Предоставление голосовых услуг

в сетях связи следующего поколения

Оглавление

Эволюция предоставления услуг в сетях связи. 1

Эталонная платформа предоставления услуг. 3

Взаимодействие платформы услуг с узлами сети NGN.. 5

Обзор  существующих платформ услуг для NGN.. 7

Использованная литература. 10

Определения. 10

Рисунки. 12

 

Эволюция предоставления услуг в сетях связи

 

В статье рассмотрена архитектура мультисервисных телекоммуникации-онных сетей связи нового поколения NGN (New Generation Network) с точки зрения предоставления дополнительных услуг, которые сегодня активно внедряются операторами фиксированной и мобильной связи. Рассмотрена специфика платформ предоставления интеллектуальных услуг в NGN. Произведен обзор существующих на рынке платформ, производители которых декларируют поддержку NGN.

С момента насыщения рынка базовой услугой “голосовая связь” операторы фиксированной связи стали задумываться об увеличении доходов за счет введения дополнительных услуг VAS (Value Added Services). Первой такой услугой еще в 70 года прошлого века в США стала услуга, известная как “800 номер”. В нашей стране примерами таких услуг может быть система точного времени или справочная 09.

В настоящее время у мобильных операторов возникла та же проблема насыщения, которая усугубляется большой конкуренцией на рынке, что влечет снижение тарифов на мобильную связь и еще большее снижение доходов. Еще одна проблема – увеличение эксплуатационных расходов. Причин этого несколько – увеличение абонентской базы, необходимость вводить сервисы, такие как возможность выхода в Интернет и MMS. Также на рынке появляются новые устройства (КПК, Смартфоны, iPhone), новые способы доступа (GPRS (Edge), Wi-Fi (WiMax)) и уже приходится говорить не просто о коммуникации, а о инфокоммуникации  или унифицированной коммуникации - возможности доступа к любой информации с любого устройства любым способом. Чтобы обеспечить унифицированную коммуникацию, оператору необходимо не только обновить сеть для возможности доступа с разных устройств, но и обеспечить централизованное хранение пользовательской дополнительной информации.

 

Решение вышеперечисленных проблем операторов уже существует - это построение сети связи нового поколения (NGN), основанной на IP транспорте. Преимуществами такой сети перед традиционными TDM сетями, построенными на основе коммутации каналов, являются:

-       удешевление эксплуатации, т.к. используется одна IP сеть, вместо двух (TDM и IP), как у большинства операторов связи в настоящий момент (см. Рисунок 1);

-       более простое управление, масштабирование и резервирование узлов сети;

-       однородный трафик – IP пакеты;

-       легкость введения новых услуг.

То, что за этим решением будущее, уже не вызывает сомнений. Сейчас идут споры о том, как “неразрушающее” перейти от существующих сетей к NGN, обеспечив при миграции операторам связи:

-       сохранение инвестиций в существующие сети;

-       поддержку текущего бизнеса, инфраструктуры;

-       сохранение клиентской базы и собственных кадров оператора.

Есть две концепции перехода к сетям NGN со своими положительными и отрицательными сторонами:

-       операторы строят сразу NGN сети на базе IMS (IP Multimedia Subsystem);

-       операторы сначала внедряют в существующие сети программные коммутаторы (Softswitch), потом осуществляют постепенный переход на IMS.

Основное отличие этих подходов в том, что IMS – это полностью IP сеть и доступ к ней происходит с помощью 3G телефонов, с поддержкой Wi-Fi, широкополосного Интернета, GPRS. Программный коммутатор Softswitch  предназначен для конвергентных сетей и его основная функция - это управления медиашлюзами. Доступ к таким сетям происходит по обычным телефонным линиям, которые подключаются к медишлюзам, а маршрутизация вызова, управление соединением, предоставление дополнительных голосовых услуг происходит в IP сети.

В архитектуре NGN системы предоставления услуг находятся в IP домене и предназначены для предоставления интеллектуальных (без участия оператора) услуг. Это могут быть, как голосовые услуги, такие как Автоинформатор (IVR) или Голосовая Почта (Voice Mail), так и видео услуги и мультимедийные сервисы.

Для лучшего понимания преимуществ предоставления услуг в NGN рассмотрим эволюцию технической реализации предоставления услуг в сетях связи (см. Рисунок 2).

С момента появления на рынке средства предоставления услуг встраивались в телефонные станции. Это порождало большие затраты при необходимости ввода новых услуг и изменении существующих. Очевидным развитием стало появление интеллектуальных сетей связи IN (Intelligent Network), в которых узел управления услугами SCP (Service Control Point) отделен от узла коммутации услуг SSP (Service Switching Point). Такая архитектура IN позволила операторам связи предоставлять услуги своим абонентам, даже если они совершают звонки из другой сети (роуминг услуг). В IN стандартизирован набор услуг ITU Q.1211 “Intelligent Network- Introduction to Intelligent Network Capability Set 1”. Он представляет собой описание голосовых услуг, таких как:

 

 

Название из CS-1

Русское название

ABD

Abbreviated dialing

Сокращенный набор

ACC

Account card calling

Карты предоплаты

CF

Call forwarding

Перенаправление вызова на номер, определенный абонентом

FPH

Freephone

Бесплатный вызов за счет вызываемого абонента

PRM

Premium rate

Вызов с дополнительной стоимостью

VOT

Televoting

Телеголосование

VPN

Virtual private network

Виртуальная частная сеть

и.т.д, всего более 20 услуг

 

Концепция IN не принесла желаемого многообразия услуг из-за сложности протокола между SCP и SSP. При адаптации IN стандартов для мобильных сетей связи особое внимание было уделено не самим услугам, а протоколу взаимодействия SCP и SSP, который получил название CAP (CAMEL Application Part). Первоначально CAP протокол разрабатывался для возможности роуминга для авансовых абонентов. Впоследствии, с его помощью операторы связи реализовали все многообразие мобильных услуг.

Концепция NGN отделяет не только услуги SCP от управления соединением SSP, но и управление соединением SSP от транспорта. Вводятся новые элементы сети: программный коммутатор Softswitch или функция управления вызовами и сессиями CSCF (Call Session Control Function) в IMS, которые с одной стороны управляют соединением, а с другой взаимодействуют с серверами предоставления услуг по SIP протоколу (Session Initiation Protocol). Переход на SIP упрощает введение новых услуг и позволяет оператором связи отдать их реализацию третьим фирмам.

Рассмотрим подробнее логику предоставления услуг в NGN, построенную на IMS архитектуре.

Эталонная платформа предоставления услуг

В терминах NGN платформа предоставления интеллектуальных услуг называется SDP (Service Delivery Platform). Основа идеологии NGN – это открытые стандарты консорциума 3GPP (3'rd Generation Partnership Project). Открытые стандарты позволяют оператором использовать уже приобретенное оборудование, поддерживающее данные стандарты и при необходимости менять только требуемые узлы сети, дают возможность не привязываться к одному поставщику оборудования, а для каждого узла сети выбирать наиболее подходящего. Поэтому поддержка открытых стандартов в SDP является совершенно необходимой.

 

 

 

Архитектура  IMS определяет три типа приложений:

-        IMS Applications - входят в архитектуру IMS и называются серверами приложений (Application Servers). Различают: SIP AS – для предоставления услуг на основе SIP протокола, IM-SSF (IP Multimedia – Service Switching Function) – для предоставления услуг IN сети, и OSA-SCS (Open Service Access – Service Capability Server) – услуги предоставляются с помощью OSA/Parlay интерфейса;

-       Applications - это приложения, не входящие в структуру IMS, но работающие внутри инфраструктуры оператора связи;

-       3’rd party Applications  - приложения сторонних производителей, работающие вне инфраструктуры оператора.

 

Рисунок 3 представляет элементы сети IMS, с которыми взаимодействует сервер приложений и интерфейсы, по которым происходит взаимодействие.

По сравнению с интеллектуальными сетями связи IN, новым элементом сети IMS является HSS (Home Subscriber Server) – сервер домашних абонентов, в котором хранятся данные абонентов. HSS является аналогом HLR (HLR - Home Location Registry)  в мобильной связи, но с большим числом функций таких как:

-       Mobility Management - поддержка мобильности абонента;

-       Call and/or session establishment support - поддержка установки соединения или сессии передачи данных;

-       User security information generation - поддержка аутентификации абонентов, целостности и безопасности (шифрования) данных абонентов;

-       User identification handling - поддержка идентификаторов абонента, используемых в системах оператора связи;

-       Access authorisation - поддержка авторизации домашних абонентов и визитеров;

-       Service authorisation support - поддержка авторизации домашних абонентов и визитеров для доступа к услугам;

-       Service Provisioning Support - поддержка предоставления услуг абонентам с помощью Applications Servers;

-       GUP Data Repository (General User Profile Data Repository) - поддержка хранения данных пользователя и предоставления доступа к ним с помощью Rp интерфейса.

-       в HSS реализуется функция SLF (Subscription Locator Function), которая определяет положение базы данных, содержащей данные конкретного абонента.

 

Для сервера приложений наибольшее значение представляют функции авторизации абонентов и получение информации по услугам абонентов. Для этого необходимо либо поддержать интерфейс Sh или при наличии в системе GUP сервера (см. Рисунок 4) интерфейс Rp, о которых будет рассказано в следующей главе.

Рассмотрим подробнее взаимодействие сервера приложений с IMS сетью.

Взаимодействие платформы услуг с узлами сети NGN

Открытые стандарты 3GPP описывают узлы NGN сети, интерфейсы взаимодействия между ними, и дают только рекомендации, какие протоколы использовать в качестве этих интерфейсов. Эта логика позволяет по мере развития протоколов изменять рекомендации, но архитектуру сети оставлять без изменения. Рассмотрим выдержки из стандартов на примере работы SIP сервера SIP Application Server(SIP AS). В своей работе SIP AS взаимодействует со следующими узлами IMS сети:

  1. системой биллинга и чаржинга CCF (Charging Collection Function) по интерфейсам Ro и Rf;
  2. CSCF (Call Session Control Function) по интерфейсу ISC (IMS Service Control);
  3. базой данных HSS по Sh интерфейсу;
  4. базой данных HSS по Rp интерфейсу при наличии в структуре сети GUP Сервера.

Рассмотрим эти интерфейсы подробнее:

 

  1. CCF

SIP AS взаимодействует с CCF по интерфейсам Ro (для on-line) и Rf (для off-line) для биллинга или чарджинга. Ro базируется на IETF Credit Control Application (RFC 4006) и использует команды Credit-Control (CCR/CCA). Rf базируется на функциональности IETF-diameter base (RFC 3588). Rf использует команды diameter протокола ACR/ACA.

 

  1. CSCF

Интерфейс ISС служит для взаимодействия SIP AS с CSCF. В качестве ISC протокола должен использоваться SIP (IETF RFC 3261). C точки зрения S‑CSCF SIP AS действуют как терминальное пользовательское оборудование, или как SIP redirect server, или как SIP proxy. Для обработки медиа потоков существует два протокола взаимодействия с MRF (Media Resource Function):

o   MSML (Media Server Markup Language ) - расширение SIP для медиа серверов;

o   MRCP (Media Resource Control Protocol) - расширение протокола RTSP (Real Time Streaming Protocol).

Эти протоколы позволяют использовать голосовые возможности MRF нескольким серверам приложений.

Сам узел CSCF взаимодействует с IMS по интерфейсам Cx и Mr. Интерфейс Cx используется для информирования CSCF на какой SIP AS направить данный вызов, для регистрация абонентов в HSS, для определения местоположения абонента. Cx интерфейс основан на Diameter протоколе. В качестве Mr интерфейса используется SIP со стандартными расширениями

 

  1. HSS

Внутри IMS доступ к HSS осуществляется по специализированным протоколам, например, SIP Application Server может взаимодействовать с HSS по интерфейсу Sh. Sh интерфейс представляет собой набор запросов, которые являются аналогами протокола Diameter (см. подробнее 3GPP TS 29.328 "IP Multimedia (IM) Subsystem Sh interface"):

Sh запрос

Diameter  

Описание

Data read (Sh-Pull)

User-Data-Request/Answer

Запрос на чтение пользовательских данных

Data update (Sh-Update)

Profile- Update-Request/Answer

Запрос на изменение пользовательских данных

Subscription to notification (Sh-Subs-Notif)

Subscribe-Notifications -Request/Answer

Подписка на нотификацию об изменении данных

Notifications (Sh- Notif)

Push-Notification -Request/Answer

Нотификация об изменении данных

Data read (Sh-Pull)

User-Data-Request/Answer

Запрос на чтение пользовательских данных

Для каждого запроса Sh протокол определяет ряд обязательных и необязательных параметров. В том же документе приложена XML схема, описывающая данные, посылаемые по Sh интерфейсу.

 

  1. GUP Сервер

 

Если в структуре IMS присутствует GUP (General User Profile) Сервер, то сервер приложений может работать через HSS RAF(Repository Access Function) по Rp протоколу. Основные функции GUP сервера в IMS сети следующие:

-       GUP сервер запрашивает и обновляет информацию из GUP Data Repository, например, HSS или из других приложений с помощью интерфейса Rp;

-       GUP сервер предоставляет информацию для 3’rd party Applications по интерфейсу Rg;

-       приложения, которым необходимо предоставлять данные из своего хранилища GUP DR (Data Repository) для GUP сервера, должны реализовать RAF;

-       RAF “реализует интерфейс гармонизированного доступа”, который скрывает от GUP сервера специфичную реализацию GUP DR;

-       взаимодействие между GUP сервером и RAF осуществляется с помощью интерфейса Rp;

-       интерфейс между GUP DR и RAF не определяется стандартом;

-       интерфейс Rp представляет собой набор процедур по созданию, удалению, изменению получения данных;

-       интерфейс Rg представляет собой набор процедур по управлению профайлом абонента.  Для каждого запроса Rg протокол определяет ряд обязательных и необязательных параметров;

-       для реализации Rg иRp интерфейсов используется протокол SOAP(Simple Object Access Protocol).

Обзор  существующих платформ услуг для NGN

В Таблица 1 представлены компании, которые заявляют о совместимости своих голосовых платформ с NGN. Информация о продуктах взята с интернет сайтов производителей. Таблица не претендует на полноту, но показывает общие тенденции:

-       все компании вписали свои голосовые платформы в структуру NGN;

-       многие компании объединяют в “платформу” свои отдельные продукты, которые в той или иной степени реализует услуги из ITU Q.1211 “Intelligent Network- Introduction to Intelligent Network Capability Set 1”;

-       основное внимание компании уделяют поддержке SIP протокола, при этом не уделяя внимания поддержке HSS и GUP сервера.

 

Таблица 1

 

Производитель

и

Интернет сайт

 

Платформа голосовых услуг

 

МФИ Софт

 

www.mfisoft.ru

SIPrise Application Server (AS) - VoIP- платформа, позволяющая оператору предоставлять спектр услуг нового поколения, таких как:

-       информационно-справочные службы на базе IVR;

-       голосовая почта;

-       корпоративные IVR-сервисы (автосекретарь, голосовые опросы клиентов, конференц-связь, различные режимы переадресации вызовов и т.п.).

Платформа построена на базе открытых стандартов и протоколов, что позволяет использовать ее в составе сложных коммуникационных комплексов, построенных из компонентов разных производителей.

 

ПЕТЕР-СЕРВИС

 

www.billing.ru

VSP (Voice Service Platform) предоставляет:

-       голосовые услуги из  IN CS-1 (ITU Q.1211)

-       создание логики предоставления услуг в соответствии со стандартом VoiceXML 2.0 (W3C)

-       поддержка синтеза (TTS) и распознавания (ASR) речи.

 

Поддержка NGN интерфейсов взаимодействия с:

-       системой биллинга и чаржинга CCF  по интерфейсу Ro;

-       CSCF по интерфейсу ISC;

-       базой данных HSS по интерфейсу Rp.

 

 

Протей

 

www.protei.ru

 

Платформы, как единого целого нет. Наборы продуктов разделяются по типам заказчиков: фиксированная связь, мобильная  связь, офисные системы и системы сообщений. Поставляемые голосовые приложения:

-       «Who Called»

-       телеголосование

-       телефонная карта

-       голосовая почта

-       Call Back Сервер

-       «виртуальный номер»

-       персональная мелодия (PRBT)

-       автоинформационный сервер (IVR)

-       карта авансовых платежей

 

 

Светец

 

www.svetets.ru

 

 

Решение для построения виртуальной конвергентной сети предоставления услуг (CVNO) состоит из:

-       коммутационная подсистема

-       подсистема предоставления услуг

-       подсистема предбиллинга и биллинга

-       подсистема управления профилем услуг

-       подсистема Web администрирования

-       подсистема отчетов и статистики.

Поставляемые голосовые приложения:

-       речевой портал с ASR

-       система дебетно-кредитных сервисных телефонных карт 

-       речевая почта

-       интерактивная система оповещения

-       телеголосование

-       аудиоконференцсвязь

-       система записи телефонных разговоров

 

 

Alcatel-Lucent

 

www.alcatel-lucent.com

 

 

 

Alcatel-Lucent 8788 Media Resource Platform (MRP) – это многоцелевой IVR и голосовая платформа, которая способна функционировать как в TDM, так и IP. Преимущества:

-       интеграция с базами данных;

-       использование сторонних TTS и ASR;

-       высокая масштабируемость;

-       поддержка VoiceXML.

 

CBOSS

 

www.cboss.ru

 

Платформа создания конвергентных телекоммуникационных услуг CBOSSsdp – инструмент, позволяющий оператору:

-       самостоятельно разрабатывать новые IN-сервисы;

-       реализовать произвольную логику услуги;

-       удобная и наглядная, среда CBOSSsdp дает возможность сосредоточится на логике услуги и абстрагироваться от лежащих в основе технологиях.

 

Comverse

 

www.comverse.com

 

MMIVR (Multimedia IVR) - мультимедийное решение позволяет быстро разрабатывать новые дополнительные голосовые и видео сервисы как для корпоративного рынка так и для конечных пользователей. С помощью Comverse MMIVR 3G операторы и IP сервис провайдеры могут предложить сервисы интерактивного видео или IVR.

 

NEC

 

www.nec-mobilesolutions.com

MX7840-MR (MRF-C, MRF-P) - это высокоуровневый медиа сервер, который состоит из MRF-C (Media Control function) и MRF-P (Media Processing function). Предоставляют разнообразные мультимедиа сервисы, такие как  

-       IVR;

-       голосовые и видео конференции;

-       unified messaging;

-       потоковые сервисы.

 

 

Teligent

 

www.teligent.ru

 

Teligent Application Server (TAS) - предоставляет масштабирование, гибкость и возможность работать как в традиционной, так и NGN IMS. Поставляемые услуги:

-       прозвонка

-       телеголосование

-       бесплатный вызов

-       VPN

-       персональный черный список

-       звонок с добавленной стоимостью

-       подсказка наилучшего тарифа

-       IVR с TTS и ASR

 

Использованная литература

 

-       Консорциум 3GPP (3'rd Generation Partnership Project)  www.3gpp.org

 

-       IETF Credit Control Application (RFC 4006)

 

-       IETF Diameter base (RFC 3588).

 

-       IETF SIP (RFC 3261)

-       ISС интерфейс: 3GPP TS  24.229 “IP multimedia call control protocol based on Session Initiation Protocol (SIP) and Session Description Protocol (SDP)”

 

-       3GPP TS 29.328 "IP Multimedia (IM) Subsystem Sh interface"

 

-       3GPP TS 29.329: "Sh Interface based on Diameter – Protocol details"

 

-       ITU Q.1211 “Intelligent Network- Introduction to Intelligent Network Capability Set 1”

-       Определения IMS узлов: http://www.intuit.ru/department/network/ndnets/14/ndnets_14.html

 

Определения

 

IN (Intelligent Network) “Интеллектуальная сеть” - архитектура, разработанная в целях предоставления дополнительных услуг в телекоммуникационных сетях;

 

NGN (Next Generation Network) – Интегрированная телекоммуникационная сеть,  использующая в качестве фундамента протокол IP, как для передачи данных, так и для голосовых соединений;  

 

SDP (Service Delivery Platform) -  платформа предоставления услуг для работы в NGN;

 

SIP (Session Initiation Protocol) - VOIP протокол прикладного уровня, разработанный IETF. В RFC3261 описывается стандарт на способ установки, изменения и завершения пользовательского сеанса, включающего мультимедийные элементы, такие как видео или голос,

 

Softswitch (программный коммутатор) –узел NGN сети, который служит для управления сетью, осуществляет маршрутизацию вызовов внутри сети оператора или между сетями, содержит логику обслуживания вызовов, выполняет функции брокера услуг, определяя, необходимо ли в текущем вызове обращение к какому-либо серверу приложений.

 

IMS – IP Multimedia Subsystem – унифицированная архитектура, описывающая как взаимодействия сетей NGN с сетями предыдущих поколений, так и аспекты управления услугами. IMS использует технологию VoIP для передачи голоса и SIP в качестве протокола сигнализации.  IMS является базовой архитектурой для построения мультисервисных сетей

 

CSCF (Call Session Control Function)– элемент с функциями управления вызовами и сеансами. Модуль CSCF включает три основных функции: Serving CSCF (S-CSCF) – обслуживающая CSCF. Обрабатывает все SIP coобщения, которыми обмениваются оконечные устройства. Proxy CSCF (P-CSCF) – через нее в систему IMS поступает весь пользовательский трафик. Interrogating CSCF (I-CSCF) – запрашивающая CSCF. Представляет собой точку соединения с домашней сетью. I-CSCF обращается к HSS, чтобы найти S-CSCF для конкретного абонента;

 

SIP AS (SIP Application Server) – сервер приложений, служащий для выполнения услуг, базирующихся на протоколе SIP.

 

MRF (Media Resource Function) – медиасервер. Состоит из процессора мультимедийных ресурсов MRFP (Media Resource Function Processor) и контроллера MRFC. MRFC обеспечивает реализацию таких услуг, как конференц-связь, оповещения или перекодирование передаваемого сигнала, обеспечивает предоставление необходимой информации системам тарификации и биллинга. MRFP распределяет медиаресурсы сети согласно командам от MRFC. Его основной функциями является обслуживание потоков мультимедийных данных;

 

OSA-SCS (Open Service Access – Service Capability Server) – сервер услуг, который обеспечивает интерфейс к услугам, базирующимся на открытом доступе услугам (OSA – Open Service Access).

 

IM-SSF (IP Multimedia – Service Switching Function) – сервер коммутации услуги, служит для соединения подсистемы IMS с услугами в мобильной сети (CAMEL – Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic).

 

VoiceXML (VXML) – стандарт XML формата для создания сценариев интерактивного голосового взаимодействия с абонентом. Версия VXML 2.0 http://www.w3.org/TR/voicexml20 

 

 

 

 

Рисунки

 

Рисунок 1

 

Рисунок 2

 

 

Рисунок 3

 

 

 

Рисунок 4

 

 

Алексей Сушков

 

Главный инженер группы "Телеком"

Третьего производственного отдела

ЗАО "ПЕТЕР-СЕРВИС"

 

Телефон:  +7 812 3261299 доб. 0352

Факс:      +7 812 3261298

E-mail:   Alexey.Sushkov@billing.ru

URL:      http://www.billing.ru

 

 

Март 2008 года