Специалисты Lucent наряду с необходимостью отделения транспортного уровня и уровня доступа от сервисного уровня выделяют следующие требования к архитектуре IMS: объединение голосовых услуг с услугами реального времени (IM) и возможность задействовать несколько таких услуг в рамках сеанса связи, прозрачное взаимодействие с телефонными сетями и совместимость с услугами интеллектуальной сети (IN), применение стандартизованных механизмов обмена пользовательской информацией между услугами для биллинга и аутентификации, конвергенция услуг в проводных и беспроводных сетях, а также открытые интерфейсы (API) для разработки приложений.
Наличие таких элементов IMS, как база данных абонентов (Ноше Subscriber Server, HSS), где содержится также информация об оконечном оборудовании, и контроллеры медиа-шлюзов (Media Gateway Controll Function, MGCF), упрощает адаптацию услуг для разных абонентских устройств и предоставление унифицированных услуг. В HSS, аналоге сервера HLR в сетях сотовой связи, размещается база абонентов фиксированного и мобильного сегмента. Функция управления вызовами и сеансами (Call Session Control Function, CSCF) разделена между несколькими специализированными серверами.
IMS, общая технологическая инфраструктура, помогающая объединить Internet, ТфОП и беспроводные сети доступа, становится международным стандартом, определяющим принципы взаимодействия и роуминга мультимедийных услуг в сети IP. Ее поддерживают Alcatel, Ericsson, Huawei, Lucent Technologies, Motorola, NEC, Nokia, Nortel, Siemens и многие другие, менее известные в России производители. Операторы демонстрируют готовность к работе с IMS, и предлагаемые ведущими поставщиками решения IMS уже находят воплощение в проектах British Telecom, Cingular Wireless, KPN, O2, Shandong Unicom, Sprint, Telecom Italia Mobile, TeliaSonera и др.
IMS рассматривается как один из базовых элементов сетевой архитектуры, определяющий будущее развитие телекоммуникаций. По мнению Алексея Шалагинова, если в настоящее время идет внедрение NGN с распространением мультимедийных терминалов и услуг, то следующим этапом станет переходот базовых голосовых услуг к мультимедийным сервисам с интеграцией голоса и данных, а в области сетевых технологий — к унифицированной конвергентной сети с упрощенной структурой, в рамках которой услуги будут предоставляться на единой технологической основе без привязки к конкретной сети доступа. Как утверждает Андрей Фролов, руководитель телекоммуникационных проектов компании КРОК, для сетей NGN характерна недостаточная интеграция между различными системами передачи информации, что проявляется на инфраструктурном, программном и пользовательском уровнях. IMS же призвана стереть границы между технологиями передачи информации при работе пользователя с абонентскими устройствами.
Начальные инвестиции в IMS должны окупиться за счет получения таких стратегических преимуществ, как быстрое развертывание услуг и повышение операционной эффективности, однако реальную экономию от внедрения IMS и стоимость оптимизации сети для построения этой архитектуры оценить сложно. По данным Bell Labs, за пять лет операционные расходы на предоставление услуг передачи голоса и данных сокращаются за счет применения IMS примерно на 10%. Среди наиболее перспективных приложений — Push-to Talk over Cellular (PoC), VoIP, обмен видео и сообщениями в реальном времени (IM).
Как считает Вячеслав Афанасьев, исполнительный директор Ассоциации российских операторов сетей GSM, при внедрении новых услуг могут использоваться разные подходы, однако важно найти стандартизированные решения, обеспечивающие приемлемое качество, поэтому разрабатываемые 3GPP/3GPP2/ETST подходы являются «путеводным направлением» конвергенции сетей и услуг. Часть таких решений, включая конкретные версии протоколов, уже проходят доработку в опытной эксплуатации, хотя переход к их внедрению требует создания новых бизнес-моделей с разделением функций между участниками рынка.
Согласно мнению Nokia, популярности IMS должно способствовать внедрение пакетных сетей многими сотовыми операторами, появление более мощных и функциональных клиентских устройств, растущая конкуренция в отрасли, отражающаяся на прибыли. Наконец, конвергентные услуги уже реализуются компаниями, владеющими фиксированными и беспроводными сетями или сотовыми сетями и сетями Wi-Fi. Для них IMS может стать унифицирующей технологией.
В Huawei ее рассматривают как способ модернизации телефонных сетей для повышения конкурентоспособности телефонных операторов по сравнению с альтернативными операторами, провайдерами и поставщиками контента. Построение инфраструктуры IMS требует развертывания мультисервисной Сетевой платформы, широкого спектра многорежимных терминалов SIP, унифицированной системы биллинга. Кроме того, нужны достаточно зрелые протоколы и оправдывающий инвестиции потребительский спрос.
В настоящее время операторы находятся на стадии принятия ключевого решения относительно внедрения IMS. Тем временем производители и разработчики предлагают различные продукты, нацеленные на ускорение развертывания новых услуг.
Решения IMS
Архитектура IMS (см. Рисунок i) зависит от предлагаемых оператором услуг, да и реализуемые производителями модели несколько отличаются друг от друга, к тому же стандартные элементы IMS иногда называются в них по-разному. Эталонная модель IMS от 3GPP (см. Рисунок 2) определяет лишь основные функциональные компоненты архитектуры, а не готовое к развертыванию решение. Модель, которую стандартизировал ETSI, немного отличается от принятой 3GPP и 3GPP2.
Разработчики инфраструктурных решений ставят задачу создания комплексной открытой архитектуры IMS с интегрированной средой для разработки и доставки услуг, единой системой управления. Платформы IMS разрабатываются как гибкие системы с уровнем надежности, как у платформ телефонии.
В Alcatel считают, что IMS открывает перед операторами возможность создать сервисную инфраструктуру простого развертывания мультимедийных услуг. Решение Alcatel IMS (см. Рисунок 3) основано на спецификациях 3GPP, но позволяет реализовать общие услуги IMS как для мобильных, так и для фиксированных сетей доступа (xDSL, WLAN и др.) с улучшенными функциями контроля качества (QoS) и безопасности. В нем заложены такие принципы, как поддержка уже известных мультимедийных услуг (видеотелефония, конференц-связь, РоС и др.) и новых приложений, разрабатываемых с помощью J2EE и OSA/Parlay.
Alcatel IMS включает в себя сервер приложений MultiMedia Application Server (MMAS), сервер обработки вызовов MultiMedia Call Server (MMCS) для управления сеансами IMS на базе SIP, сервер абонентских данных (HSS) для аутентификации и организации сеансов, медиа-сервер для поддержки аудио- и видеоконференций, медиа-шлюз для взаимодействия с сетями с коммутацией каналов и ТфОП, систему управления сетью, услугами и элементами, а также систему сбора информации для биллинга, интегрируемую с базами данных. MMAS обеспечивает разработку и внедрение услуг с помощью SIP Servlet API, Java и J2EE, реализует функции посредника 3GPP SIP между IMS и сетями доступа (такими, как GPRS и UMTS), отвечает за QoS, управление ресурсами и сеансами IMS/SIP. При разработке продуктов IMS компания использует опыт создания систем xDSL, UMTS и ПО для услуг передачи видео, работает над усовершенствованием спецификаций 3GPP, в частности добивается более эффективной передачи трафика VoIP в беспроводных сетях. Решение Alcatel обеспечивает экономичную миграцию операторов мобильных сетей к 3GPP IMS 5 и, подобно решениям IMS других производителей, поддерживает IPv4 и IPv6.
Потребности в поддержке IPv6 нашли отражения в разработках Cisco Systems, предложившей подходы и продукты (IPv6 Provider Edge Router, 6PE) для внедрения IPv6 в магистральных сетях сотовых операторов, включая UMTS. Соответствующие средства для поддержки IPv6/MPLS вводятся и в ОС Cisco IOS. Некоторые из них задействованы в ряде решений IMS других производителей, а представленная в прошлом году мощная операторская платформа Cisco Carrier Routing System (CRS-i) реализует доставку мультимедийных услуг в конвергентных сетях IP, однако полного спектра решений IMS и четко сформированной стратегии в отношении данной архитектуры компания пока не представила.
Полный набор продуктов IMS поставляет Ericsson, причем они уже внедряются в сетях операторов мобильных сетей, на которые и ориентированы. Решения строятся на основе платформы Engine Softswitch для сетей связи нового поколения. Сигнальные коммутаторы компания развивает с 2000 г., а в 2003 г. разработала специальное решение для сотовых сетей. Ericsson IMS реализует услуги IP Centrex, одновременный звонок (на мобильный, IP- и SIP-телефон), видеотелефонию, службы присутствия (информацию о статусе абонента) и универсальный обмен сообщениями (Unified Messaging, UM). В Ericsson и Lucent Technologies считают, что внедрение IMS означает революционные изменения — как в коммуникационной отрасли, так и в стиле общения пользователей.
Активное участие в разработке IMS в рамках 3GPP и ITU принимает Huawei. Фундаментальные исследования этой технологии компания ведет с 2001 г., с момента создания своего Softswitch. Продукты для IMS появились у Huawei в 2003 г. Первая коммерческая реализация Huawei IMS 2.0 выполнена на основе стандартов 3GPP с учетом требований TISPAN и 3GPP2. Архитектура Huawei IMS (см. Рисунок 4) строится на базе опорной сети IP/MPLS и включает уровни управления сетью, базовые элементы принятия решений (Policy Decision Function, PDF), управления средой переноса (Bearer Control Function, BCF) и Softswitch. PDF определяет качество услуг в соответствии со статусом пользователя, запросами на пропускную способность и QoS, a BCF управляет ресурсами опорной сети для той или иной услуги.
В зависимости от требований к сети функция управления сеансами CSCF может разделяться на компоненты Serving CSCF (S-CSCF), Proxy CSCF (P-CSCF) и Interrogating CSCF (I-CSCF). Первый отвечает за аутентификацию пользователей, инициализацию и завершение сеансов, базовую обработку вызовов; другие два служат точкой входа в сеть, определяют функциональный компонент для обслуживания сеанса, обеспечивают QoS согласно политике доступа и типу услуги. Предоставлением медиа-ресурсов управляет Media Resource Function Control (MRFC). Для взаимодействия с традиционными сетями предусмотрена функция управления медиа-шлюзами (Media Gateway Control Function, MGCF) с унификацией протоколов (версий SIP) и преобразованием SIP/1SUP. Все логические элементы Huawei IMS (включая IISS, MRFC, OMC и SIP AS) устанавливаются в стандартном шасси (стативе) в требуемой комбинации. Один 19" статив способен управлять сеансами до 200 тыс. пользователей.