Между архитектурами ОКС-7 и IP гораздо больше общего, чем может показаться на первый взгляд.
Стало модным утверждать, что технология IP скоро вытеснит традиционную телефонию из мира коммуникаций. Однако мало кто из пропагандистов IP конкретизирует, какую именно технологию заменит этот протокол. В то же время телефонисты постепенно переходят с аналоговой на цифровую коммутацию каналов, которая дает не меньше возможностей для организации сервисов, чем пакетная коммутация IP. В первую очередь цифровая телефония позволяет организовывать надежные каналы для оперативной передачи потоковых данных. Попытаемся сравнить теоретические возможности двух миров — технологии коммутации пакетов на базе протокола IP и традиционной телефонии, опирающейся на стек протоколов ОКС-7 (SS7).
Уровни MTP
Стандарт телефонной сигнализации ОКС-7 был принят на территории России более 20 лет назад и сейчас широко применяется в междугородных, международных и мобильных телефонных сетях. Он определяет телефонную сигнализацию, то есть протоколы организации соединений абонентов, управления ими и учета потребляемых сетевых ресурсов. При этом предполагается, что каналы передачи служебной информации (читай — сигнализации) отделены от каналов транспортировки голоса (или медиа-трафика). Такой принцип функционирования телефонной сети называют «несвязанной сигнализацией».
Стек протоколов сигнализации в ОКС-7 реализует все семь уровней стандартной модели OSI. На нижних уровнях (физическом, канальном и сетевом) в ОКС-7 работает подсистема передачи сообщений (Message Transfer Part, MTP). Самый нижний, первый уровень передачи сообщений определяет физические интерфейсы соединения, второй уровень — управление потоком сообщений, а третий — их маршрутизацией.
Cтек протоколов телефонной сигнализации практически совпадает со стеком IP на уровне реализации отдельных функций и типов сервиса. Кардинальная разница между ними заключается в том, что в сети ОКС-7 передача сигнализации вынесена в отдельную систему, а IP-пакет содержит как служебные команды, так и собственно медиаданные. Поэтому ОКС-7 ориентирован на однократное формирование сквозного канала для передачи всех цифровых данных — с последующей проверкой его качества. В рамках IP-технологии каждый пакет «выбирает» в сети независимый маршрут следования, который всякий раз вычисляется заново. Впрочем, последние разработки производителей IP-оборудования как раз направлены на применение протоколов, эмулирующих механизмы образования и контроля качества канала, которые характерны для системы ОКС-7.
В ОКС-7 на этих же нижних уровнях описываются каналы для передачи медиаданных. В частности, на физическом уровне ОКС-7 определены каналы DS-0A (56 Кбит/с), V.35 и DS-0 (64 Кбит/с), E1 (32 канала по 64 Кбит/с) и некоторые другие. Более высокие уровни ОКС-7 отвечают за «склеивание» первичных каналов в единый туннель между двумя участниками телефонной связи. Аналогичную функцию в стеке IP выполняет протокол TCP, который формирует виртуальный канал на более высоком сеансовом уровне модели OSI. Однако в IP-сети практически невозможно контролировать качество связи по всему пути следования пакетов, поскольку даже в рамках одного виртуального канала пакеты могут передаваться по разным физическим линиям связи и даже по сетям разных провайдеров. Технология MPLS в какой-то мере позволяет решать проблему сквозного контроля за качеством, но внедрена далеко не у всех провайдеров.
SCCP, TCAP и другие
Поверх трех уровней MTP в модели ОКС-7 предусмотрено множество протоколов, обеспечивающих предоставление услуг. В частности, для организации аналоговых телефонных соединений используется подсистема пользовательской телефонии (Telephone User Part, TUP), которая, правда, сейчас вытесняется более совершенной пользовательской подсистемой сети ISDN (ISDN User Part, ISUP). Эти блоки протоколов ориентированы на создание телефонных соединений.
В ОКС-7 предусмотрены также подсистемы, которые не ориентированы на соединение, а работают, как и IP-сервисы, по принципу «запрос—ответ». Основу для таких сервисов создает подсистема контроля за сигнальным соединением (Signal Connection Control Part, SCCP), которая переводит глобальный телефонный номер в код пункта назначения и номер зоны, в которую адресован вызов. Поверх SCCP работает прикладная подсистема транзакций (Transaction Capabilities Application Part, TCAP) — база для реализации возможностей интеллектуальных и мобильных сетей.
На перечисленных уровнях также прослеживается аналогия со стеком протоколов TCP/IP, в котором поверх IP работают три протокола: сеансовый TCP, пакетный UDP и управляющий ICMP. На этих трех механизмах строятся все прикладные программы, использующие TCP/IP. Принципиальным отличием ОКС-7 от TCP/IP является изначальная ориентация телефонной технологии на создание статичных соединений, которые в сетях передачи данных появляются только на уровне TCP. И если функциональная избыточность TCP предназначена для эмуляции соединений поверх непредсказуемой среды IP, то избыточность телефонной сигнализации обеспечивает максимально возможное качество голосовых сервисов. Об организации первичных каналов «заботятся» нижние уровни стека ОКС-7.
Сетевые сервисы
Поверх TCAP функционируют различные сигнальные протоколы, предназначенные для организации интеллектуальных телефонных услуг. Так, в сетях мобильной телефонии используется подсистема мобильных приложений (Mobile Application Part, MAP), которая и описывает все доступные пользователю сервисы, в том числе передачу SMS, голосовую почту, переадресацию звонков и др. Этот же набор услуг в Северной Америке носит название IS-41.
Другой набор сервисов, используемый операторами фиксированной связи, реализован с помощью подсистемы приложений интеллектуальной сети (Intelligent Network Application Part, INAP). Протоколы INAP позволяют организовать такие услуги, как телеголосование, автоматическая обработка вызовов, звонки на бесплатные номера и многое другое. Существует даже расширение INAP для применения в мобильной связи — его называют общей архитектурой для расширенной мобильной логики (Common Architecture for Enhanced Mobile Logic, CAMEL).
Если рассматривать сервисы с обширными функциональными возможностями, то, пожалуй, система ОКС-7 окажется в выигрышном положении по сравнению со стеком протоколов IP, поскольку в ней используется более сложная структура информации. В нее входят не только сеансовые параметры связи, но и учетные сведения по расходованию сетевых ресурсов, текстовые сообщения и многое другое. Система сигнализации, которая предназначена для мобильных сетей, оперирует даже точными координатами абонента и вектором его скорости движения (правда, формат этих данных пока не стандартизован). Понятно, что на основе столь разнообразных исходных данных можно создавать широкую гамму прикладных услуг, реализация которых в рамках идеологии IP потребовала бы доработки и внедрения новых протоколов. Сейчас ведется подобная работа в целях совершенствования механизмов пакетной передачи голоса (VoIP).
В качестве примера рассмотрим, как функциональность сети влияет на архитектуру сервисов. Так, в наборе INAP системы ОКС-7 предусмотрены стандартные средства переадресации вызова, то есть динамического изменения параметров соединения. Фактически происходит перестройка канала от отправителя к получателю (без его разрыва) с отсечением всех непродуктивных петель. В технологии TCP/IP такой возможности нет: отправитель либо получатель должен открыть новый сеанс, то есть заново пройти процедуру инициации канала. Это ограничение, в частности, стало одной из причин создания многоуровневых систем «клиент—сервер». В общем, идеологически архитектура ОКС-7 больше подходит для организации дополнительных коммерческих сервисов, чем «академическая версия» протоколов TCP/IP.
Разработка приложений
С точки зрения операторского бизнеса разница между стеками ОКС-7 и TCP/IP заключается в себестоимости разработки конкретных приложений. Решения для TCP/IP, как менее надежные и более массовые, стоят дешевле. Поскольку они не всегда оптимизированы и не могут выдерживать значительные нагрузки, их рекомендуют применять для тестирования услуг. Промышленные решения, использующие ОКС-7, как правило, обходятся дороже (как и их внедрение). Однако для операторов они, скорее всего, более эффективны, надежны и имеют больший жизненный цикл. До недавнего времени создание приложений для ОКС-7 было достаточно «закрытой» темой и требовало высокого уровня подготовки персонала, но сейчас на рынке начинают появляться открытые платформы для разработки конечных услуг в сетях ОКС-7.
В частности, компания «Форте-IT» предлагает инструментарий разработки приложений как для TCP/IP, так и для ОКС-7. Она выпустила продукт IntelleScript Pro, который служит для компьютерно-телефонной интеграции приложений (CTI) в сетях IP. А недавно фирма анонсировала аналогичный пакет для технологии ОКС-7, который называется IntelleScript IN и поддерживает наборы протоколов TCAP, MAP, INAP (включая CAMEL). Помимо прочего, продукты «Форте-IT» позволяют прозрачно интегрировать пользовательские сервисы в сетях IP и ОКС-7.
Другой известной платформой для разработки приложений ОКС-7 является программно-аппаратный комплекс OpenCall корпорации Hewlett-Packard. В него входят также модули, необходимые для развертывания сервисов на базе IP. Можно реализовывать межсетевые шлюзы, работающие на уровне приложений. Кроме того, HP предлагает операторам набор готовых типовых приложений, построенных на базе OpenCall. Эти продукты давно внедряются во всем мире, а сейчас компания намерена активно продвигать их в России.
Надо сказать, что ни одна структура сетевых протоколов не обеспечивает полного набора сервисных средств. Поэтому, вероятнее всего, в мире телекоммуникаций обе парадигмы — IP и ОКС-7 — будут достаточно долго развиваться параллельно, обогащая друг друга новыми идеями и разработками. Возможно, когда-нибудь они «сольются», создав единую конвергентную среду.
Пока же «зоны ответственности» делятся примерно следующим образом: ОКС-7 отвечает за организацию надежных оперативных голосовых сервисов, а за IP закрепилась роль недорогой многофункциональной среды, в которой задержки пакетов и надежность канала не являются критически важными характеристиками (скажем, сервисы Web и электронная почта). Однако продолжится и взаимное проникновение технологий: по сетям ОКС-7 будет, как и раньше, передаваться трафик IP, а в Internet станет увеличиваться значимость голосовых услуг VoIP.