FAKULTET ELEKTROTEHNIKE

Komunikacije

2012/2013

SEMINARSKI RAD

Telekomunikacijske usluge

Multimedijalne usluge u novoj generaciji mreža

- IMS koncept

- Arhitektura

- Kvalitet usluge

- IMS ekosistem

Maj, 2013

SADRŽAJ

1. UVOD..........................................................................................................................................2

2. KVALITET USLUGE.................................................................................................................3

2.1. IMS koncept..................................................................................................................4

2.2. IMS arhitektura..............................................................................................................9

2.3. Podrška kvalitetu usluge u IMS-u...............................................................................15

2.4. IMS ekosistem.............................................................................................................17

3. LITERATURA..........................................................................................................................19

1

UVOD

Multimedijske usluge u novoj generaciji mreža su vrlo složene, integrirane medijske komponente (audio, video, 3D grafika, tekst). Komunikacija se odvija u stvarnom vremenu između više korisnika. Zahtijeva se podrška za kvalitetu usluge „s kraja na kraj“ (eng. end to end). Novi standardi su postavljeni za mrežne parametre: prijenosnu brzinu, kašnjenje, kolebanje kašnjenja, pouzdanost i gubitke.

Današnji multimedijalni komunikacijski kanali koji uključuju video telefoniju, multimedijalno poručivanje MMS (Multimedia Messaging Service), kratke tekstualne poruke SMS (Short Message Service), govorno i video poručivanje, konferencijsku vezu i druge, tretiraju se u industriji kao pojedinačne sesije. Multimedijalne usluge obuhvataju puno više od tradicionalnih govornih usluga: one uključuju video, audio, slike, poruke, dijeljenje sadržaja, grupne pozive i usluge namijenjene grupama korisnika. Osobine današnjih mreža neće biti dovoljne kako bi se postigla zadovoljavajuća globalna interoperabilnost multimedijalnih usluga.

Komunikacijske usluge nužne su kako bi se postiglo pravo multimedijalno iskustvo u fiksnom i mobilnom okruženju više operatora, te osigurala saradnja između operatora, Interneta i medijske industrije. Komunikacijske usluge su standardizirane vrste komunikacije (npr., govorna, putem poruka ili push-to-talk komunikacija). Sve ove vrste komunikacije imaju karakteristične osobine koje su raspoložive na strani terminala i na strani servera te omogućavaju brži razvoj novih privlačnih usluga.

Grupirajući usluge u različite tipove komunikacijskih usluga, može se izolirati nekoliko standardiziranih usluga kombiniranjem kojih je moguće razviti čitav niz nestandardiziranih usluga. S obzirom na složenost i vremensku ovisnost sadržaja te interakciju s korisnikom, poznato je da se takve usluge ne mogu riješiti “samo” većim brzinama, već su potrebna i nova rješenja za opis usluga, kvalitetu usluge QoS (Quality of Service) i signalizaciju. Nestandardizirane usluge su posebno zahtjevne jer mogu obuhvatiti raznovrsne multimedijalne komponente, što ih – uz potrebe za (potencijalno vrlo velikim) prijenosnim kapacitetima – čini i izuzetno osjetljivima na mrežno kašnjenje, varijaciju kašnjenja i gubitke.

Dva pitanja koja se nameću su: kako opisati nestandardizirane usluge sa stajališta korisnika i kako osigurati kvalitetu usluge koju pruža mreža? Složenost problema opisivanja nestandardiziranih usluga proizilazi iz različitih mjerila “kvalitete” s aspekta korisnika i s aspekta mreže. Naime, korisnik usluge ne “vidi” mrežu, već samo prikaz na terminalu, dok se stajališta mreže treba efikasno međusobno uskladiti korisnikove izborne mogućnosti s jedne strane te karakteristike terminala, pristupne i središnje mreže s druge, kako bi se postigla najbolja moguća kvaliteta usluge s kraja na kraj (end-to-end QoS). Važno je uočiti da “krajevi” između kojih se pruža kvaliteta usluge “s kraja na kraj”, odnosno, korisnički terminal(i) i/ili aplikacijski server(i),

2

moraju imati sposobnost specifikacije i signalizacije svojih zahtjeva prema mreži. Da bi se moglo provesti usklađivanje, skupine prihvatljivih vrijednosti parametara mogu se opisati strukturama podataka, nazvanim “profili”, i preslikati na standardne klase kvalitete usluge. Važno je uočiti i da se parametri mogu mijenjati tokom izvođenja usluge, što znači da treba omogućiti da se signalizacija i prilagođenje kvalitete usluge odvijaju u skladu s promjenama, tj. dinamički.

2. KVALITET USLUGE

Pojam kvalitete usluge odnosi se na pružanje podrške aplikacijama prema njihovim karakteristikama i zahtjevima. Postoji mnogo definicija kvalitete usluge, a jedna od njih kaže da se pod kvalitetom usluge smatra “kolektivni uticaj performansi usluge koje određuju stepen zadovoljstva korisnika usluge”.

U skladu s trendom razvoja telekomunikacijskih sistema prema konvergiranoj mreži nove generacije, dolazi do izgradnje temeljne mreže zasnovane na protokolu IP (internet protocol) i jedinstvene paketske domene za mobilni i fiksni paketski promet. Takva mreža mora biti u stanju zadovoljiti stroge zahtjeve kvalitete usluge različitih vrsta usluga i unutar mreže osigurati mehanizme koji upravljaju resursima i njihovim dodjeljivanjem. Pružanje podrške za kvalitetu usluge s kraja na kraj zahtijeva koordinaciju resursa i mehanizme upravljanja kvalitetom u svim dijelovima sistema. Cilj je osigurati traženu klasu usluge (Service Class) i prioritet usluge tokom trajanja multimedijalne sesije. Klasa usluge se može opisati pomoću parametara kao što su kašnjenje, varijacija kašnjenja i gubici.

Napredne multimedijalne usluge se često sastoje od više medijskih tokova od kojih svaki tok može imati svoje zahtjeve nad parametrima kvalitete usluge i time se svrstati u različitu klasu. Zato je za takve usluge ključno promatrati zahtjeve kvalitete usluge na različitim nivoima, s kraja na kraj, te ih međusobno povezati. Kvaliteta se može promatrati na tri nivoa:

• Nivo aplikacije: “korisnik” je čovjek te se zahtjevi izražavaju pomoću kvalitativnih parametara (npr. subjektivna, percepcijska ocjena kvalitete pojedinog medija).

• Nivo sistema: “korisnik” je aplikacija te se zahtjevi izražavaju pomoću kvantitativnih i kvalitativnih parametara (npr. vrijeme odziva, sistem posluživanja).

• Nivo mreže: “korisnik” je sistem te se zahtjevi izražavaju pomoću mjerljivih kvantitativnih i kvalitativnih parametara (npr. kašnjenje, varijacija kašnjenja, gubici).

Ostvarivanje potencijala naprednih multimedijalnih usluga ovisi o zadovoljavanju zahtjeva kvalitete usluge.

3

Nakon analize zahtjeva kvalitete usluge naprednih multimedijalnih usluga s kraja na kraj, promatraju se mehanizmi u mreži neophodni za zadovoljavajuću podršku takvim uslugama. U arhitekturi mreže nove generacije (Slika 1) se – prema specifikacijama organizacije 3GPP – podrška kvalitete usluge vezuje za IMS (IP Multimedia Subsystem).

Slika 1. Konvergirana mreža nove generacije

2.1. IMS koncept

Prema 3GPP (Third Generation Partnership Project), IP Multimedia System (IMS) obuhvaća sve elemente jezgrene mreže za pružanje višemedijskih usluga. IMS nije usluga sam po sebi, već IMS omogućava usluge (eng. Service enabler). Protokol SIP (Session Initiation Protocol) je signalizacijski protokol na aplikacijskom nivou koji se koristi za uspostavu, modifikaciju i raskidanje višemedijskih sesija u IP mrežama. SIP je glavni signalizacijski protokol za pružanje usluga u 3G sistemima. Utemeljen je na HTTP transakcijskom modelu zahtjeva i odgovora. Tijelo SIP poruke nosi karakteristike sesije za čiji se opis koristi protokol za opis sesije SDP (Session Description Protocol).

U najširem smislu riječi, IMS spaja telekomunikacije s računarstvom, odnosno Internet s mobilnom mrežom, pružajući različite multimedijalne usluge u paketskoj domeni preko različitih pristupnih tehnologija.

4

Planira se da će višemedijska komunikacija zasnovana na IMS-u postati ključan način komunikacije među ljudima. Kao spoj Interneta i mobilne mreže, omogućit će IP pristup svim internetskim uslugama uvijek i na bilo kojem mjestu. Nudi se širok sprektar usluga neovisnih o pristupu.

Trenutne usluge koje se nude u IMS-u su:

- push-to-talk

- prisutnost

- komunikacija porukama

- WeShare - kombinacijske usluge

Push-to-Talk je usluga poput “walkie-talkie” usluge i jedna je od prvih IMS baziranih aplikacija koja je dostupna u bežičnim mrežama. Karakteriše je jednostavna i brza uspostava veze, bez zvonjave. Moguća je uspostava veze između dva i više korisnika. Push-to-talk 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 (Push-to-Talk over Cellular) rješenje se bazira na tehnologiji polu-dupleksa. Mrežni resursi su korišteni jednosmjerno samo za vrijeme trajanja govora, umjesto da budu korišteni dvosmjerno za čitavo trajanje pozivne sesije.

Prisutnost (presence) omogućava da korisnik vidi informacije o prisutnosti, dostupnosti, te komunikacijskim mogućnostima drugih korisnika prije nego što pokrene poziv. Predviđa se da će ova usluga biti sastavni dio mnogih drugih usluga.

Slika 2. Prikaz usluge prisutnosti

5

Komunikacija porukama je usluga koja dopušta krajnjim korisnicima da trenutno šalju i primaju poruke. Poruke mogu sadržavati bilo koju vrstu 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.

Slika 3. Prikaz usluge komunikacije porukama

Kombinacijske usluge omogućavaju korisniku da trenutno i interaktivno dijeli informacije kao što su slike, živi video ili web sadržaj sa osobama sa kojima komunicira. Ovaj kombinovani pristup se oslanja na ustaljeno ponašanje korisnika, kombinujući tradicionalni telefonski poziv sa bilo kojim tipom medija.

Na slici 4. je prikazan IMS koncept. U središnjoj mreži koristi se protokol IP, neovisno o pristupnoj tehnologiji, dok protokol SIP (Session Initiation Protocol) omogućava konvergenciju različitih pristupnih tehnologija.

Slika 4. IMS koncept

6

Slika 5. i Slika 6. prikazuju položaj IMS-a unutar postojeće mrežne arhitekture. Poznato je da već od uvođenja GPRS-a (General Packet Radio Service) postoji spoj Interneta i mobilne mreže, te da već unatrag nekoliko godina gotovo svaki mobilni korisnik može pristupiti internetskim sadržajima preko paketske domene. Postoje tri važna razloga zbog kojih se uvodi IMS, a to su: kvaliteta usluge, naplata te integracija različitih usluga.

Slika 5. IMS u postojećoj mrežnoj arhitekturi

Slika 6. IMS u postojećoj arhitekturi mreže

7

IMS rješava pitanje kvalitete usluge, čije je nepostojanje glavni problem klasične paketske domene. Tako se parametri kvalitete usluge mogu unaprijed dogovoriti te korisnik koristiti uslugu s predvidljivim ponašanjem.

IMS rješava pitanje jednostavnije i kvalitetnije naplate. U klasičnom modelu, naplata internetskog prometa se provodi isključivo na temelju količine prenesenih podataka. Zbog diferencijacije prometa koju donosi IMS, svaka usluga se može naplatiti posebno.

Slika 7. IMS u očima krajnjeg korisnika

Primjer IMS scenarija: 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 pushto- 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 konferenciji. Amer startuje prezentaciju i razmjenjuje je sa kolegama. Na početku video konferencije Damir je još uvijek na putu nazad u kancelariju i participira u konferenciji preko svog mobilnog telefona, ali se prebacuje na PC čim stigne do svog radnog stola, nekoliko minuta kasnije.

8

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. Videokonferencija 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.

IMS omogućava integraciju usluga. Kod klasičnih mreža s vertikalnom arhitekturom, svaka usluga se uvodi posebno i to za svaku vrstu mreže. Horizontalna i slojevita arhitektura IMS-a (Slika 8.) pruža generičke zajedničke funkcionalnosti kojima se može koristiti više usluga te tako smanjuje nepotrebno ponavljanje istih funkcionalnosti u mreži. To dovodi do smanjenja troškova operatora i potencijalno jeftinijih usluga za korisnika. Isto tako, svaki operator se ne mora ograničiti na skup usluga koje je sam razvio, odnosno koje je razvio dobavljač njegove opreme, već će zbog standardno definiranih interface-a, moći koristiti usluge treće strane.

9

Slika 8. IMS slojevita struktura

2.2. IMS arhitektura

Na slici 9. su elementi, protokoli i inteface-i u IMS arhitekturi. U slojevitoj arhitekturi IMS-a, aplikacijski sloj se sastoji od aplikacijskih i podatkovnih servera koji omogućavaju usluge s dodatnom vrijednošću. Postoje tri vrste aplikacijskih servera u IMS-u:

• SIP AS (SIP Application Server) je aplikacijski server na kojem se izvode usluge zasnovane na protokolu SIP. Očekuje se da će se sve nove usluge u IMS-u nalaziti upravo na SIP AS-u.

• OSA-SCS (Open Service Access – Service Compatibility Server) je aplikacijski server koji pruža interface prema uslugama zasnovanim na otvorenom pristupu uslugama. Ideja je pružiti uslugama pristup mrežnoj funkcionalnosti putem standardnog aplikacijskog programskog interface-a.

• IM-SSF (IP Multimedia – Service Switching Function) je server za povezivanje IMS-a s uslugama u sistemu aplikacija za poboljšanje mreže prilagođenih korisniku CAMEL (Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic). Radi se o uslugama koje su bile razvijene za GSM (Global System for Mobile Communications) mrežu, a pomoću IM-SSF servera će se ponovno moći koristiti u IMS-u.

10

Slika 9. IMS arhitektura

Upravljački sloj u IMS-u sastoji se od elemenata za uspostavljanje i upravljanje sesijom, što uključuje i podršku za kvalitetu usluge. Elementi IMS arhitekture su:

• Elementi baze podataka: domaći pretplatnički server HSS (Home Subscriber Server);

• Elementi upravljanja: funkcija za upravljanje sesijom poziva CSCF (Call Session Control Function), funkcija upravljanja medijskim pristupnikom MGCF (Media Gateway Control Function), funkcija upravljanja pristupnikom za prebacivanje veze BGCF (Breakout Gateway Control Function), signalizacijski pristupnik SGW (Signaling Gateway);

• Elementi resursa: funkcija medijskih resursa MRF (Media Resource Function);

• Elementi interface-a na nivou mreže: medijski pristupnik MGW (Media Gateway).

Element baze podataka

Cvor HSS se može smatrati bazom korisničkih podataka koji su potrebni za upravljanje multimedijalnim sesijama. Ti podaci uključuju korisničke profile, sigurnosne informacije, poput autentifikacijskog i autorizacijskog koda te ostale podatke.

11

Elementi upravljanja

Ključni čvor u IMS-u je CSCF, koji je zadužen za obradu cjelokupne SIP signalizacije u IMSu. Uloge CSCF-a se mogu podijeliti u tri kategorije, pa tako postoje tri vrste CSCF-a: P-CSCF (Proxy-CSCF), I-CSCF (Interrogating-CSCF) i S-CSCF (Serving-CSCF).

P-CSCF je posrednik između korisničkog terminala i mreže. U kontekstu SIP signalizacije, PCSCF je granični SIP posrednik te je to prva dodirna tačka između korisničkog terminala i IMS-a. Uloge P-CSCF-a većim dijelom su vezane uz sigurnost (npr. vrši autentikaciju primljenih i poslanih poruka između korisničkog terminala i ostatka mreže). Unutar P-CSCF-a može se nalaziti PDF (Policy Decision Function). Radi se o entitetu koji je zadužen za autorizaciju resursa i upravljanje kvalitetom usluge na nivou medija. Ostale funkcije uključuju kompresiju i dekompresiju SIP poruka te generiranje podataka za naplatu.

Kako je P-CSCF posrednik između korisničkog terminala i IMS-a, tako je I-CSCF posrednik između različitih administrativnih domena IMS-a. I-CSCF ima interface prema HSS-u, preko kojeg može saznati lokaciju korisnika te tako proslijediti poruke prema odgovarajućem S-CSCF.

S-CSCF je središnji funkcionalni entitet kod signalizacije jer sva signalizacija koju prima ili generira korisnički terminal ide preko dodijeljenog S-CSCF-a. Slično kao I-CSCF, S-CSCF je preko Diameter interface-a povezan s HSS-om, pomoću kojeg dobiva podatke potrebne usmjeravanje signalizacijskog toka. Tako dobiva korisničke profile te informacije potrebne za autentifikaciju korisnika. S-CSCF provjerava svaku SIP poruku i određuje hoće li poruku usmjeriti na jedan ili više aplikacijskih servera koji ce pružiti određenu uslugu korisniku.

MGCF je interface za IMS signalizaciju prema mrežama sa starom signalizacijom (legacy signaling). MGCF pridjeljuje element mreže (MGW) za kontrolu interface-a na nivou nosača informacije. MGCF inicira akcije uspostave, modifikacije i oslobađanja veza na pojedinim MGW-a kao i rezervaciju resursa potrebnih za sesiju.

Cvor BGCF na zahtjev S-CSCF-a izabire mrežu i čvor za interface s PSTN/CS (Public Switched Telephone Network/Circuit-Switched) domenom, ako je ona unutar iste mreže kao i BGCF čvor ili zahtjev prosljeđuje BGCF čvoru (SIP protokolom) u drugoj mreži.

Signalizacijski pristupnik SGW se koristi ako nakon tačke međusobne saradnje treba promijeniti transportnu metodu za signalizaciju u mreži.

Elementi resursa

Čvor MRF objedinjuje funkcije za obradu toka podataka. One se dijele na MRFC (MRF Control) i MRFP (MRF Processing) funkcije. MRFC obavlja upravljanje vezama s više učesnika, tj. omogućava konferencije. Jedan MRFC upravlja jednim ili s više MRFP čvorova na

12

osnovu naredbi dobivenih od aplikacijskog servera i S-CSCF-a, a daje ispis tarifnih podataka za medijacijski sistem. Taj čvor završava SIP signalizaciju te radi kao SIP korisnički agent. MRFP je distributer medija prema mreži. Može se koristiti kao izvor podataka u domaćoj mreži ili za provođenje raznih operacija nad tokom podataka (obavlja miješanje dolaznih medijskih tokova za veze s više učesnika, izvor je medijskog toka za multimedijalne obavijesti, obrađuje medijske tokove obavljajući funkcije analize medija i transkodiranje, daje tarifne podatke potrebne MRFC funkciji, nadgleda prijenosnu brzinu).

Elementi interface-a na nivou mreže

Medijski pristupnik MGW osigurava interface na nivou nosača informacije, što na prvom mjestu znači saradnju između različitih mehanizama transporta kao što su TDM (Time- Division Multiplexing) i IP, ali i transkodiranje, ako dva kraja veze podržavaju različiti kodek.

Između elemenata IMS arhitekture definirane su referentne tačke od kojih je važno izdvojiti:

• Referentna tačka MGCF – CSCF (Mg referentna tačka): omogućava MGCF-u da prosljeđuje dolazno signaliziranje pri sesiji (iz PSTN mreže) prema CSCF-u u svrhu postizanja interoperabilnosti sa PSTN mrežom. Za Mg referentnu tačku se koristi protokol SIP.

• Referentna tačka CSCF – MRFC (Mr referentna tačka): omogućava S-CSCF-u da prenosi signalne poruke između aplikacijskog servera i MRFC-a. Za Mr referentnu tačku se koristi protokol SIP.

• Referentna tačka CSCF – CSCF (Mw referentna tačka): omogućava komunikaciju i prosljeđivanje signalizacijskih poruka između CSCF funkcionalnih entiteta, tj. za vrijeme registracije terminala, te tokom kontrole sesije. Za Mw referentnu tačku se koristi protokol SIP.

• Referentna tačka CSCF – BGCF (Mi referentna tačka): omogućava poslužujućem CSCF funkcionalnom entitetu da proslijedi signalizaciju sesije prema BGCF-u u svrhu interoperabilnosti sa PSTN mrežom. Za Mi referentnu tačku se koristi protokol SIP.

• Referentna tačka S-CSCF – aplikacijski server (SIP AS, OSA SCS, IM SSF) (ISC (IMS Session Control) referentna tačka): omogućava komunikaciju aplikacija sa SCSCF-om. Za ISC referentnu tačku se koristi protokol SIP.

• Referentna tačka HSS – aplikacijski server (Sh referentna tačka): omogućava komunikaciju aplikacija sa HSS-om. Za Sh referentnu tačku se koristi protokol Diameter.

• Referentna tačka CSCF – HSS (Cx referentna tačka): omogućava CSCF da zatraži potrebne autorizacijske podatke od HSS-a, radi potvrde korisničke registracije te kako bi prikupio ostale korisničke podatke. Za Cx referentnu tačku se koristi protokol Diameter.

13

Primjer: 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 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

14

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.

2.3. Podrška kvalitetu usluge u IMS-u

Kod opisivanja zahtjeva kvalitete usluge za sesiju u IMS-u, 3GPP specifikacija navodi kako IMS arhitektura treba omogućiti podršku za pregovaranje o kvaliteti usluge s kraja na kraj te dodjelu potrebnih mrežnih resursa. Sa stajališta krajnjeg korisnika, to znaći mogućnost prihvata, odbijanja, ili modifikacije parametara sesije te mogućnost zahtijevanja određenog nivoa kvalitete usluge. Pregovaranje se izvodi pomoću SIP signalizacije, gdje je pri tom potrebno provesti usklađivanje između “profila korisnika” koji opisuje korisničke mogućnosti/želje, te zahtjeva same usluge. Uz heterogenu okolinu mreže nove generacije, cilj je korisniku pružiti prilagođenu i personaliziranu uslugu kako bi se postigla “najbolja moguća” kvaliteta usluge. Ključni faktori koje treba uzeti u obzir su:

• mogućnosti korisničkog terminala i pristupne mreže;

• raspoloživost i autorizacija mrežnih resursa;

• cijena dodijeljenih resursa s obzirom na korisnički budžet;

• želje krajnjega korisnika s obzirom na komponente aplikacije;

• preslikavanje zahtjeva korisnika/aplikacije na transportne parametre kvalitete usluge.

Ranije je spomenuto kako je važno uočiti da se parametri usluge, te uslovi u kojima se ona odvija, mogu mijenjati tokom sesije. Različiti scenariji promjene parametara uključuju, na primjer, promjene u korisničkom profilu, promjene u zahtjevima usluge, te promjene u raspoloživosti ili cijeni mrežnih resursa. Dok 3GPP specifikacije opisuju procedure dinamičkoga pregovaranja o medijima i kodecima, ostaje za odrediti koji bi to tačno bili događaji (events) i pragovi (thresholds) koji bi uzrokovali, odnosno, pokrenuli ponovno pregovaranje i prilagođavanje promijenjenim uslovima tokom sesije.

Mehanizmi opisani u postojećim specifikacijama zadovoljavaju potrebe IMS usluga poput onih zasnovanim na prisutnosti (presence), komunikaciji porukama (messaging) ili strujanju multimedijalnih sadržaja (streaming), ali postavlja se pitanje zadovoljavaju li ti

15

mehanizmi potrebe naprednih multimedijalnih usluga. Pomoću SIP signalizacije, krajnje tačke razmjenjuju podatke o parametrima sesije, ali nekada je potrebno više od samoga dogovora oko kodeka i formata koje podržavaju obje strane (Slika 10.). Na primjer, ako korisnik ima ograničen ukupni prijenosni pojas, treba odrediti kako optimalno raspodijeliti raspoložive resurse različitim medijskim komponentama usluge tako da se postigne najbolja moguća kvaliteta u zadanim uslovima.

Slika 10. Arhitektura kvaliteta usluge u IMS-u

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 Decisio 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

16

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.

2.4. IMS ekosistem

Uspjeh novih telekomunikacijskih usluga će u velikoj mjeri zavisiti od toga koliko dobro telekomunikacijski operatori mogu stvoriti ili iskoristiti postojeće usluge koje se koriste na Internetu, i televizijskoj i filmskoj industriji, industriji igara ili bilo kojoj drugoj industriji te omogućiti svojim korisnicima iskustveni doživljaj koji će ispuniti ili nadmašiti njihova očekivanja. Njihov uspjeh u ovom nastojanju zahtjeva razvoj usluga koje su jednostavne za korištenje i koje se mogu isporučiti na siguran način.

Telekomunikacijska industrija ne može samostalno zadovoljiti sve ove zahtjeve. Kombiniranjem najboljeg što telekomunikacije, Internet i medijske industrije može se stvoriti novi ekosistem koji će generirati privlačne i korisne usluge. Uspjehu IMS-a mogu doprinijeti proizvođači mobilnih i fiksnih IMS terminala, razvijači aplikacija, standardizacijska i regulacijska tijela te razne interesne skupine u industriji. Ovaj ekosistem će se temeljiti na IMS-u i bit ce važan komplement Internetu kakvog danas poznajemo.

Kako bi se postigao pomenuti sinergijski efekt, predlaže se kooperativno okruženje u kojem operatori, internetska i medijska industrija mogu na jednostavan način dogovarati povezivanje standardiziranih i nestandardiziranih usluga. Primjer jedne takve nestandardizirane usluge je neka zamišljena on-line igra, gdje se komunikacijski dio igre može riješiti standardiziranom uslugom, u ovom slucaju IMS poručivanja (IMS messaging). IMS stoga pored komunikacijskih usluga omogućuje i razvoj nestandardiziranih usluga koje će davaocu usluga omogućiti diferencijaciju na tržištu i podizanje vrijednosti brenda, a koje se opet temelje na skupu standardiziranih komunikacijskih usluga.

17

Da bi IMS ekosistem postao stvarnost, potrebne su sljedeće komunikacijske usluge (Slika 11.):

Komunikacijska usluga: MMtel (konverzacijska) omogućava komunikaciju za multimedijalnu telefoniju te je zajednički standardizirana od strane 3GPP i TISPAN (Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking) standardizacijskih tijela. Standardizacija ove usluge optimizira isporuku glasovne, slikovne i video komunikacije s kraja na kraj komunikacijskog kanala između dvije strane u komunikaciji. Nadzor nad medijem u stvarnom vremenu te dodatne usluge bit će definirani u relevantnim standardima. Sesije s više korisnika su podržane do određenog broja učesnika.

Komunikacijska usluga: PoC (push-to-talk over Cellular) koji je standardiziralo tijelo OMA (Open Mobile Alliance). Komunikacija unutar grupe je glavna namjena, a uključeni su i nadzor nad half-duplex medijem u stvarnom vremenu.

Komunikacijska usluga: Messaging omogućava komunikaciju kako je standardiziran u 3GPP i OMA tijelima. Fokusira se zagarantiranu isporuku poruka – istovremenu ako su adresirane strane trenutno raspoložive, odgođenu u suprotnom. Usluge koje bi koristile komunikacijsku uslugu Messaging su: Instant Messaging, Chatting, E-mail i Video-mail.

Kroz vrijeme će biti definirane dodatne IMS komunikacijske usluge koje će ostati raspoložive kroz API (Application Programming Interface) i u mrežama operatora. Lokacijska usluga bi mogla biti definirana kao jedna od pomoćnih komunikacijskih usluga.

Slika 11. Komunikacijske usluge

3. LITERATURA

18

[1] http://c2.etf.unsa.ba/file.php/135/Predavanja/Komutacioni_sistemi_knjiga_5.pdf

[2] http://www.fer.unizg.hr/_download/repository/PUM13-NGNusluge-IMS.pdf

[3] http://www.fer.unizg.hr/_download/repository/trendovi_u_telekomunikacijama.pdf

[4] http://c2.etf.unsa.ba/file.php/228/Nastava_2012_2013/Predavanja/Predavanje_13.pdf

19