Marek Średniawa Instytut Telekomunikacji Politechnika Warszawska Telekomunikacja wersja 2.0 STRESZCZENIE W referacie omówiono zmiany zachodzące na rynku telekomunikacyjnym i w sposobie implementacji i świadczenia usług. Skupiono uwagę na najważniejszych czynnikach sprawczych, którymi są liberalizacja rynku i nowe koncepcje techniczne otwartych architektur usługowych ze znormalizowanymi interfejsami Parlay/OSA i Parlay X API, oraz nowe protokoły w szczególności SIP. Podkreślono rosnącą rolę środków i narzędzi informatyki w implementacji usług telekomunikacyjnych prowadzącą do traktowania usług głosowych jako fragmentu większej aplikacji informatycznej. Słowa kluczowe: usługi telekomunikacyjne, interfejsy Parlay/OSA API i Parlay X, protokół SIP, konwergencja telekomunikacji informatyki i mediów, sieci NGN, sieci 3G, IMS. ABSTRACT The paper discusses evolution of the telecommunications market and methods of implementation of services and applications. Focus is on the most significant enablers which are liberalization of the market, new technologies based on open service architectures with standard Parlay/OSA and Parlay X APIs and new protocols in particular SIP. Growing role of IT tools and solutions leading to treatment of voice services as a component of IT applications is emphasized. Keywords: telecommunication services, Parlay/OSA and Parlay X APIs, SIP protocol, convergence of telecom, IT and media, NGN, 3G, IMS. WPROWADZENIE Istotne związki informatyki z telekomunikacją sięgają połowy lat sześćdziesiątych XX wieku, kiedy w 1965 roku w sieci telefonicznej AT&T została zainstalowana pierwsza centrala o sterowaniu programowym system 1 ESS. Od tego momentu przez długi czas w specyfikacjach ówczesnych nowych central telefonicznych pojawiał się skrót SPC (Stored Programme Control) podkreślający fakt, że sterowanie centralą i usługi są realizowane przez oprogramowanie. Nowe podejście rozbudziło nadzieje na możliwość szybkiego wprowadzanie nowych usług o elastycznych scenariuszach działania i funkcjonalności znacznie wykraczającej poza proste połączenia głosowe. Ujawniło także złożoność 1 oprogramowania sterującego pracą węzłów komutacyjnych i odpowiedzialnego za realizację usług, co spowodowało zaadaptowanie do potrzeb telekomunikacyjnych metod, narzędzi i języków stosowanych w klasycznej inżynierii oprogramowania. Początkowo oprogramowanie pisano w językach niskiego poziomu - asemblerze. Zauważono jednak, że wymagania systemów telekomunikacyjnych są na tyle specyficzne i złożone, że warto opracować specjalizowane języki specyfikacji i programowania systemów komutacyjnych, co doprowadziło pod koniec lat siedemdziesiątych do pojawienia się znormalizowanych języków SDL (Specification and Description Language) i CHILL (CCITT High Level Language) oraz języka 1 Skalę wysiłku programistycznego ilustrują następujące dane. Nad oprogramowaniem systemu No. 1 ESS pracowało 165 osób przez około 4 lata. Wersja źródłowa oprogramowania liczyła ok. 166 tysięcy wierszy, a program binarne zajmowały około 250 K słów pamięci operacyjnej.
konwersacyjnego MML (Man-Machine Language), które zostały zdefiniowane przez zalecenia ITU- T, odpowiednio serii Z.100, Z.200 i Z.300. Przyjęte w nich rozwiązania, pomysły i koncepcje odzwierciedlały bieżący stan sztuki w dziedzinie inżynierii oprogramowania i były rozwijane w latach osiemdziesiątych i dziewięćdziesiątych. W tym samym mniej więcej czasie (1969) powstały w laboratoriach firmy Bell system operacyjny UNIX i język programowania C, który znalazł zastosowanie do programowania central systemu No. 5 ESS. Równolegle powstały zręby sieci ARPANET, która stała zaczątkiem Internetu takiego, jaki znamy obecnie. Jednak zastosowanie oprogramowania do realizacji usług telekomunikacyjnych tylko w niewielkim stopniu spełniło początkowe oczekiwania operatorów i użytkowników. Powszechne wprowadzanie nowych usług nadal było czasochłonne i kosztowne. Przyczyn było, co najmniej, kilka, zarówno o charakterze technicznym jak i logistycznym i prawnym: Różnorodność eksploatowanego sprzętu i oprogramowania (specyficznego dla dostawcy węzłów komutacyjnych). Ostre wymagania niezawodnościowe i konieczność zachowania ciągłości świadczonych usług. Brak liberalizacji rynku telekomunikacyjnego: model dominującego operatora narodowego monopolisty. Scentralizowana i zamknięta architektura węzłów komutacyjnych utrudniająca zarządzanie zmianami (w 1978 firma ITT roku opracowała koncepcję rodziny w pełni cyfrowych central o architekturze rozproszonej znanych później pod nazwą System 12) Wysoka złożoność oprogramowania (rzędu kilku milionów wierszy w językach wysokiego poziomu). Zapoczątkowana w 1984 roku w Stanach Zjednoczonych liberalizacja rynku telekomunikacyjnego była jednym z istotnych czynników opracowania przez firmę Bellcore koncepcji Sieci Inteligentnej IN (Intelligent Network), która stała się kamieniem milowym w rozwoju usług. Koncepcja IN wprowadziła nową jakość otwarty elastyczny zbiór usług i funkcji usługowych, które uwzględniają kontekst komunikacji i mogą być indywidualnie dostosowywane do wymagań poszczególnych abonentów, oraz nowy model ich implementacji i udostępniania. Kluczową innowacyjną ideą IN była separacja funkcji sterowania elastycznymi scenariuszami zgłoszeń, realizowanymi przez platformę usługową IN - SCP (Service Control Point), od funkcji komutacyjnych wykonywanych przez centrale węzły SSP (Service Switching Points) tworzące wspólnie infrastrukturę sieci IN. Wprowadzono w ten sposób rozproszoną realizację usług, która polegała na mechanizmie transakcyjnego zawieszania i wznawiania podstawowego procesu obsługi połączenia, który komunikował się za pomocą wiadomości sygnalizacyjnych protokołu INAP z zewnętrznym scenariuszem usługi, zlokalizowanym w SCP. Bardzo ważną cechą modelu koncepcyjnego IN, opracowanego w ramach normalizacji przez ITU-T i ETSI, było wyróżnienie płaszczyzn reprezentujących sieć inteligentną w postaci hierarchii płaszczyzn abstrakcji i rozróżnienie architektury funkcjonalnej od architektury fizycznej. Globalna Płaszczyzna Funkcjonalna GFP (Global Functional Plane), reprezentująca IN w modelu koncepcyjnym z punktu widzenia projektanta usług, wprowadziła poziom abstrakcji pozwalający rozważać scenariusze usług w oderwaniu od fizycznej architektury sieciowej, w której są one implementowane. Ponieważ styk między klasyczną siecią telekomunikacyjną a platformą usługową jest realizowany za pomocą części aplikacyjnych systemu sygnalizacji SS7 stworzyło to możliwość zastosowania filozofii IN nie tylko w siecia stacjonarnej, ale również w sieciach mobilnych. W obu przypadkach podejście do projektowania usług jest takie samo wykorzystywane jest wspomagające graficzne środowisko programistyczne SCE (Service Creation Environment), w którym scenariusze nowych usług są konstruowane z odpowiedniego zestawu uniwersalnych modułów usługowych - SIB (Service Independent building Blocks), a następnie poddawane symulacji, testowaniu i weryfikacji, aby finalnie wygenerować kod, załadować go i udostępnić usługi na platformie usługowej SCP.
W ten sposób został osiągnięty etap rozwoju, na którym usługi telekomunikacyjne były już projektowane i implementowane w ten sam sposób jak aplikacje informatyczne i operator posiadający SCE mógł potencjalnie samodzielnie opracowywać scenariusze nowych usług. Fakt ten był podkreślany przez dostawców jako jedna z wielu zalet rozwiązań IN. Jednak w rzeczywistości możliwość ta była dość iluzoryczna z uwagi na uwarunkowania techniczne i kwestię wzięcia odpowiedzialności za prawidłowe działanie usług. Ponadto istotnym ograniczeniem IN było związanie SCE z specyficzną platformą SCP dostawcy i wynikająca stąd nieprzenaszalność scenariuszy usług pomiędzy platformami usługowymi pochodzącymi od różnych producentów. Konsekwencją tego stanu rzeczy było utrzymywanie się modelu rynku, w którym operator właściciel infrastruktury sieciowej i platform usługowych jednocześnie występował w roli usługodawcy. Brak otwartych interfejsów programistycznych API (Application Programming Interface) stanowił główną techniczną przeszkodę oddzielenia ról usługodawcy i operatora dla zaawansowanych usług, wykraczających poza podstawowe usługi telefoniczne i klasyczne usługi audioteksowe. Zapoczątkowany w drugiej połowie lat dziewięćdziesiątych XX wieku rozwój telefonii IP w sieciach korporacyjnych i publicznych usług VoIP, a także ewolucja sieci publicznych ku architekturze NGN stanowiły namacalny dowód procesu konwergencji światów informatyki i telekomunikacji. W obu przypadkach celem była integracja techniczna i usługowa funkcji komunikacji w zakresie głosu, danych, wideo i różnych trybów komunikacji charakteryzujących odmiennymi wymaganiami dotyczącymi jakości, przepływności i stopnia interaktywności. Towarzyszące wspomnianemu wcześniej procesowi konwergencji rozwój Internetu i sieci mobilnych, postęp w dziedzinie technik przewodowego (xdsl) i bezprzewodowego (Wi-Fi) dostępu szerokopasmowego otworzyły zupełnie nowe możliwości usługowe dla operatorów i usługodawców. Czynnikiem bardzo sprzyjającym różnorodności i bogactwu aplikacji i usług jest nowy kształt regulacji prawnych liberalizujących rynek łączności elektronicznej (dyrektywy UE z 2002 roku, które stanowiły podstawę dla nowych regulacji krajowych w krajach UE25). Tworzą one otwarty model rynku, który pozwala usługodawcom na świadczenie usług bez konieczności posiadania własnej pełnej infrastruktury sieciowej model operatora sieci wirtualnej - VNO (Virtual Network Operator) i MVNO (Mobile Virtual Network Operator). Środkiem technicznym realizacji wymienionych modeli są znormalizowane interfejsy programistyczne (Parlay/OSA, Parlay X i JAIN API) i protokoły między płaszczyzną usługowo-aplikacyjną a płaszczyzną sterowania w sieciach o architekturze NGN, a także uwolnienie pętli abonenckiej i dostęp na poziomie strumieni bitowych. Uzyskana dzięki temu możliwość uniezależnienia projektowania, implementacji, udostępniania i eksploatacji usług od operatora infrastruktury sieciowej stanowi zasadniczy przełom w telekomunikacji. Oznacza to w praktyce przeniesienie internetowego modelu udostępniania aplikacji do domeny klasycznych sieci telekomunikacyjnych. Należy tu podkreślić, że model ten również podlegał w ostatnich latach znaczącej ewolucji pojawienie się ASP i idei goszczenia usług, aplikacji i danych (hosting). Innym bardzo ważnym zdarzeniem, które zdaniem autora ma przełomowe znaczenie dla rozwoju innowacyjnych usług telekomunikacyjnych, podobnych do tego, które spowodował protokół HTTP i idea WWW, było opracowanie protokołu SIP (Session Initiation Protocol). Protokół ten stanowiący, w pewnym sensie, rozwinięcie HTTP definiuje znormalizowane mechanizmy służące do organizowania sesji multimedialnych w Internecie i sieciach IP, a także implementacji usług hybrydowych obejmujących sieci IP/Internet, sieci PSTN/IN i sieci mobilne. Zwięźle charakteryzując możliwości protokołu SIP można powiedzieć, że pozwala implementować nowe usługi telekomunikacyjne, dla których dostępna jest pełna funkcjonalność Internetu i które pozwalają wykorzystać takie atrybuty sieci IP jak stałe dołączenie do sieci i możliwość dystrybucji informacji o obecności i statusie dostępności użytkowników. Dzięki temu możliwe są takie usługi jak inicjowanie komunikacji przez wybranie odsyłacza na stronie www click-to-call, w trybie, np. głosowym lub wiadomości natychmiastowych, wynikającym z informacji o bieżącym statusie dostępności użytkownika.
Wspomniana wcześniej koncepcja Parlay/OSA i protokół SIP, dzięki swemu potencjałowi dla realizacji szerokiego spektrum usług zostały wykorzystane w znormalizowanej architekturze sieci 3G w części IMS (IP Multimedia Subsystem). Pojawienie się techniki usług sieciowych (Web Services) stanowiło inspirację dla uproszczenia Parlay/OSA API i powstania zmodyfikowanego interfejsu Parlay X, który pozwala implementować usługi telekomunikacyjne i integrować je z aplikacjami informatycznymi za pomocą rozpowszechnionych w świecie IT typowych środowisk programistycznych, takich jak np.: Borland JBuilder, IBM Websphere czy BEA Weblogic. Interfejs Parlay X pozwala operatorom eksponować funkcjonalność sieci telekomunikacyjnych stacjonarnych i mobilnych, co pozwala na jej wykorzystanie do tworzenia nowych usług bądź integracji z własnymi aplikacjami przez strony trzecie niezależnych usługodawców i integratorów systemów. Sprawiło to, że projektowanie i implementacja usług telekomunikacyjnych stały się dostępne na masową skalę dla zwykłych programistów. W 2004 roku dwóch operatorów BT i Sprint udostępniły w ten sposób możliwości swoich sieci, co można traktować jako przełomowe zdarzenie w rozwoju usług telekomunikacyjnych (dalej opisano usługę WWCC Wholesale Web Call Connect wprowadzoną przez BT). Na Rys.1 przedstawiono oś czasową rozwoju informatyki i telekomunikacji z punktu widzenia rozwoju usług telekomunikacyjnych. Zaznaczono zdarzenia, które miały, bądź mają obecnie najistotniejsze znaczenie dla wdrażania nowych usług. Większy obszar (linia kropkowana) na diagramie obejmuje okres i zdarzenia od momentu, kiedy klasyczne rozwiązania i metody inżynierii oprogramowania przeniknęły do telekomunikacji. Mniejszy obszar (linia przerywana) obejmuje idee i koncepcje najnowsze podkreślając znaczenie protokołu SIP, Parlay/OSA i Parlay X API i usług sieciowych. Telekomunikacja Telefon 1876 Telekomunikacja - wersja 1.0 Telekomunikacja - wersja 2.0 GSM Parlay X NGN SPC SS7 CHILL H.323 3G WLAN ISDN IN xdsl SDL Parlay Liberalizacja rynku 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Informatyka Komputer Internet ARPANET C/UNIX TCP/IP PC VoIP Web Services Java SIP IM JAIN WWW XML 1945 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Rys.1 Wspólna oś czasowa rozwoju informatyki i telekomunikacji z usługowego punktu widzenia (Fig.1 Common timeline of evolution for IT and telecommunications from the service deployment viewpoint) (R)EWOLUCJA W TELEKOMUNIKACJI
Liberalizacja rynku i rozwój nowych technologii telekomunikacyjnych i informatycznych sprawiły, że rynek telekomunikacyjny w bardzo znaczący sposób się zmienia. Następuje przegrupowanie i zmiana wagi poszczególnych segmentów rynku, którym towarzyszy zasadnicza zmiana modeli biznesowych sprzedaży usług telekomunikacyjnych. Usługi telefonii stacjonarnej podlegają substytucji przez usługi telefonii mobilnej, a także w znaczącym stopniu, przez usługi VoIP realizowane za pomocą dostępu szerokopasmowego. W wyniku substytucji zachodzą następujące procesy: Migracja ruchu, która pociąga za sobą przesuwanie się przychodów pomiędzy segmentami rynku: Ruch głosowy w sieciach stacjonarnych jest przejmowany przez sieci mobilne. Ruch telefaksowy przez pocztę elektroniczną. Wdzwaniany dostęp do Internetu zastępowany przez stały dostęp szerokopasmowy. Ewolucja terminali: Nowe bezprzewodowe terminale z funkcjonalnością VoIP i SMS w sieci stacjonarnej, wideotelefony, komputery osobiste przystosowane do komunikacji głosowej i wideo, itp. Dwusystemowe aparaty telefoniczne zapewniające roaming między sieciami GSM/UMTS-WLAN. Komputery kieszonkowe PDA (Personal Digital Assistant) przystosowane do pracy w sieciach WLAN. Zmiana zachowań i przyzwyczajeń abonentów: Duże powodzenie SMS jako formy komunikacji interpersonalnej i uczestnictwa w konkursach, teległosowaniach i sondażach. Powszechne wykorzystanie, zwłaszcza przez młodsze pokolenie, komunikatorów internetowych, powiązane z coraz częstszym korzystaniem z usług telefonii internetowej (np. Skype, Nawijka, Tlenofon). Upowszechnienie modelu stałej dostępności. Innym bardzo wyraźnym trendem jest konwergencja sieci i usług oraz zacieranie się granic między telekomunikacją, informatyką a mediami. Przejawem konwergencji jest stopniowe upowszechnianie multimedialnej szerokopasmowej, przewodowej i bezprzewodowej komunikacji obejmującej głos, wideo, obrazy, tekst i dane. W płaszczyźnie usługowej konwergencja polega na różnych formach integracji usług dla głosu, danych i multimediów. Przykładami praktycznymi są np. takie usługi jak zunifikowana obsługa wiadomości (Unified Messaging) integrująca pocztę elektroniczną, pocztę głosową, wiadomości tekstowe SMS i usługi VPN (Virtual Private Network) i PN (Personal Number) obejmujące zarówno sieć mobilną jak i stacjonarną. Nowe rozwiązania, w szczególności protokół SIP wraz z rozszerzeniami, umożliwia realizację usług wykorzystujących informację o dostępności, obecności, preferencjach użytkownika, (np. Push-To-Talk, Find-Me), w sposób integrujący mechanizmy sieci PSTN/ISDN/IN/GSM z sieciami IP i Internetem. Z technicznego punktu widzenia głównym czynnikiem wpływającym na rozwój usług konwergentnych jest technika IP i mechanizmy udostępniane przez protokoły aplikacyjne, a przede wszystkim SIP Session Initiation Protocol) w powiązaniu z różnymi metodami dostępu szerokopasmowego, a także zdefiniowanie otwartych interfejsów programistycznych Parlay/OSA, Parlay X i JAIN API. Wykorzystanie techniki IP umożliwiło pojawienie się nowego paradygmatu komunikacji, w którym informacja o obecności i statusie dostępności użytkowników jest dostępna i może zostać wykorzystana. Co więcej, informacja ta może być na bieżąco aktualizowana i dystrybuowana wśród upoważnionych użytkowników usług (z zachowaniem odpowiednich zasad ochrony prywatności). Dzięki temu, użytkownik już w momencie inicjowania sesji komunikacyjnej wie, z kim i w jaki sposób może się w danej chwili komunikować. Opisana własność sieci IP zasadniczo zmienia dotychczasowy model komunikacji i ma wielkie znaczenie dla rozwoju usług. Informacja o bieżącym statusie obecności i dostępności użytkownika otwiera pole dla usług natychmiastowej komunikacji (głosowej, tekstowej, multimedialnej), a także może zostać wykorzystana do
wzbogacenia istniejących aplikacji, takich jak np. poczta elektroniczna z aktywną listą kontaktów wizualizującą status użytkowników. Brany pod uwagę kontekst komunikacji, oprócz obecności i statusu dostępności, może także uwzględniać lokalizację (bezwględną i względną), preferencje użytkownika oraz funkcjonalność terminala. W pewnym sensie jest to przeniesienie filozofii komunikatorów internetowych do usług telekomunikacyjnych. Informacja o obecności i statusie dostępności użytkownika stanowi podstawę odmiennego niż w tradycyjnej telekomunikacji wzorca komunikacji, który istotnie różni się od klasycznego podejścia przyjętego w koncepcji sieci IN. Zamiast budować elastyczny scenariusz wyszukiwania adresata komunikacji tak jak w usłudze numeru osobistego, użytkownik inicjujący połączenie zna bieżący status dostępności adresata i od razu wie, czy i w jaki sposób, może się z nim komunikować. Do przykładowych zastosowań wykorzystujących obecność należą m.in.: Unikanie nieudanych połączeń głosowych dzięki użyciu aktywnej listy adresowej prezentującej bieżący status obecności adresata komunikacji. Można to wykorzystać zarówno w tradycyjnej telefonii TDM jak i w technice VoIP. Uprzejmy tryb komunikacji oparty na aktywnej liście adresowej prezentującej bieżący status dostępności i preferowany przez adresata tryb komunikacji. Automatyczna organizacja konferencji ad hoc dla uprzednio zarejestrowanych i deklarujących taką intencję grupy użytkowników. Każdorazowo, gdy aplikacja stwierdza, że potencjalni uczestnicy konferencji są dostępni proponuje użytkownikom włączenie się do konferencji. Automatyczne ustanawianie komunikacji z użytkownikami, którym się nie powiodła wcześniejsza próba połączenia. Wymiana wiadomości na bieżąco - od prostych tekstowych, przez wiadomości głosowe po sekwencje wideo. Z kolei, udostępnienie otwartych znormalizowanych interfejsów do sieci telekomunikacyjnych otwiera możliwość wykorzystywania usług telekomunikacyjnych, np. usług głosowych, jako wbudowanych składników aplikacji informatycznych. Przejawem rewolucji w usługach telekomunikacyjnych jest wejście na rynek firm informatycznych oferujących rozwiązania telekomunikacyjne. Należy do nich firma Microsoft, która dostarcza z systemem operacyjnym Windows XP aplikację Windows Messenger, która stanowi implementację agenta użytkownika SIP UA. Inny produkt tej samej firmy, system operacyjny Windows Server 2003, zawiera funkcjonalność centrali abonenckiej IP PBX. Innym znamiennym faktem było udostępnienie przez niektóre firmy (np. Vovida, Ubiquity, Voispeed) bezpłatnego oprogramowania (shareware) telekomunikacyjnego (serwery aplikacyjne i podstawowe SIP) i pojawienie się oprogramowania otwartego (open source) dla centrali IP PBX (Pingtel). Zmiana regulacji prawnych w kierunku liberalizacji rynku telekomunikacyjnego doprowadziła do powstania nowych modeli biznesowych, na przykład dla usług głosowych: Samoobsługa zrób-to-sam np.: Skype, Yahoo Messenger, gadu-gadu, tlen Usługi głosowe świadczone niezależnie od ISP np.: Vonage, Nawijka,Tlenofon Usługi głosowe dostarczane przez ISP np.: Yahoo!BB w Japonii Usługi głosowe w pakiecie xdsl np.: BT Yahoo! Broadband Wewnętrzne wykorzystanie techniki IP w sieci szkieletowej operatora do świadczenia usług głosowych np.: Telia sieć wykorzystująca protokół SIP. TELEKOMUNIKACJA WERSJA 2.0 Przeniknięcie do telekomunikacji idei otwartych interfejsów programistycznych oraz języków, narzędzi i protokołów z domen informatyki i Internetu pozwala wyznaczyć umowną granicę między klasycznym światem telekomunikacji, reprezentowanym przez sieci telefoniczne stacjonarne i mobilne - PSTN, ISDN, IN i GSM 2G, opartym na technice komutacji łączy a sieciami nowej
generacji 2.5/3G i NGN wykorzystującymi technikę komutacji pakietów IP. Coraz większe znaczenie inżynierii oprogramowania i technik informatycznych w implementacji klasycznych i nowych usług telekomunikacyjnych sprawiło, że autor, nieco prowokacyjnie, postanowił wprowadzić termin Telekomunikacja wersja 2.0, w odniesieniu do nowej generacji rozwiązań wykorzystujących znormalizowane otwarte API, środowiska programistyczne języka Java, telekomunikacyjne usługi sieciowe, protokół SIP z rozszerzeniami, technikę VoIP oraz przewodowy i bezprzewodowy dostęp szerokopasmowy stacjonarny i mobilny. Wymienione elementy w powiązaniu z liberalizacją rynku stworzyły podstawy otwartego rynku usług telekomunikacyjnych, analogicznego do istniejącego otwartego rynku usług informatycznych. Budowę otwartego rynku usług zapoczątkowało pojawienie się znormalizowanych API - takich jak Parlay/OSA, Parlay X i JAIN. Kolejnym etapem są architektura IMS w sieciach mobilnych 3G i jej planowane rozszerzenie do obsługi również sieci stacjonarnych NGN. Parlay/OSA API Utworzone w 1998 roku konsorcjum Parlay Group 2 zostało powołane w celu opracowania specyfikacji otwartego, rozproszonego, neutralnego technologicznie interfejsu programistycznego - API służącego do udostępniania funkcjonalności sieci telekomunikacyjnej stronom trzecim usługodawcom i projektantom nowych usług. Wynikiem pracy grupy były kolejne wersje specyfikacji obiektowego interfejsu programistycznego API obejmującego sieci (PSTN, PLMN lub sieci IP). Do opisu API użyto języka opisu interfejsów UML (Universal Markup Language). Opracowany interfejs API pozwala stosować przy implementacji główne techniki oprogramowania pośredniczącego (middleware): CORBA, DCOM i platformy wykorzystujące Java. Pierwsza wersja specyfikacji Parlay API została opublikowana pod koniec 1998 roku. W 2000 roku opublikowano specyfikację Parlay 2.1 API, która była pierwszą wersją o praktycznym komercyjnym znaczeniu. Kolejne wersje 3.0, 3.1 i 4.0 stały się podstawą normalizacji architektury OSA i zestawu interfejsów API przez ETSI i 3GPP. Od wersji 3.0 wzwyż kolejne specyfikacje Parlay/OSA API są firmowane wspólnie przez Grupę Parlay, ETSI i 3GPP. Normy ETSI ES 201 915 i 202 915 - OSA (Open Service Access) definiują kolejne wersje otwartej architektury, która umożliwia zewnętrznym aplikacjom operatora lub usługodawców trzecich wykorzystywać funkcjonalność sieci poprzez znormalizowane interfejsy aplikacyjne OSA API. Funkcjonalność sieci jest zdefiniowana w kategoriach usług i funkcji usługowych SCF (Service Capability Features). Szkielet OSA (OSA Framework) jest ogólnym składnikiem wspomagającym usługi i aplikacje. Celem Parlay/OSA API jest przesłonięcie złożoności sieci, stosowanych w nich protokołów zawierających specyficzne dla dostawców rozwiązania implementacyjne, przed zewnętrznymi aplikacjami. Oznacza to, że aplikacje nie muszą znać struktury sieci wykorzystywanej przez serwer usług zapewniający wymaganą przez nie funkcjonalność. W ten sposób sieć i stosowane w niej protokoły mogą być w dużym stopniu przezroczyste dla aplikacji. 2 Grupa została założona przez firmy: BT, Microsoft, Nortel, Siemens i Ulticom, do których później dołączyły, m.in.: Alcatel, Appium, AT&T, Cegetel, Cisco, Ericsson, France Telecom, HP, IBM, Lucent, Nokia, O2, i w jej skład wchodzi obecnie ponad 70 członków.
Kreacja aplikacji Domena niezależnego usługodawcy S er w er a p likacji Aplikacje 1 2 Parlay/OSA API Framework (Szkielet) 3 Platforma usługowa Funkcje usługowe SCF ( Capability server ) Domena operatora Protokoły INAP CAP MAP (specyficzne dla operatora) Zasoby sieciowe operator ów : IN / ISDN / PSTN, IP, GSM, 3G, NGN Rys.2 - Architektura Parlay/OSA (Fig.2 Parlay/OSA architecture) OSA API składa się z trzech typów klas interfejsów, Usług i Szkieletu (Framework): 1. Klasy interfejsów między Aplikacjami a Szkieletem, które udostępniają aplikacjom podstawowe mechanizmy, np. funkcję uwierzytelnienia, pozwalające im korzystać z możliwości usługowych sieci. 2. Klasy interfejsów między Aplikacjami a Funkcjami Usługowymi SCF (Service Capability Function), które reprezentują poszczególne usługi wymagane przez użytkowników do realizacji zewnętrznych aplikacji za pośrednictwem interfejsu (np. zunifikowana obsługa wiadomości Unified Messaging). 3. Klasy interfejsów między Szkieletem a Funkcjami Usługowymi SCF, które zapewniają mechanizmy wymagane do wspólnego wykorzystywania funkcji usługowych. Wymienione interfejsy, zgodnie z oznaczeniem z powyższej listy, są uwidocznione na Rys.2 przedstawiającym architekturę OSA. Pozostałe interfejsy (oprócz 1, 2 i 3) nie są objęte normalizacją OSA. Specyfikacja Parlay/OSA API 4.0 opisana w poszczególnych częściach normy ETSI ES 202 915 jest ułożona w sposób opisany w Tabeli 1. W praktyce, oznacza to, że Parlay/OSA API stanowi zbiór interfejsów, z których każdy służy do udostępnienia odrębnego, dobrze zdefiniowanego obszaru funkcjonalności sieci telekomunikacyjnej.
Tablica 1: Interfejsy OSA/Parlay API (Table 1: Parlay/OSA APIs) INTERFEJS SCF Szkielet (Framework) Sterowanie połączeniami (Call Control ) Część 1: "Call Control Common Definitions"; Część 2: "Generic Call Control SCF"; Część 3: "Multi-Party Call Control SCF"; Część 4: "Multi-Media Call Control SCF"; Część: "Conference Call Control SCF"; Interakcja z użytkownikiem (User Interaction) Obsługa mobilności (Mobility) Własności terminala (Terminal Capabilities) Sterowanie sesją danych (Data Session Control) Obsługa wiadomości (Generic Messaging) Zarządzanie połączeniami (Connectivity Manager ) Zarządzanie kontami (Account Management) Taryfikacja (Charging) Zarządzanie politykami (Policy Management) Zarządzanie obecnością i dostępnością (Presence and Availability Management) CHARAKTERYSTYKA Ogólne bezpieczeństwo, integralność i szkielet zarządzania OSA. Zestawianie, rozłączanie i zarządzanie zgłoszeniami, obsługa konferencji i połączeń multimedialnych; przekazywanie powiadomień o zdarzeniach związanych ze zgłoszeniami i połączeniami. Obsługa interakcji z użytkownikiem; odtwarzanie i wyświetlanie wiadomości; odbieranie danych od użytkowników. Przekazywanie powiadomień o lokalizacji i statusie użytkownika. Uzyskiwanie od terminali informacji o ich charakterystyce w sensie możliwości usługowych, parametrów i trybów pracy, itp. Ustanawianie, kończenie i zarządzanie sesjami wymiany danych. Wysyłanie i odbieranie wiadomości dowolnego typu (SMS, poczta głosowa, e-mail); wykonywanie operacji na skrzynkach wiadomości i katalogach. Negocjacja i zarządzanie QoS i SLA w sieciach IP Tworzenie, usuwanie i aktualizacja kont abonentów i użytkowników usług. Obsługa funkcji związanych z naliczaniem opłat za usługi. Ustalanie i zarządzanie politykami oraz rejestracja zdarzeń związana z np. naruszeniem polityki bezpieczeństwa. Udostępnianie i zarządzanie informacją o statusie obecności i dostępności użytkowników. Dokumentem komplementarnym do specyfikacji OSA API jest raport ETSI TR 101 917 opisujący odwzorowanie Parlay/OSA API na protokoły (MAP, CAP, INAP). Ma on znaczenie nieformalne, ale stanowi cenną pomoc dla projektantów usług i aplikacji. Protokół SIP SIP jest tekstowym protokołem aplikacyjnym, typu klient-serwer, przeznaczonym do realizacji interaktywnych multimedialnych sesji komunikacyjnych dla dwóch lub więcej uczestników. W trakcie sesji jej uczestnicy (osoby i aplikacje) mogą się komunikować wykorzystując różne media (głos, wideo, obrazy, tekst, pliki), z możliwością ich płynnej zmiany w trakcie (np. zmiana kodeka), jak również współużytkować zdalnie aplikacje (gry sieciowe, wspólne przeglądanie witryn WWW). Jak wcześniej wspomniano pierwowzorem dla protokołu SIP był HTTP, dzięki czemu zachowano łatwość tworzenia i udostępniania bogatych funkcjonalnie i innowacyjnych usług wynikającą z przemieszczenia sterowania aplikacjami do terminali. Jedną z najistotniejszych idei Internetu jest możliwość współdziałania aplikacji z serwerem i przeglądarką w sposób niezależny od wykorzystywanej sieci IP. Podobne zasady dotyczą sesji używających protokołu SIP, co w praktyce oznacza, że serwer i klient SIP mają pełną kontrolę nad sesją. Jest to model zasadniczo odmienny od scentralizowanego sterowania usługą przez węzeł komutacyjny i platformę usługową (np. IN) w sieci telefonicznej. SIP jest protokołem sygnalizacyjnym neutralnym w odniesieniu do sesji i wiadomości, udostępniając mechanizmy ustanawiania sesji wykorzystujących różne rodzaje mediów (głos, wideo, wiadomości, gry) nie wnika w ich przeznaczenie. Obsługuje transport dowolnych wiadomości przenoszących treści typu MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions). Daje to bardzo szerokie możliwości projektowania nowych usług. Identyfikatory SIP URI (Universal Resource Indicator) służące do adresacji użytkowników, są w formie zbliżone do adresów w poczcie elektronicznej (user@host) i mogą pełnić rolę odsyłaczy - hiperłączy umieszczanych na stronach WWW i informować, że użytkownik jest dostępny poprzez
adres SIP. Koncepcja SIP URI uwzględnia także możliwość użycia numeru telefonicznego E.164 jako prawidłowego adresu. Dzięki jego otwartości protokół SIP można łatwo rozszerzyć o nowe typy wiadomości i mechanizmy realizacji nowych usług, w miarę pojawiania się dodatkowych wymagań. Dobrym przykładem jest rozszerzenie SIP do potrzeb usług natychmiastowej komunikacji i obecności - SIP for Instant Messaging and Presence (SIMPLE). Zachowuje się przy tym zasadę zgodności wstecz dzięki czemu można realizować komunikację między terminalami korzystającymi z różnych wersji implementacji protokołu SIP. Protokół SIP oraz jego różne warianty, w których wprowadzono rozszerzenia związane z konkretnymi kategoriami usług, jest podstawą realizacji wielu nowych usług telekomunikacji IP, w tym usług natychmiastowej komunikacji i obecności. Udostępnia on mechanizmy umożliwiające realizację wielostronnych multimedialnych sesji komunikacyjnych charakteryzujących się: obsługą mobilności użytkownika, możliwością uwzględnienia cech funkcjonalnych terminali (uzgadnianie parametrów i rodzajów wymienianych strumieni mediów), dystrybucją informacji o bieżącym statusie dostępności, preferencjach i gotowości potencjalnych uczestników do komunikacji, możliwością realizacji tradycyjnych usług właściwych dla PSTN/IN, jednolitą identyfikacją użytkowników integrującą telefoniczny plan numeracji E.164 z adresacją IP. Należy podkreślić, że SIP został wybrany jako podstawowy protokół służący do sterowania sesjami multimedialnymi i do realizacji usług konwergentnych w sieciach 3G stanowiąc wraz z Parlay OSA podstawowe składniki architektury IMS. Parlay X i telekomunikacyjne usługi sieciowe Architektura Parlay/OSA, choć definiuje otwarty i bezpieczny dostęp do funkcjonalności sieci telekomunikacyjnej, to nadal jest głównie wykorzystywana jako pewna wewnętrzna warstwa abstrakcji w architekturze usługowej operatora, a nie jako mechanizm otwierania i eksponowania funkcji usługowych sieci dla zewnętrznych usługodawców. W praktyce koncepcja Parlay/OSA stała się podstawą wdrożenia wielu nowych usług przez operatorów, ale jej ograniczeniem była często podnoszona zbytnia złożoność i ukierunkowanie telekomunikacyjne, które ograniczało krąg potencjalnych implementatorów aplikacji. Ponadto wadą Parlay/OSA API są problemy współdziałania CORBA z aplikacjami internetowymi obsługa NAT i przejście przez zapory przeciwogniowe (firewall) usługodawców i firm użytkowników, a także braki w zakresie mechanizmów bezpieczeństwa w komunikacji Parlay przez system CORBA. W celu poradzenia sobie ze wymienionymi problemami została opracowana przez Grupę Parlay zmodyfikowana wersja API pod nazwą Parlay X i norma opisująca telekomunikacyjne usługi sieciowe (Telecom Web Services). Parlay X stanowi zmodyfikowaną i uproszczoną wersję interfejsów Parlay API opartą na usługach sieciowych (Web Services) obejmującą następujące funkcje: sterowanie połączeniami przez aplikację strony trzeciej (Third Party Call Control) sterowanie przez stronę trzecią połączeń inicjowanych z sieci (Network-Initiated Third Party Call Control) obsługa wiadomości SMS (Short Messaging) obsługa wiadomości multimedialnych MMS (Multimedia Messaging) przekazywanie informacji o statusie terminala użytkownika (User Status) obsługa informacji o lokalizacji terminala (Terminal Location) obsługa płatności (Payment) zarządzanie kontem użytkownika (Account Management) obsługa połączeń konfeencyjnych (Conference Call)
obsługa informacji o obecności i statusie dostępności - PAM (Presence and Availability Management) dostarczanie informacji via WAP/telefaks/głosowo. W Parlay X w warstwie oprogramowania pośredniczącego zastąpiono system CORBA usługami sieciowymi, które lepiej się nadają do współpracy z sieciami IP i Internetem. Konsekwencją wyboru usług sieciowych jako oprogramowania pośredniczącego jest przyjęcie protokołów WSDL, SOAP i UDDI oraz kodowanie wiadomości w języku XML. Dzięki tej decyzji radykalnie został poszerzony krąg potencjalnych autorów aplikacji. Ze względu na zachowanie ciągłości aplikacji interfejs Parlay X został tak zaprojektowany, aby możliwa była współpraca z interfejsem Parlay/OSA. Na Rys.3 przedstawiono dwa warianty architektury Parlay X z wykorzystaniem i bez wykorzystania bramy Parlay/OSA. C, C++, Java, skrypty XML Serwer aplikacji Skrypty XML, Servlets, Java, C Serwer aplikacji Brama Parlay-X Protokoły: - SOAP - HTTP - TCP/IP Interfejs Parlay X OSA/Parlay API Elementy sieci Brama OSA/Parl ay Protokoły telekomunikacyjne: SS7, INAP, SIP itp. Elementy sieci Rys.3 Dwa warianty architektury Parlay X: z użyciem i bez użycia bramy Parlay/OSA (Fig.3 Two variants of Parlay X architecture: with and without Parlay/OSA gateway) Parlay X ma status normy 3GPP (TS 29.199 Release 6) z września 2004 roku. ETSI planuje wydanie normy Parlay X na wiosnę 2005 roku. Oprócz definicji interfejsu (pliki WSDL), 3GPP pracuje nad sposobem odwzorowywania Parlay X na styk OSA/Parlay. Publikacja normy jest zapowiadana na początek 2005 roku. Oprócz Grupy Parlay prace nad telekomunikacyjnymi usługami sieciowymi prowadzi konsorcjum OMA (Open Mobile Alliance). OMA, wspólnie z 3GPP i Grupą Parlay, dążą do ujednolicenia standardu usług sieciowych dla zastosowań telekomunikacyjnych ze szczególnym uwzględnieniem usług w sieciach mobilnych UMTS. Mimo krótkiego czasu, który upłynął od opublikowania norm czołowi operatorzy, tacy jak np.: BT, Sprint, Orange, Vodafone i kilku innych podjęli komercyjne wdrożenie usług wykorzystujących telekomunikacyjne usługi sieciowe. Dalej opisano usługę WWCC, wdrożoną przez BT.
PRZYKŁADOWE USŁUGI BT Communicator BT wprowadził pakiet innowacyjnych usług komunikacyjnych opartych na wykorzystaniu komunikatora BT Communicator opartego na popularnej aplikacji Yahoo Messenger, dostosowanego przez firmę Yahoo! do wymagań funkcjonalnych BT i uwarunkowań lokalnych rynku brytyjskiego (np. wyszukiwanie abonentów w interaktywnej elektronicznej książce telefonicznej). Aplikacja umożliwia użytkownikowi korzystającemu komputera osobistego PC komunikację głosową (click-to-call), wideopołączenia, wymianę wiadomości tekstowych (wiadomości natychmiastowe) i plików z innymi użytkownikami aplikacji BT Communicator, a także realizację połączeń głosowych z abonentami telefonicznymi w sieciach stacjonarnych mobilnych. Zasadniczą innowacją jest prezentacja informacji o obecności i statusie dostępności grupy osób, z którymi użytkownik się najczęściej komunikuje, co w zasadniczy sposób poprawia sprawność komunikacji. Wykorzystanie techniki IP i aplikacji BT Communicator umożliwia również użytkownikom inicjowanie, np. z komputera przenośnego, połączeń międzynarodowych z dowolnego miejsca na świecie, gdzie jest szerokopasmowy dostęp do Internetu, do abonentów w Wielkiej Brytanii wg cen jak za połączenia krajowe. Rys.4 BT Communicator widok wybranych okienek aplikacji (Fig.4 - BT Communicator a screenview of the application) Usługa WWCC BT wprowadził we wrześniu 2004 roku na rynek brytyjski innowacyjną usługę operatorską, która umożliwia usługodawcom (i innym stronom trzecim) zestawianie połączeń głosowych z poziomu ich własnych aplikacji. Pozwala to na projektowanie i udostępnianie użytkownikom sieciowych aplikacji informatycznych, w których komunikacja głosowa stanowi jeden ze składników funkcjonalnych wbudowanych w większą całość np. system zarządzania relacjami z klientami - CRM (Customer Relationship Management). Użytkownik ma możliwość bezpośredniego inicjowania połączeń z aplikacji na PC przez wybranie odsyłacza (Click-to-call) w
spisie teleadresowym udostępnianym przez portal internetowy lub odsyłacza z numerem telefonicznym zamieszczonym na stronie WWW. Usługa nosi komercyjną nazwę Wholesale Web Call Connect (WWCC) i wykorzystuje interfejs Parlay X, który umożliwia współdziałanie sieci stacjonarnej z sieciami mobilnymi oraz Internetem i sieciami IP. Oferta WWCC jest skierowana do usługodawców, którzy mogą ją wykorzystywać do budowania konwergentnych, zintegrowanych usług telekomunikacyjnych dopasowanych do indywidualnych wymagań i potrzeb klientów. Koncepcja WWCC pozwala na łączenie funkcjonalności sieci IP i sieci PSTN, tak że użytkownik ma do dyspozycji listę kontaktów z aktualizowaną na bieżąco informacją o statusie ich obecności i dostępności, która może być wykorzystana do inicjowania połączeń na zasadzie Click-to-call. Aplikacje wykorzystujące WWCC są przeznaczone przede wszystkim dla zastosowań biznesowych, do obsługi sytuacji, w których pracownicy mają duże scentralizowane spisy teleadresowe i realizują dużą liczbę połączeń. Zastąpienie wybierania numerów przez wybieranie odsyłaczy z listy kontaktów bardzo poważnie poprawia komfort pracy i zwiększa jej efektywność. Pozwala to zestawiać połączenia telefoniczne z łatwością podobną do wysyłania poczty elektronicznej. Zakres oferowanych kategorii połączeń obejmuje sieć mobilną, sieć stacjonarną, połączenia międzynarodowe, połączenia z podwyższoną opłatą, połączenia bezpłatne i VoIP. Do taryfowych cen hurtowych połączeń dodawana jest opłata w wysokości 0.007 za zestawienie każdego połączenia. Usługę WWCC zrealizowano za pomocą bramy Parlay X, która przetwarza przekazane przez aplikację wywołania interfejsu Parlay X na wywołania interfejsu Parlay/OSA. Po stronie sieci, brama Parlay X komunikuje się z bramą Parlay/OSA, która, z kolei, współpracuje z platformą SCP sieci inteligentnej. Do realizacji usług wykorzystywana jest podzbiór funkcjonalności 3PCC (Third Party Call Control - sterowanie połączeniami przez stronę trzecią) znormalizowanego interfejsu Parlay X. W celu zestawienia połączenia aplikacja użytkownika usługi WWCC wysyła operację makeacall (zestaw połączenie), której parametrami są dwa numery telefoniczne identyfikujące strony połączenia. Powoduje to zestawienie odnogi połączenia do abonenta A (stan Connect A Leg) i jeśli odbierze on połączenie (przejście A Leg Answer), to następnie zestawiana jest kolejna odnoga do abonenta B (stan Connect B Leg). Jeżeli on też odbierze połączenie (przejście B Leg Answer) to zestawiane jest finalne połączenie między abonentami A i B i zwracany identyfikator połączenia callid wykorzystywany później przez operacje getcallinformation, cancelcallrequest i endcall. Wymienione operacje dostarczają odpowiednio informacje o statusie połączenia, anulują połączenie w fazie zestawiania. Operacja getcallinformation jest realizowana w trybie przepytywania w związku z czym wymaga uwzględnienia w implementacji mechanizmów zabezpieczających platformę usługową przed przeciążeniem. Model stanowy interfejsu 3PCC Parlay X wykorzystywanego w usłudze WWCC przedstawiono na Rys.5.
Rys.5 - Model stanowy funkcji interfejsu 3PCC Parlay X dla usługi WWCC [źródło: informacja BT SIN 418] Fig.5 Parlay X Third Party Call Control State Diagram for the WWCC service [source: BT SIN 418] PODSUMOWANIE Ewolucja sieci stacjonarnych ku architekturze NGN, rozwój sieci mobilnych i komunikacji bezprzewodowej, a także rosnące znaczenie Internetu i sieci IP prowadzą do konwergencji usług i sieci, która stawia przed operatorami wyzwania natury technicznej, biznesowej, marketingowej i prawnej. Wymienionym zjawiskom towarzyszy liberalizacja rynku telekomunikacyjnego, która stwarza zupełnie nowe otoczenie prawne dla świadczenia usług. Nowe podmioty uzyskują prawo do korzystania z infrastruktury podmiotów zasiedziałych, a ewolucja technologiczna w coraz większym stopniu pozwala uniezależnić świadczenie usług i platformy usługowe od infrastruktury sieciowej. Ewolucja interfejsów od Parlay/OSA API do Parlay X doprowadziła do sytuacji, w której jest możliwe faktyczne otwarcie sieci telekomunikacyjnych dla usługodawców trzecich. Sposób otwarcia sieci użycie Parlay X i telekomunikacyjnych usług sieciowych pozwala traktować usługi telekomunikacyjne jako składniki aplikacji użytkownika. Zmienia to w zasadniczy sposób podejście do wdrażania i świadczenia usług, co może przynieść już w najbliższym czasie bardzo istotne zmiany na rynku usług telekomunikacyjnych. LITERATURA [1] ETSI, ES 202 915 - OSA (Open Service Access), 2001. [2] 3GPP, Parlay X Specification, http://portal.etsi.org/docbox/tispan/open/osa/parlayx/, 2004. [3] BT, BT Wholesale Web Call Connect. Service & Interface Description. BT SIN (Suppliers' Information Note) 418, 2004. [4] Kimbler, K. Creating New Market Opportunities with Telecom Web Services. w 9th International Conference on Intelligence in service delivery Networks. 2004. Bordeaux, France. [5] M.Średniawa: Realizacja usług telekomunikacyjnych w sieciach IP, Materiały Konferencji Internet 2000, Wrocław, 2000. [6] M.Średniawa: Usługi hybrydowe, Materiały Konferencji Internet 2001, Wrocław, 2001.
[7] M.Średniawa: Nowe usługi telekomunikacyjne przegląd aplikacji wykorzystujących protokół SIP, Materiały Konferencji Internet 2003, Wrocław, 2003. [8] M. Handley, H. Schulzrinne, E. Schooler, J. Rosenberg: Session Initiation Protocol, RFC 3261, IETF, 2002. [9] H.Sinnreich, A.Johnston: Internet Communications Using SIP; Wiley, 2001.