Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

В рубрику "Подвижная связь" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Аппаратно-программные платформы для FMC

С.В. Валов, директор по технологиям компании Huawei Technologies, к.т.н.
И.Ю. Белов, ведущий маркетолог по ключевым мобильным операторам компании Huawei Technologies, MBA

Одной из очевидных аксиом, определяющих развитие мира телекоммуникаций сегодня, является то, что конвергенция фиксированных и мобильных сетей (Fixed-to-Mobile Convergence, FMC) должна базироваться на мультимедийной подсистеме с использованием протокола IP (IP Mulimedia Subsystem, IMS). Этот факт получил широкое признание как среди операторов связи, так и среди производителей телекоммуникационного оборудования. При этом технология двух-режимного FMC-хандовера, используемая для достижения непрерывности голосового соединения при переходе абонента из фиксированной сети в мобильную и обратно (Voice Call Continuity, VCC), расценивается как один из ключевых факторов реализации FMC на базе IMS.

Что требуется оператору и конечному пользователю

Мобильная составляющая бесспорно все больше доминирует на рынке телекоммуникационных услуг, что особенно актуально в отношении услуг голосовой связи. Это заставляет фиксированных операторов искать пути сохранения статей дохода от голосового трафика. И хотя можно рассчитывать на то, что инновационные услуги, такие, как мультимедийные или телевидение с использованием протокола IP (IPTV), начнут приносить ощутимую прибыль в недалеком будущем, голосовой трафик все еще будет оставаться одним из основных источников дохода для операторов фиксированной связи. В этой ситуации FMC как раз может явиться тем механизмом, который позволит фиксированным операторам продлить "срок службы" голосового трафика. Действительно, статистика, собранная консалтин-говой компанией Ovum (www.ovum.com), свидетельствует: 30% мобильных звонков осуществляется из хот-спотов Wi-Fi. Таким образом, фиксированный оператор, предоставляющий широкополосный доступ на базе технологий ADSL и Wi-Fi, имеет возможность направить эту часть голосового трафика в собственную сеть. В свою очередь абонент -вне зависимости от того, находится ли хот-спот в зоне покрытия сотового оператора или нет - получает экономичный доступ к услугам, как голосовым, так и с добавленной стоимостью (Value Added Services, VAS), через точку доступа Wi-Fi. Когда же абонент покидает хот-спот, обслуживание голосового соединения возвращается к мобильному оператору стандарта GSM и осуществляется через домен коммутации каналов (Circuit Switched, CS).

А в чем же выгода для мобильного оператора, если абонент, находящийся в хот-споте, не платит мобильному оператору за голосовой трафик? Ответ прост.

Во-первых, FMC решает проблемы спектрального дефицита и сетевого покрытия в районах с высокой плотностью абонентов: ведь Wi-Fi использует диапазон частот ISM (industrial, scientific and medical), не подлежащий лицензированию. Это дает возможность мобильному оператору улучшить как сетевое покрытие, так и пропускную способность домена радиодоступа.

Во-вторых, это повышает лояльность абонентов и сокращает их отток от мобильного оператора. В самом деле, когда мобильный абонент оказывается в зоне покрытия Wi-Fi, происходит его автоматическое переключение на сеть Wi-Fi со всеми ее преимуществами, о которых уже говорилось -более дешевым, если не бесплатным, голосовым трафиком и/или высокоскоростными мультимедийными услугами. Опять же, покинув зону Wi-Fi, абонент переходит на обслуживание в домене CS.

Ведя речь о негативном влиянии хот-спотов Wi-Fi на голосовой трафик в домене CS мобильных операторов, не стоит забывать следующее. Современный абонент, работая в сети GSM, имеет возможность осуществить, например, трансконтинентальный голосовой Интернет-звонок с использованием технологии Skype через домен с коммутацией пакетов (Packet Switch, PS, известный как GPRS согласно названию этой технологии в стандарте GSM) по сравнительно малой цене, то есть оплачивая лишь трафик передачи данных. Более того, все более распространенными становятся варианты, когда операторы сами создают для абонентов условия для использования Skype. Так, известный оператор стандарта UMTS "3" (www.three.com) вводит с начала 2007 г. тарифную связку X-Series. Всего за ?5 в месяц (около 250 рублей) абонент получает возможность безлимитного доступа в Интернет через домен PS и осуществления голосовых и видеозвонков через Skype. И это помимо потребления ряда других популярных коммуникационных Интернет-услуг. А вот абоненты прибалтийского оператора Bite (www.bite.lt) теперь стали пользоваться технологией Skype также и через домен CS.

Известен факт: интегрированные операторы, предоставляющие одновременно услуги как фиксированной, так и мобильной связи, испытывают отток абонентов из фиксированного домена. И здесь FMC, позволяя пакетировать услуги, которыми пользуются как индивидуальные абоненты, так и корпоративные клиенты, способен стать тем средством, которое могло бы остановить этот негативный процесс.

Что касается корпоративного сектора, то здесь FMC дает интегральное решение по предоставлению дифференцированных услуг, положительно влияя на лояльность клиентов и увеличивая ARPU.

Велика также потребность в FMC и с позиции конечного пользователя. Статистика исследовательской компании Heavy Reading (www.heavyreading.com) показывает: 61% всех конечных пользователей предпочитает иметь дело с многорежимными телефонами, которые могут автоматически подключаться к той сети, работа через которую представлялась бы в данный момент наиболее целесообразной. FMC открывает для конечного пользователя перспективу получения новых впечатлений от услуг связи. Так, интеграция сотовой сети с покрытием Bluetooth и Wi-Fi внутри помещений обеспечивает ему возможность находиться на связи всегда и везде. Конечный пользователь также получает от FMC персонализированные и удобные услуги "с одним номером, одним адресом, одной авторизацией", с более высоким качеством и за более низкую цену. На данный момент двумя основными технологиями реализации хандовера FMC являются UMA (Unlicensed Mobile Access) и VCC (Voice Call Continuity).

Технология UMA (GAN)

Технология UMA, стандартизованная в шестом релизе (Rel-6) организации 3GPP (3rd Generation Partnership Project) как GAN (Generic Access Network), главным образом подходит операторам, владеющим лицензией MVNO (Mobile Virtual Network Operator). Эта технология подразумевает наличие контроллера GAN (GAN Controller, GANC), который подключен к оборудованию GSM/GPRS посредством интерфейсов Gb и A.

UMA интегрирует GSM/GPRS и местные локальные беспроводные сети (Wireless Local Access Networks, WLAN), работающие по технологиям Wi-Fi или Bluetooth, в одну бесшовную сеть через Интернет, WLAN и точки доступа Bluetooth. Развертывание UMA не оказывает ощутимого влияния на мобильную опорную сеть. Это означает, что ныне существующие системы обеспечения услуг, транспортная сеть и собственно платформа услуг не требуют какой-либо модификации для перехода к технологии UM A. Для того чтобы воспользоваться бесшовным хандовером между сетями GSM/GPRS и WLAN, абоненту нужен двухрежимный терминал (с интегрированным клиентом UMA), поддерживающий GSM/GPRS и Wi-Fi (и/или Bluetooth). В данном случае голосовое соединение не должно прерываться при переключении между этими разнородными сетями. Однако технология UMA имеет ряд существенных ограничений. Так, не гарантируется качество мультисервисного транспорта. Незрелым является решение по интегрированному начислению оплаты за услуги. До сих пор не поддерживается хандовер между UMTS и Wi-Fi. Ввиду очевидных ограничений в домене доступа UMA скорее подходит для домашнего применения или для малого бизнеса (Small Office Home Office, SOHO), чем для обслуживания высокодоходных корпоративных клиентов. И наконец, долговременная перспектива эволюции опорной сети повсеместно связывается с архитектурой IMS. Поэтому UMA как технология, которая НЕ базируется на протоколе SIP (Session Initiation Protocol), как правило, дает решение коротко- и/или среднесрочной перспективы.

Технология VCC

В условиях бурного развития Глобальной сети и передачи голоса на основе Интернет-протоколов (Voice over Internet Protocol, VoIP) как операторы, так и абоненты начинают выдвигать требование непрерывности получения услуг при смене доменов доступа. Ответом 3GPP на это требование явилась разработка в седьмом релизе (Rel-7) соответствующей спецификации для VCC, базирующейся на IMS (рис. 1). Ключевым компонентом технологии является сервер приложения VCC (называемый также Handover Application Server, HO-AS), подключаемый к сети IMS.

Данный сервер осуществляет контроль за сессией абонента, подписавшегося на услугу VCC, и таким образом реализует двунаправленный хандовер между доменами IMS и CS (рис. 2). Приложение VCC включает в себя набор функций, помогающих терминалу абонента (рис. 3) установить голосовое соединение и затем контролировать переключение между доменами CS и IMS, поддерживая при этом сессию в активном состоянии. Таковыми функциями являются Domain Transfer Function (DTF), Domain Selection Function (DSF), CS Adaptation Function (CSAF) и CAMEL Service. Рассмотрим каждую функцию более подробно.

DTF подключается к Serving Call Session Control Function (S-CSCF) по IP multimedia Subsystem Service Control Interface (ISC).

DTF решает следующие задачи:

  • исполняет переход доступа терминала между доменом CS и IMS по запросу терминала;
  • вводит 3rd Party Call Control (3pcc) по завершению установки соединения для того, чтобы сделать переход между доменом CS и IMS возможным;
  • поддерживает Domain Transfer Policies;
  • сохраняет информацию, описывающую текущий домен, который используется активной сессией абонента для применения в выборе последующего домена;
  • обеспечивает данные для начисления оплаты, специфические для процедуры перехода между доменами;
  • хранит информацию, необходимую для доставки Calling Line Identity на терминал абонента в то время, когда голосовая сессия закреплена за IMS;
  • хранит информацию, необходимую для доставки Connected Line Identity на терминал абонента в то время, когда голосовая сессия закреплена за IMS.

DSF является ответственной за выбор домена, через который (в соответствии с политикой оператора или предпочтением абонента) на терминал поступит входящий вызов. При этом политика оператора имеет приоритет по отношению к предпочтению пользователя. DSF выполняет следующие задачи:

  • задает регистрационный статус IMS для обеспечения выбора домена;
  • задает регистрационный статус CS для обеспечения выбора домена;
  • взаимодействует с DTF для определения домена, используемого активными соединениями терминала, чтобы применить это при выборе домена для входящих звонков;
  • задает CS Domain Routing Number (CSRN). CSRN представляет собой номер, используемый для направления вызова из домена IMS к абоненту, находящемуся в домене CS.

CSAF выполняет роль прокси-терминала в IMS для вызовов, поступивших из домена CS, и CS-подключений, образованных для перехода в домен CS. CSAF выполняет следующие задачи:

  • идентифицирует абонента VCC в домене IMS для установления соединения из домена CS и CS-подключений, образованных для перехода в домен CS;
  • передает данные, относящиеся к соединению, из домена CS в домен IMS; например, передает номер стороны, инициирующей соединение, для установления соединения из домена CS;
  • управляет динамическим IMRN (представляет собой трассируемый номер, указывающий на IMS-домен) для направления вызовов из домена CS в IMS. В условиях роуминга IMRN имеет ту же структуру, что и международный номер ISDN. Формат Tel URI номера IMRN внутри домена IMS рассматривается как Public Service Identity (PSI);
  • от имени собственно терминала играет роль SIP-терминала по отношению к IMS для вызовов из домена CS.

Функция CAMEL service выполняется либо независимо, либо совместно с CSAF. Ее задачами являются:

  • приведение в исполнение политики переадресации (redirection policy) CS;
  • опциональная помощь в присвоении и удалении номеров IMRN для направления вызовов при установлении соединения из домена CS;
  • пересылка данных, относящихся к вызову, из домена CS в IMS, например исходных номеров вызывающей и вызываемой сторон при инициации звонка из домена CS;
  • переадресация звонков из домена CS в IMS, используя IMRN;
  • вычисление PSI-серверов приложений VCC на основе VCC Domain Transfer Number (VDN - представляет собой общепринятый телекоммуникационный номер, определенный рекомендацией ITU-T E.164). Этот номер используется терминалом для запроса DTF при переводе домена в CS из IMS после осуществления перехода домена в CS. Реализация функции gsmSCF (gsm Service Control Function) может быть возложена на SCP (Service Control Point) существующей сети. Совместно с HO AS SCP выполняет процедуру прикрепления (anchor procedure) в домене IMS, когда абонент VCC переходит из домена CS в домен IMS. Таким образом, получаем гарантию, что VMSC (Visited Mobile Switching Center) направляет звонок на соответствующий НО AS.

Сравнение технологий: VCC побеждает

Описанные выше технологии по-разному воспринимаются конечным пользователем. Решение UMA реализует по сути хандовер на уровне сети радиодоступа (то есть между сетями радиодоступа Wi-Fi и GSM), расширяя тем самым сеть доступа по отношению к одному и тому же домену CS опорной сети. В результате абоненты воспринимают услуги UMA так же, как они воспринимали услуги, предоставляемые доменом CS. Будучи простым и удобным для запуска, решение UMA не является долгосрочным ввиду упомянутых выше проблем с качеством и невозможностью использования SIP.

В то же время VCC предназначено для бесшовного и двунаправленного хандовера между доменами IMS и CS. То есть VCC реализует междоменный хандовер CS-IMS. В качестве приложения в домене IMS, VCC предоставляет абоненту возможности этой услуги так же, как и других "элегантных" услуг IMS. Более того, архитектура IMS независима от домена доступа, из чего следует, что базирующееся на IMS решение VCC имеет потенциал реализации бесшовного хандовера не только для голоса, но и для мультимедийной сессии. При этом могут использоваться различные терминалы, такие, как мобильные трубки, стационарные телефоны, компьютеры и т.п. Все это помогает пользователю переключаться между различными типами сетей: CDMA, GSM, UMTS, PSTN, фиксированным широкополосным доступом, Wi-Fi и Wi-MAX. Реализуется подобная услуга как фиксированными или мобильными, так и интегральными операторами.

В эпоху 3G внедрение FMC наделяет операторов возможностью существенно снизить операционные и капитальные расходы. Действительно, конвергентное решение позволяет операторам поддерживать две сети (2G и 3G) через унифицированную платформу. В свою очередь, интеграция услуг открывает новые перспективы их предоставления, что позволяет операторам рассчитывать на получение большей прибыли. FMC позволяет расширить перечень услуг сети 3G и ускорить внедрение этих услуг. Несомненно, решение двухрежимного хандовера реализует непрерывность предоставления услуг при переходе абонента из одной сети в другую. И это будет первый шаг в направлении интеграции услуг.

Вместо заключения

Следующий шаг развития FMC - миграция от VCC к решению Session Сall Continuity (SCC) (рис. 4). SCC позволит оператору легко обеспечить для конечного пользователя непрерывность не только голосового соединения, но и нескольких мультимедийных услуг одновременно. В результате пользователь будет иметь доступ к бесшовным услугам FMC, работая с любым терминалом в любой сети.

Рассмотрим два основных типа такого хандовера.

  1. Бесшовный хандовер голосовых и мультимедийных сессий при переходе между различными сетями посредством одного многорежимного терминала:
    • Сценарий 1. Покрытие внутри зданий обычно так или иначе является проблемой для оператора. При наличии у абонента двухрежимного (или более) терминала SCC поможет организовывать сессии внутри здания, например через Wi-Fi. Вне здания сессия благодаря SCC безо всякого перерыва переходит в сеть GSM, UMTS или CDMA.
    • Сценарий 2. На начальном этапе запуска CDMA DO невозможно обеспечить повсеместное покрытие. В то же время сами по себе терминалы не в состоянии поддерживать непрерывность сессии при переходе между сетями DO и 1X. SCC решает эту проблему.
  2. Бесшовный хандовер голосовых и мультимедийных сессий при смене терминала:
    • Сценарий 1. Предположим, вы участвуете в видеоконференции посредством SIP-видеотелефона, установленного на вашем рабочем столе, и конференция организована через сервер приложений Centrex, то есть все участники конференции являются пользователями услуги Centrex. Если требуется покинуть офис, не прерывая участия в конференции, у вас имеется два варианта. Первый - подключиться к конференции через мобильный телефон, а затем покинуть ее с видеотелефона. Сразу отметим, что такой вариант не всегда приемлем исходя из соображений безопасности - один и тот же ID дважды появляется в конференции. Второй вариант - обратиться к решению SCC, которое во взаимодействии с серверами приложений конференции и Centrex позволит легко и без перерыва перевести сессию на мобильный телефон. Если мобильный телефон не поддерживает видео, сохраните только голосовое подключение к конференции.
    • Сценарий 2. Вы разговариваете с приятелем по мобильному видеотелефону. После возвращения домой с помощью SCC несложно перевести видеозвонок на другой терминал, более удобный для видеоразговора, например компьютер или телевизор. Еще один вариант - оставить только голосовое соединение и перевести звонок на стационарный телефон. Кроме того, если вам надо срочно покинуть дом во время интересной телевизионной передачи, SCC поможет переключить ее на ваш мобильный телефон без перерыва.

Таким образом, решение SCC дает конечному пользователю возможность ощутить все достоинства и удобства конвергентных услуг. Для оператора - это путь к быстрому развертыванию инновационных IMS-услуг во всех доменах доступа.

Литература

  1. Betty Zou. VCC: The Key for Seamless FMC Handover// Technical Article, Huawei Technologies 2007.
  2. 3GPP TS 23.206 V7.1.0 (2006-12). "Voice Call Continuity (VCC) between Circuit Switched (CS) and IP Multimedia Subsystem (IMS); Stage 2 (Release 7).

Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #1, 2007
Посещений: 13358

  Автор

 

Валов С.В.

Директор по технологиям компании Huawei Technologies, к.т.н.

Всего статей:  1

  Автор

 

Белов И.Ю.

Ведущий маркетолог по ключевым мобильным операторам компании Huawei Technologies, MBA

Всего статей:  1

В рубрику "Подвижная связь" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций