Platformy pro poskytování telekomunikačních služeb

Současným trendem pro vytváření telekomunikačních služeb je využívání platforem pro jejich vývoj a nasazování v mobilních a pevných sítích s ohledem na požadavky sítí nové generace NGN (Next-Generation Network). Článek popisuje tyto platformy a způsob jejich začlenění do telekomunikačních sítí.

Platforms for providing telecommunication services

Abstract

NGN představuje konvergenci telekomunikačních sítí a informačních technologií s přenosem přes IP a současnou podporou kvality služby (QoS) pro datové, telefonní i multimediální služby. NGN je tedy paketově založená síť integrující komunikační a informační služby. Vysoká složitost sítí NGN s sebou přináší rostoucí náročnost vývoje a implementace jejich služeb. Již delší dobu je tedy vyvíjena snaha o jejich zefektivnění a zlevnění za použití univerzálního a obecně uznávaného řešení. V současné době přetrvávají proprietární techniky vývoje telekomunikačních služeb využívaných pouze u konkrétního poskytovatele služby, kterým je obvykle sám operátor.

Tradičně byly aplikace a služby vytvářeny operátorem s využitím jeho sítě, síťové integrity, výkonnosti a bezpečnosti. Snaha o kombinaci rozšířených a spolehlivých telekomunikačních sítí s IT technologiemi vyústila v nový business model, kde jsou aplikace vytvářeny, testovány a provozovány společnostmi mimo síťovou doménu.

Pro podporu tohoto modelu byla snaha vytvořit obecnou, jednoduchou, rozšiřitelnou a technologicky nezávislou platformu vývoje telekomunikačních služeb. Ta umožňuje přístup k službám a aplikacím bez ohledu na typ přístupové sítě a cílové sítě s přizpůsobením specifickým potřebám uživatele. Taková řešení jsou nazývaná Service Delivery Platform (SDP). SDP umožňuje nově vytvářeným službám přístup k telekomunikačním systémům standardním způsobem (viz. Obr.1). U tohoto řešení jakákoliv změna v systému pak neovlivní vytvořené služby. V tomto článku jsou dále shrnuty nejvýznamnější specifikace a aplikační prostředí tvořící SDP.

Obr.1: Začlenění SDP

SIP aplikační servery

Vývoj služeb často obnáší vytvoření síťových elementů pro každou poskytovanou službu zvlášť, což představuje pro poskytovatele služby zvýšené náklady. Výhodnějším řešením je využití jednoho aplikačního serveru, na kterém jsou v provozu jednotlivé služby (aplikace). To umožňuje opakované použití zdrojů (např. spojení do databáze), lepší spolupráci služeb a možnost vytvoření jednotného vzhledu uživatelského rozhraní pro všechny služby.

Postupný přechod na NGN sítě orientované na IP přenosy s sebou přináší nutnost využití souvisejících signalizačních protokolů jako Session Initiation Protocol (SIP) a jejich podporu v aplikačních serverech. SIP je klient-server protokol umožňující vytváření, dohled a rušení spojení v IP sítích. Jeho obliba v Internetových sítích přerostla v začlenění SIP protokolu do 3GPP (Third Generation Partnership Project) specifikací pro služby v reálném čase (např. VoIP – Voice over IP).

SIP aplikační servery poskytují jednotné pracovní prostředí (framework) pro vytváření služeb s možností sdílení síťových zdrojů (např. Home Location Register, Authentication Autorization Accounting server), sdílení databáze služeb, připojení ke spolupracujícím serverům (Multimedia server) a přístupu k síťovým prostředkům (2G, 3G, WiFi sítě). Řešení SIP aplikačních serverů se často skládá ze dvou částí. První z nich je určena pro běh služeb. Obsahuje architekturu speciálně navrženou na tento účel zajišťující velmi bezpečný běh služeb, výkonnostní vyvážení a vysokou dostupnost. Druhá část, která realizuje uživatelská rozhraní, je vytvářena na běžných aplikačních serverech jako například J2EE (Java 2 Platform Enterprise Edition). Řízení a monitorování provozu SIP aplikačních serverů je zajištěno s využitím protokolu SNMP (Simple Network Management Protocol). Je tak umožněno přímé propojení do center dohledu a údržby telekomunikačních systémů, které tento protokol používají.

Obr.2: Architektura sítě se SIP aplikačním serverem

Parlay

Skupina Parlay [1] si klade za cíl vytvořit otevřené aplikační programové rozhraní (API), které umožní vývoj aplikací pro současné mobilní i pevné sítě (např. UMTS, WiMAX) a sítě NGN. Vyvinuté API dovoluje vývojáři oprostit se od vytváření kódu závislém na konkrétní telekomunikační technologii. Umožňuje mu rychlý vývoj služeb při spojení informačních technologií, multimediálních sítí a inteligentních sítí. Parlay API nabízí třetím stranám (softwarovým prodejcům a dalším poskytovatelům služeb) bezpečný přístup do sítě operátora s možností vytváření a provozování služeb bez toho, aby se starali, jak přesně síť pracuje. V rámci 3GPP (Third Generation Partnership) bylo Parlay API uvedeno do sítí třetí generace UMTS. Parlay využívá architekturu pro otevřené služby - Open Service Access (OSA) [2], která je definovaná ve specifikaci 3GPP. Tato technologie je pak označována jako OSA/Parlay.

Specifikace Parlay určuje objektově orientovaná rozhraní mezi klientskými aplikacemi a síťovými systémy. Jsou přitom u nich dané metody, události a parametry umožňující vývojářům kontrolu v rámci celé sítě a spolupracujících sítí třetích stran. Tato rozhraní tak vytvářejí bránu označovanou jako Parlay Gateway.

Obr.3: Architektura Parlay

Parlay Gateway se skládá ze dvou hlavních částí: Parlay síťových služeb a pracovní prostředí (framework). Pracovní prostředí poskytuje klientům funkcionality v rámci přístupu do jiných sítí, zabezpečení, síťovou integritu a řízení zatížení sítě. Parlay síťové služby na rozdíl od pracovního rámce poskytují klientům neadministrativní funkcionality jako řízení volání, interakci s uživatelem a management mobility. Specifikace Parlay je definována nezávisle na programovacím jazyce, v kterém má být implementována (např. Java, C++). Parlay staví na řadě otevřených standardů a protokolů jako jsou CORBA a SOAP umožňující mezi systémovou spolupráci.

Parlay X

Parlay X definuje na vysoké úrovni abstrakce množinu funkcí, které umožňují aplikacím pomocí technologie webových služeb (Web services) práci s telekomunikačními sítěmi. Webové služby jsou široce používány v počítačových sítích k podpoře mezi systémové spolupráce. Jsou založené na HTTP komunikaci s použitím otevřených standardů a protokolů. Používaným protokolem je zde protokol SOAP, který definuje výměnu zpráv založených na textovém formátu XML nebo jeho binární variantě Binary XML. Vzhledem k dobré znalosti technologie webových služeb mezi vývojáři tak Parlay X představuje rychlý a jednoduchý prostředek pro vytváření nových aplikací vyžadujících provádění telekomunikačních operací jako například zasílání SMS a MMS zpráv, telefonního volání nebo určování polohy uživatelského zařízení.

Obr.4: Architektura aplikačního serveru s Parlay X

JAIN

Cílem skupiny JAIN (Java API for Integrated Networks) je integrace Internetu a inteligentních sítí. JAIN přináší v programovacím jazyce Java přenositelnost služby, konvergenci a zabezpečený síťový přístup do telekomunikačních sítí. Za tímto účelem byla provedena definice API pro práci s řadou protokolů (ISUP, MAP, SIP, INAP atd.), podporu síťových procedur (řízení volání) a prostředí pro běh služeb (JAIN SLEE). Ve spojení se specifikací Parlay bylo vytvořeno API využívající výhod jazyka Java, kterými jsou nezávislost na platformě, bezpečnost, rychlý vývoj a možnost opětovného použití programových komponent.

Jednou z částí definice JAIN API je prostředí pro běh služeb JAIN SLEE (Service Logic Execution Environment) [3], které umožňuje vytváření, správu a spouštění služeb s podporou současných i budoucích telekomunikačních sítí NGN. JAIN SLEE Je možné integrovat do OSA/Parlay, které samo nedefinuje prostředí pro běh služeb. Díky bráně Parlay je tak získána platforma pro využití telekomunikačních služeb vytvářených mimo zabezpečené prostředí operátora. V prostředí JAIN SLEE je dále možno vytvářet spolupráci s aplikačním serverem J2EE za účelem provozování webových služeb.

Samotné JAIN SLEE tvoří aplikační server navržený pro asynchronní aplikace, tedy aplikace řízené událostmi. Jedná se o události přijímané z vnějších zdrojů pomocí daných protokolů (např. SIP) nebo vnitřní události pro řízení aplikací a výměnu informací mezi nimi. Operace v JAIN SLEE jsou prováděny jako transakce, což zaručuje kompletní provedení operace nebo návrat do výchozího stavu v případě chyby. Práce s transakcemi je plně automatická a optimalizována pro rychlé a často prováděné operace. JAIN SLEE zajišťuje pouze bezpečnost běhu aplikací nikoliv zabezpečení přístupu k aplikačnímu serveru. K tomuto účelu je možné použít standardní Javovské techniky jako například Java Authentication and Authorization Service (JAAS).

Závěr

Mezi poskytovateli telekomunikačních služeb se zvyšuje zájem o platformy s možností budoucího využití v sítích NGN. Je pro ně na trhu již k dispozici řada řešení, které využívají Parlay, webové služby a aplikační servery založené na protokolu SIP. Úkolem operátorů je nyní zajistit pro své uživatele přístup ke službám založeným na architektuře OSA při výstavbě sítí nové generace (např. systém IMS - IP Multimedia Subsystem). Platformou pro vytváření brány IMS k aplikačním serverům je OSA/Parlay vytvářející rozhraní pro služby prostřednictvím Parlay API spolu s danými funkcemi pro webové služby Parlay X.

Přestože někteří výrobci implementují rozhraní Parlay X a SIP v aplikačním serveru J2EE, není tato edice Javy připravena na služby vyžadující velkou výkonnost a nízké zpoždění. S těmito požadavky oproti tomu byla navrhována platforma JAIN SLEE tvořící tak v kombinaci s Parlay dobré řešení pro vytváření nových telekomunikačních služeb.

Literatura

[1] Parlay Group, http://www.parlay.org, květen 2006.
[2] 3GPP TS 23.127, Virtual Home Environment/Open Service Access, Technical Specification Group Services and System Aspects, http://www.3gpp.org, květen 2006.
[3] JAIN SLEE Portal, http://www.jainslee.org, květen 2006.