BMEVIHIM134 Hálózati architektúrák Az újgenerációs hálózati (NGN) koncepció: Tipikus alkalmazások, a szolgáltatási koncepciók áttekintése

Átírás

1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamosmérnöki és Informatikai Kar Mérnök informatikus szak, mesterképzés Hírközlő rendszerek biztonsága szakirány Villamosmérnöki szak, mesterképzés - Újgenerációs hálózatok szakirány BMEVIHIM134 Hálózati architektúrák Az újgenerációs hálózati (NGN) koncepció: Tipikus alkalmazások, a szolgáltatási koncepciók áttekintése Jakab Tivadar Híradástechnikai tanszék

2 NGN alapú szolgáltatások jellemzői Bárhol elérhető, valós idejű, multimedia kommunikáció Több személyes intelligencia elosztottan a hálózatban Több hálózati intelligencia elosztottan a hálózatban Egyszerűbb használhatóság Megóvja a felhasználókat az információ összegyűjtésének, feldolgozásának és továbbításának komplexitásával kapcsolatos nehézségektől. Személyessé tehető szolgáltatások kialakítása és menedzselése Menedzselhető személyes profájlok, számlázási információk monitorozása, testreszabott felhasználói interfészek, alkalmazások, új alkalmazások létrehozása. Intelligens információ-menedzsment Üzenetek vagy adatok keresésének, rendezésének, tartalom szerinti szűrésének menedzselése, személyes információk menedzselése (pl. határidőnapló, címlista, stb.). 2

3 Alapszolgáltatások alapszolgáltatások (pl. ISDN hordozószolgálat és ISDN távszolgáltatás) kiegészítő szolgáltatások (pl. CLIP, CLIR, CW, CCBS) IN-szolgáltatások (pl. költségmegosztás, emeltdíjas hívás) értéknövelt szolgáltatások (pl. hangüzenet és Voice Mail, audio- és videokonferencia, hívókártya) áramkörkapcsolás alapú szolgáltatások (pl. OCB) GSM szolgáltatások (pl. beszéd, SMS) összekapcsolási szolgáltatások (pl. végződtetés, unbundled access, szolgáltató-választás, collocation) a nyílt versenyből eredő szolgáltatások (pl. számlázás, tudakozó) transzport-szolgáltatások (pl. bérelt vonal, ATM és frame relay szolgáltatás) CLIP - Calling Line Identification Presentation CLIR - Calling Line Identification Restriction CW - Call Waiting CCBS - Completion of Calls to Busy Subscriber OCB - Outgoing Call Barring 3

4 További szolgáltatások (1) Felhasználók barangolása a hozzáférési hálózatokban A felhasználók jogosultsága és képessége személyes profájljaik menedzselésére A számlázási információk nyomon követése A felhasználói interfészek testre szabása Beszédkapcsolatok fogadása és kezdeményezése fennálló adatkapcsolat mellett. 4

5 További szolgáltatások (2) NGN call centerek A távközlési alkalmazások teljes integrációja a munkafolyamatban Sokcsatornás multimédia kapcsolatok A végfelhasználó tetszése szerinti időben, helyről és módon csatlakozhat Hálózat alapú virtuális call center, amely képes sorba állítani és a hálózat bármely pontján lévő ügynökökhöz irányítani a hívásokat minden további call center platform alkalmazása nélkül - Call Center On-Demand 5

6 NGN call center architektúra 6

7 További szolgáltatások (3) NGN multimédia konferencia Az NGN multimédia konferencia mindenütt jelen lévő, valós idejű multimédia kommunikáció. A nagysebességű hozzáférés és transzport természetes kapcsolatok lehetőségét teremti meg. Az NGN multimédia konferencia nemcsak a felhasználók képi információkat és megjelenítő kapcsolatát tesz lehetővé. Az NGN környezetben az Internet- és adatbázis-kapcsoltok is szoros részét képezhetik a kommunikációnak. Az NGN megteremti az igény szerinti multimédia konferencia lehetőségét is. 7

8 További szolgáltatások (4) Egységes üzenetkezelés Egyszerűen kezelhető megoldásokat biztosít a felhasználónak egy egységes környezetben a kommunikáció minden formájára. Az egységes üzenetkezelés a hangüzenet, , fax, SMS, MMS kézbesítését biztosítja a hozzáféréstől és a végberendezéstől független közös interfészeken. Az NGN környezet a felhasználókat az egységes üzenetkezelési szolgáltatásra sarkallja a használat megkönnyítésével. Az egységes üzenetkezelési szolgáltatás továbbfejleszthető valós idejű és multimédia komponensek beépítésével. 8

9 További szolgáltatások (5) Egységes üzenetkezelési modell 9

10 Egységes üzenetkezelés A probléma Átlagos négytagú család A megoldás Egységes kommunikáció Technológia Mennyiség Technológia Eszközök Mobil készülék Üzenetrögzítő Munkahelyi hangüzenet Egységes üzenetkezelő szerver Mobil hangüzenet Személyhívó? Fax Otthoni hangüzenet 10

11 Egységes üzenetkezelés Directory Server Egységes kommunikációs platform és szoftver A szolgáltató belső IP hálózata Message Server Calendar Server Internet hozzáférés Beérkező hívások menedzselése Kimenő hívások menedzselése Információs portál Tranzakció adatok Internet Mindenfajta kommunikáció jelentősen egyszerűsödik a felhasználó számára Paging Server Content Server Fax Server Alkalmazás és tartalomszerverek 11

12 További szolgáltatások (5) A végfelhasználó által kontrollált NGN szolgáltatások PABX szolgáltatások CPE alapú VPN első és második generációs Call Center-ek hálózati játékok fájlmegosztás intelligens otthonhoz kapcsolódó szolgáltatások (felügyelet, vezérlés, menedzselés) tartalom stb. 12

13 Általános követelmények EURESCOM P1341 Next Generation Service Concepts ( ) alapján Üzleti követelmények Felhasználói követelmények Piaci feltételek Társadalmi-politikai feltételek 13

14 Üzleti követelmények Életképes üzleti modellek bevételi komponensei költségcsökkentés a felhasználó fizet felhasználói letét vagy beruházás harmadik oldal fizet a felhasználó eléréséért Felhasználói elvárások szolgáltatási képesség hasznosság szórakozás 14

15 Üzleti követelmények Szolgáltatói elvárások üzleti együttműködés támogatása nyitottság (nyílt interfészek együttműködés, integrálhatóság) gyors szolgáltatásfejlesztés 15

16 Üzleti követelmények Szolgáltatói elvárások (folyt.) univerzális hozzáférés több hálózat osztozhasson ugyanazon a szolgáltatás-megvalósításon mobilitás: végberendezés, személy, session kulcstechnológia: SIP univerzális felhasználó-azonosítás (UUI) SIP URI alapú felhasználó elérés konvergált funkciók egyazon interfészen SIMPLE: multimédia session vezérlés, közetlen üzenetkezelés, jelenlét felhasználói mobilitás (végberendezések, helyek) a SIP hordozhatóságának köszönhetően 16

17 Piaci feltételrendszer Felhasználói megfontolások költséghatékonyság (megtakarítások, pl. e- kereskedelem) információs túlterhelés oldása (a szükséges információ megtalálása, megszerzése) az információk gyors elévülése az idő és az elfoglaltságok hatékony menedzselése új munkaformák multimédia, szolgáltatások használat és menedzselhetősége 17

18 Piaci feltételrendszer Társadalmi-politikai vonatkozások ráutaltság és biztonság művészetek idősek és gyerekek törődés, kapcsolattartás fenntartható fejlődés kutatás-támogatás hatékony információmenedzsment hatékonyabb erőforrás-felhasználás tanulás, képzés, tudásbázisok 18

19 Szolgáltatások elemzése szolgáltatási koncepció felhasználható szolgáltatási komponensek értékelés: potenciális felhasználók életéből vett esettanulmány műszaki feltételrendszer 19

20 Szolgáltatási koncepciók Találkozzunk (Meet me): a megfelelő ember a megfelelő időpontban komponensek: Context (hálózati jelenlét, státusz, hely), felhasználói jellemzők (személyes profile) alkalmazási területek: személyes kapcsolatok, (barátság, ismerkedés), magánszemély-vállalat kapcsolata (pl. javítószolgáltatások háztartás, autó), vállalati kapcsolatok (HR menedzsment, outsourcing) Édes otthon (Sweet Home): biztonság, kényelem az otthoni hálózatra építve, tárolási, üzenetkezelési, vezérlési hálózati szolgáltatások kiterjesztésével Divat, érzelmek, művészet (Fashion, Emotion, Arts) társadalmi kapcsolatokhoz, eseményekhez kapcsolódó információk, interakciók, divat és presztizs jellegű szolgáltatások 20

21 Szolgáltatási koncepciók Közösségi együttműködések (Community Cooperations): munka, játék, segítségnyújtás, tanulás, tanítás, hitgyakorlás, üzlet, eszmecsere, mozgalmak szervezése Információk és erőforrások megosztása virtuális közösségeken belül Fizess nekem (Give Me Money): üzleti lehetőségek kialakítása 21

22 Szolgáltatási koncepciók Személyi asszisztencia (Personal Assistance) mindenhonnan elérhető virtuális asszisztens egyedi személyek mellett közösségek számára is (család, munka- és társadalmi közösségek) alkalmas szolgáltatást nyújthat Pénzügyi asszisztencia (Finanacial Assistance) pénzügyek intézése, lekérdezés, ellenőrzés, tranzakciók (bank, tőzsde), adatok, statisztikák, tanácsok Virtuális jelenlét (Virtual Presence) videokonferencia, távgyógyítás, nehezen megközelíthető helyek felügyelete, távtanulás, továbbképzés 22

23 NGN alapú szolgáltatások IP szolgáltatások Adatszolgáltatások Real-time szolgáltatások PSTN és GSM szolgáltatások Új szolgáltatások NGN szolgáltatások: távbeszélő, Virtual Home Environment, multimédia konferencia, VPN (IP és beszéd), portál (IP és beszéd), Contact Center, Unified Messaging, E-Business, interaktív játékok, tartalom-letöltés, Data Center (IT szolgáltatások), Web Publishing, Peering, Interconnection, Connectivity Service, fájl-megosztás, intelligens otthonhoz kapcsolódó szolgáltatások, stb. 23

24 NGN alapú szolgáltatások kritikus kérdései Miért fontos az NGN a szolgáltatók számára? A nyilvános hálózati szolgáltatóknak törekedniük kell az NGN kialakítására, mert az NGN alapú értéknövelt szolgáltatások stratégiai differenciálódást eredményeznek a piacon. Mik a legfontosabb trendek, jellemzők és szolgáltatások egy NGN környezetben? Nehéz megjósolni, hogy mik lesznek a meghatározó alkalmazások, ugyanakkor a szolgáltatások fontos és lényegi változásokat eredményező a következők: mindenhol, mindenkor jó minőségben elérhető, egyszerűen kezelhető, testre szabható. Mik az NGN szolgáltatási architektúra leglényegesebb jellemzői? Az NGN koncepció egyik elsődleges célja egy közös, egységes és rugalmas szolgáltatási architektúra megteremtése különböző szolgáltatások különböző transzportok feletti támogatásához. 24

25 Hálózati szoftver Nyílt API a hálózati szoftverek számára új szolgáltatások hatékony fejlesztése harmadik oldal alkalmazásainak felhasználása rugalmas üzleti megközelítések A hálózati szoftver architektúrája rugalmas platform-funkciók gyártó-független rendszer Alkalmazások Harmadik oldal alkalmazásai Szolgáltató alkalmazásai API Általános alkalmazások Hálózati szoftverplatform 25

26 Az NGN szolgáltatási architektúra legfontosabb jellemzői 1. Rétegelt a hálózati szolgáltatások és a session vezérlés egyértelmű elválasztása a transzport elemektől a hálózati hozzáférés és a hálózat egyértelmű elválasztása a szolgáltatásoktól Ezek a szétválasztások lehetővé teszik, hogy a szolgáltatások fejlesztése az összeköttetésekkel és a transzporttal kapcsolatos megfontolások függetlenül történjen. 2. Nyílt szolgáltatási interfészek Lehetővé teszik, hogy a szolgáltatók, a harmadik oldali fejlesztők vagy bárki más gyorsan hozzanak létre és vezessenek be új szolgáltatásokat. 3. Elosztott hálózati intelligencia Az ISDN-nel ellentétben az NGN koncepció lehetővé teszi, hogy a szolgáltatási intelligenciát elválasszuk a hálózatelemektől. A hálózati intelligencia szükség szerint elosztható a megfelelő hálózati helyek között. 26

27 NGN alapú szolgáltatások kulcselemei PC Web alapú együttműködés PDA NGN IP hálózat Játék Mobil telefon POTS IP berendezés Meglévő PSTN Mobil 2G/3G Virtuális valóság Multimedia alkalmazások M-Commerce Hozzáférési média Alkalmazások Olyan hálózati környezet, amely lehetővé teszi a szolgáltatások egyszerű, gyors létrehozását, menedzselését és igénybevételét 27

28 Szolgáltatásfejlesztési környezet PC Alkalmazás-szerver Web alapú együttműködés PDA Mobile Phone POTS Szolgáltatás portál ` JAIN Parlay JTAPI OSA VXML Szolgáltatás menedzment Játék Virtuális valóság Multimedia alkalmazások IP Appliance Hozzáférési média Kommunikációs szerver MMS SMS H.323 SIP M-Commerce Harmadik oldali alkalmazások Lehetővé teszi a gyártótól független, harmadik oldal által végzett szolgáltatásfejlesztést 28

29 NGN szolgáltatási környezet 29

30 NGN architektúra - alapelvek egységes gerinchálózat, három gerinc réteg: transzport, vezérlés és szolgáltatás, csomag alapú transzport, nyílt, szabványos IF-ek a rétegek között, sokféle szolgáltatás és alkalmazás támogatása a hordozóhálózati képességek, valamint a hívások, sessionok, alkalmazások, szolgáltatások vezérlésének szétválasztása a hálózati szolgáltatási alapelemekre épülő alkalamzások széles skálájának támogatása NGN tartomány kapcsolódik az NGN-hez szolgáltatási sík (hál. szolg. és harmadik oldal) Nyílt, szabványos interfészek vezérlési sík Nyílt, szabványos interfészek transzport sík (csomagalapú) különböző hozzáférés végberendezések gerinchálózat 30

31 NGN architektúra (koncepció) A Menedzsment sík biztosítja az üzemeltetési támogatást (OSS) A Transzport sík a transzport média minden üzenet számára A Hívásvezérlő és jelzéssík a kapcsolatok kezelője A Szolgáltatási és alkalmazási sík felelős a szolgáltatásokért (távbeszélő, adat, multimedia) és az azokra épülő alkalmazásokért Menedzsment sík Subscriber & Service Provisioning, Network Management, Operation Support, Billing Support Szolgáltatási és alkalmazási sík Vezérlési és jelzéssík Transzport sík Alkalmazás-szerver (SCP, Service Logic, LDAP Server) Call Agent, MGC, Softswitch, GK IP transzport: IP gerinc, routerek, kapcsolók, BG-k QoS (RSVP, Diffserve, MPLS...), MS (Bearer Portion) IP Phones (H.323, SIP, MGCP,...), IP terminálok, IP PBX Nyílt API-k (JAIN, Parlay) Jelzés (MGCP, MEGACO, SIP, H323) Interworking Domain: TG (MG), SG, Interworking Gateway Nem-IP hozzáférési hálózat: Wireline Access (AG, Access Proxies) Mobile Access (RAN AG) Broadband Access (IADs, MTAs) Non-IP terminálok/ mobil hálózatok SIP/SIP-T; BICC; H.323 IN/AIN Inter-Network Switch SS7; PSTN/SS7/ATM TDM/ATM hálózatok IP más VoIP hálózatok Forrás: ISC and TELKOM s Standard System 31

32 Egyszerűsített NGN architektúra (funkciók, protokollok) Application Layer Operations & Business Support Systems SOFTSWITCH Billing Interface Policy Based Routing AAA Interface Features & Services App. Servers Interface SLA Management Management Control Policy Interpreter QoS Controller Network DB QoS Routing Call Control & MGC SS7 ISDN H.323 SIP MGCP DB MEGACO cnaps cnaps Virtual Channels Control SLA Verification Media Gateways Media Servers IP End Points RTP Forwarding QoS Measurement Transport Layer 32

33 NGN rétegelt architektúra szolgáltatási API aranybánya Szabványos protokollok TCAP ISUP SGCP/MGCP UNI 4.0 SM H.323 SÍP DMS-CC stb. EGYÜTTMŰKÖDÉS Alkalmazási réteg pénzforrás Szolgáltatási réteg igásló Kapcsolati réteg nyersanyag Alkalmazási sajátosságokhoz kapcsolódó vezérlése Hozzáférés, szolgáltatás és kommunikációs sessionok vezérlése Összeköttetések vezérlése 33

34 NGN szolgáltatási platformok Alkalmazás 1 Alkalmazás-szerver Alkalmazás n Alkalmazáskomponensek Szolgáltatási platformok koax xdsl PSTN WiFi UMTS GSM/GPRS Hálózati komponensek Vezetékes hálózatok Vezetéknélküi hálózatok 34

35 Szolgáltatási komponensek Alkalmazási az ASP-k által biztosított komponensek Hálózati a hálózati szolgáltatók által biztosított komponensek 35

36 Szolgáltatási komponensek A külső alkalmazások számára nyújt biztonságos és ellenőrzött hozzáférést a hálózati szolgáltatásokhoz * Framework Context Resource Communication Server Communication Resource Application Creation Environment Application Server Media Server Media Resource Context Server Presence Resource Egy szolgáltatást vagy alkalmazást annak teljes élettartalma alatt támogat * Képes hálózati szolgáltatásokkal kapcsolatos feladatok végrehajtására az összes rendelkezésre álló hálózati funkció vezérlésével * Directory Server Data Resource Access Network 2NGN Media Gateway Core Packet Network A felhasználó szolgáltatási vonatkozású statikus adatainak biztosítása * Illesztés a hozzáférés és a transzport között * Kommunikációs vezérlési funkciókat biztosít * A felhasználók és alkalmazások közti kapcsolatot teszi lehetővé * A felhasználókról és eszközökről biztosít dinamikus információt * 36

37 Szolgáltatási komponensek 2/6 Media Gateway A hozzáférés és a NGN csomagalapú transzport közötti illesztés, végződteti a hordozószolgálat protokollját, és a hozzáférési média jelmanipulációs funkcióit is biztosítja (pl. visszhang-elnyomás, átkódolások, stb.) Communication Server Kommunikációs vezérlési funkciókat biztosít a különböző típusú kommunikációkhoz (kapcsolatorientált pl. hívások, nem kapcsolatorientált pl. ). Egy finomabb felbontásban a következő komponensekből tevődik össze: Call Server: hívásvezérlés a hívási modellnek megfelelően, jelzéskezelés, a Media Gateway vezérlése Messaging Server: bejövő és kimenő üzenetek tárolása, kezelése, transzferje különböző Messaging Serverek között Connection Component: kapcsolatmenedzselés, pl.qos. 37

38 Szolgáltatási komponensek 3/6 Framework A külső alkalmazások számára nyújt biztonságos és ellenőrzött hozzáférést a hálózati szolgáltatásokhoz, megóvja a hálózatot az alkalmazások esetleges hibáitól AAA funkciók (Authentication, Authorization, Accounting) Meglévő hálózati funkciók verziókövetése, upgrade-je, új funkciók fokozatos bevezetése Egy finomabb felbontásban a következő komponensekből tevődik össze: Access Component: biztonságos hozzáférés a hálózati szolgáltatást nyújtó rendszerhez, hozzáférési sesionok létrehozása, menedzselése, megszüntetése Account Component: felhasználói és szolgáltatási számlázás hálózati szintű menedzselése, értesül a szolgáltatás igénybevételének kezdetéről, végéről, a felhasználó azonosítójáról, az igénybevétel időtartamáról, stb. AutenticationSecurityComponent: hozzáférési jogosultság azonosítása és más biztonsági vonatkozások ServiceInteractionComponent:különböző szolgáltatások együttműködéséhez kapcsolódó funkciók SubscriptionComponent:szolgáltatások előfizetésének menedzselése 38

39 Szolgáltatási komponensek 4/6 Media Server A felhasználók és alkalmazások közti kapcsolatot teszi lehetővé (pl. válaszol egy hívásra és közvetít egy rögzített üzenetet, beolvas egy szöveges üzenetet vagy SMS DTMF vagy beszédutasításokat közvetít az alkalmazások felé. Fejlett változatban GUI-n keresztüli és szimultán hangban + grafikus felhasználói interfészhez kacsolódóan is biztosítja ezeket a funkciókat Egy finomabb felbontásban a következő komponenst tartalmazhatja: AdaptationComponent: egy szolgáltatást különböző hálózatokra, végberendezésekre adaptál a felhasználói preferenciáknak megfelelően. A szolgáltatások a hálózati sajátságoktól és a végberendezésektől függetlenül fejleszthetők. Ez a komponens menedzseli az összes inputot/outputot a végberendezés felől/felé. Directory Server A felhasználó szolgáltatási vonatkozású statikus adatainak biztosítása. Egy finomabb felbontásban a következő komponensekből tevődik össze: DiscoveryComponent: szolgáltatások és felhasználók megtalálásához szükséges adatok biztosítása. Alapvető szerepe van abban, hogy a felhasználó egy új lokális környezetben értesüljön a lokális szolgáltatásokról (pl. roaming esetén). ProfileComponent: profile-ok menedzselése. 39

40 Szolgáltatási komponensek 5/6 Context Server A felhasználókról és eszközökről biztosít dinamikus információt (pl. hely, állapot, stb.) Context forrásokkal kell ellátni (pl. SIP Register, Location Server ez utóbbi nincs elkülönítve a Presence Servertől) a források egy része a hozzáférési hálózatban lehet, mert az információk egy része szorosan kötődik a hozzáférési hálózatban alkalmazott technológiához Képes együttműködni más hálózatelemekkel (Call Server, Message Server, Media Server, Application Server) a SIP Presence kiterjesztésére (SIMPLE) alapozottan Konvergált szolgáltatások megjelenését támogatja a távbeszélő, üzenetkezelő, felhasználói állapot, elérhetőség, helymeghatározás szolgáltatások kombinálásával Egy finomabb felbontásban a következő komponenst tartalmazza LocationComponent: aktív session-ben résztvevő végberendezés helyének meghatározása 40

41 Szolgáltatási komponensek 6/6 Application Server A web alapú application server továbbfejlesztése, képes hálózati szolgáltatásokkal kapcsolatos feladatok végrehajtására az összes rendelkezésre álló hálózati funkció vezérlésével (pl. Parlay kliensalkalmazás) Egy IT platformnak tekinthető, amely egy intelligens hálózati szolgáltatásvezérlési funkciót tölt be, kiterjesztve funkcióit az új hálózati megoldásokra Egy finomabb felbontásban a következő komponensekből tevődik össze: SessionComponent::hozzáférési és szolgáltatási sessionok menedzselése NetworkClienComponent: minden hálózati modulhoz tartoznia kell egy megfelelő alkalmazási komponensnek (u.i. egy alkalmazás a hálózati modul kliense), pl. LocationClient, DiscoveryClient, AccountClient, CallCLient, stb. Application Creation Environment Egy szolgáltatást vagy alkalmazást annak teljes élettartalma alatt támogat, ami az Application Serveren fut az életciklus minden fázisában (követelmény-analízis, alkalmazásfejlesztés, elfogadási teszt, alkalmazás, szolgáltatás, verziókövetés). 41