«Электронная Россия: проблемы и перспективы»
Интернет-конференция

МОБИЛЬНЫЕ ОПЕРАТОРЫ И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СЕТЬ

ВВЕДЕНИЕ

Обсуждая требования к протоколу SIP [1], как основному протоколу сигнализации в мобильных сетях третьего поколения [2], я призывал к участию российских разработчиков в деятельности Интернет-форума IETF. Назову еще несколько интереснейших, нерешенных задач. Они относятся к обеспечению безопасности в мобильных сетях третьего поколения:

безопасность алгоритмов аутентификации;

обеспечение безопасного масштабирования глобального роуминга ( при наличии миллиардов адре (сов в мире);

минимизация циклов. Это одна из сложнейших нерешенных задач.

Имеющийся алгоритм обмена ключами шифрования IKE требует многократной круговой пересылки, протокол TLS является более экономным, но не поддерживает UDP;

сложность вычислений алгоритмов шифрования - другая нерешенная задача (сравни, например, аутентификацию HTTP и метод аутентификации в сети UMTS);

не решена задача совместной работы SIР-сервера и сервера аутентификации.

В настоящей статье остановимся на более "земных" делах - на обсуждении участия российских мобильных операторов в создании федеральной интеллектуальной сети [ФИС) России. О создании такой сети Минсвязи России объявило летом 2001 г., и ОАО "Связьинвест" уже приступило к ее пилотному проектированию.

Следует сказать, что создание ФИС - это чрезвычайно сложный и дорогостоящий проект. Предыдущим российским проектом такого масштаба было внедрение системы сигнализации ОКС-7 пять лет назад. Но в том случае ситуация была значительно проще, так как существовали единые стандарты МСЭ, апробированные во многих странах мира. Вопрос построения интеллектуальных сетей является более сложным: сегодня в мире не существует единого мнения, как их строить. Далее рассмотрим текущее состояние стандартизации интеллектуальных сетей и обсудим некоторые задачи, подлежащие решению ранее, чем работы по проекту ФИС будут развернуты в полном объеме.

ТЕКУЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ФИС

Прежде всего следует указать на конкуренцию технологий, точнее на конкуренцию производителей соответствующего оборудования. За рынок предоставления дополнительных (интеллектуальных] услуг конкурируют три технологии:

1. IN-технология, т.е. классические интеллектуальные сети, построенные по стандартам МСЭ. Оборудование этих сетей в Россию поставляют Alcatel, Siemens, Huawei и другие производители телефонных станций.

2. СТ-технология - платформы компьютерной телефонии (по стандартам ECTF); за этот рынок борются иностранные компании Nortel, Intel, Microsoft, Hewlett Packard, a также отечественные производители - фирма "Светец", ЛОНИИС и др.

3. IР-технология, т.е. Интернет и IР-телефония. Эти стандарты разрабатывает Интернет-форум IETF.

В новейших разработках Alcatel, Ericsson, Lucent, Nortel, Siemens делается попытка учесть выигрышные свойства всех трех технологий.

Не ясно, каким путем идти в России. Тем более, если учесть, что реализация проекта ФИС будет происходить в условиях объявленной программы развития и модернизации всей сети связи страны и реализации программы "Электронная Россия". От выбранного сегодня пути будет зависеть будущее на многие годы вперед. И еще. Можно ли говорить об обновлении сети всей страны без собственного производства? А это ставит еще более сложный вопрос - о возрождении промышленности средств связи в условиях конкуренции новых технологий связи.

Следует также трезво взглянуть на создавшуюся ситуацию в деле построения интеллектуальной сети России:

1. Какова экономическая целесообразность уже действующих интеллектуальных платформ в Москве (на базе оборудования Siemens) и в Перми (на базе оборудования Alcatel]? Окупятся ли миллионы долларов, затраченные на их создание, и дает ли полученный опыт достаточные основания для перехода к общефедеральному проекту?

2. Какие услуги федерального уровня следует вводить [только ли телефонную карту предоплаты?) и какой протокол сигнализации для этого потребуется? Уже введенный протокол INAP-R относится к простейшему набору услуг CS1. Он не предполагает общение между контроллерами услуг SCP разных операторов и не может обеспечить услуги федерального масштаба, скажем, роуминг телефонных карт. Тем более, набор услуг CS1 не обеспечивает требования мобильных систем. Это значит, что придется перестроить даже то, что уже начато.

Особо отметим актуальность участия мобильных операторов. Отметим, что интеллектуальные услуги - услуги дополнительные, которые предоставляются за дополнительную плату. А платежеспособные пользователи в основе своей являются абонентами мобильных сетей, поэтому ФИС следовало бы строить с учетом интересов мобильных операторов.

КАК ВОЗНИКЛА КОНЦЕПЦИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Концепция интеллектуальных сетей (Intelligent Network, IN] была разработана институтом Bellcore в 80-х гг. в условиях господства больших компьютеров (мэйнфреймов), в начале 90-х гг. доведена до международных стандартов (рекомендаций МСЭ]. Основу сети IN (рис. 1) составляет контроллер услуг SCP (Service Control Point), который через сеть сигнализации ОКС-7 (SS7, Signaling System 7] доступен многим АТС, точнее тем АТС, в программное обеспечение которых добавлены свойства коммутации услуг SSP (Service Switching Point). Имеется еще интеллектуальная периферия - аналог традиционного устройства механического голоса. Это устройство по командам контроллера "общается" с абонентом, например, просит ввести РIN-КОД, распознает его и сообщает контроллеру.

Внедрение интеллектуальных услуг в США началось с "Услуги 800" (Freephone, бесплатный телефон). Например, для заказа авиабилета вы звоните на междугородную станцию (набираете "1 -800" и условный семизначный номер компании, например ArnDelta, т.е. номер 263-3582, если пользоваться буквенными обозначениями телефонной тастатуры). Станция SSP выходит за справкой к контроллеру услуг SCP (посылает сообщение в соответствии с протоколом INAP) и в ответ получает истинный телефонный номер одной из касс ArnDelta. Далее SSP работает как обычная АТС. При выборе кассы могут учитываться многие факторы: номер вызывающего пользователя, т.е. место его проживания, расписание работы касс, их загрузка и т.д. Разговор с кассиром оплачивает авиакомпании, что в условиях повременной оплаты разговора весьма привлекательно для пользователя, привлекательно и для компании - облегчает рекламу товаров и услуг.

Интеллектуальная сеть повторяет существующий ныне порядок на справочной службе: для введения нового рода справки (новой услуги] надо обратиться к администрации сети (к системе управления сетью), затем новые данные передать в справочную службу (в данном случае, SCP) и внести изменения в алгоритм обслуживания вызова на АТС (SSP), а информацию о наличии нового типа справки надо распространить среди пользователей (абонентов). Заметим, что в интеллектуальной сети отсутствует агент (оператор, телефонистка), и все справки выдает компьютер SCP, а общение с абонентом производит тоже компьютер (так называемая интеллектуальная периферия), что сужает набор предоставляемых услуг по сравнению с инфоцентром (call center) - одним из перспективных изделий компьютерной телефонии.

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ IN

На рис. 2 представлена функциональная модель услуг IN CS1. Программное обеспечение IN реализует множество функций:

1. CCAF обеспечивает интерфейс абонента с сетью, точнее с сетевыми функциями контроля вызова, в том числе взаимодействует с абонентом в установлении вызова и обеспечивает взаимодействие с функцией CCF в части установления соединения, удержания вызова и т.д.

2. CCF обеспечивает перечисленное выше взаимодействие с CCAF, и на базе механизма триггеров выполняет функции IN, т.е. переключает алгоритм вызова на SSF.

3. SSF обеспечивает общение с контроллером услуг, т.е. с функцией SCF.

4. SCF обеспечивает ядро интеллектуальной услуги, т.е. обеспечивает контроль следования логике услуги.

5. SDF содержит данные о пользователе и сети, взаимодействует с SCF.

6. SRF - функция специализированных ресурсов. Эта функция реализована в блоке периферийных устройств.

ПРОЕКТ CAMEL

Как уже было сказано, интеллектуальная сеть в объеме набора услуг CS1 не удовлетворяет требованиям мобильности. Чтобы устранить этот недостаток, в Европе реализуется проект CAMEL (Customized Application for Mobile network Enhanced Logic). Этот проект представляет собой объединение интеллектуальных сетей (уровня CS1) и мобильных сетей GSM. Сближение этих сетей потребовало изобретения нового протокола CAP, который обеспечивает общение между мобильным коммутатором MSC с функцией коммутации вызова в сети GSM (т.е. gsmSSF), с одной стороны, и контроллером сети SCP, с другой. На рис. 3 показана роль протоколов MAP, CAP и INAP в сетевом окружении проекта CAMEL.

Заметим, что введение стандарта CAMEL потребовало расширения набора услуг IN CS1, введения дополнительных функций gsmSSF и gsmSCF. Некоторые свойства стандарта CAMEL входят в следующий набор услуг IN CS2. В 1998 г. стандарт CAMEL дополнили функцией gsmSRF и интерфейсом MSC-gsmSCF (фаза

2), в 1999 г. ввели поддержку услуг SMS и GPRS (фаза 3).

УСЛУГИ МОБИЛЬНЫХ СЕТЕЙ В IN CS2

Услуги мобильной сети включены во второй набор услуг интеллектуальных сетей IN CS2 [3] (Intelligent Network Capability Set 2), который стандартизован в 1997 - 1998 гг. Для реализации услуг IN CS2 пришлось вводить две дополнительные функции (по сравнению с IN CS1, см. рис. 3.): CUSF - функция услуги, не связанная с вызовом, и SCUAF - функция агента CUSF. Кроме того, добавлено значительное число свойств, которые учитывают специфику мобильных услуг и тем самым обеспечивают конвергенцию интеллектуальных и мобильных сетей. В частности, дополнения (по сравнению с IN CS1) касаются услуги UPT (Universal Personal Telecom- munication) и мобильных сетей PLMN (Public Land Mobile Network). Эти свойства, определенные в рекомендации Q.1221, представлены в виде .составных частей для UPT и PLMN, но могут иметь и самостоятельное значение (на рынке дополнительных услуг). Перечислим часть из этих свойств, что даст представление о широте охвата интересов мобильных сетей:

а) свойства личной мобильности:

аутентификация пользователя (User authentication, UAUT) - используется в процессе взаимодействия пользователя и сети. UAUT предполагает применение алгоритмов засекречивания для контроля информации, поступающей от пользователя;

регистрация пользователя (User registration, UREG) - регистрацию можно произвести с собственного терминала или с чужого (remote registration). Оба подхода описаны в рекомендации F.851 "UPT - Service description";

регистрация на прием входящих вызовов (in-call registration) - на фиксированное время;

регистрация исходящих вызовов (Outgoing call registration, OGREG);

упрощенная процедура заказа услуг [Follow-on, FO) - применяется для заказа последующих услуг после заказа первой услуги в серии;

доставка сохраненных сообщений (Provision of stored messages, PSM) - обеспечивает доступ к сообщениям в речевой почте после регистрации;

регистрация нескольких адресов терминала (Multiple terminal address registration, MTAR) - дает право получать входящие вызовы по нескольким адресом (переадресация входящего вызова на другой терминал после не ответа и по истечению заданного пользователем интервала);

блокировка/разблокировка входящих вызовов (Blocking/ unblocking of incoming calls, BUIC) - это можно делать с постороннего терминала.

б) свойства мобильности терминала:

аутентификация терминала [Terminal authentication, TAUT);

эстафетная передача [Handover, HOV) - это сложный процесс на мобильной сети, который инициирует пользователь или сетевое устройство. Услуга включает в себе четыре процесса:

- мониторинг потребности в хендовере (включает процесс измерений мощности сигнала; сигнализацию и т.д.),

- принятие решения о хендовере;

- исполнение хендовера;

- завершение хендовера;

регистрация местоположения терминала (Terminal location registration, TLR);

сообщения о доступности/недоступности терминала (Terminal attach/detach, ATDT);

определение местоположения терминала (Terminal paging, TPAG);

передача сообщений в режиме пейджера (Radio paging, RPAG) - это позволяет передать сообщение голосовое, в виде тонов, буквенно-цифровое - к одному или нескольким пейджерам.

экстренные беспроводные вызовы (Emergency calls in wireless, ECW);

управление процессом засекречивания (Cryptographic informa- tion management, CIM) - это связано с аутентификацией пользователя (UAUT) и терминала (TAUT).

Мы перечислили только часть из тех свойств, которые стандартизованы в Q.1221. Кроме того, в этой рекомендации детально расписан процесс управления работой контроллера услуг SCP и процесс программирования услуг в центре программирования (Service creation environment point, SCEP), что не было стандартизовано в наборе IN CS1 и было причиной нестыковки оборудования разных производителей. Отметим, что это является причиняй нестыковки российских платформ в Москве и в Перми. Вряд ли их удастся состыковать без установки дополнительного оборудования и изменения протокола INAP-R.

БУДУЩИЕ РАБОТЫ

1. Сближение интеллектуальных и мобильных сетей сегодня - в условиях создания федеральной интеллектуальной сети России - является чрезвычайно важной задачей. Остается открытым вопрос - как ее решать. Ясно, что протокол INAP-R и набор услуг IN CS1 не отвечает интересам мобильных операторов. Поэтому, прежде всего, следует оценить целесообразность внедрения протоколов CAMEL и набора услуг IN CS2.

2. Новейший проект мобильной сети 1МТ-2000 (International Mobile Telecommunications-2000) [4], который развивает МСЭ, имеет своей целью обеспечить по беспроводному доступу самый широкий набор услуг для фиксированных и мобильных пользователей и для самого разнообразного терминального оборудования: карманных устройств личного пользования, вмонтированных терминалов, стандартных ISDN-средств, подключенных к мобильным терминалам, и т.п. Требования к сети 1МТ-2000 подробно рассмотрены в рекомендации ITU-T Q. 1701 [5] (см. также ITU-R М.816-1 [6] и F.115 [7]]. Одно из важнейших требований 1МТ-2000 состоит в обеспечении мультимедийных услуг как в режиме коммутации каналов, так и коммутации пакетов. Сложнейшая задача сети 1МТ-2000 - это глобальный роуминг и обеспечение виртуальних домашних условий (Virtual Home Environment] в гостевой сети. Для оценки возможной российской версии IМТ-2000 следует проводить отдельное обсуждение.

3. Выбор системы стандартов для проекта ФИС следует производить с учетом интересов мобильных операторов и интересов отечественных производителей аппаратных и, главное, программных средств. Следует обсудить методологию разработки программного обеспечения, в частности использование платформы Parlay [8], которую европейские операторы связи рассматривают как весьма перспективную для построения гибридных сетей, объединяющих фиксированные и мобильные сети и Интернет.

Рис. 1. Простейшая схема интеллектуальной сети

Рис. 2. Функциональная модель вызова IN CS1

Рис. 3. Взаимодействие протоколов MAP, CAP и INAP в сетевом окружении проекта CAMEL

ЛИТЕРАТУРА

1. М. А. Шнепс-Шнеппе. Протокол SIP и мобильные сети 3-го поколения//Мобильные системы. - 2002. - N 2.

2. D. Mills et al. "3GPP requirements on SIP", , Oct 2001.

3. ITU-T recommendation Q.1221 "Introduction to Intelligent Network Capability Set 2", 1 Э97.

4. ITU-T recommendation Q.1711 "Network functional model for 1МТ-2000", 1399.

5. ITU-T recommendation Q.I 701 [1999], Framework for IMT-2000 networks.

6. ITU-T recommendation М.816-1 (1997), Framework for services supported on Internationsi Mobile Telecom- muni- cations-2000 (1МТ-2000].

7. ITU-T recommendation F.115 [1995], Service objectives and principles for future public land mobile telecommunication systems (FPLMTS].

8. http://www.parlay.org.