Функция SIP-сервера

Функция управления сеансами CSCF (Call/Session Control Func­tion) является центральной частью системы IMS, представляет со­бой, по сути, SIP-сервер и обрабатывает SIP-сигнализацию в IMS. Существуют функции CSCF трех типов:

• Proxy-CSCF (P-CSCF);

• Interrogating-CSCF (I-CSCF);

• Serving-CSCF (S-CSCF).

Первая из перечисленных, функция P-CSCF, - это первая точ­ка взаимодействия (на сигнальном уровне) пользовательского IMS-терминала и IMS-сети. С позиций главы 4, т.е. с точки зрения SIP, она является входящим/исходящим прокси-сервером, через который проходят все запросы, исходящие от IMS-терминала или направляемые к нему. Однако P-CSCF может вести себя и как агент пользователя UA, что необходимо для прерывания сеансов в нестандартных ситуациях, и для создания независимых SIP-тран- закций, связанных с процессом регистрации. P-CSCF прикрепля­ется к пользовательскому терминалу при регистрации в сети и не меняется в течение всего срока регистрации. Основным назначени­ем P-CSCF является маршрутизация запросов и ответов SIP между пользовательским терминалом и узлами IMS-сети (I-CSCF S-CSCF и др.).

P-CSCF выполняет также ряд требований, относящихся к обес­печению безопасности. Она устанавливает несколько ассоциаций IPsec, обеспечивающих целость информации, передаваемой к IMS-терминалу. Создание этих ассоциаций предусматривает ау­тентификацию пользователя, и, выполнив ее, P-CSCF извещает об этом пользователе остальные узлы сети, чтобы им не нужно было повторно выполнять ту же процедуру.

В задачи P-CSCF входит и проверка правильности построе­ния сообщений SIP, передаваемых IMS-терминалом. Кроме того, P-CSCF производит компрессию и декомпрессию сообщений SIP для того, чтобы ускорить время их передачи по узкополосным кана­лам (например, на радиоучастке) и, тем самым, уменьшить время установления соединения или предоставления услуги. К тому же, P-CSCF обнаруживает запросы соединений с аварийными служба­ми и либо сообщает об ошибке (Release 5), либо выбирает S-CSCF необходимую для организации такой связи. Еще одной задачей P-CSCF является создание учетной информации и отправка ее к узлу, отвечающему за начисление платы.

Чтобы обеспечивались масштабируемость и надежность, IMS- сеть обычно содержит несколько P-CSCF, каждая из которых об­служивает некоторое количество IMS-терминалов, зависящее от емкости узла. IMS-архитектура предусматривает, что P-CSCF мо­жет находиться как в домашней, так и в гостевой сети. Если сеть базируется на технологии GPRS, то P-CSCF должна находиться там же, где и GGSN (Gateway GPRS Support Node), т.е. в домашней сети, но мере распространения IMS это условие не будет обязательным для обоих этих узлов.

Теперь перейдем к рассмотрению I-CSCF - еще одного SIP- прокси, расположенного на границе административного оператор­ского домена. Когда SIP-сервер определяет следующую пересылку для некоторого SIP-сообщения, он получает от службы DNS адрес

I-CSCF соответствующего домена. Кроме исполнения функций SIP-прокси, I-CSCF взаимодействует по протоколу Diameter с HSS и SLF, получает от них информацию о местонахождении пользова­теля и об обслуживающей его S-CSCF Если никакая S-CSCF еще не назначена, I-CSCF производит ее назначение.

Дополнительно I-CSCF может шифровать части SIP-сообщений, содержащие важную информацию о домене, такую как число серве­ров в домене, их DNS-имена и т.п. Эта группа функций называется THIG (Topology Hiding Inter-network Gateway) - межсетевой шлюз сокрытия топологии. Поддержка THIG опциональна и не всегда нужна; в частности, она не требуется, если провайдер на границе своей сети устанавливает рассмотренный в главе 9 контроллер SBC (Session Border Controller). Обычно, чтобы обеспечивалась масшта­бируемость и надежность, в сети присутствует несколько I-CSCF Типичным местонахождением I-CSCF является домашняя сеть, од­нако в ряде специфических случаев, таких как поддержка THIG, она может быть вынесена и в гостевую.

И, наконец, обслуживающая функция S-CSCF - центральная интеллектуальная функция на сигнальном уровне, т.е. функция SIP- сервера, который управляет сеансом. Помимо функции SIP-сер- вера, S-CSCF выполняет функцию регистрирующего сервера сети SIP (SIP-registrar), то есть поддерживает привязку местоположения пользователя (например, IP-адреса терминала, с которого поль­зователь получил доступ в сеть) к его SIP-адресу (PUI-Public User Identity), что подробно обсуждалось в главе 4.

Аналогично I-CSCF S-CSCF взаимодействует по протоколу Di­ameter с HSS, получает от него аутентификационные данные поль­зователя, пытающегося получить доступ к сети, и данные о про­филе пользователя, то есть перечень доступных ему услуг - набор триггерных точек для маршрутизации сообщения SIP к серверам приложений. В свою очередь, S-CSCF информирует HSS о том, что этот пользователь прикреплен к нему на срок своей регистрации, и о срабатывании таймера регистрации.

Вся сигнальная информация SIP, передаваемая и принимаемая пользовательским IMS-терминалом, проходит через S-CSCF, к ко­торой прикреплен пользователь. S-CSCF анализирует каждое со­общение и определяет, должно ли оно, по пути к пункту назначения, пройти через серверы приложений, предоставляющие пользовате­лю услуги. S-CSCF поддерживает сеанс в течение всего времени его продолжения и, по мере надобности, взаимодействует с сер­висными платформами и с функциями начисления платы.

Одной из основных функций S-CSCF является маршрутизация SIP-сообщений. Если пользователь набирает телефонный номер вместо SIP URI, то S-CSCF производит преобразование номера

формата E.164 в соответствии с RFC3761. Начиная с Release 6, S-CSCF занимается также выбором центра аварийной службы, ког­да провайдер поддерживает подобные сеансы. Для обеспечения масштабируемости и надежности в сети могут находиться несколь­ко S-CSCF, причем они всегда располагаются в домашней сети.

11.4.4. PDF

Функция Policy Decision Function (PDF) иногда интегрируется с P-CSCF но может быть реализована отдельно. Эта функция отве­чает за выработку политики на основании информации о характере сеанса и о передаваемом трафике (транспортные адреса, ширина полосы и т.д.), полученной от P-CSCF На базе этой информации PDF принимает решение об авторизации запросов от GGSN и про­изводит повторную авторизацию при изменении параметров сеан­са, а также может запретить передачу определенного трафика или организацию сеансов некоторых типов.

11.4.5. Серверы приложений

Серверы приложений (Application Server), по существу, не явля­ются элементами IMS, а работают как бы поверх нее, предоставляя услуги в сетях, построенных согласно IMS-архитектуре. Серверы приложений взаимодействуют с функцией S-CSCF по протоколу SIP. Основными функциями серверов приложений являются обслу­живание и модификация SIP-сеанса, создание SIP-запросов, пере­дача тарификационной информации средствам начисления платы за услуги. Серверы приложений могут быть очень разными, но в IMS принято выделять три типа серверов: SIP AS, OSA-SCS, IM-SSF.

Рассмотрим эти три типа серверов приложений:

• SIP AS (SIP Application Server) - классический сервер приложе­ний, предоставляющий мультимедийные услуги на базе прото­кола SIP;

• OSA-SCS (Open Service Access - Service Capability Server) предо­ставляет интерфейс к серверу приложений OSA и функциониру­ет как сервер приложений со стороны S-CSCF и как интерфейс между сервером приложений OSA и OSA API - с другой стороны;

• IM-SSF (IP Multimedia Service Switching Function) позволяет использовать в IMS услуги CAMEL (Customized Applications for Mobile Network Enhanced Logic), разработанные для GSM сетей, а также позволяет управляющей функции gsmSCF (GSM Service Control Function) управлять IMS-сеансом. Со стороны S-CSCF сервер IM-SSF функционирует как сервер приложений, а с дру­гой стороны - как функция SSF(Service Switching Function), взаи­модействующая с gsmSCF по протоколу CAP.

Помимо обязательного для серверов приложений всех типов SIP-интерфейса со стороны IMS, они могут также иметь интер­фейсы к HSS, причем SIP AS и OSA-SCS взаимодействуют с HSS по протоколу Diameter для получения данных о пользователе или для обновления этих данных в HSS, а информационный обмен между IM SSF и HSS ведется по протоколу MAP.

Серверы приложений могут находиться либо в домашней, либо в любой другой сети, с которой у провайдера есть сервисное согла­шение. Но если сервер приложений находится во внешней сети, он не может иметь интерфейс с HSS.

MRF

Теперь рассмотрим MRF (Media Resource Function), являющуюся источником медиа-информации в домашней сети и позволяющую воспроизводить разные объявления, смешивать медиа-потоки, транскодировать битовые потоки кодеков, получать статистические данные и анализировать медиа-информацию. Функция MRF делит­ся на две части:

• MRFC - Media Resource Function Controller

• MRFP - Media Resource Function Processor

MRFC находится на сигнальном уровне и взаимодействует с S-CSCF по протоколу SIP. Используя полученные инструкции, MRFC управляет по протоколу MEGACO/H.248 процессором MRFP, находящимся на уровне передачи данных, а тот выполняет все ма­нипуляции с медиа-информацией. Сама MRF всегда находится в домашней сети.

11.4.7. BGCF

Breakout Gateway Control Function - это SIP-сервер, способный выполнять маршрутизацию вызовов на основе телефонных номе­ров. BGCF используется только в тех случаях, когда сеанс иници­ируется IMS-терминалом, а адресатом является абонент сети с коммутацией каналов (например, ТфОП или мобильной сети 2G). Основными задачами BGCF является выбор той IMS-сети, в которой должно происходить взаимодействие с сетью коммутации каналов, или выбор подходящего PSTN/CS шлюза, если это взаимодействие должно происходить в сети, где находится сам сервер BGCF.

В первом случае BGCF переводит сеанс к BGCF выбранной сети, а во втором - к выбранному PSTN/CS шлюзу.

11.4.8. Шлюз PSTN/CS

Шлюз PSTN/CS Gateway (рис. 11.6) поддерживает взаимодейс­твие IMS-сети с ТфОП и позволяет устанавливать соединения меж­ду пользователями этих сетей.

Рис. 11.6. Шлюз PSTN/CS

Шлюз PSTN/CS имеет распределенную структуру, характерную для архитектуры Softswitch:

• SGW - Signaling Gateway;

• MGCF - Media Gateway Control Function;

• MGW - Media Gateway;

Рассмотрим элементы шлюза PSTN/CS несколько подробнее.

Шлюз сигнализации SGW представляет собой интерфейс для связи с уровнем сигнализации в сети коммутации каналов, про­изводит преобразование нижних протокольных уровней систем сигнализации для двустороннего сигнального обмена между сетью IP и сетью ТфОП. При этом SGW никак не обрабатывает сообщения прикладного уровня.

Функция управления медиа-шлюзом - центральная часть рас­пределенного шлюза PSTN/CS. Она преобразует сообщения ISUP и BICC, которые поступают со стороны ТфОП, в сообщения SIP, ко­торые IMS использует для управления сеансом связи через границу между сетями (рис. 11.7). Кроме мэппинга сигнальных протоколов, MGCF управляет по протоколу MEGACO/H.248 ресурсами медиа­шлюза, участвующего в создании соединения.

MGCF SGW CS Рис. 11.7. Управление сеансом связи

Транспортный шлюз MGW соединяет сеть IP с сетью коммута­ции каналов на уровне передачи трафика, выполняя двустороннее преобразование пользовательского трафика, проходящего через границу между сетями. Со стороны IMS-сети шлюз MGW ведет передачу и прием данных в виде RTP-пакетов, а со стороны сети с коммутацией каналов реализует стандартный TDM-интерфейс. Кроме того, MGW может производить транскодирование информа­ции, если в IMS и в сети коммутации каналов используются разные речевые кодеки (обычно в IMS используется AMR, а в ТфОП G.711).