Главная страница / Литература / Учебник по IP-телефонии

• Глава 9. Мобильность в сетях IP-телефонии
• 9.1. Разновидности мобильности
• 9.2. Идентификация терминала и пользователя
• 9.3. Сценарии мобильности в сетях IP-телефонии
• 9.4. Мобильность в сети IP-телефонии на базе протокола IPv4
• 9.5. Мобильность в сети IP-телефонии на базе протокола IPv6
• 9.6. Мобильность в сети IP-телефонии на базе протокола SIP
• 9.7. Реализация функций мобильности в стандарте H.323
• 9.8. IP-телефония для пользователей сетей сотовой подвижной связи

Глава №9. МОБИЛЬНОСТЬ В СЕТЯХ IP-ТЕЛЕФОНИИ

9.1. Разновидности мобильности

Сети IP-телефонии должны поддерживать следующие четыре типа мобильности.

1. Мобильность пользователя — способность пользователя соединяться с сетью IP телефонии, используя для соединения различные терминалы и типы терминалов.
2. Мобильность терминала — способность терминала менять физическое местонахождение, сохраняя возможность соединения с сетью. В свою очередь мобильность терминала подразделяется на два вида.
   • Дискретная мобильность терминала (roaming) — изменение физического местонахождения терминала за пределами сеанса связи с сетью.
   • Непрерывная мобильность терминала (handover) — изменение физического местонахождения терминала в пределах сеанса связи с сетью с потерей или без потери передаваемых данных.
3. Мобильность обслуживания — предоставляет абоненту возможность воспользоваться услугой, на которую он подписался, вне зависимости от местонахождения и типа терминала.
4. Режим виртуальной домашней сети — то же самое, что и мобильность обслуживания, но касается не одной услуги, а пакета услуг. При этом, в зависимости от конкретной услуги, предоставляемой абоненту, в его обслуживание может быть вовлечен только сервер домашней сети или необходимо взаимодействие сервера домашней сети с сервером визитной сети.

Поддержка того или иного типа мобильности зависит, прежде всего, от протокола, который применяется в IP-сети. Далее будут рассмотрены возможности мобильности в сетях IP-телефонии, использующих протоколы IPv4, IPv6 и SIP, а также в сетях стандарта H.323.

Кроме того, доступ к сетям IP-телефонии могут получить и абоненты сотовых сетей. Одной из перспективных технологий, обеспечивающих доступ мобильного абонента сотовой связи к сетям передачи данных, является система пакетной радиосвязи общего пользования (GPRS). Эта технология первоначально разработана для стандарта сотовой связи GSM, однако она уже адаптирована для третьего поколения стандартов сотовой связи, например UMTS.

9.2. Идентификация терминала и пользователя

Для реализации услуг мобильности пользователя и терминала требуется их идентификация на различных уровнях. Терминал может быть идентифицирован как оборудование или как телефонное приложение IP, которое может управлять различными элементами сети.

Терминал имеет следующие идентификаторы:

• идентификатор терминала (транспортный адрес, идентификатор оборудования);
• идентификатор приложения (идентификатор конечной точки, точки доступа, адреса приложений транспортного уровня).

Полный адрес терминала на транспортном уровне должен содержать IP адрес, тип транспортного протокола, номер порта и тип прикладного протокола. Подробно вопросы идентификации в сетях IP-телефонии на базе различных протоколов рассмотрены в главе 6.

Для определения пользователя используются следующие идентификаторы:

• идентификатор пользователя (уровень приложений);
• абонентский идентификатор (транспортный уровень);
• роуминговый идентификатор пользователя (по существу абонентский идентификатор прикладного уровня, который может отличаться, или не отличаться от абонентского идентификатора транспортного уровня).

Роуминговый идентификатор используется только один раз. Оператор формирует множество роуминговых идентификаторов, которые применяются последовательно. Таким образом, чтобы достичь требуемого абонента, в IP-телефонии используются адреса транспортного уровня и временные идентификаторы.

Ко всем идентификаторам предъявляются особые требования по безопасности, и они ' не должны передаваться в открытом виде.

9.3. Сценарии мобильности в сетях IP-телефонии

Все объекты, участвующие в процедуре мобильности, можно подразделить на следующие функциональные элементы.

• IP Application Point of Attachment (APoA) — точка подключения IP приложения. Это компонент, например, gatekeeper, в котором терминал регистрируется на прикладном уровне, например, терминал H.323. В функции АРоА входит обеспечение соединения мобильного абонента с сетью на прикладном уровне.
• Ноте Entity (HE) — домашний компонент, который управляет установлением соединения с вызываемым абонентом, хранит данные о профиле абонента, предоставляет АРоА данные о текущем местоположении абонента.
• Network Point of Attachment (NPoA) — точка подключения сети. Это компонент, который обеспечивает соединение между различными IP сетями. В его функции входит обеспечение связи мобильного абонента с сетью на транспортном уровне. Примером NPoA является маршрутизатор доступа.
• Subnet — подсеть, обслуживаемая одним NPoA.
• Serving Area — зона обслуживания, которая может включать несколько подсетей, обслуживаемых одним АРоА.

Функциональные элементы сети IP-телефонии, участвующие при реализации функций мобильности, показаны на рис. 9.1.

В сетях IP-телефонии возможны следующие четыре сценария мобильности.

1. Мобильность между подсетями.
2. Мобильность между зонами обслуживания.
3. Мобильность между подсетями и зонами обслуживания одновременно.
4. Мобильность между подсетями, находящимися в разных зонах обслуживания.

Рис. 9.1. Функциональные элементы, вовлеченные в обслуживание абонента при мобильности

На рис. 9.2–9.5 показаны различные сценарии мобильности абонента в сети IP-телефонии.

Рис. 9.2. Мобильность между подсетями в пределах одной зоны обслуживания

Рис. 9.3. Мобильность между подсетями и между зонами обслуживания

Рис. 9.4. Мобильность между зонами обслуживания

Рис. 9.5. Мобильность между подсетями, находящимися в разных зонах обслуживания

9.4. Мобильность в сети IP-телефонии на базе протокола IPv4

В сетях 1Р-телефонйи, построенных на базе протокола IPv4, терминал перемещается из одной сети в другую не меняя своего IP адреса.

В процедуре мобильности участвуют три компонента: мобильный терминал (МТ), домашний регистр и визитный регистр (рис. 9.6).

Мобильный терминал — это терминал, который перемещается из одной сети в другую.

Домашний регистр — это регистр, который хранит всю необходимую информацию о мобильном терминале.

Визитный регистр — это регистр, обслуживающий зону, отличную от зоны домашнего регистра.

Функции домашнего и визитного регистров обычно выполняются маршрутизаторами.

Корреспондентский узел — узел в сети IP-телефонии, обменивающийся данными с мобильным терминалом.

В протоколе IP мобильный терминал может использовать два IP адреса: один для идентификации — домашний адрес (home address) и один для маршрутизации — адрес обслуживания (care-of address). Существует два типа адреса обслуживания: совмещенный адрес обслуживания (co-located care-of address) и адрес обслуживания визитного регистра (foreign agent care-of address). Совмещенный адрес обслуживания представляет собой временный адрес, который присваивается самостоятельно узлом или получается непосредственно из РРР или DHCP сервера. Адрес обслуживания визитного регистра — это адрес регистра, в котором зарегистрирован мобильный терминал. В процедурах регистрации мобильный терминал может использовать совмещенный адрес обслуживания или адрес обслуживания визитного регистра, однако использование совмещенного адреса приводит к уменьшению дефицитных ресурсов, а именно адресов IP, поэтому обычно используется адрес обслуживания визитного регистра.

Рис. 9.6. Пример передачи информации для мобильного терминала в сети на базе протокола IPv4

После того как мобильный терминал зарегистрируется в новой сети, он посылает данные об адресе обслуживания домашнему регистру. Домашний регистр обновляет свои таблицы маршрутизации, создает или изменяет уже существующие биллинговые записи и ассоциирует домашний адрес мобильного терминала с его текущим адресом обслуживания.

Когда домашний регистр получает данные, предназначенные для мобильного терминала, он перенаправляет их по адресу обслуживания этого терминала, используя метод инкапсулирования, также известный как метод туннелирования. В обратном направлении мобильный терминал обычно посылает пакеты через маршрутизатор визитной сети. Таким образом, в протоколе IPv4 отсутствует оптимизация маршрута к мобильному терминалу при его роуминге.

В табл. 9.1 приведена характеристика мобильности для протокола IPv4.

9.5. Мобильность в сети IP-телефонии на базе протокола IPv6

В отличие от сетей, построенных на базе протокола IPv4, в сетях на базе протокола IPV6 есть возможность оптимизировать маршрут передачи информации от корреспондент

ского узла к мобильному терминалу. Корреспондентские узлы, поддерживающие протокол IPv6, способны запоминать связь между домашним адресом мобильного терминала и его адресом обслуживания. В случае передачи информации мобильному терминалу они используют адрес его обслуживания (рис. 9.7).

Таблица 9.1. Характеристика мобильности для протокола IPv4

Рис. 9.7. Пример передачи информации для мобильного терминала в сети на базе протокола IPv6

В таблице 9.2. приведена характеристика мобильности для протокола IPv6.

Таблица 9.2. Характеристика мобильности для протокола IPv6

9.6. Мобильность в сети IP-телефонии на базе протокола SIP

В настоящее время, в рамках исследований IETF, разрабатываются новые протоколы, которые поддерживают персональную мобильность. Одним из таких протоколов является протокол инициирования сеанса связи (SIP). SIP — это прикладной протокол, который может устанавливать сеансы связи мультимедиа или телефонные соединения и управлять ими. Мобильность пользователя в этом протоколе основана на использовании уникального персонального идентификатора.

Пользователь вносится в список сервера-регистратора, после того как он присылает запрос о регистрации. Далее сервер-регистратор сообщает домашнему серверу пользователя, где тот зарегистрирован.

Вызывающий пользователь посылает сообщение-приглашение для вызываемого абонента на ближайший прокси-сервер, который запрашивает у домашнего сервера текущее местоположение вызываемого абонента и, получив необходимую информацию, посылает сообщение-приглашение на сервер-регистратор, в котором зарегистрирован вызываемый пользователь. Вызываемый абонент подтверждает получение сообщения-приглашения, после чего прокси-сервер устанавливает соединение между пользователями.

Протокол SIP не рассматривает мобильность терминального оборудования.

9.7. Реализация функций мобильности в стандарте H.323

Мобильность пользователя IP-телефонии в стандарте H.323 возможна, но до конца не определена. В соответствие с процедурами стандарта сначала устанавливается сигнальное соединение с gatekeeper зоны H.323, следовательно, адрес вызываемого абонента может быть определен перед установлением соединения, а, поэтому, возможно перенаправление с полной обработкой на прикладном уровне.

Современное состояние разработок позволяет говорить о том, что поддержка мобильности возможна и без добавления новых компонентов, и с минимальными модификациями самого стандарта H.323. При этом услуги мобильности IP-телефонии могут быть дополнительным сервисом в существующих, поддерживающих H.323 системах телефонной связи Internet.

В текущей версии H.323 мобильность хост-машин запрещается, исходя из основного механизма IP, который неявно предполагает, что хост-машина стационарна.

9.8. IP-телефония для пользователей сетей сотовой подвижной связи

Для того, чтобы абоненты сотовых сетей могли воспользоваться услугами сетей передачи данных, была разработана новая технология GPRS, которая является составной частью системы GSM, однако может быть адаптирована и под другие технологии.

Инфраструктура сети GSM/GPRS состоит из инфраструктуры сети GSM и двух дополнительных элементов: SGSN (узел, поддерживающий услуги GPRS) и GGSN (узел, выполняющий функции шлюза GPRS).

SGSN выполняет функции управления мобильностью и функции регистрации абонентских данных, включая идентификаторы и местонахождение пользователя.

GGSN — это шлюз между системой GPRS и IP-сетью, который управляет взаимодействием между мобильным пользователем и сетью.

Прежде, чем получить доступ к услугам, мобильный пользователь должен зарегистрироваться в SGSN. При регистрации пользователя SGSN запрашивает его данные из HLR (домашнего регистра) или SGSN, где он был зарегистрирован ранее.

Для передачи или приема информации мобильной станции необходимо активное PDP (Packet Data Protocol) соединение, которым управляет GGSN. При взаимодействии GGSN с мобильной станцией используются PDP адреса.

При обмене информацией, предназначенной для пользователя, между SGSN и GGSN используется GPRS Tunnelling Protocol (GTP).

Кроме того, в стандарте GRPS, как и в GSM, поддерживается идентификация доступности мобильной станции и мобильность обслуживания между сетями, поддерживающими GPRS. Как только мобильная станция перемещается в другую сеть, информация о профиле её обслуживания передается в SGSN визитной сети.

В табл. 9.3 приведена характеристика мобильности для GPRS.

Таблица 9.3. Характеристика мобильности для технологии GPRS