Інтелектуальні мережі
Інтелектуальні мережі. Вступ
Перехід до «мережевої бази даних» завершився до 1982 р, отримавши назвуExpanded800service(«розширена послуга 800»). З цього моменту національна мережа США почала займатися не тільки передачею промови між абонентами, а й спеціальних керуючих даних між АТС, ставши першим в історії прикладом концепціїIN(IntelligentNetwork, тобто «інтелектуальна мережа»). Схема роботи сервісу 800 показано на рис. 1.
Мал. 1.Сервіс 800
Сучасні інтелектуальні мережі будуються на рекомендаціях Міжнародного союзу електрозв'язку (ITU-T)SignalingSystemN7 (SS7), перша версія яких була прийнята в 1992 р. час SS7 широко впроваджується в усьому світі, в тому числі і в Україні (під назвоюОКСN7).
SS7 визначає всі основні компоненти інтелектуальної мережі та протоколи їх взаємодії, які, за задумом їх розробників:
не залежать від виду послуг,
від структури мережі,
від виробника обладнання.
У SS7 використовується мережа передачі на основі комутації пакетів, логічно незалежна від звичайної мережі для розмовних каналів. Вузли цієї мережі називаються SP (signalingpoint, «пункти сигналізації»), а лінії, що їх з'єднують, – SL (signalinglink, «сигнальні ланки»). Для підвищення надійності застосовується дублювання обладнання, а між будь-якими двома SP повинно існувати як мінімум два незалежні маршрути по ланцюжках SL, що не збігаються.
Розрізняють такі типи вузлів у мережі SS7 (рис. 2):
Транзитний пункт сигналізаціїSTP(signalingtransferpoint). Це елемент мережі,забезпечує маршрутизацію пакетів між іншими вузлами по SL.
Вузол комутації послуг SSP(service switching point). Це АТС, керована програмно.
Вузол управління послугамиSCP(servicecontrolpoint). Це комп'ютерне обладнання, на якому виконується програма, що реалізує логіку послуги. SCP може знаходиться за тисячі кілометрів від керованих ним вузлів SSPіIP, передаючи їм команди через мережу, або знаходиться в безпосередній близькості, будучи пов'язаними з ними через високошвидкісний канал зв'язку. Останній випадок називається AD(adjunct). Функції SSP і SCP можуть бути поєднані в одному вузлі - SSCP (serviceswitchingandcontrolpoint).
Вузол зберігання даних для послугSDP(servicedatapoint). Це база даних, яку спільно використовують інші вузли мережі для реалізації послуг. Наприклад, у базі даних можуть зберігатися рахунки абонентів, таблиці маршрутизації для сервісу 800 і т.д.
Вузол керування послугами SMP(service management point). Це операторська консоль, через яку можна керувати параметрами та конфігурацією сервісу під час його експлуатації.
Вузол створення послуг SCEP(service creation environment point). Це комп'ютер, що міститьсередовище створення послугSCE(servicecreationenvironment) – програмні засоби конструювання, модифікації та тестування послуг до початку їх експлуатації. Сервіси конструюються як комбінації зі стандартизованого наборууніверсальних сервіс-блоківSIB(service-independentblock).
Мал. 2..Структура інтелектуальної мережі
SS7 містить набір протоколів взаємодії вузлів інтелектуальної мережі. Базові протоколи, що реалізують транспортне середовище, називаютьсяMTP(MessageTransferPart)таSCCP(SignalingConnectionControlPart). На їх основі працює протокол для керування голосовими з'єднаннями (дзвінками) -ISUP(ISDNuserpart), а також протокол для віддаленого виклику програмних процедур -TCAP(TransactionCapabilitiesApplicationPart). Через ці протоколи вузли SCP (комп'ютери) віддалено керують вузлами SSP (АТС) та їх «інтелектуальною периферією», а також взаємодіють SDP (базами даних). Протоколи взаємодії між SCP, SMP і SCEP поки не визначені, тому розробники реалізують їх самостійно на основі TCP/IP або X.25.
На основі SS7 можна реалізовувати таку мережеву послугу як роумінг в мобільних мережах. Наприклад, стільникові мережі стандарту GSM базуються на підсистемахMAP(MobileApplicationPart), що працює поверх TCAP, іBSSAP(BaseStationSystemManagementApplicationPart) - частинах стандарту SS7.
Протоколи SS7 будуть розглянуті нижче.
Отже, з прикладу SS7 бачимо, що у інтелектуальної мережі, на відміну звичайної,
всі елементи мережі мають програмне керування;
паралельно мережі передачі голосових з'єднань вводиться (хоча на логічному рівні) додаткова мережу передачі команд від керуючих комп'ютерів до керованим вузлам;
є кошти на побудови розподіленої бази даних.
Саме ці важливі відмінності дозволяють створювати нові послуги рівня мережі, а не окремих АТС.
Інтелектуальна мережа- це архітектурна концепція надання нових послуг зв'язку, що мають такі основні характеристики:
широке використання сучасних методів опрацювання інформації;
ефективне використання мережевих ресурсів;
модульність та багатоцільове призначення мережевих функцій;
інтегровані можливості розробки тавпровадження послуг засобами модульних та багатоцільових мережевих функцій;
стандартизована взаємодія мережевих функцій у вигляді незалежних від послуг мережевих інтерфейсів;
можливість керування деякими атрибутами послуг з боку абонентів та користувачів;
стандартизоване керування логікою послуг.
Крім того, слід зазначити, що концепція ІС застосовна практично до всіх відомих сьогодні типів мереж, таких як:
мережу зв'язку з рухомими системами PLMN (Public Land Mobile Network);
вузькосмугова та широкосмугова цифрові мережі з інтеграцією служб N(B)-ISDN (Narrowband (Broadband) Integrated Services Digital Network).
Визначимо поняття основних термінів, що використовуються в ІС, згідно рекомендації ITU-T Q.1290.
Послуга(Service) - це комерційна пропозиція, що характеризується однією або декількома основними властивостями (core features) та якоюсь кількістю допоміжних властивостей (властивості на вибір, optional features).
При визначенні правил надання послуг слід розрізняти чотири "діючі особи":
оператор інтелектуальної мережі(постачальник мережі, Network Provider);
постачальник послуги(Service Provider) - юридична або фізична особа, яка укладає контракт з оператором Інтелектуальної мережі на встановлення та надання послуги, наприклад, на встановлення засобів надання Послуги 800. Часто постачальником послуги є оператор мережі;
користувач послуги(User) - об'єкт (фізична особа або технічний пристрій), що користується послугою від імені абонента послуги.
На малюнку 6 показано місце користувача та абонента послуги на мережі ІВ.
Мал.6. Елементарна схема надання послуг ІС
Загальніфункціональні вимоги до архітектури
Відповідно до рекомендації ITU-T Q.1201 основною вимогою до архітектури ІС є відокремлення функцій надання послуг від функцій комутації та розподіл їх за різними функціональними підсистемами. Функції комутації, як і для традиційних мереж, залишаються в базовій мережі зв'язку, а функції управління, створення та впровадження послуг виносяться до створюваної окремо від базової мережі "інтелектуальної" надбудови, що взаємодіє з базовою мережею за допомогою стандартизованих інтерфейсів.
Вимога стандартизації протоколів обміну між базовою мережею та інтелектуальною надбудовою звільняє операторів мереж від існуючої раніше залежності від постачальників комутаційного обладнання. Взаємодія між функціями комутації та керування послугами здійснюється за допомогою прикладного протоколу інтелектуальної мережі INAP, стандартизованого ITU-T у рекомендації Q.1205. Управління створенням та використанням послуг здійснюється через прикладний програмний інтерфейс API (Application Programm Interface). Таким чином, стандартизовані інтерфейси ІС роблять мережу відкритою для незалежних змін, як в інтелектуальній надбудові, так і в базовій мережі.
Узагальнена функціональна архітектура наочно відбиває одну з основних ідей реалізації ІВ за формулою:
ІНТЕЛЕКТУАЛЬНА МЕРЕЖА = КОМУТАТОР + КОМП'ЮТЕР
До цієї формули протягом багатьох років прагнули як виробники комутаційного обладнання, так і виробники СВТ. При цьому перші отримували можливість гнучкого та оперативного створення та впровадження нових послуг зв'язку без існуючих змін у комутаційному обладнанні, а другі – вихід на один із найбільших сегментів ринку нових інформаційних технологій. наСьогодні видно стійка тенденція до глибокого взаємопроникнення цих двох технологій.
Загальні принципи надання послуг ІВ
На малюнку 7 дано класичну схему фізичної архітектури ІВ, до складу якої входять такі елементи:
SSP (Service Switching Point)- вузол комутації послуг, що представляє собою АТС з відповідною версією програмного забезпечення та виконує функцію управління викликом та функцію комутації послуги;
SCP (Service Control Point)- вузол управління послугами (контролер послуг), уможливлює роботу з базою даних з транзакцією в реальному масштабі часу (РМВ). SCP інтерпретує запити, що надходять, обробляє дані та формує відповідні відповіді;
SDP (Service Data Point)- вузол бази даних послуг, що містить дані, що використовуються програмами логіки послуги, щоб забезпечити індивідуальність послуги;
IP (Intelligent Peripheral)- інтелектуальні периферійні пристрої, що є незалежними від використовуваних додатків пристрою інтелектуальних ресурсів, що забезпечують додаткові до SSP можливості;
SMP (Service Management Point)- вузол менеджменту послуг, що реалізує функції адміністративного управління користувачами та/або мережевою інформацією, що включає дані про послуги та програмну логіку послуги;
SCEP (Service Creation Environment Point)- вузол створення послуг, виконує функцію середовища створення послуг та служить для розробки, формування та впровадження послуг у пункті їх забезпечення SMP.
Мал.7. Спрощена схема ІВ
Вузли спрощеної схеми ІВ розміщені на трьох рівнях ієрархії:
вузол комутації послуг SSP із інтелектуальною периферією IP;
вузол управління послугами SCP звузлом даних послуги (базою даних) SDP;
вузол менеджменту послуг SMP із вузлом створення послуг SCEP.
Підготовка нових послуг відбувається у вузлі SCEP, а за введення нових послуг відповідає вузол SMP. Ці два центри діють за умов відносного масштабу часу, і передачі інформації про нові послуги у вузол SCP використовується, наприклад, протокол Х.25 чи Frame Relay.
Відповідно до вищевикладеного, узагальнено структуру мережі, що представляє інтелектуальні послуги, можна класифікувати за часом виконання та за функціональним призначенням.
За часом виконання виділяють вузли, що працюють у режимі РМВ і режимі відносного масштабу часу. Вузли SCP, SDP, SSP та IP беруть участь безпосередньо в процесі обробки "інтелектуального виклику" та працюють у режимі РМВ. До вузлів SMO та SCEP таких умов не пред'являється. Послуги створюються та змінюються незалежно від базового процесу виклику абонента. Тому такі роботи можуть виконуватись у будь-який час.
За функціональним призначенням слід відокремити рівень фізичної мережі від рівня інтелектуальної послуги (рис. 7). До рівня фізичної мережі слід віднести вузол SSP та IP. Лише ці два блоки мають жорсткий зв'язок з ТФОП за допомогою каналів зв'язку. Взаємодія інших вузлів здійснюється лише через канали сигналізації.
Стандартизація концепції ІС
Сьогодні ITU-T розробляє довготривалу архітектуру ІС (Long Term IN Architecture), основу якої є визначення про наборів можливостей CS, що описують конкретні аспекти цільової архітектури ІВ.
Таблиця 1 представляє загальний огляд рекомендацій серії Q.1200 для ІС і представляє їх структуру у вигляді розрядів десятків (1201,1211,1221 і т.д.) та одиниць (1201і т.д.) (поQ.1200).
Розробка CS-1 вже завершена в рамках рекомендацій серії Q.1200 (таблиця 2), що визначають функціональні можливості ІС, заснованих на існуючих мережних технологіях, наприклад ISDN, та орієнтованих на підтримку послуг, реалізованих на базі мереж з комутацією каналів. Відмінною рисою даних послуг є те, що вони можуть бути активізовані лише в процесі встановлення/роз'єднання з'єднання. За термінологією ITU-T послуги CS1 відносяться до послуг типу "А" - є однокінцевими (Single Ended) із централізованою логікою управління (Single Point of Control).
Структура та склад рекомендацій серії Q. 1200 наведені в таблиці 1 татаблиці 2.
Табл.1. Структура рекомендацій ITU-T серії Q.1200