SOFTSWITCH
Гольдштейн А.Б., Гольдштейн Б.С.
СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2006. – 368 с.: ил. ISBN 5-8206-0117-3
Один из основных элементов сети связи следующего поколения NGN – гибкий коммутатор Softswitch – уже составил хорошую альтернативу системам управления обслуживанием вызовов в традиционных АТС как по цене и функциональным возможностям, так и по масштабируемости, качеству обслуживания, габаритам, энергопотреблению и стоимости технической эксплуатации. Но основная причина успеха Softswitch на рынке – его умение согласовывать разные протоколы сигнализации как сетей одного типа, например, при сопряжении сетей H.323 и SIP, так и при взаимодействии сетей коммутации каналов (протоколы ОКС7) с IP-сетями (протоколы SIP, MGCP, Megaco/Н.248, BICC, H.323), которое рассматривается в книге в контексте технологии Sigtran, поддерживающей подсистемы ОКС7 средствами IP-протоколов. Обсуждаются неоднозначность определения Softswitch, особенности его архитектуры и принципы работы. В последних главах книги делается попытка заглянуть немного вперед и рассмотреть сотрудничающие с Softswitch в сетях NGN и, возможно, конкурирующие с ним там архитектуру IMS (IP Multimedia SubSystem) и пограничные контроллеры SBC (Session Border Controller), а также представить себе, какими будут сети следующего поколения.
Предназначена для инженеров Операторских компаний, научно-исследовательских, проектных и производственных организаций, занимающихся NGN, студентов и аспирантов, обучающихся специальностям 210400 – Телекоммуникации, а также для всех, кто интересуется современными инфокоммуникациями.
Геннадий Яновский, заведующий кафедрой СПбГУТ им. Проф. М.А. Бонч-Бруевича, профессор, доктор технических наук:
«...Эта книга – первая на русском языке, посвященная одному из основных элементов сетей следующего поколения, и, пожалуй, первая отечественная книга в области сетей связи, название которой состоит из одного непереведенного английского слова. (В художественной литературе такие приемы известны, например книга О. Робски «Casual»).
Несмотря на почти десятилетнюю историю сетевого элемента, известного под названием Softswitch, до сих пор не утихают споры о том, что же все-таки включает в свой состав этот продукт, как он работает, есть ли у него будущее и т.д. Полагаю, что после прочтения рецензируемой книги на большую часть вопросов (но, конечно, не на все) будет получен ответ.
Первая глава книги знакомит читателя как с историей появления термина Softswitch, так и с хронологией создания продуктов, объединенных общей идеологией построения сетей следующего (по отношению к сетям с коммутацией каналов) поколения.
Во второй главе представлено описание эталонной архитектуры Softswitch. Здесь детально рассматриваются такие важные понятия, как основные функциональные объекты, составляющие основу Softswitch. Дана характеристика функциональных объектов на транспортной плоскости, плоскостях услуг, эксплуатационного управления и на плоскости управления вызовами.
Третья глава книги вводит читателя в широкий круг вопросов, связанных с передачей речи в пакетной форме. После краткого очерка истории развития IP-телефонии описываются основные протоколы и сценарии, реализуемые в системах IP-телефонии.
Четвертая и пятая главы книги посвящены протоколам сигнализации SIP и H.323. В четвертой главе представлена история создания протокола SIP, с достаточной степенью детальности описаны основные компоновочные блоки архитектуры сети SIP – агенты пользователя, прокси-серверы, серверы перенаправления и др. Рассматривается структура сообщений SIP, сценарии сеансов связи и место SIP в сетях следующего поколения (NGN), где Softswitch играет роль системообразующего элемента. Пятая глава посвящена Рекомендации ITUT H.323. Так же, как и в предыдущей главе, рассматриваются архитектура и основные элементы сети, использующей сигнальный протокол H.323.
В главе 6 описывается одна из основных функций Softswitch – управление транспортными шлюзами. Представлены спецификации протокола MGCP и протокола следующего поколения для управления шлюзами – протокола Megaco/H.248. В конце главы 6 дано сравнение рассмотренных протоколов управления шлюзами. Седьмая глава посвящена проблеме взаимодействия сетей ТфОП и сетей IP, использующих различные системы сигнализации. Решение этой проблемы базируется на применении Softswitch. Здесь детально рассматриваются архитектура Sigtran, в том числе протокол SCTP – транспортный протокол управления потоками, и ряд протоколов адаптации, обеспечивающих сопряжение транспортного протокола SCTP с протоколами верхнего уровня архитектуры Sigtran.
В главе 8 также описан протокол взаимодействия сетей ТфОП и сетей IP, известный как протокол BICC – протокол управления вызовом, независимый от информационного канала. Надо отметить, что это содержание этой главы является единственным на русском языке детальным описание широко известного протокола BICC. Вместе с тем, по мнению авторов книги, будущее этого протокола достаточно пессимистично и он, скорее всего, проиграет в сетях NGN протоколу SIP и его расширениям SIP-T SIP-I.
В главе 9 «Сети NGN» рассматривается ряд примеров возможных сетевых решений с использованием Softswitch, где этот элемент применяется в различных протокольных средах. Дается характеристика услуг в сетях NGN, описаны особенности реализации функций СОРМ. В этой же главе описывается сравнительно новый элемент в сетях NGN - так называемый пограничный контроллер сеансов (Session Border Controller, SBS), который обеспечивает взаимодействие сетей IP при передаче через них мультимедийного трафика реального времени.
Глава 10 посвящена вопросам реализации Softswitch на базе как зарубежных, так и отечественных платформ. В числе примеров систем иностранных поставщиков - изделия компаний Alcatel, Cisco, Ericsson, Italtel, Lucent Technologies, Nortel, Siemens и ряд других. Среди небольшого числа отечественных систем представлены Softswitch компании ПРОТЕЙ, в создании которого принимали участие авторы книги, а также продукты компаний Mera Networks и Альтертекс. В этой же главе уделено внимание тестированию Softswitch и вопросам реализации СОРМ.
Последняя, глава 11, адресует читателя к новой архитектурной концепции, получившей название IP Multimedia Subsystem (IMS) – подсистеме мультимедийной связи. Эта концепция, первоначально развиваемая для нового поколения сетей мобильной связи (3G и после 3G), в последние два года начала привлекать внимание Операторов и сервис-провайдеров фиксированных сетей. Можно предположить, что в ближайшее время архитектура IMS может рассматриваться как основа для конвергенции фиксированных и мобильных сетей. Описана платформа IMS, дается характеристика основных функциональных блоков плоскости управления архитектуры IMS, которые представлены не в виде программно-аппаратных модулей, а в виде функций. Рассматриваются также уровень приложений и эволюция от сетей поколения 2,5G к сетям 3G, построенным на базе концепции IMS.
В качестве заключения считаю важным отметить, что книга является отличным источником информации по многим вопросам построения сетей нового поколения, в которых в качестве центрального элемента используется Softswitch. Ценность книги увеличивается благодаря тому фактору, что авторы непосредственно принимали участие в разработке Softswitch. Книга хорошо (а часто, и увлекательно) написана. Очевидно желание авторов познакомить читателей не только с технологическими аспектами сетей следующего поколения, но и с историей появления новых идей, концепций, решений, а также с их эволюцией. Это, безусловно, можно отнести к достоинствам рецензируемой книги. Авторы проделали отличную работу, снабдив книгу списком литературы, включающим в себя более чем 130 хорошо подобранных ссылок, правда, к сожалению, часто недоступных российскому читателю. Достаточно полон и список сокращений. Книга будет весьма полезной для всех, кто хотел бы расширить и углубить свои знания в области современных инфокоммуникационных сетей – технических специалистов, студентов и аспирантов
университетов.»
Антон Зарубин, к.т.н., НТЦ Протей:
«...Книга А. Б. Гольдштейна и Б. С. Гольдштейна "Softswitch" содержит результаты анализа возможностей и особенностей применения программных коммутаторов Softswitch, полученные на основе многолетних исследований конвергенции сетей и услуг связи при переходе к сетям связи следующего поколения (NGN). Книга в разных аспектах раскрывает принципы разработки, создания и использования оборудования Softswitch для NGN, отличается глубиной изложения, высоким методическим уровнем представления материала и хорошим литературным языком...»
Сергей Орлов, обозреватель "Журнала сетевых решений LAN":
«...В книге отмечена важная тенденция смещения акцентов межоператорского
взаимодействия со схемы IP-TDM-IP на соединения IP-IP и включение в состав сетей
NGN наряду с Softswitch, реализующим большинство функций межсетевого
взаимодействия, нового элемента – Session Border Controller (SBC), который служит для
нормализации трафика. Здесь рассматриваются варианты разделения функций между
Softswitch и SBC, обсуждаются вопросы распределенной и централизованной
архитектуры Softswitch, приводятся примеры построения сетей NGN отечественными и
зарубежными операторами, перечисляются сертифицированные в России решения
Softswitch...»
Содержание
Введение......................................................................................... 9
Глава 1. Идеология Softswitch.....................................................13
1.1. Основные понятия и функции ................................................... 13
1.2. Системы сигнализации ............................................................ 15
1.3. Процессы конвергенции в ЕСЭ РФ ........................................... 18
1.4. Масштабируемость Softswitch .................................................. 19
1.5. Обслуживание операторского класса....................................... 21
1.6. Декомпозиция АТС и Softswitch ................................................ 23
Глава 2. Архитектура Softswitch................... 25
2.1. Консорциум IPCC ..................................................................... 25
2.2. Функциональные плоскости эталонной
архитектуры Softswitch ............................................................. 27
2.2.1. Транспортная плоскость ................................................... 28
2.2.2. Плоскость управления обслуживанием вызовов и
сигнализации.................................................................... 29
2.2.3. Плоскость услуг и приложений.......................................... 29
2.2.4. Плоскость эксплуатационного управления........................ 29
2.3. Функциональные объекты ........................................................ 30
2.4. Модуль контроллера медиашлюзов.......................................... 35
Глава 3. IP-телефония ...................................................................39
3.1. Этапы развития ........................................................................ 39
3.2. Протокол RTP .......................................................................... 41
3.3. Кодеки VoIP .............................................................................. 44
3.4. Сценарии IP-телефонии ........................................................... 47
3.4.1. Сети Н.323. ....................................................................... 47
3.4.2. SIP?сеть ............................................................................ 49
3.4.3. Управление шлюзами MGCP и MEGACO............................ 50
3.4.4. Общеканальная сигнализация........................................... 53
3.5. Сравнение протоколов ............................................................. 56
Глава 4. Протокол инициирования сеансов
связи .....................................59
4.1. Основы протокола SIP .............................................................. 59
4.2. Архитектура сети SIP ................................................................ 64
4.3. Структура сообщений............................................................... 68
4.4. Команды (запросы) .................................................................. 71
4.5. Ответы ..................................................................................... 73
4.6. Сценарии сеансов связи .......................................................... 77
4.6.1. Алгоритм установления соединения с участием сервера
перенаправления ... 77
4.6.2. Алгоритм установления соединения с участием прокси-сервера ................. 79
4.7. Дополнительные услуги ............................................................. 80
4.8. SIP в NGN .................................................................................... 82
Глава 5. Протоколы H.323 .................................................................85
5.1. Н.323 в процессе эволюции IP-телефонии ............................... 85
5.2. Адресация в сетях H.323........................................................... 86
5.2.1. Сетевой адрес .................................................................... 86
5.2.2. Идентификатор TSAP ......................................................... 86
5.2.3. Alias адрес ........................................................................ 86
5.2.4. Схема H.323 URL .............................................................. 87
5.3. Архитектура и основные устройства сети Н.323........................ 87
5.3.1. Терминал H.323 ................................................................ 87
5.3.2. Шлюз H.323 ...................................................................... 89
5.3.3. Привратник ....................................................................... 91
5.3.4. Устройство управления конференциями ........................... 92
5.4. Протоколы H.323 ...................................................................... 93
5.4.1. Протоколы RAS ................................................................. 94
5.4.2. Сигнальный канал Н.225.0................................................. 99
5.4.3. Управляющий канал H.245 .............................................. 102
5.5. Алгоритмы установления, поддержания и разрушения
соединения .............. 108
5.5.1. Базовое соединение ...................................................... 108
5.5.2. Туннелирование управляющих сообщений...................... 112
5.5.3. Процедура быстрого установления соединения.............. 113
Глава 6. Управление транспортными
шлюзами........................................ 115
6.1. Еще раз о декомпозиции шлюза............................................. 115
6.2. Эволюция протоколов управления шлюзами .......................... 118
6.3. Протокол MGCP...................................................................... 119
6.3.1. Модель соединения ........................................................ 119
6.3.2. Команды протокола MGCP .............................................. 123
6.3.3. Ответы на команды ......................................................... 128
6.3.4. Описание сеансов связи SDP.......................................... 130
6.4. Протокол Megaco/H.248......................................................... 131
6.4.1. Особенности Megaco/H.248............................................ 131
6.4.2. Модель обслуживания вызова......................................... 132
6.4.3. Окончания....................................................................... 133
6.4.4. Контекст ......................................................................... 134
6.4.5. Команды ......................................................................... 135
6.4.6. Дескрипторы................................................................... 136
6.4.7. Транзакции ..................................................................... 143
6.4.8. Сообщения ..................................................................... 144
6.4.9. Наборы сигналов и событий............................................ 144
6.5. Расширения Megaco/H.248 .................................................... 149
6.5.1. Развитие Н.248 ............................................................... 149
6.5.2. Усовершенствования Megaco/Н.248 .............................. 150
6.6. Сценарий установления соединения между шлюзами............ 150
6.7. Сравнение протоколов VoIP.................................................... 162
6.7.1. Megaco/H.248 и MGCP .................................................... 162
6.7.2. Megaco/H.248 и SIP......................................................... 162
6.7.3. Megaco/H.248 и H.323..................................................... 162
Глава 7. Группа Sigtran............................. 163
7.1. Система общеканальной сигнализации №7 в IP-сети ............. 163
7.2. Архитектура Sigtran ................................................................ 165
7.3. Транспортный протокол c управлением потоками .................. 168
7.3.1. Основные функциональные возможности SCTP .............. 168
7.3.2. Множественная адресация ............................................. 169
7.3.3. Соединения для нескольких потоков............................... 171
7.3.4. Фрагменты...................................................................... 172
7.3.5. Фрагмент полезной нагрузки DATA.................................. 177
7.3.6. Установление соединения............................................... 179
7.4. Протокол M3UA ...................................................................... 181
7.4.1. Функции M3UA................................................................ 181
7.4.2. Терминология ................................................................. 181
7.4.3. Код пункта сигнализации ................................................ 183
7.4.4. Примитивы...................................................................... 183
7.4.5. Сообщения M3UA............................................................ 184
7.5. Протокол M2UA ...................................................................... 187
7.6. Протокол M2PA....................................................................... 189
7.7. Протокол SUA......................................................................... 191
7.8. Протокол IUA .......................................................................... 196
7.9. Протокол V5UA ....................................................................... 196
Глава 8. Протокол BICC............................ 197
8.1. Стандартизация BICC............................................................. 197
8.2. Архитектура протокола BICC .................................................. 199
8.3. Capability Set 1........................................................................ 203
8.4. Система транспорта сигнализации ........................................ 207
8.5. Capability Set 2........................................................................ 214
8.6. Протокол IPBCP...................................................................... 221
8.7. Обслуживание вызова в BICC ................................................. 222
8.8. Сценарии взаимодействия Softswitch..................................... 223
8.8.1. Сценарий соединения DSS1 – BICC – SIP ........................ 226
8.8.2. Сценарий соединения SIP – BICC – DSS1 ........................ 230
8.9. Quо vadis? .............................................................................. 230
Глава 9. Сети NGN................................... 233
9.1. Примеры сетевых конфигураций ........................................... 233
9.2. Взаимодействие Softswitch и ОКС7 ........................................ 237
9.2.1. Инкапсуляция ISUP в SIP ................................................. 237
9.2.2. Взаимодействие H.323 и ОКС7 ....................................... 240
9.3. Эталонная архитектура MSF................................................... 242
9.4. Услуги NGN ............................................................................ 245
9.5. СОРМ..................................................................................... 250
9.5.1. Понятие СОРМ................................................................ 250
9.5.2. Законный перехват сообщений....................................... 251
9.5.3. Международные стандарты ............................................ 252
9.5.4. Механизмы организации СОРМ в концепции ETSI........... 254
9.5.5. Интерфейсы законного перехвата ETSI ........................... 255
9.5.6. СОРМ в сетях NGN .......................................................... 258
9.5.7. Посредник СОРМ............................................................ 259
9.6. Мультисервисный абонентский доступ................................... 264
9.7. Пограничный контроллер сессий............................................ 265
9.7.1. Session Border Controller.................................................. 265
9.7.2. Архитектура построения SBC.......................................... 268
9.7.3. Функции безопасности ................................................... 270
9.7.4. Преодоление NAT и Firewall ............................................. 271
9.7.5. Поддержка QoS и SLA ..................................................... 272
9.7.6. Сопряжение сетей .......................................................... 273
9.7.7. Сервисные функции для Оператора ................................ 274
9.7.8. Сервисные функции для управления............................... 275
9.7.9. Взаимодействие SBC и других элементов сети .............. 276
Глава 10. Реализация SOFTSWITCH ............ 279
10.1. Программно-аппаратные средства Softswitch ........................ 279
10.2. Импортные платформы Softswitch .......................................... 283
10.3. Отечественные платформы Softswitch .................................... 308
10.4. Тестирование Softswitch ......................................................... 312
10.5. Варианты реализации СОРМ.................................................. 314
10.6. Реализации пограничных контроллеров SBC.......................... 316
Глава 11. Подсистема мультимедийной связи IMS ....................................... 317
11.1. Softswitch в сетях подвижной связи ........................................ 317
11.2. Стандартизация IMS............................................................... 318
11.2.1. Роль 3GPP/3GPP2 .......................................................... 318
11.2.2. От GSM к 3G................................................................... 318
11.2.3. Взаимодействие стандартизующих организаций........... 320
11.3. Функциональные возможности IMS ........................................ 321
11.3.1. Мультимедийные IP-сеансы........................................... 322
11.3.2. Качество обслуживания ................................................. 323
11.3.3. Взаимодействие с другими сетями................................ 323
11.3.4. Инвариантность доступа .............................................. 324
11.3.5. Создание услуг и управление услугами ........................ 324
11.3.6. Роуминг........................................................................ 324
11.3.7. Безопасность ............................................................... 325
11.3.8. Начисление платы ........................................................ 325
11.4. Архитектура IMS ..................................................................... 325
11.4.1. Уровни IMS ................................................................... 325
11.4.2. Абонентские базы HSS и SLF ........................................ 326
11.4.3. Функция SIP-сервера ................................................... 327
11.4.4. PDF .............................................................................. 330
11.4.5. Серверы приложений ................................................... 330
11.4.6. MRF.............................................................................. 331
11.4.7. BGCF ............................................................................ 332
11.4.8. Шлюз PSTN/CS............................................................. 332
11.4.9. Шлюз безопасности SEG.............................................. 333
11.4.10. Модули GPRS............................................................... 334
11.5. Идентификация в IMS............................................................. 335
11.6. IMS в стационарных сетях ...................................................... 337
11.7. Вместо заключения ................................................................ 343
Литература .......................................................................344
Глоссарий...........................................................................352
Предметный указатель....................................................365
|
