Hlavní navigace

Malé krůčky ke konvergenci: IMS

Rita Pužmanová 2. 6. 2005

Oblíbeným heslem se stala konvergence. Jako by už byla za rohem, ale není tomu tak. Cesta ke konvergenci pevných a mobilních sítí je trnitá a zatím jsme na jejím počátku. Systém IMS představuje důležitý základ, od něhož se lze odrazit dál: třeba k mobilnímu Internetu, což běžnému uživateli zní asi srozumitelněji než konvergence.

Jakkoli se zdá být současný komunikační svět podřízen mobilitě, k mobilnímu Internetu ve skutečnosti máme ještě hodně daleko. Skutečnost, že dnes můžeme z laptopu nebo PDA s bezdrátovou podporou nebo mobilního telefonu získat přístup k Internetu a k různým službám na bázi IP protokolu, ještě neznamená existenci mobilního Internetu. Mobilní Internet totiž musí podporovat milióny mobilních/bez­drátových uživatelů v režimu trvalého připojení (always on), kdy uživatel nemusí pro každou transakci nebo po změně bezdrátové služby navazovat nové spojení.

Cílem je tedy situace trvalého připojení – kdykoli a kdekoli – k veřejným internetovým službám. To si ovšem vyžaduje komplexní a rozsáhlý management mobility a snadné předávání uživatele mezi sítěmi, se vším, co k tomu patří (na všech dotčených vrstvách architektury). Protože mobilita zdaleka není jen o bezdrátových sítích, je potřeba vzít v úvahu přechod uživatele nejen mezi mobilními a bezdrátovými, ale i pevnými sítěmi. Hladké předávání uživatele znamená jakési virtuální spojení s Internetem, předávané z jedné přístupové sítě do jiné, bez jakéhokoli nutného zásahu ze strany uživatele (něco málo se od uživatele přece vyžaduje v případě připojení do pevných sítí). Z hlediska uživatele je tedy cílem virtuální přístupová síť, která mu poskytuje trvalé připojení k Internetu.

Cesta k mobilnímu Internetu je dlážděna řadou úkolů: vývoj bezdrátových technologií efektivních z hlediska využívání spektra, vývoj mechanizmů náhodného přístupu s podporou velkého množství uživatelů a schopností vyrovnat se s přetížením sítě, IP adresace, koncový přenosový mechanizmus a aplikace s ohledem na mobilitu, podpora koncové QoS. Vize mobilního Internetu zahrnuje jak pevné a bezdrátové přístupové technologie, tak jejich hladkou integraci s IP páteřní sítí.

Páteřní síť na bázi IP

Prvním krokem směrem k mobilnímu Internetu je přechod přenosové sítě (core) na IP protokol, jinými slovy realizace signalizace v rámci páteřní sítě na bázi internetových protokolů, zcela nezávisle na typu přístupové sítě. Internetové protokoly se používají pro všechny účely: přenos dat, propojování, signalizaci na aplikační úrovni, mobilitu. Prvním komerčním řešením této IP páteřní sítě je IMS (IP Multimedia Core Network Subsystem), podporovaný de facto specifikacemi 3GPP/3GPP2. Jak označení napovídá, IMS také podporuje další klíčový požadavek na mobilní Internet – multimediální aplikace na bázi IP, ale také hlasové služby. Na technologiích přístupové sítě je IMS nezávislé, takže přirozeně podporuje jakýkoli (paketový) bezdrátový přístup (WLAN 802.11, WPAN 802.15, GSM/GPRS/EDGE, UMTS apod.), ale také pevný přístup. Proto je IMS jedním ze základů budování konvergence pevných a bezdrátových sítí (FMC, Fixed-Mobile Convergence). V mnohem delším výhledu budou i přístupové sítě pracovat na bázi IP (a půjde o plně IP síť, all-IP): základnové stanice mobilních sítí budou ve skutečnosti IP přístupové směrovače a management relací/mobility se bude provádět na bázi internetových protokolů.

Součást procesu konvergence

Konvergence pro provozovatele znamená přechod na jednotnou IP síť, která bude podporovat všechny typy služeb. IMS umožňuje provozovatelům rozšířit pole působnosti jejich datových a hlasových sítí a představuje první krok na cestě ke konvergenci pevných a mobilních sítí. Cílem je síť, která bude podporovat stávající služby včetně běžného hlasu i VoIP a samozřejmě nové služby, které teprve přijdou. IMS z různorodých typů multimediálního provozu, v reálném (i nereálném) čase, dělá jedno: provoz IP paketů.

Konvergence různých typů služeb se z hlediska uživatele pak může projevit následovně: zavoláte na IMS číslo a budete chtít třeba přesměrování na domácí stránku volaného uživatele, kde si budete mít možnost vybrat z několika možností – napsat zprávu, nahrát hlasový vzkaz nebo zvolit jiné číslo. Nebo se můžete spojit se serverem (pomocí SIP) a aktualizovat své preference ohledně komunikace: pouze můj vedoucí mě může přímo volat, ostatní nechť jsou odkázáni na moji domácí stránku.

Všechny aspekty IMS (řízení relací, spojení a aplikační rámec, uživatelská i služební data) se již specifikovaly v rámci 3GPP/3GPP2. Co se týká pevných sítí, jádro práce na specifikacích nese ETSI TISPAN, která spolupracuje s 3GPP. IMS samozřejmě využívá internetové protokoly definované v IETF (Internet Engineering Task Force), zejména SIP (Session Initiation Protocol; viz článek Protokol SIP ve zkratce).

Architektura IMS

Normalizovaná referenční architektura IMS v sobě skrývá řadu nových síťových uzlů/funkčních prvků. To ale není vše, protože provozovatele s IMS čeká také modernizace řady stávajících prvků sítě. Např. provozovatel GPRS musí učinit ve své síti takové úpravy, aby byl schopen podporovat provoz v reálném čase s minimálním zpožděním, protože stávající přístup k Internetu prostřednictvím mobilních sítí používá klasický model přenosu typu best effort, bez jakýchkoli garancí týkajících se zpoždění.

Hlavní prvky architektury IMS jsou následující:

  • S-CSCF (Serving Call Session Control Function) – hlavní podpora relací IMS služeb pomocí SIP;
  • P-CSCF (Proxy Call Session Control Function) – první kontaktní místo pro uživatele v domácí nebo cizí síti (v případě roamingu), přeposílání zpráv SIP do domácí S-CSCF (signalizace může probíhat třeba přes kontinenty poměrně dlouhou cestou, ale vlastní přenos uživatelských dat pak už probíhá cestou nejkratší);
  • I-CSCF (Interrogating Call Session Control Function) – volitelná v rámci 3GPP, kontaktní místo pro sítě pro vzájemný kontakt;
  • HSS (Home Subscriber Server) – udržuje informace o profilu zákazníka pro IMS;
  • MGCF (Media Gateway Control Function) – podporuje vzájemnou spolupráci signalizace mezi IP a telefonní sítí;
  • MRF (Multimedia Resource Function) – umožňuje služby konference a interaktivní hlasové odezvy (IVR, Interactive Voice Response Services);
  • aplikační servery – poskytují aplikační služby na základě SIP (IMS doména podporuje více aplikačních serverů pro různé služby, jako např. push-to-talk nebo sdílení obrázků nebo videa při hovoru).

1644
Obrázek: Zjednodušený pohled na vrstvovou architekturu IMS (zdroj: Ericsson white paper „IMS – IP Multimedia Subsystem“)
Legenda: AS = Application Server; MGW = Media Gateway; SG/MGCF = Signalling Gateway/MGCF; PSTN/PLMN = Public Switched Telephony Network/Public Land Mobile Network

Řešení bezpečnosti

IMS doména (administrativní doména představuje část sítě typicky spravovanou jedním mobilním provozovatelem) zajišťuje uživateli potřebnou bezpečnost. Na okraji domény se pro uživatele pevných sítí používají přístupové brány (A-SBG, Access Session Border Gateway), které doménu chrání prostřednictvím ověřování uživatelských dat a dat příslušejících signalizaci v síti.

Data o uživateli uchovává server HSS, který ví, k jakým službám má daný uživatel přístup. HSS je zodpovědný za autentizaci uživatelů IMS v souladu se specifikacemi 3GPP. HSS spolupracuje za účelem autentizace s obdobným uzlem implementovaným v mobilních sítích: HLR (Home Location Register) a přístupovým serverem v pevných bezdrátových sítích (server AAA, Authentication, Authorization, Accounting). Když mobilní uživatel poprvé zahájí volání, nejprve se spojí s HLR a v případě IMS služby se ověřuje oproti HSS.

Nasazení

V zásadě IMS poskytuje vrstvu řízení na bázi SIP s otevřenými rozhraními (standardními IP rozhraními) pro bezdrátové IP terminály pro přístup k různorodým službám na aplikační vrstvě, bez ohledu na typ přístupové technologie, kterou terminály používají. IMS tvoří jedinou architekturu přenosové sítě, která je dostupná globálně a přístupná pomocí různých technologií.

IMS je zejména o službách: díky spojení řízení volání a poskytování služeb do horizontálně integrovaného systému umožňuje nové kombinace služeb. Mezi novými službami, které IMS podporuje, najdeme např. sledování přítomnosti uživatele (a jejího „stavu“: dostupný všem, dostupný skupině apod.), instant messaging, push-to-talk, telekonference.

Mobilní provozovatelé s IP páteřními sítěmi jsou logickými pionýry nasazování IMS, protože jim umožňuje redukovat provozní náklady, nasadit nové služby zajímavé z hlediska zdroje zisků a také připravit se na konvergenci s pevnými sítěmi. Provozovatelé pevných sítí ale také nemohou dlouho váhat.

Kdo je 3GPP a 3GPP2

Na závěr se sluší přiblížit, co je 3GPP (Third Generation Partnership Project) a 3GPP2. Jedná se o dvě dohody o spolupráci mezi regionálními normalizačními organizacemi. Do 3GPP se konkrétně zapojují ARIB (Association of Radio Industries and Businesses, Japonsko), CWTS (China Wireless Telecommunication Standard Group, Čína), TTA (Telecommunications Technology Association, Korea), TTC (Telecommunications Technology Committee, Japonsko), T1 (Severní Amerika) a ETSI (European Telecommunications Standards Institute, Evropa). Specifikace pro IMS lze nalézt zde.

WT100

3GPP2 je rovněž projekt pro kolaborativní normalizaci, který zahrnuje stejné normalizační organizace jako 3GPP vyjma evropského ETSI a místo T1 zapojuje TIA (Telecommunications Industries Association, severní Amerika). 3GPP je zaměřené na GSM a WCDMA, zatímco 3GPP2 na CDMA.

Systém IMS je otevřený a globální, protože jeho architektura je shodná u 3GPP a 3GPP2 (pod označením MMD, MultiMedia Domain), a lze jej směle označit za první krok ke konvergenci mezi mobilním a internetovým světem.

Anketa

Čekáte nedočkavě na mobilní Internet?

Našli jste v článku chybu?
Podnikatel.cz: ČOI zamířila na e-shopy. Zaplatí 1,5 milionu

ČOI zamířila na e-shopy. Zaplatí 1,5 milionu

Podnikatel.cz: Udělali jsme velkou chybu, napsal Čupr

Udělali jsme velkou chybu, napsal Čupr

Root.cz: Prvních 700 routerů Omnia je hotových

Prvních 700 routerů Omnia je hotových

Lupa.cz: Patička e-mailu závazná jako vlastnoruční podpis?

Patička e-mailu závazná jako vlastnoruční podpis?

Vitalia.cz: Když bílkoviny, tak jíme ty nekvalitní

Když bílkoviny, tak jíme ty nekvalitní

DigiZone.cz: Pure má tři nové přijímače DAB

Pure má tři nové přijímače DAB

Podnikatel.cz: Letáky? Lidi zuří, ale ony stále fungují

Letáky? Lidi zuří, ale ony stále fungují

DigiZone.cz: LG OLED65E6: první pohled

LG OLED65E6: první pohled

Vitalia.cz: Muž, který miluje příliš. Ženám neimponuje

Muž, který miluje příliš. Ženám neimponuje

Podnikatel.cz: EET pro e-shopy? Postavené na hlavu

EET pro e-shopy? Postavené na hlavu

DigiZone.cz: Samsung EVO-S: novinka pro Skylink

Samsung EVO-S: novinka pro Skylink

Podnikatel.cz: Babišovy firmy a registr smluv. Co odhalil?

Babišovy firmy a registr smluv. Co odhalil?

DigiZone.cz: DVB-T2 ověřeno: seznam TV zveřejněn

DVB-T2 ověřeno: seznam TV zveřejněn

Vitalia.cz: Test dětských svačinek: Tyhle ne!

Test dětských svačinek: Tyhle ne!

Podnikatel.cz: Babišovi se nedá věřit, stěžovali si hospodští

Babišovi se nedá věřit, stěžovali si hospodští

Vitalia.cz: 5 chyb, které děláme při skladování potravin

5 chyb, které děláme při skladování potravin

Vitalia.cz: Tahák, jak vyzrát nad zápachem z úst

Tahák, jak vyzrát nad zápachem z úst

Vitalia.cz: dTest odhalil ten nejlepší kečup

dTest odhalil ten nejlepší kečup

Měšec.cz: TEST: Vyzkoušeli jsme pražské taxikáře

TEST: Vyzkoušeli jsme pražské taxikáře

Vitalia.cz: Voda z Vltavy před a po úpravě na pitnou

Voda z Vltavy před a po úpravě na pitnou