1.Концепция Softswitch
Основные понятия и функции
Термин Softswitch был придуман Айком Элиотом при разработке интерфейса между интерактивной речевой системой (IVR) и АТС с коммутацией каналов в операторской компании MCI. Перейдя в 1997 году из MCI в компанию Level3 Communications, он, совместно с Эндрю Дуганом и Маурицио Аронго, придумал понятия Call Agent и Media Gateway (MG). Ими же была начата разработка контроллера транспортного шлюза MGC (Media Gateway Controller), функции которого, как и функции Call Agent, выполняет Softswitch. В апреле 1998 года Level3 купила компанию Xcom, создавшую к тому времени технологию управления модемным пулом Интернет-провайдера, на базе которой был разработан Internet Protocol Device Control (IPDC). Тогда же Кристиан Хюйтема из компании Bellcore придумал протокол управления шлюзами SGCP (Signaling Gateway Control Protocol). На базе этих разработок и совместными усилиями этих специалистов в IETF была создана первая спецификация протокола управления шлюзами MGCP (Media Gateway Control Protocol).
Другим предшественником Softswitch является привратник GK (Gatekeeper). Более того, названия контроллер MGC и привратник GK являются терминами, соответствующим ранним формам Softswitch. Понятие привратника зародилось в технологии H.323, в ее задачи входит преобразование адресов (имени или адреса электронной почты – для терминала или шлюза – и транспортного адреса) и управление доступом (авторизация доступа в сеть) [1].
Таким образом появление сегментов сетей NGN, построенных на принципах пакетной передачи данных, потребовало изменения концепции системы управления. К моменту появления сетей NGN система управления уже включала три подсистемы: управления, сигнализации и предоставления услуг.
Построение гибридных сетей из сегментов NGN и сегментов традиционных сетей привело к росту требований к системе управления. Качественный рост перечня услуг, вызванный переходом к NGN, повысил требования к функциональности системы управления. Укажем следующие особенности этого этапа:
– в отличие от традиционных сетей, набор базовых услуг которых был ограничен традиционной телефонией, в сегментах NGN набор базовых услуг включает в себя передачу речи, видео и данных;
– возникла необходимость сквозной трансляции сигнальных сообщений между традиционной сетью и сегментами NGN.
В результате возникло решение, которое позволяет объединить традиционные телефонные сети и сегменты NGN IP-сети на всех трех уровнях управления. На уровне передачи трафика ТфОП объединяется сегментами с NGN через MG. Сигнальные системы сетей NGN и ТфОП объединяются через сигнальный шлюз SG (Signaling Gateway). Платформа предоставления услуг, взаимодействующая с традиционной сетью по протоколу INAP, подключается к системе управления гибридной сетью по протоколу LDAP.
Поскольку в новой архитектуре системы управления используется несколько новых устройств – шлюзов, потребовалось установить отдельное устройство для координации их работы – MGC.
Таким образом решение задачи организации взаимодействия сегментов традиционных сетей и сегментов NGN стало новым шагом на пути к декомпозиции. Теперь каждый узел системы сигнализации включает в себя несколько устройств, взаимодействующих по разным протоколам. Эта концепция получила название Softswitch и стала основой концепции систем NGN на уровне управления.
Концепция Softswitch не может быть сведена только к переходу от отдельных устройств в системе управления к распределенной архитектуре. Дать точное определение сложно. Например, в [1] дается следующее определение: «Softswitch является носителем интеллектуальных возможностей сети, который координирует управление обслуживанием вызовов, сигнализацию и функции, обеспечивающие установление соединения через одну или несколько сетей». Данное определение является довольно абстрактным, в зависимости от контекста можно говорить о трех основных назначениях Softswitch:
1) Softswitch представляет собой устройство, непосредственно связанное с сетью сигнализации и работающее на принципе объединения нескольких элементов. Данные элементы могут быть локализованы или локально распределены по сети;
2) Softswitch – это сетевая архитектура, которая включает в себя вышеперечисленные элементы MGC, MG, SG и пр.;
3) Softswitch – это идеология построения системы управления в сетях NGN [2];
Мы видим несколько понятий под одним понятием Softswitch, что является следствием концептуального плюрализма NGN. Но все эти определения свидетельствуют о ключевой роли Softswitch в современной системе управления NGN.
Рис
1.2. Структура Softswitch
Рассмотрим составные части современной концепции Softswitch (рис 1.2.). Как следует из рисунка, ядром Softswitch является один или несколько управляющих элементов – мультимедийный коммутатор доступа (МДК или MGC). Он выполняет роль координации всех остальных подсистем Softswitch.
Для присоединения к Softswitch сегментов современных телефонных сетей на основе VoIP используются серверы. Поскольку существует две технологии VoIP – SIP и H.323, то соответственно, в состав Softswitch входят SIP-серверы и H.323-серверы. Эти серверы взаимодействуют с MGC по протоколам сигнализации SIP/SIP 2.0 и H.323 соответственно.
Помимо новых сегментов VoIP, к Softswitch должны подключаться сегменты традиционной сети, использующей ОКС7. Для этого используется шлюз сигнализации SG, взаимодействующий с MGC на основе протокола SIGTRAN.
Для присоединения сетей VoIP и сегментов традиционных сетей TDM к Softswitch используются только сигнальные каналы. Преобразование каналов TDM в каналам пакетной сети, строго говоря, не является задачей Softswitch. Тем не менее конвергенция традиционных и пакетных сетей привела к необходимости включить в концепцию Softswitch шлюз транспортных каналов TG (Trunking Gateway), который выполняет преобразование традиционных каналов в пакетные каналы RTP/RTSP. MGC осуществляет только функции управления этим преобразованием, для чего соединяется с TG по протоколам MGCP или Megaco. Таким образом, голосовой трафик не проходит через MGC. Также, в MGC может подключаться другой MGC, формируя тем самым распределенную систему управления. Для обмена данными между MGC могут использоваться разные системы сигнализации: BICC, SIP, SIP-T, H.323 и пр.
Рассмотренные выше архитектурные элементы определяют базовые функции Softswitch, связанные с управлением процессами передачи данных в конвергентной системе. В то же время в структуру Softswitch включается еще ряд элементов, используемых для управления различными процессами внутри Softswitch.
Выделяется среди всех элементов система биллинга NGN, которая часто называется сервером AAA (Authentification, Authorization, Accounting – Идентификация, Авторизация, Тарификация). Система AAA может строиться как локальная или распределенная система клиент-серверной архитектуры. В архитектуре Softswitch подсистема AAA взаимодействует с MGC по протоколу RADIUS.
Отдельным уровнем в архитектуре Softswitch является уровень приложений. Концепция этого уровня заимствована из IN, чем и обусловлено, что одно из приложений – подсистема SCP, которая взаимодействует с MGC по протоколу INAP/SIGTRAN. Но в отличие от ТфОП, где IN решала задачи предоставления дополнительных видов обслуживания телефонным абонентам, в NGN объем различных услуг увеличивается на порядок. Это связано с тем, что абонентские устройства NGN теперь более разнообразны, появились новые сегменты сети, а новая концепция услуг существенно расширила номенклатуру сервисов и т.д. В результате при сохранении принципов IN уровень приложений объективно должен быть сложнее. Так же, как и в случае IN, центральное место на уровне приложений занимают различные базы данных, где обрабатываются, видоизменяются и преобразуются сигнальные сообщения из MGC. Как показано на рис. 1.2, к наиболее распространенным приложениям Softswitch относятся различные информационные системы (API), широко используемые в технологии мобильных сетей базы данных WIN, традиционные для IN компоненты, SCP, а также Web-приложения.
Softswitch представляет собой сложную архитектурную модель, включающую от нескольких до нескольких сотен устройств, призванных выполнять функции управления всеми процессами в NGN. Переход к распределенной архитектуре системы управления не является просто консервативным следствием ранее определенного принципа перманентной декомпозиции. Как было показано выше, этот переход означает качественное преобразование системы связи, в том числе увеличение количества и разнообразия задач управления. В результате, чтобы решить проблему управления локальными устройствами, требуется переход к распределенной концепции Softswitch.
Устройства Softswitch часто называют гибкими коммутаторами, подчеркивая их высокую адаптивность к любым задачам управления. Действительно, распределенная система, построенная во многом на компьютерной, а не на телекоммуникационной логике, обладает повышенной гибкостью. До появления Softswitch подсистемы управления, даже на уровне IN-платформы, были тесно связаны с АТС и коммутационными узлами. Даже при отделении сети сигнализации ОКС7 от сети передачи трафика узлы системы сигнализации все еще находились внутри АТС. Логика работы системы управления оставалась телекоммуникационной, так как базировалась на функциях специальных контроллеров АТС.
Декомпозиция устройств, которую привнесла компьютерная телефония, позволила разделить задачи управления и передачи данных между различными устройствами. Здесь впервые появилась гибкость, которая свойственна системам, основанным на компьютерной логике. Такие системы позволяют разделять процессы управления, использовать различные открытые интерфейсы программирования, имеют более широкий диапазон вариаций установок и т.д.
Технология Softswitch предлагает пойти дальше и разделить различные процессы управления в сложной конвергентной сети NGN между разными устройствами. Это приводит к новому витку декомпозиции, привносит дополнительную сложность, но уже обусловленную качественным изменением задач управления сетью. Вместе с тем Softswitch сохраняет верность компьютерной логике и обеспечивает действительно высочайшую гибкость.