l_472_12078122
.pdfКонтрольні питання
1.Яким чином, звертаючись до застосовань і нових послуг мереж на сервісному рівні, можна досягти їх універсальності?
2.Що розуміють під інтерфейсом прикладного програмування API?
3.З якою метою стандартизують прикладні програмні інтерфейси?
4.Перерахуйте та охарактеризуйте основні використовувані відкриті стандарти API.
5.У чому полягає суть концепції відкритого доступу до послуг OSA?
6.Що розуміють під «відкритим середовищем для створення послуг» та «відкритою платформою керування послугами»?
7.Перерахуйте та охарактеризуйте основні елементи відкритої платформи керування послугами.
8.Що таке архітектура OSA/Parlay?
9.Чим обумовлено відмінності функціональних мережевих елементів архітектури OSA/Parlay?
10.Яке завдання виконує OSA/Parlay-шлюз?
631
Розділ 18. Мережеві застосовання
Усі протоколи, мережеві функції, загалом архітектура зв’язку, які були описані в частині І й частині ІІ, повинні служити єдиній цілі – підтримці мережевих застосовань, що розосереджені на величезній кількості прикінцевих систем мережі. Ці застосування займають верхні рівні у протокольних моделях. В моделі OSI/ISO вони підтримуються безпосередньо представницьким рівнем, а в стеку ТCP/IP – працюють на базі протоколів ТCР і UDP.
У цьому розділі розглядаємо деякі програми та технології прикладного рівня, які є найбільш суттєвими в мережевому масштабі.
18.1. IP-телефонія
IP-телефонія – це найбільш розповсюджена форма надання послуги VoIP. Вона завдає серйозну конкуренцію традиційній телефонії. IP-телефонія забезпечує передавання не тільки голосу, а й факсу (а також пов'язані з цим сервіси) частково або повністю через пакетні мережі на основі протоколу IP. Поняття «IP-телефонія» вживають також у тих випадках, коли голос і факс передають разом з іншими видами інформації, зокрема з текстом і зображенням. Крім «IPтелефонії» як синонім використовують також термін «Інтернет-телефонія», коли послуги IP-телефонії в повному обсязі здійснюються через Інтернет.
Найпростіший спосіб передавання мовлення пакетами через Інтернет потребує два комп'ютери, обладнані
632
мікрофонами, динаміками, звуковими картами з підтримкою цифрування звуку та не дуже складним програмним забезпеченням, яке уможливлює двосторонній діалог через Інтернет у реальному масштабі часу. При цьому абонентам звичайно треба знати IP-адресу комп'ютера співрозмовника. Найбільшою перевагою IP-телефонії в такому варіанті є низька вартісь послуги, порівнянно з традіційною телефонією, які обмежується лише невеликою платою за трафік Інтернет.
Деякий час IP-телефонія існувала саме у такий спосіб. Однак, низка якість мовлення потребувала домовлятися про час розмови, вибирати момент для більш якісного передавання мовлення, коли трафік Інтернету між конкретними пунктами не мав значних перевантажень та затримувань. Крім того, через відсутність стандартів на обох комп'ютерах, потрібно було налаштовувати таке програмне забезпечення, щоб спосіб кодування голосу й пакування був однаковим. Взаємодію між комп'ютером і телефоном, під’єднаним до звичайної телефонної мережі, не було передбачено.
Стандарти IP-телефонії
З появою стандартів IP-телефонії, перш за все стандартів групи H.323 ситуіція суттево змінилась. Розробники цих стандартів ґрунтувалися на тому, що два типи мереж – ТфЗК та IP-мережі – співіснувати досить тривалий час, а отже, важливим було регламентувати їх взаємодію, враховуючи наявні в традиційних телефонних мережах процедури налаштування з'єднання, а також домовлятися про спосіб передавання виклику й самого голосу IPмережею.
633
У стандартах H.323 визначено дві групи протоколів –
протоколи транспортної площині (transport plane), яку називають також площиною користувача (user plane), та протоколи площини керування викликами (call control plane) (див. рис. 18.1).
Пакетна Мовні сигналізація пакети
Н.225,Н.245 RTP
TCP/SCTP UDP
IP
PPP
Рисунок 18.1. Протоколи ІР-телефонії
Протоколи транспортної площині (RTP, UDP, IP, PPP)
займаються безпосередньою передаванням голосу мережею з комутацією пакетів.
Протоколи площини керування викликами
переносять мережею запити на з’єднання. До них належать такі протоколи: протокол керування з’єднанням Н. 225 і протокол керуванням логічним каналом Н.245, які працюють сумісно з протоколом ТСР, ІР й РРР. Протокол керування взаємодиєю площини застосувань та и ядра (Service Capability Interaction Manager, SCTP) реалізує такі службові функції, як авторизацію доступу абонента до мережі та облік часу з'єднання.
634
На рисунку 18.2 наведено узагальнену схему взаємодії ТфЗК та IP-мережі на базі стандартів H.323.
Основними елементами мережі H.323 є IP-телефони, які під’єднано безпосередньо до мережі IP, і шлюзи (gateway), які зв'язують традиційну телефонну мережу з IP-мережею та забезпечують трансляцію пакетованого цифрованого й стиснутого голосу в цифрову або аналогову форму, придатну для передавання ТфЗК. Крім того, функціями шлюзу H.323 є трансляція протоколів сигналізації телефонних мереж, таких, як R2, Q.931 або СС-7, у протоколи сигналізації стеку H.323. Шлюз дає змогу абонентам, які мають звичайний телефонний апарат, спілкуватися з користувачами IP-телефонів або ж використовувати IP-мережу як транзитну.
Брамник ІР- |
|
телефонії |
POP1 |
|
IP-мережа |
Комутатор |
POP2 |
|
|
Авторизація |
|
клієнта |
|
ТфЗК
Білінг-сервер |
Сервер інтерактивних |
застосовань |
4 |
3 |
2 |
5 |
|
1 |
6 |
|
|
7 |
|
|
8 |
9 |
0 |
БД передплатників |
Сервер авторизації та |
|
збору статистики |
Рисунок 18.2. Схема міжоператорської взаємодії в IP-телефонії
635
Основним завданням керування викликами є вибір шляху в мережі з комутацією пакетів, що також можна вирішити, застосовуючи шлюзи.
Для більш загальних потреб замість шлюзу може бути використано спеціальний елемент мережі – брамник (gatekeeper). Брамник виконує реєстрацію та авторизацію абонентів, у разі потреби – трансляцію адрес (наприклад, імен DNS у телефонні номери), а також займається маршрутизацією викликів до IP-телефону, а якщо необхідно – то й до іншого брамника. Звичайно, один брамник обслуговує так звану зону, тобто частину мережі, якою адміністративно керує одна організація.
Всі функції брамника в архітектурі H.323 можуть виконувати також термінальні пристрої – телефони та шлюзи, але таке рішення погано масштабувати, а потік викликів складно контролювати й тарифікувати.
Разсмотрена схема реалізації загальнодоступних послуг IP-телефонії набула популярності в усьому. Для її реалізації оператору зв'язку не треба створювати власну дорогу транспортну інфраструктуру та мати безпосередній доступ до абонентів. Проте стратегічні перспективи такого підходу залишають бажати кращого через невисокий ступінь масштабованості та вузький спектр послуг.
Масштабованість обмежується кількома чинниками. Поперше, сервіс-провайдеру доводиться налаштовувати численні одноразові зв'язки зі своїми бізнес-суперниками. По-друге, протоколи обох площин необхідно реалізовувати в усіх елементах мережі IP-телефонії: і у брамника, і в шлюзах, і в терміналах, що ускладнює та підвищує вартість усіх цих
636
пристроїв. І, нарешті, користувачам надають тільки основні послуги з обробки викликів, оскільки не відбувається взаємодія з протоколами міжстанційної сигналізації СС-7 та з послугами інтелектуальної мережі IN. Ці недоліки спричиняють стандарти H.323, у яких чітко не зазначено те, які протоколи сигналізації повинен підтримувати шлюз з боку телефонної мережі. Перелік додаткових послуг з обробки викликів визначено в специфікації H.450. Таким чином, це передусім є вадою реалізації шлюзів даного покоління, у яких підтримка СС-7 і IN, як правило, була відсутня.
Крім того, діалог з сервером інтерактивної голосової відповіді для автентифікації абонента та призначення номера абонента, якого викликає міжнародної IP-телефонії, не є комфортним. Для цього сервіс-провайдеру потрібно мати прямий доступ до абонента, якого викликають, або домовленість з місцевими операторами про переадресацію таких викликів на відповідний шлюз за допомогою засобів інтелектуальної мережі, які, поки можуть підтримувати не всі місцеві оператори. Таким чином, для виходу IP-телефонії на більш високий рівень національного або міжнародного оператора необхідними є інші стандарти та устатковання, щоб мережі, побудовані на основі протоколу IP, могли рівноправно співіснувати з традиційними телефонними мережами. Більшість із необхідних стандартів втілено в новому поколінні обладнання, яке є основою інфокомунікаційного етапу розвитку IP-телефонії.
637
шлюзом. Він є своєрідним аналогом комутаційного поля телефонної станції.
Наступну групу – керування викликами – складають протоколи сигналізації IP-телефонії: H.225. із стандарту H.323 і протокол ініціалізації сесії – SIP. До цієї групи також належать протоколи керування транспортними шлюзами, які ініціюють дії з комутації портів. Всі перераховані базові функції з обробки викликів реалізуюэ один пристрій – програмний комутатор Softswitch.
Третя група функцій утворює рівень сервісів, які реалізуют у вигляді звичайних мережевих застосовань
універсальні сервери застосовань. Прикладами таких сервісів є ініціація телефонного виклику натисканням певної кнопки сторінки Web, передавання виклику абонентові, під’єднаного до Інтернету телефонною мережею, а також послуги інтелектуальної мережі. У мережах IP-телефонії попереднього етапу рівень сервісів практично був відсутнім, а призначені користувачеві послуги надавав тільки сервер інтерактивної мовленнєвої системи (Interactiv Voice Response, IVR), а інші прикладні програмні системи цього рівня реалізовували внутрішні для сервіс-провайдера функції – автентифікацію, білінг та ін. Зараз він підтримує весь спектр додаткових послуг, які можуть надавати для абонентів розвинені телефонні комутатори міського типу, також за допомогою інтелектуальної мережі: переадресацію дзвінків у урахуванням різних умов, телеголосування, безкоштовний дзвінок, дзвінок за спеціальним тарифом, скорочений набір та ін.
Взаємодія між рівнями здійснюється через стандартні інтерфейси, що створює передумови для побудови телефонних
639
вузлів IP-телефонії на основі продуктів різних виробників із застосуванням загальноприйнятих способів обробляння викликів.
Масштабованість комутації та незалежність транспортного рівня від рівня керування викликами в новому поколінні вузлів IP-телефонії досягається завдяки застосуванню концепції програмного комутатора Softswitch. Вона виділяє в архітектурі розподіленого вузла IP-телефонії деякий загальний елемент. Даний елемент керування відповідає за обробку повідомлень протоколів сигналізації, на підставі яких відбуваються з'єднання, наприклад протоколу H.225 стеку H.323, протоколу налаштування з'єднань SIP або ж протоколу сигналізації СС-7.
За допомогою спеціального протоколу Softswitch керує транспортними шлюзами, які врешті-решт і здійснюють комутацію голосових каналів. Для керування шлюзами можна використовувати декілька близьких за логікою роботи протоколів – простий протокол керування шлюзами (Simple Gateway Control Protocol, SGCP), протокол керування середовищем транспортних шдюзів (Media Gateway Control Protocol, MGCP) або протокол MEGACO/H.248 (за назвою робочої групи MEGACO). Власне, стандартом, прийнятим як
IETF, так і ITU-T, є протокол MEGACO/H.248, а й попередники цього стандарту – протоколи SGCP і MGCP – успішно реалізуються в продуктах різних виробників.
За допомогою одного з названих протоколів програмний комутатор з'ясовує деталі поточного стану з'єднань і портів шлюзу, передає йому вказівки про те, яку пару портів (фізичних або логічних) потрібно з'єднати, а також видає йому
640