IMS - platforma do transmisji pakietowej w sieciach komórkowych

Pełne uruchomienie sieci UMTS okazało się trudniejsze (i droższe), niż początkowo przypuszczano. Konsekwencją są spore opóźnienia komercyjnych wdrożeń. W związku z tym system IMS wyprzedził implementację części radiowej tych sieci (segment dostępowy RAN) i obecnie wielu operatorów planuje jego wykorzystanie przez sieci dostępowe GPRS i EDGE.

Pełne uruchomienie sieci UMTS okazało się trudniejsze (i droższe), niż początkowo przypuszczano. Konsekwencją są spore opóźnienia komercyjnych wdrożeń. W związku z tym system IMS wyprzedził implementację części radiowej tych sieci (segment dostępowy RAN) i obecnie wielu operatorów planuje jego wykorzystanie przez sieci dostępowe GPRS i EDGE.

Obecnie motorem napędowym na rynku usług w sieciach komórkowych są klasyczne połączenia głosowe, realizowane w technice komutacji kanałów. Wykorzystywana w sieciach komórkowych technologia ulega jednak istotnym zmianom, a abonenci w coraz szerszym zakresie korzystają i będą korzystać z nowych usług, jakie niesie technika komutacji pakietów. Prostym przykładem może tu być usługa MMS lub też coraz bardziej zaawansowane portale dla terminali mobilnych.

Z technicznego punktu widzenia opracowano już zintegrowaną platformę do realizacji zaawansowanych usług opartych na komutacji pakietów. System ten nosi nazwę IMS (IP Multimedia Subsystem) i został zestandaryzowany w ramach wersji R5 (Release 5) systemu UMTS.

Kompleksowy system UMTS wg standardu R5 można nazwać systemem IP dla abonentów mobilnych. W takim systemie całkowity ruch generowany przez terminale użytkownika (łączenie z ruchem głosowym) będzie w postaci pakietowej, przy wykorzystaniu protokołu IP. Oczywiście, obecnie jest to wizja przyszłości, niemniej ostatecznym celem w ewolucji systemu UMTS jest jednolita sieć oparta wyłącznie na komutacji pakietów i protokole IP. Taka architektura, nazywana All-IP, ma umożliwiać dostęp do jednolitej w swej strukturze sieci multimedialnej zapewniającej transmisję głosu i danych z kontrolą jakości dostarczanych usług (Quality of Service) oraz wysokim poziomem bezpieczeństwa.

Nowa funkcjonalność dla operatora i użytkownika

Z punktu widzenia operatora komórkowego możliwość tworzenia różnych usług na platformie IMS znacznie ułatwia funkcjonowanie. IMS ma dwie niezwykle istotne cechy: możliwość wykorzystania protokołu SIP do odszukania użytkownika i zainicjowania sesji oraz możliwość integrowania nowych usług generujących przychody, takich jak push to talk. Możliwość integracji wielu systemów usługowych w ramach jednolitej platformy jest istotna nie tylko z punktu widzenia łatwości tworzenia nowych usług oraz zarządzania już istniejącymi, ale również - możliwości realizacji billingu (źródłem rekordów taryfikacyjnych za usługi jest jedna zintegrowana platforma). Poza tym należy pamiętać, iż IMS oferuje środowisko projektowania dobrze dopasowane do typowych technologii IP, co w odniesieniu do dzisiejszej popularyzacji aplikacji internetowych jest również istotne.

A jakie korzyści z zastosowania systemu IMS może mieć zwykły użytkownik? Jest ich wiele. Generalnie system IMS umożliwia oferowanie zintegrowanych usług transmisji głosu i danych przez sieć IP z komutacją pakietów. W praktyce oznacza to możliwość korzystania z usług, takich jak push to talk, video streaming, usług multicastowych, aplikacji typu chat, wideotelefonii, przesyłania wiadomości multimedialnych i innych dowolnie konfigurowalnych usług. Istotna przy tym jest również daleko idąca personalizacja usług dla użytkownika - system dopasowuje charakter usługi do możliwości terminalu oraz uwzględnia skonfigurowane przez użytkownika dodatkowe parametry. Kolejną cechą są zaawansowane możliwości taryfikacji - dla użytkownika będą dostępne usługi taryfikowane za zdarzenia (np. za wysłanie e-maila), zawartość (np. obejrzenie reklamy filmu), czas, ilość przesłanych danych itp. Dziś trudno znaleźć tzw. killer application dla IMS, a zdaniem wielu specjalistów takiej usługi może w ogóle nie być - istotą IMS będzie duży wybór możliwości.

Schemat systemu IMS

IMS - platforma do transmisji pakietowej w sieciach komórkowych

Schemat blokowy systemu IMS

System IMS jest dołączony do interfejsu Gi podsystemu PS (Packet Switching) części rdzeniowej sieci GPRS/UMTS. Interfejs ten stanowi styk sieci GPRS/UMTS z zewnętrznymi sieciami pakietowymi (np. Internet). Z punktu widzenia abonenta wybór sieci zewnętrznej, do której chcemy się dołączyć za pośrednictwem GPRS/UMTS, polega na wybraniu odpowiedniego punktu dostępu APN (Access Point Name).

W ramach systemu IMS można wyróżnić następujące moduły funkcjonalne:

  • MGW (Media Gateway) - urządzenie służące do przekształcenia informacji uzyskiwanych z innych typów sieci bądź wychodzących do innych typów sieci (kompresja, dekompresja, usuwanie echa) na postać pakietową (ATM/AAL2, IP/UDP/RTP).

    • MGCF (Media Gateway Control Function) - blok odpowiedzialny za sterowanie urządzeniami MGW oraz współpracę z urządzeniem CSCF (konwersja protokołów ISUP, R1/R2).

    • T-SGW (Transport - Signalling Gateway Function) - urządzenie realizujące mapowanie sygnalizacji z/do sieci PSTN/PLMN na sieć IP oraz przesyłające ją do urządzenia MGCF.

    • CSCF (Call State Control Function) - sterownik sesji użytkowników (call control, incoming call gateway).

    • R-SGW (Roaming - Signalling Gateway) - urządzenie do konwersji sygnalizacji SS7 używanej w systemie R99 na sygnalizację przenoszoną w sieci IP (SS7/MTP versus Sigtran SCTP/IP); urządzenie to jest również wykorzystywane w systemie UMTS wg standardu R4.

    • MRF (Multicast Resource Function) - sterownik komunikacji grupowej, odpowiadający funkcjonalnie urządzeniu H. 323 MCU (Multipoint Control Unit).

    • HSS (Home Subscriber Server) - rozszerzony odpowiednik HLR, zawierający bazę danych o użytkownikach.

  • TOP 200