Плоскость услуг и приложений

Плоскость услуг и приложений (Service & Application Plane) содержит логику выполнения услуг и/или приложений в сети IP-телефонии и управляет этими услугами путем взаимодействия с устройствами, находящимися в плоскости управления обслуживанием вызова и сигнализации. Плоскость услуг и приложений состоит из таких устройств, как серверы приложений Application Servers и серверы дополнительных услуг Feature Servers. Она может также управлять специализированными компонентами передачи пользовательской информации, например, медиасерверами, которые выполняют функции конференц-связи, IVR и т.п.

 

4 Плоскость эксплуатационного управления

 

Плоскость эксплуатационного управления (Management Plane) обеспечивает функции включения/выключения абонентов и услуг, эксплуатационной поддержки, биллинга и другие функции технической эксплуатации сети. Плоскость эксплуатационного управления может взаимодействовать с некоторыми или со всеми другими тремя плоскостями либо по стандартному протоколу (например по протоколу SNMP), либо по внутренним протоколам и через интерфейсы API.

Таблица 1.1 - Основные функциональные объекты (ФО)

 

Функциональная плоскость		ФО	Функциональный Объект	Протоколы сигнализации
плоскость услуг и приложений	1.1	AS-F	ФО сервера приложений (Application Server Function)	SIP, MGCP, H.248, LDAP, HTTP, CPL, XML, OpenAPIs
1.2	SC-F	ФО управления услугами (Service Control Function)	INAP, CAP, MAP, Open APIs
плоскость управления вызовами и сигнализации	2.1	SPS-F	ФО прокси-сервера SIP (SIP Proxy Server Function)	SIP
2.2	R-F	ФО маршрутизации вызова (Routing Functions)	ENUM, TRIP
2.3	A-F	ФО учета, авторизации, аутентификации (Accounting Functions)	RADIUS
2.4	CA-F	ФО устройства управления шлюзом (Call Agent Function)	SIP, SIP-T, BICC, H.323, Q.931, Q.SIG, INAP,ISUP, TCAP
2.5	MGC-F	ФО контроллера медиашлюзов (Media Gateway Controller Function)	H.248, MGCP
транспортная плоскость	3.1	MS-F	ФО транспортного сервера (Media Server Function)	SIP, H.248, MGCP
3.2	IW-F	ФО взаимодействия (InterWorking Function)	H.323/SIP, IP/ATM
3.3	SG-F	ФО шлюза сигнализации (Signaling Gateway Function)	SIGTRAN (M3UA, IUA, V5UA over SCTP)
3.4	MG-F	ФО медиашлюза (Media Gateway Function)	RTP/RTCP, TDM, H.248, MGCP

Продолжение таблицы 1.1

 

3.5

AGS-F

ФО сигнализации шлюза доступа (Access Gateway Signaling Function)

 

1.1.2 Системы сигнализации

 

Основная задача Softswitch — согласовывать разные протоколы сигнализации как сетей одного типа, например, при сопряжении сетей H.323 и SIP, так и при взаимодействии сетей коммутации каналов с IP-сетями.

Основные типы сигнализации, которые использует SoftSwitch, — это сигнализация для управления соединениями, сигнализация для взаимодействия разных SoftSwitch между собой и сигнализация для управления транспортными шлюзами. Основными протоколами сигнализации управления соединениями сегодня являются SIP-T, ОКС-7 и H.323. В качестве опций используются протокол E-DSS1 первичного доступа ISDN, протокол абонентского доступа через интерфейс V5, а также все еще актуальная сигнализация по выделенным сигнальным каналам CAS.

Основными протоколами сигнализации управления транспортными шлюзами являются MGCP и Megaco/H.248, а основными протоколами сигнализации взаимодействия между коммутаторами SoftSwitch являются SIP-T и BICC.

 

1.1.3 Предоставляемые услуги

За счет доступа к различным сетям и приложениям, на базе Softswitch гораздо проще организовывать различные виды услуг и дополнительных видов обслуживания:

- Полный набор современных услуг телефонии, таких как интеллектуальная маршрутизация вызовов, в зависимости от доступности абонента, ожидание вызова, удержание и перевод вызовов, трехсторонние конференции, парковка и перехваты вызовов, многолинейные группы абонентов и т. д.

- Назначение прямых городских номеров на любую из линий, разрешение или запрет определенных видов входящей/исходящей связи на них, получение статистики соединений.

- Широкие возможности активации и деактивации услуг и сервисов на определенной телефонной линии, посредством кодов активации, набираемых с телефона, посредством web-интерфейса, посредством обращения к голосовому порталу IVR, посредством меню телефонного аппарата.

- Голосовые сервисы, такие как голосовая почта, с возможностью отправки полученного сообщения на email и т. п.

Протоколы сигнализации

 

Архитектура Softswitch изначально разрабатывалась для применения в сетях NGN. Но не все сети являются таковыми, поэтому необходимо осуществлять также взаимодействие с сетями, построенными ранее. Обмен информацией между объектами как внутри сети, так и между разными сетями происходит при помощи различных протоколов сигнализации. Для обеспечения возможности такого взаимодействия, Softswitch поддерживает различные виды сигнализации: для управления соединениями, для взаимодействия Softswitch между собой, для управления транспортными шлюзами.

Основные протоколы сигнализации управления соединениями следующие: SIP (включая SIP-Т), ОКС7 и H.323. В качестве опций могут использоваться протокол E-DSS1 доступа ISDN, протокол абонентского доступа через интерфейс V5 (или его SIGTRAN-версии V5U), а также все еще актуальная для отечественных сетей связи сигнализация по двум выделенным сигнальным каналам R1.5. Протоколами сигнализации для управления транспортными шлюзами являются: MGCP и Megaco/H.248, а для взаимодействия между Softswitch – SIP-T и BICC. Благодаря этим протоколам появляется возможность обеспечить децентрализацию услуг телефонии, причем возможен вариант управления услугами со стороны пользователя. Рассмотрим эти протоколы несколько подробнее.

 

1.3.1. Протокол SIP

 

Протокол инициирования сессий SIP (Session Initiation Protocol) предназначен для установления, модификации, разрушения речевых и мультимедийных соединений в сеансах IP-телефонии (VoIP), мультимедийной конференц-связи и передачи данных в сети NGN. Протокол SIP является протоколом типа «клиент-сервер», включает текстовые запросы и отклики, содержащие поля заголовков, в которых передается информация об обслуживании и характеристиках соединения. В типовом варианте SIP применяется поверх протоколов UDP. Существует разновидность протокола SIP под названием SIP-T (SIP for Telephones, RFC 3372) с механизмами согласования традиционной телефонной сигнализации с сигнализацией SIP. Его задачей является выполнение трансляции сообщений протокола и обеспечения прозрачности транспортировки его свойств через точки взаимосвязи ТфОП-IP. Протокол SIP применяется также для взаимодействия оконечных устройств (например, SIP-телефонов) с пакетной сетью. Далее в курсовом проекте при расчете шлюза доступа будет учитываться нагрузка, создаваемая SIP-терминалами.

 

 

1.3.2. Технология H.323

 

Сети на базе протоколов H.323 ориентированы на интеграцию с телефонными сетями и могут рассматриваться как сети ISDN, наложенные на IP-сети. Рекомендация H.323 предусматривает довольно сложный набор протоколов, который включает в себя три основных: протокол взаимодействия оконечного оборудования с привратником RAS, протокол управления соединениями H.225 и протокол управления логическими каналами H.245. Для переноса сигнальных сообщений H.225 и управляющих сообщений H.245 используется протокол с установлением соединения и гарантированной доставкой информации TCP. Сигнальные сообщения RAS переносятся протоколом с негарантированной доставкой информации UDP. Для переноса речевой и видеоинформации используется протокол передачи информации в реальном времени RTP. Контроль переноса пользовательской информации производится протоколом RTCP. Цель Н.323 – обеспечить работу мультимедийных приложений в сетях с негарантированным качеством обслуживания. В число «объектов» H.323, как они названы в стандарте, включаются терминалы, мультимедийные шлюзы, устройства управления многоточечными конференциями и контроллеры зоны Gatekeeper.

 

1.3.3. Протокол MGCP

 

Протокол управления шлюзами MGCP (Media Gateway Control Protocol) основан на обсуждавшемся выше принципе декомпозиции, согласно которому шлюз разбивается на отдельные функциональные блоки: транспортный шлюз MG, устройство управления MGC и шлюз сигнализации SG. Сам MGCP является внутренним протоколом, поддерживающим обмен информацией между функциональными блоками распределенного шлюза. Он использует принцип master/slave (ведущий/ведомый), причем MGC является ведущим, а транспортный шлюз – ведомым устройством, которое выполняет команды, поступающие от устройства управления. MGCP, будучи протоколом управления шлюзами, не предназначен для управления соединениями с участием терминального оборудования пользователей (IPтелефонами). Это означает, что в сети, построенной на базе протокола MGCP, для управления терминалами должен присутствовать привратник или SIP-сервер.

1.3.4. Протокол H.248/Megaco

Протокол управления транспортным шлюзом H.248/Megaco является развитием протокола MGCP. Так же, как и протокол MGCP, он является внутренним протоколом, который работает между функциональными блоками распределенного шлюза, а именно – между MGC и MG. Принцип действия этого протокола тот же – master/slave (ведущий/ведомый). Устройство управления MGC является ведущим, а транспортный шлюз MG – ведомым, т.е. шлюз MG выполняет команды, которые поступают к нему от устройства управления. Для переноса сигнальных сообщений Megaco/H.248 могут использоваться следующие транспортные протоколы: UDP, TCP, а также SCTP (Stream Control Transport Protocol). Поддержка протокола UDP является обязательным требованием для MGC. Протокол TCP должен поддерживаться как контроллером, так и шлюзом. Поддержка протокола SCTP для обоих устройств опциональна. Сообщения протокола Megaco/H.248 могут кодироваться двумя способами. Комитетом IETF предложен текстовый способ кодирования сигнальной информации, причем для описания сеансов связи используется протокол SDP. C другой стороны, ITU-Т предусматривает двоичный способ представления сигнальной информации по спецификациям абстрактного синтаксиса ASN.1, а для описания сеансов связи рекомендует специальный инструмент формата TagLength-Value (TLV). Контроллер MGC должен поддерживать оба способа кодирования, а шлюз MG – только один из них.

 

1.3.5. Протокол BICC

 

Протокол BICC, определяемый Рекомендацией ITU-T Q.1901, представляет собой протокол управления обслуживанием вызова, предполагавшийся для использования между «обслуживающими узлами» (Serving Nodes, SN). Название протокола расшифровывается как Bearer Independent Call Control, т.е. протокол управления обслуживанием вызова, независимый от услуг доставки информации. BICC базируется на подсистеме ISUP стека ОКС7. Это сделано для того, чтобы обеспечить согласование протокола с существующими услугами и сетями TDM. Протокол независим от транспортной технологии и использует уже существующие сигнальные протоколы для установления соединений на транспортном уровне.

 

1.3.6. Сигнализация SIGTRAN

 

Транспортировка информации сигнализации по технологии SIGTRAN поддерживает передачу сообщений протоколов ОКС7 через IP-сеть и обеспечивает перенос информации протоколов сигнализации MTP-3, ISUP, SCCP, TCAP, MAP, INAP, уровня 3 протокола DSS1 (Q.931) сети с коммутацией каналов поверх IP. При транспортировке сигнальной информации через инфраструктуру IP-сети используется протокол передачи информации управления потоком SCTP (Stream Control Transmission Protocol). КУРЬЕРОМ протоколам SIGTRAN относится пользовательский уровень адаптации ISDN (IUA) для доставки сообщений сигнальных протоколов сети ТфОП/ISDN от сигнального шлюза SG к контроллеру шлюзов MGC. Этим протоколом предусматривается также поддержка первичного и базового доступов ISDN (PRA и BRA) по Q.931 как для режима «точкаточка», так и для режима «точка-несколько точек». Пользовательский уровень адаптации МТР уровня 2 (M2UA) обеспечивает эмуляцию сигнального звена МТР между двумя узлами ОКС7, а пользовательский уровень адаптации МТР уровня 3 (M3UA) – эмуляцию уровня 3 МТР в направлении его пользователей. В число функций последнего входят трансляция и отображение адреса, отображение потоков, управление работой при перегрузках и управление сетью. Пользовательский уровень адаптации SCCP (SUA) обеспечивает доставку средствами сети IP сообщений подсистем-пользователей SCCP (MAP и CAP через TCAP, RANAP и т.д.). Архитектура такой доставки может представлять собой связь от SG к узлу IP (например, к резидентной базе данных IP) или связь между двумя оконечными точками, расположенными в пределах сети IP. Взаимодействие при помощи различных систем сигнализации происходит на уровне управления обслуживанием вызовов и сигнализации.

 

1.2 Техническая характеристика программных коммутаторов разных производителей

 

1.2.1 Программный коммутатор SI3000 CS компании ISKRATEL

 

Программный коммутатор (CS) служит для взаимосвязи сетевых элементов NGN, шлюза доступа (AGW), шлюза сигнализации и медиа-шлюза (SMG), а также сервера приложений (AS) и медиа-сервера (MS). Программный коммутатор обеспечивает предоставление основных и дополнительных услуг с использованием различных протоколов сигнализации для обслуживания пользователей с различным терминальным оборудованием. Он может применяться в коммутаторах различных уровней - от класса 5 (коммутатор локального уровня) до класса 4 (коммутатор транзитного уровня).

Основные особенности:

- Функции обслуживания абонентов квартирного сектора

- Функции обслуживания абонентов корпоративного сектора

- Функции соединительных линий

- Функции тарификации

- Функции, определяемые регулятивными органами

- Стандартные протоколы

- Надежность операторского класса

- Экономически эффективныерешения

 

Функции и возможности применения SI3000 CS Программный коммутатор SI3000 позволяет использовать сетевые решения с обширным набором услуг, обеспечивая возможность получение доходов различными поставщиками услуг.

Коммутатор SI3000 CS поддерживает широкий спектр функций и протоколов. Благодаря этому на его основе могут быть реализованы сети различных типов и топологий, в том числе сети класса 5 и класса 4, используемые как исключительно для IP-трафика, так и для смешанного IP и TDM-трафика. Набор функций абонентского обслуживания может быть сконфигурирован в соответствии с базовыми потребностями клиентов квартирного сектора или в соответствии с расширенными требованиями клиентов корпоративного сектора, включающими услуги IP-центрекс.

Услуги IP-центрекс позволяют объединить телефонные номера главного офиса, филиалов, удаленных подразделений и сотрудников в единый план нумерации. Узел управления центрексом (CMN) упрощает управление услугами.

Дополнительные услуги SI3000 Использование CS SI3000 позволяет предоставлять абонентам набор услуг, известный и хорошо зарекомендовавший себя при работе в сетях TDM. Кроме этого, при подключении программного коммутатора к открытой сервисной платформе сервера приложений SI3000 AS (Application server) производства Iskratel пользователям предоставляется набор дополнительных услуг, базирующихся на архитектуре NGN. Для требовательных пользователей становятся доступны такие услуги, как автоматические голосовые меню IVR (Interactive Voice Response), голосовая почта, интеграция с компьютерными приложениями (например, Outlook),«набор номера щелчком мыши» (click-to-dial), и множество других. Сервисная платформа предоставляет услуги интеллектуальной сети, такие как, например, услуга сохранения номера при изменении местоположения абонента (Local Number Portability, LNP), упрощающая интеграцию решений на базе программного коммутатора в регулируемой многооператорской среде.

СОРМ в системе SI3000 CS Функция обеспечения СОРМ (система оперативно-розыскных мероприятий) позволяет уполномоченным органам осуществлять, в соответствии с законодательством, мониторинг определенного количества объектов и/или соединений, без воздействия на качество связи. В дополнение к мониторингу голосового трафика, функция СОРМ обеспечивает также доступ к статистическим данным. Кроме базовых функций СОРМ, обеспечивающих мониторинг TDM-трафика, в продукции Iskratel реализована также возможность мониторинга сетей с коммутацией пакетов (Lawful Interception over IP, LIoIP).

Управляющая платформа SI3000 Платформа управления и мониторинга обеспечивает гибкость администрирования на всех уровнях сети SI3000. Решение предоставляет возможность централизации управления сетевыми элементами SI2000, функционирующими на базе как TDM, так и NGN технологий, что позволяет постепенно и с минимальными затратами мигрировать от существующих сетей к сетям NGN.

Передовая технология SI3000 CS. Программный коммутатор SI3000 является серийно выпускаемой системой, обладающей набором функций, удовлетворяющем всем потребностям рынка. Базирующаяся на промышленных стандартах операционная система и доказавшее свою надежность в реальных условиях эксплуатации программное обеспечение SI3000 обеспечивают высокую производительность и отказоустойчивость операторского уровня и доступность услуг. В настоящее время предлагаются два типа аппаратных платформ, имеющих одинаковое программное обеспечение SI3000 CS: платформа ATCA для большой емкости и платформа MEA разработки Iskratel для малой емкости, которая может быть интегрирована в одном стативе с другим NGN-оборудованием Iskratel. Гибкие возможности конфигурирования позволяют создавать экономически эффективные решения в условиях быстрого увеличения абонентской емкости и повышения требований на предоставление расширенного набора услуг.

 

SI3000 CS управляет следующими видами оборудования с использованием соответствующих протоколов:

1) IP-терминалы и терминальные адаптеры – протоколы SIP, MGCP, H.248;

2) Шлюзы доступа, допускающие подключение аналогово и терминального оборудования ISDN – протоколы MGCP, H.248, V5UA;

3) Шлюзы сигнализации и медиа-шлюзы (SMG), реализующие подключение к сетям TDM – протоколы MGCP, H.248, SIGTRAN (M2UA, M3UA, IUA);

4) Медиа-сервер (MS), входящий в состав SMG и реализующий генерирование и распознование тональных сигналов,вызовы конференц-связи, функции уведомлений и VoiceXML – протокол MGCP;

5) Гибкие (программные) коммутаторы других производителей – протоколы SIP, SIP-T, H.323;

6) Узел управления услугами SCP интеллектуальной сети IN – протокол INAP.

 

Характеристики производительности SI3000 CS при различных типах используемых процессоров приведены в таблице 1.2:

 

Таблица 1.2 – Характеристики производительности SI3000 CS при различных

типах используемых процессоров

 

Характеристика	Количество и тип процессоров
Один MEA	Один АТСА	Несколько АТСА
Число вызовов, обслуживаемых в ЧНН	150 тыс.	1 млн.	4 млн.
Число обслуживаемых абонентов	30 тыс.	250 тыс.	1 млн.

 

1. Логическая структура программного коммутатора SI3000 CS

 

Логическая структура программного коммутатора SI3000 CS состоит из сдублированных узлов, один из которых является активным (Active Node), а другой – резервным (Standbay Node). Каждый из узлов включает несколько независимых функциональных блоков с четко определенными интерфейсами между ними. Основой SI3000 CS является аппаратная платформа Intel Pentium, работающая под управлением операцтонной системы MontaVista CGE Linux.

Промежуточное программное обеспечение высокой готовности (Middleware) выполняет запуск системы, управляет процессами приложений и предпринимает превентивные меры в случае перегрузки системы, появления ошибок или отказов аппаратного обеспечения. Неотъемлемым компонентом промежуточного ПО высокой готовности является механизм контроля работоспособности HA (Heart Beat), обеспечивающий плавное переключение в случае отказа процессорной платы активного узла на резервный.

Сервер базы данных (Data Base) Solid представляет собой хранилище данных конфигурации гибкого коммутатора с обновлением в реальном времени. В ходе выполнения процедур управления приложения O&M взаимодействуют с БД узла управления. Механизм дублирования SmartFlow сервера Solid гарантирует постоянную синхронизацию данных узла управления и гибкого коммутатора. Данные активной и резервной сторон самого гибкого коммутатора синхронизируются с использованием механизма дублирования Solid Hot StanBy.

Данные биллинга и диагностики. Сетевые элементы SI3000 MSCP формируют тарифные данные и результаты измерений по статистике и трафику. Эти данные доступны для дальнейшей обработки внешними системами. Тарифные данные представлены в виде файлов, содержащих CDR (записи с подробными данными о вызовах). Данные биллинга и результаты статистических измерений и трафика сохраняются в файлах данных. Эти файлы доступны в системе SI3000 MNS, из которой они могут предаваться во внешние системы биллинга и обработки данных (например, по ftp), или в сервере SI3000 CDR, на котором данные в режиме реального времени (с использованием протокола Radius) собираются в базе данных и являются доступными для биллинга или различных внешних систем (порталов, услуг, провайдеров услуг и т.д.) с помощью протокола SOAP или FTP.

ПО подсистемы диагностики (Diagnostic) выполняет запланированные тесты, переодически или по требованию, и ведет сбор информации об аварийных состояниях всех приложений CS. Об аварийных состояниях сообщается центру O&M с использованием протокола SMTP.

Прикладное (телефонное) программное обеспечение (Telephone Application) SI3000 CS предоставляет все услуги речевой и мультимедийной связи, а так же все другие услуги по эксплуатации и техническомуобслуживанию (О&М). При работе на резервной стороне гибкого коммутатора прикладное ПО ведет мониторинг активной стороны с использованием механизма контрольных точек. Такой подход гарантирует современную активацию резервной стороны и сохраняет управление всеми вызовами, при этом потери установленных вызовов отсутствуют.

Программное обеспечение приложений состоит из четко определенных функционалных блоков:

- ПО протоколов – предоставляет возможность взаимодействия SI3000 CS с другими гибкими коммутаторами или устройствами сети NGN через различные протоколы (SIP, SIP-T, H.323, M2UA SCTP, M3UA SCTP, IUA SCTP, MGCP, H.248);

- ПО управления сигнализацией (Signaling Control) – осуществляет управление протоколами сигнализации абонентских и соединительныхлиний, оно обеспечивает унифицированный интерфейсуправления вызовами и логики обслуживания;

- По управления возможностью соединения (Connectivity Control) – обеспечивает возможность соединения для разных типов соединений (речь, видео, данные), основанную на протоколах разных типов. Оно обеспечивает возможность соединения с несколькими сторонами, осуществляет управление применяемыми информационными тональными сигналами или голосовыми сообщениями. Также на этом функциональном уровне предоставлена возможность соединения с внешними устройствами, такими как медиа-серверы и серверы конференц-связи;

- ПО базового управления вызовами (Basic Call Control) –предоставляет функции установки соединения и сброса вызовов. Функциональный уровень базового управления вызовами состоит из функциональных блоков управления абонентскими и соединителными линиями;

- ПО управления дополнительными услугами (Supplementary Services) – выполняет различные функции предосталения стандартных дополнительных услуг (переадресация вызовов, перенос вызовов, конференц-связь и др.);

- ПО регистрации и тарификации (Registration and Charging) – обеспечивает тарификацию любой пользовательской услуги в реальном времени. Оно ведет сбор необходимых данных о предоставленных услугах и заносит эти данные в форму записей с подробными даннымио вызове CDR (Call Detailed Record), которые можно кодировать в разных форматах. Записи CDR заносятся на диск и используются при тарификации и ведении статистики. Механизм зеркального дублирования информации на носителях гарантирует защиту от потери данных в случае переключения приложений или отказа аппаратного обеспечения.

 

Практическое занятие № 1