrijednost se odabire nasumce.

• timestamp: 32 bita. U polje se upisuje trenutak uzorkovanja prvog uzorka. Koristi se za sinhronizaciju. Početna vrijednost se odabire nasumce.

• SSRC: 32 bita. Indikator sinhronizirajćeg izvora. Služi za razlikovanje sinhronizirajućih izvora unutar jedne RTP sjednice.

• CSRC list: 0 do 15 stavaka, svaki po 32 bita. Nula za pojedinačni izvor ili neki drugi broj ako podaci izlaze iz RTP miksera.ovom slučaju audio segmenti reproduciraju na prijemnoj strani svakih 20 ms.

Slika 8.30

392

8.4.3 Upravljački protokoli MGCP/Megaco H.248 protokol MGCP/MEGACO protokol je razvijen za potrebe integracije PSTN SS7 i VoIP H.323 i SIP protokola. Megaco H.248 je prošireni MGCP protokol koji može da podržu hiljade port-ova na gateway-u, višestruke gateway-e i prilagođenje na konekcijski orjentisane medije, kao što su TDM ili ATM. Arhitektura MGCP/ Megaco Medijski gateway kontroler ili softwitch upravlja sa više medijskih gateway-a, čime se stvara signalizaciona inteligencija ekvivalentna sa SS7. Slika 8.31 To znači da su tokovi signalizacione i medijske informacije razdvojeni. To je master-slave tip protokola gdje master ima apsolutnu kontrolu i slave samo izvršava komande. Master je medijski gateway kontroler, ili softwsitch (ili agent veze), a slave je medijski gateway ( to može biti VoIP gateway, DSLAM, MPLS ruter itd.) Tu je osnovna razlika sa SIP i drugim internet protokolima kod koji klijent može da uspostavi sesiju sa nekim drugim klijentom. MGCP/Megaco protokol naređuje medijskom gateway-u da poveže medijske tokove koji dolaze izvan paketske mreže sa paketskim tokom, kao što je RTP. Softwitch izdaje naloge da se pošalje ili primi medij sa neke adrese, da se generišu tonovi i da se modifikuje konfiguracija. Kao što je na slici pokazano MGCP/Megaco izdaje vertikalne naredbe, međutim komunikacija između gateway kontrolera se obavlja putem SIP protokola. MGCP Model MGCP opisuje upravljačku arhitekturu kod koje je inteliganicaja upravljanja vezom van medijskih gateway-a, tj. nalazi se u kontrolerima medijskih gateway-a koji se međusobno sinhronizuju. MGCP ne opisuje mehanizam te sinhronizacije elemanata za upravljanje vezom. MGCP pretpostavlja “konekcioni model” kod kojem su osnovni elementi Završeci (Endpoints) i Veze (Connections)

393

Slika 8.32 Završeci (Endpoints) Endpoint je logička predstava fizičke cjeline, kao što je analogni telefon ili kanal prenosnika. Završeci su izvori ili odredišta podataka, a mogu biti fizički ili virtualni. Za vizičke je potrebno postojanje hardvera, dok je za virtualne dovolan softverski proces. Na Završecime se pojavljuju signali i događaji. Zvonjenje telefona je događaj, dok je dizanje slušalice signal. Na gornjoj slici Završeci su A, B, C i D. MGC poznaje četiri objekta A@MG1,B@MG1, C@MG2, D@MG2. Svaki MG pozn aje dva objekta: MG1 poznaje A i B, a MG2 poznaje C i D. Kad se desi događaj na fizičkom trlefonu, objekt Završetka tog telefona u MG prepoznaje da se događaj tesio. MG obavještava objekat datog Završetka u MGC-u. MGC dejstvuje odgovarajućom promjenom stanja. Veze (Connections) Jedan zavšetak drži skup Veza. Voze mogu biti tačka-tačka ili multipoint. Veza tačka-tačka povezuje dva Završetka. Kad se Veza uspostavi može početi prenos podataka među Završecima. Slično je sa sesijom multipointa. Mogu se koristiti različiti protokoli za prenos medija RTP, UDP, TCP, AAL2 itd. Završeci mogu biti na istom ili različitim gateway-ima- Megaco/H.248 Model Ovaj protokol ispunjava zahtjeve za distribuiranima gateway-ima da bi se postikla skalabilnost i fleksibilnost. Medija Gateway Controler je vanjski entitet upravljanja vezom i medijem sa uključenom signalizacionom inteligencijom. Media Gateway je mrežni element koji vrši obradu i prenos medija. Korištenjem Megaco H.248 MGC kontroliše MG-e da uspostave medijske puteve u distribuiranoj mreži. Model je fleksibilan i abstraktan tako da spaja konvergentne mreže (IP, ATM, Frame Relay I PSTN) u širokom opsegu multimedia aplikacija. Model opisuje konekcijski model sa logičkim entitetima ili objektima unutar MG, upravljanim od MGC. Glavni elementi su Konteksti i Završeci. Dekriptor Topologije opiusje smjerove tokova medija među Završecima i Kontekstom.

394

Slika 8.33 Završeci Završeci predstavljaju tokove koji ulaze u gateway i izlaze iz njega, kao što su analogne telefonske linije, RTP ili MP3 tokovi. Završeci podliježu pravilima, kao što je maksimalna dužina džiter bafera, koju određuje kontroler gateway-a. Završetak ima ime TerminationID koje određuje gateway. Neki završeci, koji su u stvari port-ovi gateway-a, kao analogne ili ISDN pretplatničke petlje, uspostavljaju se kada se gateway inicijalizira i ostaju aktivne sve vrijeme. Drugi završeci se kreiraju po potrebi, koriste se i oslobađaju. Takvi završeci se nazivaju «efemerni(prolazni)» i koriste se za predstavu privremenih tokova u paketskoj mreži, kao što je RTP tok. Konteksti Završeci se mogu postaviti u kontekste, koji se definišu kada se dva ili više tokova miješa i spaja međusobno. Normalni, «aktivni» kontekst može da ima fizički završetak (kao E1 ili E3) i jedan efemerni (kao RTP tok koji povezuje gateway na IP mrežu). Kontekste stvaraju i oslobađaju gateway-i pod komandom gateway kontrolera. Kada se kontekst stvori on dobija ime (ContextID), i završeci im se pridružuju ili oslobađaju. Kontekst se stvara dodavanjem prvog završetka i oslobađa oslobađanjem posljednjeg završetka. Poruke Megaco protokola MGCP/Megaco protokol sadrži niz komandi za upravljane završecima, kontekstima, događajima i signalima: - Add komanda dodaje završetak u kontekst i može istovremeno da znaći kreiranje novog konteksta. - Substract komanda uklanja završetak iz konteksta, a može značiti i oslobađanje konteksta ako ne postoji ni jedan završetak koji bi se mogao ukloniti. - Move komanda premješta završetak iz jednog konteksta u drugi. - Modify komanda mijenja stanje završetka. - AuditValue i AuditCapabilities komande daju informaciju o stanjima završetaka, konteksta i opšteg stanja i funkcija gatewaya.

395

- ServiceChange komanda kreira upravljačku vezu između gateway-a i gateway kontrolera, kao i kontrolu nekih povrata iz kvara. SIP i MGCP/Megaco MGCP/Megaco i SIP nisu uporedivi protokoli, ali su potrebni u konvergirajućoj NGN mreži. Postoji mnogo pitanja koja utiču na realizaciju, a koja mogu uticati na budući razvoj i funkcionalnost. Kako je već spomenuto MGCP/Megaco protokol nije kompletan sistem, SIP protokol je neophodan za komunikaciju između gateway kontrolera. SIP je potreban kada u mrežnoj konfiguraciji postoji više softswitch-eva. Još složenija je situacija kojoj se MGCP/Megaco koristi za upravljanje mrežnim završecima. Medijski gateway može da bude i IP telefon, ali to nije poželjno zbog ograničenosti usluga. MGCP/Megaco može da podrži samo osnovne usluge IN tipa u slučaju običnog telefona. U slučaju nešto složenijih usluga ( jednako ili više složeno od IN usluga) neophodno je koristiti SIP protokol u završecima i signalizacionoj mreži u ulozi uslužne inteligencije. Pitanje je gdje je usluga smještena? Proizvođači sowtswitch-eva žele da smjeste uslužnu inteligenciju u IP centralu, vezanu uz arhitekturu softwitch-a. To je kratkoročno vjerovatan scenario gdje se isključivo posmatra konvergencija između mreža sa komutacijom kanala i IP mreža. U tom scenariju SIP aplikacioni serveri se smještaju sa softswitch-evima u IP centralama, gdje MGCP/Megaco upravlja sa više medijskih gateway-a u mreži i pruža usluge završecima. Kako mreža sa komutacijom kanala počinje da zastarjeva i gubi na značaju, a težište se prebacuje na IP infrastrukturu, trenutni scenario neće biti relevantan. Uloga softswitch-a mora prevazići samo tačku interkonekcije. U čistom IP okruženju proizvodnja usluga će biti distribuirana u mreži. Taj model je do sada dao izuzetne inovacije koje su svakodnevno vidljive u internet mreži. Savko ko ima ideju i nešto kapitala može da postane ponuđač usluga ASP (Application Service Provider). ASP-i mogu da nude i usluge govornog tipa. ASP-i, ISP-i (internet Service Provider), pa čak i krajnji korisnici mogu da stvaraju nove SIP-bazirane usluge, čemu doprinosi sličnost SIP-a sa HTTP i drugim Internet protokolima. U SIP-orjentisanoj implementaciji MGCP/Megaco će se koristiti samo za unutrašnje upravljanje IP telefonskog gateway-a. SIP aplikativni serveri će distribuirati usluge putem SIP proxy servera.